静电粉末涂装的原理及操作要求

静电粉末涂装的原理及操作要求静电粉末喷涂的原理及工艺流程影响静电粉末喷涂的主要因素静电粉末喷涂的主要设备粉末固化的原因粉末静电喷涂作业的常见问题及解决方法喷涂作业中应注意的几个问题涂层的性能及指标静电粉末喷涂的原理及工艺流程原理工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业。静电发生器通过喷枪枪口的电极针向工件方向的空间释放高压静电（负极），该高压静电使从．喷枪口喷出的粉末和压缩空气的混合物以及电极周围空气电离（带负电荷）。工件经过挂具通过输送链接地（接地极形成正极），这样就在喷枪和工件之间形成一个电场,粉末在电场力和压缩空气压力的双重推动下到达工件表面（运送载体为压缩空气）,依靠静电吸附在工件表面形成一层均匀连继的涂层。粉末喷涂的过程可人为的分为下面三个过程第一阶段：粉末在静电电场力的作用下均匀的吸附于工件表面上,形成一层均匀的连续的覆盖层,这一阶段的粉末基本上被工件吸附.第二阶段:粉末在静电电场作用下继续飞向工件表面,由于已覆盖上的粉末所带电荷与新的粉末电荷相同而产生排拆作用,但静电电场力比排斥力大,因而粉将继续吸附,涂层不断增厚,但有部份粉末不能吸附于工件表面而掉下来,第三阶段:随着涂层厚度的不断增加,排斥力也将增大,当增大到与静电电场力相同时,粉末便不再被工件吸附,涂层厚度不再增加,喷出的粉末全部掉下来,因此在一定的电场强度下静电涂层的厚度有一定的限制,工艺工艺控制关键因素：（1）控制前处理质量，保证涂层结合力。表面光洁无固体杂质颗粒.(2)铬化后的烘干,烘干温度不易过高,否则将使转化膜过多失去结晶水而发生转型导致转化膜疏松而使涂层结合力下降,根据工艺配方的不同,一般烘干温度控制在60—90度之间3)控制喷涂过程的工艺参数，如电压、气压、出粉量、枪距和喷粉速度等，保证徐敷厚度均匀性好。(4)控制烘箱温度，温差控制在±5°C。控制半固化时间(当粉末刚好流平，但尚未固化的状态，特征是表面水亮，可趁热第二次喷粉)。喷粉工艺基本参数：枪距150〜300mm高压静电源60〜90KV供粉气压(6.86〜14.70)X104Pa枪口出粉量60〜200g/min涂膜固化后厚度，一般工件40〜130》m,耐电击工件$130》m车间环境湿度40〜60％(7)喷室操作窗口的风速0.3〜0.5m/s(8)涂敷粉末层的固化温度180±5C(9)完全固化时间与工件热容量有关。一般工件20〜30min。对热容量大的工件应适当延长时间为40〜6omin。影响静电喷涂的主要因素2.1静电高压60-90kV。电压过高容易造成粉末击穿反弹和边缘麻点；电压过低上粉率低2.2静电电流10〜20》A。电流过高容易产生放电击穿粉末涂层；电流过低上粉率低2.3流速压力0.30-0.55MPa.流速压力越.高则粉末的沉积速度越快，有利于快速获得预定厚度的涂层，但过高就会增加粉末用量和喷枪的磨损速度。 2.4雾化压力0.30〜0.45MPa。适当增大雾化压力能够保持粉末涂层的厚度均匀，5.粉末静电喷涂作业的常见问题及解决方法涂层杂质常见杂质主要来源于喷粉环境中的颗粒，以及其他各种因素引起的杂质，现概括如下。固化炉内杂质。解决方法是用湿布和吸尘器彻底清洁固化炉的内壁，重点是悬挂链和风管缝隙处。如果是黑色大颗粒杂质就需要检查送风管滤网是否有破损处，有则及时更换。喷粉室内杂质。主要是灰尘、衣物纤维、设备磨粒和喷粉系统积垢。解决方法是每天开工前使用压缩空气吹扫喷粉系统，用湿布和吸尘器彻底清洁喷粉设备和喷粉室。悬挂链杂质。