静电粉末喷涂工艺的新应用_化工百科_中国百科网
静电粉末喷涂工艺的新应用
    
静电粉末喷涂工艺的新应用
作者：裕东（中山）机械工程公司 龚永谦
众所周知，静电粉末喷涂工艺自60年代诞生以来，几乎是100％应用于金属表面涂装。固然很久以来很多粉末制造厂商、设备供给商均声称“静电粉末喷涂能运用于非金属表面”，但能形成产业化生产的产品，均没有出现。进进90年代末，随着粉末涂料和喷涂设备的发展，使静电粉末喷涂工艺应用于非金属表面成为一种可能性。针对非金属材料的涂装，裕东高廷仕及英国依路达在近二年的时间内，致力于中密度纤维板(MDF)的静电粉末喷涂，并已进进产业化生产成为现实。本文主要先容目前在喷涂MDF方面的最新情况，以促进我国的静电粉末喷涂技术的发展。1．静电粉末喷涂的相关因素静电粉末喷涂就是将粉末涂料，通过静电作用涂敷在彼涂物体上，并通过一定时间温度的烘烤形成涂层的过程。在此工艺中所涉及的因素有彼涂物件、粉末涂料、喷枪、烘烤设备等。对这些因素进行分析有助于对整个工艺的理解。2．被涂物件的确认从经济角度讲，被涂物件音定是大宗商品。除金属外，木材、塑料应在选择之列。其中塑料由于目前阶段耐温题目，暂时无法考虑的。对于木材来说，MDF(中密度纤维板)成为首选。原因有：作为静电粉末喷涂要求材料具导电性，而木材是一种吸湿性材料，即会与四周环境交换水分，经过一定的时间，它会在一定的温度下吸收特定环境中的水分，从而达到平衡。因此通常情况下，木村制成品的含水量会与当地天气保持适当的平衡。可以以为通过对于木制品基材含水量的调整，可使木材成为接近或相当于导体状态。MDF是木材制品，同样具备上述特点。另外MDF作为符合环保的绿色建材，其应用量巨大，并且在木质人造板中的增长也非常快。而且MDF是作为大规模产业化生产的产品，其产品具有质量稳定和产品工艺的可调性也是重要因素。正是这些因素促成我们以为MDF成为粉末喷涂的首选。3．粉末涂料的技术进步热固性粉末涂料长期以来，一直受到固化温度(常规固化温度为180℃，20min)的影响，使工艺应用范围受到限制。近年以来，越来越多的低温固化粉末涂料已面世。占有关报道已可制备120℃ x20min固化的粉末，当然低温固化粉末尚存在贮存稳定性差等题目，一定程度上制约了应用范围。相信在不久会有改善。在MDF板材喷涂中，采用的粉末有紫外线固化型和超低温固化型等。据报道 DSM公司已发表了马来酸／乙烯基醚系紫外线固化粉末涂料的资料，其涂装对象是针对MDF。而目前依路达公司运用于MDF(中密度纤维板)的为环氧／聚酯类混合粉末，其固化温度控制在一般油漆的最大固化温度范围内(150℃)内。4．静电粉末喷涂设备的新突破电晕式充电喷枪经历了电压充电、电流充电、总能量控制充电(T．E．C)等几个阶段。前两种充电方式使喷涂的工件限于金属类零件， 而采用 “TEC总能量控制充电” 技术 (TOTAL ENERGY CONTROL)则突破了上述局限。其技术主要在于当喷枪和工件(接电点)的间隔变化时，能同时自动调整电流和电压以保持总充电能量，有效地控制粉末的带电量，确保上粉效率。其具体的喷涂间隔与电流及电压的变化见图一。5．烘烤设备对于超低温固化型粉末，通过运用特种烘道(高廷仕报告中所提的 IR固化烘道)加以固化 并且消除 MDF在连续高温状态下产生的挥发成分。即在烘道内部将挥发物消耗掉，同时保证固化温度稳定在工艺温度。这有别于紫外线(UV)固化，紫外线固化是先使用红外线灯使粉末熔融流平(100℃以下)，然后用紫外线灯幅照数秒固化成膜。