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靜電噴涂工藝對環氧粉末涂料的技術要求

發布時間:2020.07.27    點擊數: 30785

一、前言

       近年來,粉末涂料在我國的應用范圍不斷擴大,人們對粉末涂料和涂敷設備的要求也越來越高。  當前除了環氧粉末外,又出現了聚酯改性的環氧粉末和聚酯粉末,這樣大提高了粉末涂膜的耐戶外性能;在色彩上,目前的粉末涂料已具有四十余種顏色,能滿足不同的需要。因此,粉末涂料已從過去的厚涂膜高性能的防腐用途發展到當前的薄涂膜華麗的裝飾用途。這是我國粉末涂料品種上的一個飛躍。

       粉末涂料當前絕大部分采用靜電噴涂工藝—粉末的冷涂敷技術熱固化后成膜。粉末涂料的靜電噴涂工藝,實質上包括兩大部分:粉末涂料的性能和靜電噴涂設備(包括噴涂工藝)。這兩大部分是相互依存又是相互促進的,只有具有理想的(適合靜電噴涂的)粉末涂料,又具備設備良好的靜電噴涂設備,才能得到高質量的粉末涂膜,反之缺乏其中之一的良好性能,則都得不到高質量的涂膜,這已為多年來的粉末涂料噴涂實踐所證實。為此,對粉末涂料和靜電噴涂設備的深入研究,是當前的努力方向。我們在靜電噴涂實驗中,除對噴涂設備(靜電噴粉槍、供粉器等)進行探索和改進外,還對適合靜電噴涂的粉末涂料進行了分析,結論是明顯的,用同樣噴涂設備和相同的工藝條件,采用不同的粉末涂料,其得到的粉末涂料沉積率(吸附率)和吸附力是不相同的,反映在涂膜的質量上有差別。

 

二、 靜電噴涂工藝對粉末涂料的技術要求

       在實驗粉末靜電噴涂工藝施工時,往往對粉末涂料的特性不予重視,以至于當涂膜出現一些疵病時(如氣泡、麻點、凹陷、縮孔、花斑,甚至涂不上粉等),無從著手,難以分析。實質上,對靜電噴涂用的粉末涂料,應注意下述幾個參數,才能保證靜電噴涂工藝的順利實施和得到高性能的涂膜。

1、粉末涂料的顆粒細度

       粉末涂料和溶劑型涂料的顯著區別是分散介質不同。在溶劑型涂料中,使用有機溶劑作為分散介質;而在粉末涂料中,則使用凈化的壓縮空氣作為分散介質。粉末涂料在噴涂時呈分散狀態,不能調節涂料的顆粒度。因此,適合靜電噴涂的粉末顆粒細度是重要的。

      適合靜電噴涂的粉末涂料,其顆粒度最好在10微米到90微米之間(即>170目)。粒度小于10微米的粉末稱超細粉末,它很容易損耗在大氣中,超細粉的含量不能太多。這里值得注意的是,粉末的顆粒度和涂膜的厚度有關,對粉末涂料的顆粒度要有一定的分布范圍(表1)才能得到厚度均勻的涂膜。如要求涂膜的厚度是25微米,則粉末涂料的最大顆粒不能超過65微米,(200目—240目),而大部分粉末都應通過35微米(350目—400目)。為了控制和調整粉末顆粒的大小在粉碎設備上應能加以調整。對我國的粉末制造廠來講,當前還做不到這一點。

粉末涂料的顆粒分布可用KCY型自動記錄顆粒測定儀進行測試

       粉末的顆粒度超過90微米時,在靜電噴涂時,顆粒所帶的電荷與質量之比很小,大顆粒粉末的重力很快超過空氣動力和靜電力,因此,大顆粒粉末具有較大的動能,不容易吸附到工件上去。