主要是悬挂链挡油板和一次吊具接水盘（材质为热镀锌板）被前处理酸、碱蒸气腐蚀后的产物。解决方法是定期清理这些设施粉末杂质。主要是粉末添加剂过多、颜料分散不均、粉末受挤压造成的粉点等。解决方法是提高粉末质量，改进粉末储运方式。前处理杂质。主要是磷化渣引起的大颗粒杂质和磷化膜黄锈引起的成片小杂质。解决方法是及时清理磷化槽和喷淋管路内积渣，控制好磷化槽液浓度和比例。水质杂质。主要是前处理所使用的水中含砂量、含盐量过大引起的杂质。解决方法是增加水过滤器，使用纯水做为最后两级清洗水。涂层缩孔前处理除油不净或者除油后水洗不净造成表面活性剂残留而引起的缩孔。解决方法是控制好预脱脂槽、脱脂槽液的浓度和比例，减少工件带油量以及强化水洗效果。水质含油量过大而引起的缩孔。解决方法是增加进水过滤器，防止供水泵漏油。压缩空气含水量过大而引起的缩孔。解决方法是及时排放压缩空气冷凝水。粉末受潮而引起的缩孔。解决方法是改善粉末储运条件，增加除湿机以保证回收粉末及时使用悬挂链上油污被空调风吹落到工件上而引起的缩孔。解决方法是改变空调送风口位置和方向。混粉而引起的缩孔。解决方法是换粉时彻底清理喷粉系统涂层色差粉末颜料分布不均匀引起的色差。解决的方法是提高粉末质量，保证粉末的L、a、b相差不大而且正负统一。固化温度不同引起的色差。解决方法是控制好设定温度和输送链速度，以保持工件固化温度和时间的一致性和稳定性。涂层厚薄不均匀引起的色差。解决方法是调整好喷粉工艺参数和保证喷粉设备运行良好以确保涂层厚度均匀一致5.4涂层附着力差5.4.1前处理水洗不彻底造成工件上残留脱脂剂、铬化渣或者水洗槽被碱液污染而引起的附着力差。解决方法是加强水洗，调整好脱脂工艺参数以及防止脱脂液进入磷化后的水洗槽。磷化膜发黄、发花或者局部无磷化膜而引起的附着力差。解决方法是调整好磷化槽液浓度和比例，提高磷化温度。工件边角水分烘干不净而引起的附着力差。解决方法是提高烘干温度固化温度不够而引起的涂层大面积附着力差。解决方法是提高固化温度深井水含油量、含盐量过大而引起的附着力差。解决方法是增加进水过滤器，使用纯水做为最后2道清洗水。总之，粉末静电喷涂技术及其应用方法还有很多，在实践中需要灵活运用。5.5.粉末涂层桔皮5.5.1粉末涂料桔皮外观的判断方法：⑴目测法在此测试中，样板置于双管荧光灯下。通过适当放置样板可获得样板的反射光源。定性分析反射光的清晰度就可以从视觉上评估流动和流平性质。在流动性差(桔皮)情况下，两个荧光灯管看起来模糊，不清晰，而高流动性产品则可获得清晰的反射。(2)“外形测量法”在此方法中，通过高灵敏探针的偏移来记录表面形状。由此可快速区别由缩孔、针孔或脏污物引起的粗糙、桔皮以及流动不佳引起避免桔皮的发生在新设备制造涂装中，涂层外观变得越来越重要。因此，涂料工业的主要目标之一是根据用户的最终要求使涂料性能达到最佳，这其中也包括表面外观满意。表面状况通过颜色、光泽、雾影度和表面结构等因素影响视觉效果。光泽和映象清晰度常用于控制涂层的外观。然而即使用对光泽度很高的涂膜，其表面的波动度也影响着整个涂膜的外观，同时认为光泽测量也控制不了波动的视觉效果，这种效应也被称为“桔皮”。桔皮或微波动是尺寸大小在0.1mm〜10mm之间的波纹状结构。在高光泽的涂层表面，人们可看到波状、明暗相间的区域。可以区分两种不同等级的波动：长波动，也称为桔皮，这是间隔达2〜3距离上能观察到的波动；另一种叫短波动或微波动，这是间距约50cm处观察到的波动。要指出的是有时为了遮盖底材的表面缺陷或者获得特殊的涂层表面外观，而有目的的设计一定的波动度或波纹结构。因此，“桔皮”可定义为“高光泽表面的波状结构”，其使漆层表面产生斑纹、未流平的视觉外观。