综合上述几点，MDF的静电粉末喷涂(超低温固化)产业化生产开始于九十年代末，1999年8月英国第一条全自动MDF板材专用生产线成功投产。可以预见在未来二、三年内，MDF喷粉工艺将有一个迅猛的发展。当然对于MDF喷粉工艺今后需加以改进的方面有：涂料方面的固化低温化(包括UV固化粉末的进一步开发利用)；涂料品种的多样化；通过选用具 TEC充电技术的喷枪和改造现有固化设备，从而使生产线既能喷涂金属制品又可喷涂MDF等等。同时我们也可预见将有其它非金属制品进进静电粉末喷涂领域。
Copyright by ；All rights reserved.导读：粉末静电喷涂工艺技术介绍及操作流程，粉末涂装是近代涂装工业领域的一项新技术、新工艺，也是我国重点推广的新技术之一，粉末涂装是高防护、高装饰的涂装方法，作为粉末涂料的操作施工人员，一、粉末涂料的优越性，粉末涂料是一种粉状不含液态溶剂及稀释剂的新型涂装材料，由于其高装饰、重防腐性、粉末可回收利用，粉末涂料施工与传统的油漆施工相比较，1、粉末涂料是一种不含溶剂的涂料，2、粉末涂料因不含易挥发的有机溶
粉末静电喷涂工艺技术介绍及操作流程
粉末涂装是近代涂装工业领域的一项新技术、新工艺，也是我国重点推广的新技术之一，应用于家电产品及其它领域，优越性十分明显。粉末涂装是高防护、高装饰的涂装方法，要得到满意的涂装效果，就必须对影响涂装效果的因素加以控制。作为粉末涂料的操作施工人员，如果对涂装过程中易产生的弊病知识了解不够，将无法生产出合格产品或一出现问题就手足无措、无从下手。
一、粉末涂料的优越性
粉末涂料是一种粉状不含液态溶剂及稀释剂的新型涂装材料。由于其高装饰、重防腐性、粉末可回收利用，无有机溶剂对环境的污染等特点决定了其广泛的应用空间。
粉末涂料施工与传统的油漆施工相比较，有如下优点：
1、粉末涂料是一种不含溶剂的涂料，这就决定了不需要把主要成膜物质及辅助成膜的物质、添充料及颜料都溶于有机溶剂中，解决了某些有机溶剂无法溶解的高分子成膜物质均可作为涂料使用的难题。而许多难被溶剂溶解的高分子物质却是防腐及装饰性涂料必可少的中坚力量。
2、粉末涂料因不含易挥发的有机溶剂，不易燃烧爆炸，只要防止粉尘积聚过多就可解决着火爆炸的隐患，这一点油漆等易燃的溶剂性涂料却无法克服。
3、由于粉末涂料本身不含有机溶剂，施工操作及制粉过程中无刺激性气味，不但可防止环境被污染和破坏，而且对操作者本人的身心健康大为有益。
4、油漆类液态涂料施工过程中的利用率仅达到50%―60%。而粉末涂料一次上粉率约为70%―80%（受工件形状等因素影响），其余粉末可二次回收利用，利用率在90%―98%。
5、油漆类液态涂料施工过程中必须加入30%―50%的稀释剂，而这些稀释剂的作用只是调整粘稠度，并不是固化成膜的必须成份，回化过程中又挥发掉了。不但污染环境，而且做了大量无用功，浪费了原料，提高了生产成本；粉末涂料施工过程中则根本不需要这类稀释剂。
6、油漆类液态涂料的厚度一般为15―30μm，而粉末涂料一次涂装便可达到60―150μm之间，可一次涂装达到要求厚度，减少劳动强度，适合自动化流水线生产操作。
7、粉末涂料固化后的外观丰满度高，色泽柔和，令油漆类液态涂料经固化后的外观效果望尘莫及。
8、粉末涂料由于不含溶剂，固化过程中不易形成针孔和气泡，而液态涂料由于存在挥发性溶剂和稀释剂，固化过程中易生成针孔和气泡。
