粉末涂料施工工艺

大师 · 发表于 2008-6-4 10:59:04

粉末涂装是一种干燥的施工工艺。带静电的颜料与树脂的微粒喷涂到接地部件上，带电粉末就附着在部件的表面直至在固化箱中熔融并形成平滑的涂层。在粉末涂饰前，带涂饰部件首先要经过与液态涂装部件一样的预处理。通常情况下预处理工艺、涂饰工艺及固化工艺是连续进行的。从根本上来看，粉末涂料的施用有两种常规工艺：静电喷涂工艺和流化床涂饰工艺。其他的涂饰工艺也有研究，如火焰喷涂、等离子枪喷涂、无空气热喷及电泳沉积等。但它们的应用远远不及静电喷涂和流化床涂饰工艺广泛。

静电喷涂工艺

粉末涂料静电喷涂技术采用的是粉末―空气混合物。在粉末进料斗中设置有一个小型的流化床以形成粉末―空气混合物。在某些情况下，进料斗的振动有助于防止粉末在进入输送线前发生堵塞或聚集。粉末通过一根软管被输送至喷枪中，喷枪的喷嘴由于高压直流电的输入而形成带电电极。
静电喷涂枪决定着粉末的喷涂方向，控制着沉积速度，控制着生成图案的尺寸、形状和喷涂密度，同时，喷枪也给正在喷出的粉末充电。喷枪可由手工操纵，也可固定在连续喷涂室的一侧或两侧而自动喷涂，或手工、自动来回交替进行喷涂。粉末涂料静电喷涂施工中使用收集器来回收过量喷涂的粉末。这些回收粉末的重新使用可大大提高粉末涂料的传输效率。
喷枪的设计有多种，各种设计的主要不同之处在于如何使粉末带上静电。在某些情况下，粉末是由于摩擦而带上静电的。这种方式的优点在于粉末可以自由地在零件全部表面上形成平滑的涂层。而且，对产品表面的凹处沉积也有改进。
涂层厚度依赖于粉末的化学性质、预加热温度和停留时间。对冷产品，厚度一般为1.5 - 5.0密耳 (37.5 - 125 µm)。如果产品能稍稍加热，一次性喷涂厚度可达到20-25密耳(500 - 625 µm)。

流化床工艺

流化床涂装工艺是一个简单的浸涂工艺，有常规法和静电法。在常规流化床涂装工艺中，流化床就是一个带有多孔底板的槽罐，在多孔板下面不断充气使得低压气流均一地通过多孔板，不断上升的空气将粉末微粒围住并使其悬浮在气流中而形成粉末―空气混合物，这种粉末空气混合物就象正在沸腾的液体一样，如图1所示。将预先加热到粉末熔融温度以上的制品浸渍到流化床中，粉末熔化并形成连续涂层。采用高的传送效率，涂装过程中就不存在滴落现象，拖带现象也几乎没有。

图 1. 流化床工艺示意图

流化床粉末涂装技术应用于复杂成型制品的涂装，一次浸涂就可获得均一、较厚的涂层，涂层的厚度为3-10密耳（75 - 250 µm）。采用更高的制品预热温度，通过多次浸涂，可以获得100密耳（2500 µm）厚的涂层。浸涂次数及浸涂温度对涂层厚度的影响如图2所示。

图 2 环氧树脂粉末涂料对不锈钢条涂饰时浸涂次数及浸涂温度对涂层厚度的影响

静电流化床工艺

在静电流化床中，安装在多孔板上的高压直流栅格可使得微粒带电。一旦带电，高压直流栅格将排斥粒子，粒子之间也相互排斥，这样就在栅格上形成了一团粉末。这些带静电的粉末就会被只有接地电压的待涂产品所吸引而涂饰在产品上。其粉末涂层厚度控制与静电喷涂类似。
静电流化床涂装技术的优点在于：（1）一般情况下无需预加热部分，（2）对于小型涂装产品，如电子元件等，也能迅速均一地涂装。静电流化床涂装技术的不足主要在于对涂装产品的尺寸有限制；另外，由于法拉第笼蔽效应，涂装产品内角的涂层厚度往往较薄。

粉末涂料固化

加热，对热塑性粉末而言，仅仅是为了使其形成连续的薄膜，而对热固性粉末而言，它们需要进一步加热来使涂膜固化。常规粉末涂装的固化方法有四种：对流、红外辐射，对流与红外联用及紫外辐射固化。
对流烘箱可采用气或电加热。在烘箱中，热空气环绕在涂装部件的周围并使其达到设定温度。紫外辐射固化一般作用于热敏性基材。特定配方的紫外光固化粉末涂料可在很低的温度(121°C)熔融并流动，经紫外线辐射，几秒钟即可固化。
红外箱亦可以气或电作能源而产生红外线辐射。辐射的能量被粉末所吸收，而在粉末下面的基材又直接与粉末相接触，这样整个部件就不需要加热到其所需的标准固化温度。当红外辐射一定时间后，粉末就会以相对较快的速度流动并固化。对流与红外联用一般分为两个区（或两个阶段），第一区是红外辐射，用以迅速使粉末熔融（这种工艺被称之为近红外固化；另外，该类特殊配方的粉末涂料具有迅速吸收红外线的优势）；第二区是对流烘箱区，在这里来自第一区的部件涂层固化完全。

加热/ 固化	温度， °C	总固化时间，min	基材
常规热固性粉末涂料
对流	140-220	30-15	金属
红外辐射 +对流	140-220	25-10	金属
红外辐射	160-250	15-1	金属
紫外光固化粉末涂料
红外 / 对流 (1-2 min) 和紫外光辐射固化（s）	90-120	3-1	金属、木材、塑料及其它