粉末涂料涂膜的视觉外观（光泽、雾影度、流平桔皮）的控制非常重要，特别是在不同埸合喷涂的部件组装时。影响粉末涂料中涂膜流动和外观的因素：在工业涂料中、粉末涂料在制备和成膜过程中的相变化是独特的。由于缺乏溶剂来润湿和提高涂膜流动性,导致粉末涂料比液体涂料更难去除表面缺陷。虽然两者的主要组份类似,但相比于液体涂料、热固性的粉末涂料立足于十分不同的机理.粉末涂料是无溶剂的均一体系。在制备过程中,颜料和其它组份通过熔融混合被分散和部分包裹于低分子固体树脂中。粉末涂料使用是通过空气把粉末传送到底材上（粉末悬浮于空气中）,再通过电荷使之附着于底材上。在预定的温度下加热,使粉末颗粒熔化、聚集在一起（聚结）,流动（成膜）,接着流平,这期间通过一个有粘性的液态阶段润湿表面）,最后化学交联形成高分子量的涂膜,这就是粉末涂料的成膜过程。粉末涂料的桔皮问题影响涂膜流动和外观的因素：在工业涂料中、粉末涂料在制备和成膜过程中的相变化是独特的。由于缺乏溶剂来润湿和提高涂膜流动性,导致粉末涂料比液体涂料更难去除表面缺陷。虽然两者的主要组份类似,但相比于液体涂料、热固性的粉末涂料立足于十分不同的机理.粉末涂料是无溶剂的均一体系。在制备过程中,颜料和其它组份通过熔融混合被分散和部分包裹于低分子固体树脂中。粉末涂料使用是通过空气把粉末传送到底材上（粉末悬浮于空气中）,再通过电荷使之附着于底材上。在预定的温度下加热,使粉末颗粒熔化、聚集在一起（聚结）,流动（成膜）,接着流平,这期间通过一个有粘性的液态阶段润湿表面）,最后化学交联形成高分子量的涂膜,这就是粉末涂料的成膜过程。粉末涂料的桔皮问题影响涂膜流动和外观的因素：成膜过程可分为熔融聚结,形成涂膜,流平三个阶段，在给定温度下,控制熔融聚结速度最重要的因素是树脂的熔点、熔融态粉末颗粒的粘度以及粉末颗粒的大小。为了使流动效果最佳,熔融聚结应当尽可能快地完成,以便有较长时间来完成流平阶段。固化剂的使用缩短了可供流动和流平所需的时间,因而那些极为活性的粉末形成的涂膜常呈现桔皮。影响涂膜流动和流平的关键因素是树脂的熔融粘度、体系的表面张力和膜厚。转而,熔融粘度尤其取决于固化温度、固化速度和升温速率。以上提及的种种因素,连同粒径分布和膜厚,通常由所要求的涂膜性能、被涂物件和粉末施工条件等所决定。粉末喷涂时流动和流平的动力来自体系的表面张力,这一点前面也曾经提到。该作用力同施加到涂膜上的分子间引力相反,其结果导致如熔融粘度越高,则对抗流动和流平的阻力越大。因此,表面张力和分子间引力之间的差值大小决定着涂膜流平的程度。对于流动性很好的涂料，显然,该体系的表面张力应尽可能高,且熔融粘度尽可能低。这些可通过加入能提高体系表面张力的助剂和使用低分子量低 熔点的树脂来实现。根据以上条件制备的涂料能具有极好的流动性,但是由于其高的表面张力会导致缩孔,同时由于较低的熔融粘度会产生流挂,且边角涂覆性差。实际工作中,体系的表面张力和熔融粘度都控制在特定范围内,这样可得到合格的涂膜表面外观。表面张力和熔融粘度对涂膜流动的影响见图2。图中可以看到,太低的表面张力或太高的熔融粘度会阻止涂膜流动,导致涂膜流动性差,而表面张力太高时成膜过程中会出现缩孔。熔融粘度太低会使粉末的物理贮存稳定性变差,施工时边角涂覆性差,且施工于立面时产生流挂。综上所述,很明显,得到的粉末涂料涂膜最后的表面状况、缺陷和不足（如桔皮,流动性差,缩孔,针孔等）是相互密切关联的,同时也被在成膜过程中参与相变的流变力所控制。粉末颗粒大小分布状况也影响着涂膜的表面外观。