9、粉末涂料便于运输，不会渗漏和挥发，而液态涂料运输则很不方便，易渗漏和挥发，甚至可能燃烧爆炸。
10、粉末涂料的防腐装饰性好，生产综合成本低，油漆类液态涂料则无法与之相媲美。
正是由于上述诸多液态涂料所不具备的优点，粉末涂料在近二十年来在中国大地呈现欣欣向荣、蒸蒸日上的局面。但从科学的角度去分析，任何事物都有优点也有不足之处。粉末涂料在使用过程中仍存在换色困难、生产设备复杂、必须高温固化等缺点。这正是从事涂装行业的广大同仁需通过不断努力攻克的难题。
粉末涂料真正应用到工业和生产中在我国只有二十几年的历史，目前在生产工艺和施工应用方面均已趋于成熟。进入八十年代后期，在国内和国外掀起了一股“粉末热”，尤其在我国，近几年的粉末涂料年增长率曾超过25%，这在涂料史上是罕见的。国外先进工业国家由于起步早，基础好，目前以年增长率10―15%的速度增长。两相比较，我国有着广阔的市场需求。就目前市场产品，大到冰箱、洗衣机、防盗门，小到五金制品，无一不与静电粉末喷涂有着不解之源。这足以预示我国粉末涂料行业发展的灿烂前景。
二、喷涂施工过程中的主要设备及性能
静电粉末喷涂是将粉末涂料在压缩空气作用下雾化得细而均匀，凭借高压电场的作用均匀地吸附于金属工件表面，高温固化成膜的一种先进的涂装工艺。由法国Sames公司于1962年最先研制成功，1965年随着英、法、德、美、日等国相继推出成套静电粉末喷涂设备，在工业生产中达到了广泛的应用。
粉末静电喷涂属涂装后处理，必须在工件进行了严格前处理（除油、除锈、磷化）后进行，工件表面无油、无锈、无飞扬的尘土，无挂灰现象，且绝对不允许有高温（180―200℃）易分解的产物存在。尽可能采用喷砂或锌系磷化（铁系磷化效果很差），不允许除油除锈后，直接用亚硝酸盐等钝化防锈即进行静电粉末喷涂，易导致涂层附着力不好及大面积脱落现象，这一点在许多厂家曾有过沉痛的教训。
静电粉末喷涂所需的主要设备有：
⑴喷涂主机（含高压发生器、喷枪、供粉桶、控制系统一套）；
⑶ 回收装置
⑷ 输送系统（含输送链及运货车等）
⑸ 固化装置（含自动控温装置及通风装置）
⑹空气压缩机（含油水分离系统）。
下面就各设备的主要作用及重要参数简单介绍如下：
1.喷涂主机
市场上使用的喷涂主机有的是分散型的，有的则结合在一起。无论采用什么方式，作用是相同的：使粉末涂料雾化均匀，吸附于金属工件表面。高压静电发生器主要作用是产生高压电荷，与零电位的工件产生电位差，形成粉末涂料微粒吸附的主要动力。一般高压发生器输入电压为220V（也有输入24V或36V的）经过多次高频振荡，倍压放大，输出电压可高达50―100KV，但正常条件下（非短路状态）输出电流只有10―20uA，对人体无损伤作用。正常工作时将喷枪高压调整到45―50KV即可使粉末涂料良好吸附（工件悬挂装置应接地良好，R≤4欧姆），如第二次补喷，电压可调到60―70KV（或预热工件后喷涂），否则不易上粉。
喷枪是粉末涂料由供粉桶到达工件的关键部件，枪体必须绝缘性能良好，工作时工件离喷头的距离应保持在120―180mm之间为易，根据不同工件要选择不同的喷粉扩散体固定于枪头上达到雾化均匀。如果距离工件太近易短路打火，造成涂层表面有击穿点，影响涂装效果；距离太远不易吸附上粉。喷涂时一定要保持枪与工件平面垂直，前后移动速度均匀，速度为0.1米/秒左右，上下间距不留空档，不过喷和漏喷。输粉管路一般长3―5米，高压电缆线应绝缘良好，不可相互对接。生产过程中操作工应穿导电鞋，禁止下垫绝缘板操作。