2、粉末涂料的電阻率和介電常數

       對于粉末靜電噴涂工藝,重點要考慮的是粉末涂料顆粒接受電荷,保持電荷和電荷分布情況,這直接影響到粉末對工件的吸附力和沉積效率,此外,重要的是,未經固化的粉末涂層必須經得起傳送機構的機械震動而不掉粉。實際上,影響粉末顆粒接受電荷和保持電荷的主要因素是粉末涂料的介電常數,粉末的介電常數越低,顆粒帶電越容易,但喪失電荷也越容易,這反映粉末在工件上的吸咐力不牢,略受振動就掉粉,對于靜電噴涂的粉末涂料,應盡可能的用高介電常數的,它將使粉末吸附力大大提高。涂膜更均勻。但是介電常數高的粉末涂料,帶電較困難,這就需要在靜電噴粉槍的結構上加以改進,采用多電極的強制帶電的結構。

       對于粉末涂料來講,它均是高分子化合物組成的(如:環氧粉末、聚酯粉末等),它們對工件的吸附力主要有二個:庫侖力(靜電力)和Van de Waals力(分子力)。高分子化合物均有較高的電阻率,因此庫侖力(靜電力)是大而可靠的。粉末本身的電阻率,將決定粉末在一定的靜電電場強度下的帶電狀態;如:當粉末的電阻率在1013歐姆時,靜電電壓只要30-50KV,就能使粉末良好的帶電;而粉末的電阻率在108-109歐姆時,則要施加100-120KV的靜電電壓才能得到上述的帶電效果。粉末的電阻率與靜電電壓的關系(圖略)。能否自動限制粉末沉積岐的厚度,這與粉末本身的電阻率關系很大,實驗證實,只有高電阻率的粉末才能得到合適的涂膜。

3、粉末的含水量的濕度

       粉末涂料本身的吸濕性(含水量)直接影響粉末的自身電阻雍介電常數。如果粉末嚴重吸濕則將結團。這是無法進行靜電噴涂的。一般的吸濕,除了影響其帶電性能外,還將降低粉末的流動性和成膜性,從而使涂膜不平滑甚至難以在工件上吸附并且得到涂膜會產生氣泡和針孔。

       粉末涂料的吸濕除保存貯存時不注意引起外,還與噴涂時壓縮空氣凈化程度有關。因為壓縮空氣中易產生冷凝水,在空氣凈化系統中一定要有過濾吸濕裝置,使通向供粉器的空氣中含水量降低到最小的程度。

       另外,粉末噴涂現場的空氣相對濕度也是要加以重視的。資料報導,相對濕度每變化30%,就相當于粉末的電阻率變化二個數量級(圖略)。

4、粉末涂料的穩定性

       粉末涂料的穩定性是指粉末在貯存或使用中是否會發生粉末結塊,流平特性變差,帶電效果變差,涂膜的桔紋明顯,光澤減弱,針孔氣泡的發生等等。

       在試制粉末涂料時,一定要注意其存放的穩定性,只有具有一定穩定性的粉末涂料,才能讓用戶使用。國外在粉末涂料中常常加入一些助劑,來增強粉末涂料的穩定性,因此這類粉末涂料在一般的潮濕空氣中或溫度高達70-75℃也不會產生結塊。

       粉末涂料的穩定性是用粉末涂料在一定的溫度下,處理一定時間后測定其流平性變化情況來確定的。因為粉末涂料的穩定性說明了粉末涂料在存放條件下分子發生交聯反應的程度;粉末的交聯反應發生越激烈,粉末的分子量變大,就反映在粉末在固化溫度下的粘度增高,而流平特性變差。

三、結論

1、試驗證實,作為粉末靜電噴涂工藝兩大組成部分之一的粉末涂料的性質是不容忽視的;在研制、探討靜電噴涂設備的同時,也應對粉末涂料的技術要求加以重視。這樣兩方面的共同研究,才能達到取得高質量粉末涂膜的目的。

2、在經過多次實驗、分析、比較的基礎上,得到,粉末涂料要達到靜電噴涂工藝的要求,應注意這幾個技術參數:粉末的細度、粉末的電阻率和介電常數、粉末的吸濕性和粉末的穩定性等。這幾個技術參數直接影響到粉末的帶電效率和吸附力,以及涂膜質量。當設計的靜電噴粉槍具有良好的帶電機構和擴散機構,而不重視粉末涂料的品質,是得不到高質量的粉末涂膜的。

3、對粉末的特性有所了解時,則對粉末涂膜出現的某些疵病也可找到其形成的原因,并加以解決;同時,對靜電噴粉槍和供粉器等的設計提供了現實的參數。

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