颗粒越小,由于其热容较大颗粒的低,因此其熔化时间比大颗粒的短,聚结也较快,形成涂膜的表面外观较好。而大的粉末颗粒熔化时间比小颗粒的长,形成的涂膜就可能会产生桔皮效应。粉末静电施工方法（电晕放电或摩擦放电）也是导致桔皮形成的一个因素。怎样减小或避免桔皮效应促进流动和流平能减少或避免桔皮。体系使用较低的熔融粘度、固化过程中延长流平时间以及较高的表面张力可提高流动和流平性。控制表面张力梯度是减少桔皮的重要参数，同时还要控制涂膜表面的表面张力均匀,以获得最小的表面积。实际工作中常使用流动促进剂或流平剂来改善涂膜外观,以消除桔皮、缩孔、针孔等表面缺陷。性能好的流动促进剂能降低熔融粘度,从而有助于熔融混合和颜料分散,提高底材的润湿性，涂层的流动流平,有助于消除表面缺陷以及便于空气的释放。应考察流动改性剂用量与效果的关系。其用量不足会导致缩孔和桔皮,而用量过多又会导致失光、雾影,并产生对上层重涂附着力的问题。通常,流动改性剂在预混时加入。它们或做成树脂的母料（树脂和该添加剂的比为9/1〜8/2），或者以粉末状吸附在无机载体上。粉末涂料中该添加剂的用量为0.5〜1.5%（在以基料计算的有效聚合物中），但是在浓度较低时可能效果也不错。流动改性剂中聚丙烯酸酯系树脂应用最广，如聚丙烯酸丁酯（“Acronal4F”）、丙烯酸乙酯-丙烯酸乙基己酯共聚物和丙烯酸丁酯-丙烯酸己酯共聚物等。它们可在浓度很宽的范围内使用。一般聚丙烯酸酯对表面张力影响很小，它们能有助于涂层形成比较恒定的均匀表面。同那些使表面张力降低的添加剂（如硅氧烷等）相比，它们不会降低表面张力，因此可用来加速流平。降低表面张力的添加剂包括表面活性剂、氟化烷基酯以及硅氧烷等。它们对加入量的多少非常敏感。安息香是一种脱气剂，也有降低表面张力的效果，被广泛用于改善粉末涂料涂膜的表面外观。涂层中有气泡原因:粉末中含有挥发性的物质和水.，工件表面有水，压缩空气中有油或水方法:加强粉末的保管，防潮，烘干工件的表面水份.对压缩空气进行除油，除水7涂层出现针孔，凹膜，原因涂层过厚，造成静电排斥，喷枪距工件太近，造成打火击穿，工件表面有油脂和水份，粉末含水量大，压缩空气中含有油或水，工件本身有针孔，涂层厚度不均粉末喷涂速度不均，压缩空气不稳定，供粉装置流化效果不好，输送链的速度不稳.粉末受潮结困而导致的流化效果好.涂层流挂成因涂层太厚，升温太快，固化温度太高，烘烤固化前涂层不均匀，5.10涂层光泽不良，变色粉末耐耐热性能差，固化温度过高或时间过长，喷粉与固化工序时间间隔太长，前处理脱质不净，供粉和喷粉系统，回收系统等清理不净，混入其它品种或颜色的粉末喷涂作业中应注意的几个问题夹具的制作及上料方式的选择。夹具从整体上来看分为两大类，一种是放于型材两端的夹具，另一类是放于型中间部位的夹具，两者在应用上有显著的不同。两端挂放的夹具应保证其能承受相当重量的压力，因为在上料方式上采用一种类似串联的连结方式，受型材自重及挂具与型材接触面积较小的影响，使挂具必须保持相当的承重力；中间部位使用的夹具在制作及使用过程中应遵循一个基本原则，那就是应尽量减少夹具与型材的外表面(即建筑装饰面)接触点的大小，接触点阻碍了粉末在型材表面的吸附，形成一些细小的瑕疵；接触点越大，瑕疵的面积越大，所以应尽量减少夹具型材的接触面积，另外中间部位的夹具在设计中有一个竖向放置的挂杆，在生产过程中吸附了一些粉末，阻碍了粉末在后面型材上的吸附，所以应及时对这些部位进行补粉。型材的挂具中的挂放位置也应遵循相应的原则，包括复杂面尽量放于水平位置，水平左右两面是最易吸附粉末的地方，并且最复杂的一面尽量偏向于同一个方向，这时偏向一面的喷枪粉量及加速风的压力可适当提高，而且粉末喷出方向与凹槽处于平行位置，喷粉的力度易于粉末的吸附。