供粉桶是影响粉末喷涂过程中出粉量及雾化的主要设备。一般市场上多采用流化沸腾式供粉桶，生产前一般要装入粉末涂料达桶容积的三分之二，调整沸腾气压（又叫流化气压）一般在0.05―0.08Mpa，调整供粉气压0.08―0.12Mpa，使供粉量一般在80―150g/min之间，（根据工人熟练程度和工件形状及难易吸附而定）。如果在供粉桶中添加回收粉，一定要过180目的筛后添加，添加比例按一份回收份和三份新粉混合为易。停产时一定要将供粉桶中粉末涂料清理干净，防止粉末受潮或微孔板受潮堵塞。控制系统主要包括电磁阀和减压阀等，通过枪柄开关控制供粉量及空气的通和断。
喷室是让工件在其内接受表面涂装的主要设备，要求其高低及开口易于工件进出及生产工人的操作，开口越少越好。
3.回收装置
目前市场上的回收装置一般有两种，老式的传统回收分一级回收和二级回收；一级回收即旋风式回收，通过旋风除尘器回收，在底部留下大量回收粉，把含粉的空气排入二次回收装置。二次回收装置由滤袋和振打装置组成，把空气通过滤袋壁排出，超细粉（只有很少量，约占2―5%）留在滤袋底部。老式回收装置存在占地面积大，清理及换粉困难的不足之处。
新式回收装置是在老式回收装置的基础上改进而成的。把二次回收和一次回收返过来使用，让含粉的空气抽到滤袋或芯壁上，抽走空气留下回收粉（留到了喷室内），每隔二至三分钟靠反脉冲装置形成气流反吹并在几秒中完成，使吸附于滤袋或滤芯上的粉末震落到喷室中，然后重复其初的工作状态。脉冲反吹时几个滤芯交替进行，才不会使粉尘外溢。目前的滤芯大都用纸做成，外涂有机树脂，表面光滑，不易粘粉，滤纸强度大，透气性好，外有金属网保护，可长期使用。
无论采取何种方式回收，均必须保证室内粉尘不外溢为宗旨，一般喷室内应形成0.05―0.09Mpa左右的负压，喷室开口处空气流速应控制在0.5―0.6m/秒，才能达到这一目的。
4.输送系统
输送系统主要包括输送链和运货车等。大型自动化喷涂生产线采用悬挂式输送链较多，直接将工件送到喷室，喷涂完成后直接送到固化炉内，操作工人只负责挂货、卸货。这类输送链要求调好电机转速，达到固化时间20分钟，同时在喷涂时有足够的时间。输送链润滑良好传输平稳是保证有良好涂层的关键，必须采用耐高温润滑剂(二硫化钼或耐高温钙基润滑脂)，小型生产线常采用手动操作，喷涂后挂于运货小车上推入固化炉。此时运货小车要求运输平稳，推动方便，高低适合于悬挂工件即可。
5.固化装置
目前静电粉末喷涂采用的固化装置从结构上分有窑洞式和隧道式两种，隧道式固化炉适宜于批量大、品种固定而单一的产品。配备自动输送链，产量大，能耗高，适宜于连续式不间断生产，而窑洞式固化炉正好与此相反，故很受中小型个体企业喜爱。从热能源上又分为燃油式、燃煤式、电热式。燃油式及燃煤式烤箱控制不精确，但生产成本低，燃煤式烤箱成本约是电热式的十分之一，只适合于个体企业的涂装工件，自动化程度低：燃油式烤箱一次性投资设备较贵重，需要燃油器、散热管等。电热式固化炉由于易控温而广泛使用。电热式加温的加温源分为电阻丝、远红外碳化硅扳、石英加热管、低碳钢加热管等。采用远红外加温：要比传统的电阻丝加温节省能源，缩短加热时间，降低生产成本，因而更受欢迎。
目前为了节省能源，降低生产成本，固化炉中用电阻丝加温已逐渐减少，广泛采用红外线或远红外线加温措施。采用碳化硅远红外加热板，加热迅速，但―般每块板功率都在1-2KW，热量太集中，易出观局部烤黄观象，因电负荷大，接线头常易烧断。碳化硅板反复升温，降温易破裂，且升温滞后，热容量较大：石英远红外电热管热量不集中，升温迅速，自身热容量小，恒温断电后缓冲能力低，且外观透明，便于观察工作状况及时维修，但易破碎是最大的美中不足，应十分注意工件掉下砸伤引起短路连电的可能性，必须有保护网；低碳钢远红外加热管热容量较石英管大，前期升温较石英管缓慢，恒温断电后缓冲能力比石英管人，恒温周期长，自身强度好，在市场上有广泛的应用。
一般静电粉末涂料要求180℃±5℃的环境中，固化20分钟才能达到充分固化的目的。固化炉中为了保持温度均匀一般还要有热风循环装置。热风循环装置一般应该在固化炉中温度高于150℃时才开始循环。固化炉一般配有自动控温仪，自动计时仪和到时报警装置(通过式固化炉只配有自动恒温装置，靠输送链运行速度确定固化时间)。对于厚壁工件或铸铁工件，由于其热容量大，必须适当升高固化温度才能达到正常的固化效果(铸铁件一般在预热至200℃,喷塑固化时采用190---210℃左右，约30分钟的固化条件)。
6.空气压缩机
空压机是产生压缩空气的唯―设施，双枪喷涂要选择气量为0.76m3／min或更大的空压机。产生的压缩空气输出气压0．4--0．6Mpa为易。要求必须有空气净化系统(又名油水分离器)，非常洁净的空气是保证涂料均匀雾化、涂层优良的重要一环。
三、粉末涂料固化温度及时间固素
塑粉的固化过程是一个化学交联成膜的过程，环氧聚酯混合型粉末涂料的理想固化条件是：180℃，20min(也有其它固化条件的塑粉，参看其说明书)。
如果固化温度太高，且时间偏长，会出现涂层老化现象，白色的涂层老化后会泛黄。如果固化炉设计不合适，温差太大，还会出现局部烤黄的观象；此时，应增加热风循环系统，并调整炉温在合适范围。一般涂层老化后发脆。有一些厂家升温时间太长，由室温升到180℃需2-3小时，到180℃后恒温20分钟，这样也容易过度固化，应使烤箱密封保温，升温时间在20-40分钟为易。并使内部热空气相互对流，温度均匀。
采用远红外加热管升温时，应注意工件同加热管的距离（不应小于200mm），如果场地限制距离太近，白色涂层易烘烤过度而返黄，可在工件与加温管之间加一块铁板(厚度1.5-2mm)，钢板上打孔，这样可减少“烤黄”的可能。
对于固化温度太低或时间太短的涂层，则交联成膜不彻底，涂层附着力差，对于亚光、无光粉末则表现在光泽太高，附着力差。出现此类问题，只需再次合理固化即可得到合格产品。
四、操作熟练程度的影响
操作工人的熟练程度也是影响涂层外观质量及喷涂面积的一个重要因素。
手工操作一般在不漏底的前提下涂层厚度应控制在80-90μm为易。喷涂操作时应始终保持与工件呈垂直状态。左右平移速度均匀，上下间距适中，不过喷不漏喷，开枪后一至两秒钟不对准喷涂部件，让出粉均匀后再开始喷涂(有少量喷枪刚开枪时有吐粉现象)。
对于铁丝及细条型、管形工件应让出粉量小一些，枪移动速度慢一些，一般平移速度80―120mm／秒。而对于铁皮状工件，因上粉率高，可把出粉量调大一些，同时让枪移动的快一些，这些措施都是保证上粉率高、回收粉少的有效手段。
五、与前处理的配套使用
金属工件的涂装，前处理的效果非常关键，前处理是指涂装前将金属表面的油、锈(氧化皮)完全除去，并生成一种与涂层有良好结合力的磷化膜的综合过程。
针对铁皮制品，要么涂有一层防锈油并附着很多灰尘（冷板），要么氧化皮严重，如果不处理干净进行涂装就如同高楼大厦建于沙滩之上，后果可想而知!