对于一些凹槽较深的型材。增加粉量与推近喷爪与型材的距离都是适用的。表面积较大或结构复杂的表面应禁止放于向下的位置，同时也要区分型材的装饰面与非装饰面。一般情况下，消费者对型材装饰面的要求往往高于对非装饰面的要求，与墙壁及型材之间的咬合可掩盖一部分瑕疵。对于一些形状特殊的型材，及时调整夹具的位置，使型材在挂具的位置保持一定的倾斜角度，以增强运行过程中的平稳性，易于粉末吸附。另外对于一些重量较重的型材在使用中间位置的夹具时，应使弯头部分具有一定的弧度，因为重量较大时，产生类似翘尾现象，在运行过程中容易产生脱落现象，夹具的弧度可以保证型材处于垂直位置上，确保产过程顺利。另外导电梁及挂具随着循环使用次数的增多，涂膜会越积越多。涂膜本身是不导电的，会影响导电梁及挂具的导电性，进而影响到粉末在型材表面的均匀分布，导电梁及挂具上的涂膜应选择适当的方式进行清除。前处理工序较普通的氧化前的前处理工序较简便，主要为脱脂与铬化，原料消耗较低，日常维护工作相对来说比较容易。前处理工序应注意的事项。前处理过程中为了提高生产效率，并且减少烘干过程中的能耗，前处理过程中多采用比较大的料架，尽可能多装待处理的型材，型材间的间隙及疏密程度是前处理过程中首先考虑到的问题。对于一些质地较软的型材，应多在型材中间位置放置横杆，并且让凹槽部分尽量向上放置，这样有利于水份的蒸发。当烘干过程完毕后，仍有水份残留时，为避免破坏型材表面的硌化膜，及温度过高时型材容易产生变形，不应再放入炉内烘烤，可采用凉干或用气枪(无油气)吹干的方式。另外型材出入各槽及在滴干过程中，必须保持适当的倾斜角度，但容易造成部分型材滑落，应采用在料架某一端头部分捆绑一块不锈钢丝网作为预防措施。喷房中应注意的问题。喷房生产是喷涂生产过程中的关键工序，喷涂型材表面质量的好坏关键在于喷涂过程中各项工艺参数的控制。粉量及加速风是两项关键的技术指标，正式喷粉前，可试喷几次，这时可在喷房两端观察粉量的大小及粉末分布的均匀程度。此时的粉末在距离喷爪端头10cm以内部分沿直线运行、以外部分便是以雾化粉形式存在，吸附在型材表面的粉末其实就是这种雾化效果的粉末，是否存在这种雾化效果的粉末是作为控制喷爪与型材之间距离的标准。除了工艺参数以外，一些必要的细小环节也应要注意。喷爪的位置，喷爪应保持一定的倾斜度，偏向于型材运行的方向，喷爪在排列上保持竖向平行，端头部分保持在一条直线上，喷爪之间不应有重叠部分，上、下喷爪的位置以粉末覆盖所有型材为宜。浮游压力的控制，浮游的作用是利用气流的作用，使粉末产生一种适当的悬浮状态，手感类似于液体流动的状态，用手或棍棒搅动粉末时，感觉不到阻力的存在，即浮游达到充分状态。浮游便于粉末吸入导管，在加速风的作用下，产生雾化的效果，压力不足或压力过大都会造成浮游不充分的产生。粉末的回收再利用，吸附于型材表面的粉末仅占所有喷枪粉量的1／3左右，散落在喷房内的粉末较多，回收粉必须与新添加粉混合使用，效果比较好，所以粉末应及时回收再利用。6.4喷枪的位置喷枪应保持一定的倾斜度，偏向于型材运行的方向，喷枪在排列上保持竖向平行，端头部分保持在一条直线上，喷枪之间不应有重叠部分，上、下喷枪的位置以粉末覆盖所有型材为宜6.5流化气压的控制流化气压的控制，流化床的作用是利用气流的作用，使粉末形成一种适当的流化状态，手感类似于液体流动的状态，检测流化达到充分状态，最简单的操作是：用手或棍棒搅动粉末时，感觉不到阻力的存在。流化便于粉末吸入导管，在加速风的作用下，产生雾化的效果，压力不足或压力过大都会造成流化不充