处理不干净，不但严重影响附着力，而且表面吸附塑粉量下降，表面流平性很差，因此要做好前处理工作。对于表面有坑的局部，还要涂导电腻子并自然干燥或中温(100―120℃)烘干然后砂纸打磨至表面平整状态进行涂装处理。
抛丸后要清擦表面附灰(不可用潮湿布清理)，对有坑的局部，表面还要涂导电腻子并自然干燥或中温烘干(100-120℃ 30分)然后砂布打磨至表面平整状态进行涂装处理。
六、涂装过程中常见弊病及解决对策
粉末涂装是近代涂装工业领域的一项新技术、新工艺，也是我国重点推广的新技术之一，应用于家电产品及其它领域，优越性十分明显。粉末涂装是高防护、高装饰的涂装方法，要得到满意的涂装效果，就必须对影响涂装效果的因素加以控制。作为粉末涂料的操作施工人员，如果对涂装过程中易产生的弊病知识了解不够，将无法生产出合格产品或一出现问题就手足无措、无从下手。
在粉末涂装过程中，由于环境因素、涂装设备、操作工人因素及前处理效果的影响而导致的不合率达到80-90%，而粉末涂料自身因素只占10-20%，如果不能正确识别产生弊病的根源，很可能使生产无法正常进行，给企业带来重大的损失。根据这些年我在众多厂家指导生产的实践经验和体会，下面就粉末装过程中易出现的弊病及解决对策介绍如下，供生产操作人员参考使用。
1、涂层表面变色，涂层固化后与色板正常颜色有明显差别。
二、涂层固化后光泽改变
三、涂层表面有颗粒
四、涂层表面有气泡和缩孔
五、涂层表面桔皮严重（粉末涂层固化后只允许有轻微桔皮）
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静电粉末喷涂设备正确的操作方法
静电喷涂设备现阶段喷涂设备已经逐渐的应用于越来越多的行业，企业对设备的安全操作规程也比较重视。下面我们就来分析一下喷涂设备的安全操作规程有哪些。
<span style="color: #、静电喷枪要求涂料电阴值在15-70兆之间，（最好控制20-30兆）。&
2、喷涂人员持枪时一定要注意：手指不要放在枪身上，防止出现高压放电搭桥现象，避免损坏枪体。&
3、不要在喷涂室内放置涂料或溶液剂等。&
4、必须备好灭火器。&
5、静电喷涂机的操作人员必须予先接受安全操作的训练。&
6、在用天纳水（溶剂）清洗时也必须将控制器的电源关掉。&
7、绝缘台应安置在离周围接地物体30cm 以上的地方。&
8、绝缘物（静电喷枪及绝缘台的树脂制部分）的表面应经常保持清洁的状态。&
9、被涂物必须保持可靠的接地状态，并且不能使用会发火花的吊钩。&
10、所有放在喷涂室内的金属物体都要接地。&
11、不要将喷涂机端部的喷嘴碰到被涂物。&
12、操作喷涂机的人员应穿皮地鞋或静电鞋。&
13、除进行喷涂作业外，都须将静电高压发生器的电源关掉。
以上就是喷涂设备装置的安全操作规程，只要我们严格按照这些操作规程来操作，我们的设备就不会出现任何故障，静电喷涂设备员工也不会有任何安全隐患。
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