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影响铝型材静电喷涂用粉末涂料流动性因素探讨
2021-4-6 |  浏览:20

粉末涂料是一种以空气为载体进行分散并涂装的涂料品种,是典型的"4E"(高效、经济、生态、能源)产品,每年以10%以上的速度增长。

尤其在铝建材方面,它与阳极氧化、电泳涂装表面处理方法相比,水、大气的污染程度、能耗明显降低。

涂膜的机械性能如硬度、耐磨性、耐酸性等指标却大幅提高,使用寿命比普通阳极氧化铝材高出一倍,且色彩丰富,更能体现建筑的多样化、个性化。

因此,用粉末涂料喷涂的铝建材,以其优异的耐久性、装饰性和加工成形性,深受用户好评,目前粉末静电喷涂已成为国内铝型材表面处理中的热点。

在粉末涂料静电喷涂过程中,流动性好的粉末,象水沸腾一样,显得很蓬松,有流水般的效果。

从供粉桶至喷枪,粉末传送轻便,粉末从喷嘴出来雾化好,克服粉末涂料结团而造成喷涂堵枪或“吐粉”等生产异常现象,避免粉末涂料因使用不当使喷涂产品表面出现针孔、缩孔、浅坑等弊病,提高劳动生产效率。

探讨粉末涂料流动性的影响因素,对粉末涂料的生产和使用具有一定的指导意义。

1流动性检测

粉末的流动性是指粉末涂料在流化床中被空气流化的程度,它是评价粉末涂料施工性能好坏的重要依据。粉末涂料流动性好坏通常可用安息角或流度系数来衡量。安息角是粉末流动性直接检测方法,安息角越小,流动性越好。

某公司生产的粉末涂料流动性采用Selier流度测试法测定,企业标准要求被检测粉末涂料的流化系数在140左右,具有较好流动性和可喷涂性。粉末涂料的流度系数与流化性能的关系见表1。



2影响流动性因素分析

2.1粉末涂料树脂选择

粉末涂料树脂的Tg决定着粉末涂料的流动性能与储存稳定性。Tg是无定型聚合物从玻璃态转变为高弹态的转变温度,高聚物力学三状态与温度转变的关系[1]见图1。



从图1可知,高聚物的Tg提高,粉末的稳定性提高,结块性降低,粉末涂料的流动性提高。Tg随分子量的增加而提高,当分子量增加到一定程度时聚合物的玻璃化温度变化不明显。

Tg太高,树脂的数均分子量大,熔融粘度大,流动性差,粉末涂料涂膜的机械性能下降。生产中一般选择树脂的分子量在2 000~5000,Tg控制在50~65℃范围内较适宜。

2.2粉末涂料颗粒形状

粉末涂料颗粒的形状对粉末流动性影响很大[2],一般将粉末粒子的形状分为球形、角状和须状3种。

粉末流动性与粒子形状的关系见表2,不规则的角状粉末具有较好的流动性,须状粉末流动性最差。

目前粉末涂料的生产工艺绝大多数采用机械粉碎法生产,粉末涂料粒子大多是无定形不规则体。



3.3 粉末涂料粒径及分布

涂膜的表面外观还受粉末粒子大小及分布的影响。粒子愈小,其热容量愈低,熔融所需时间也就愈少,从而可较快聚结成膜进而流平,产生较好的外观;

而大的粒子熔融所需时间较小粒子要长,产生桔皮效应的机率也就愈大。粉末粒径也是粉末涂料极其重要的一个质量指标,它影响着产品的外观质量、粉末上粉率[3]、粉末稳定性及涂膜机械性能等。

因此,控制粉末粒径,是各粉末生产厂家粉末涂料质量好坏的关键。图2为某公司生产的纯聚酯A9016SF75铝型材专用粉末涂料的粒径分布图,采用激光粒度分布仪检测。



从图2中可知:粉末涂料粒径小于10μm的粉末(超细粉)<10%(质量百分数,全文同),超细的粉末流动性及带电性差;

粒径大于90μm 的粉末<3%,粒径太大,涂膜的外观质量下降,桔皮严重,粉末涂料的粒径控制在20~80μm 较适合静电喷涂的要求。

粉末涂料的粒径及粒子形状是在ACM 磨粉筛中进行的,因此,调整ACM 磨的转速、加料速度、旋风分离器、过筛目数等手段控制工艺参数,生产合格的粉末涂料。

3.3流化空气

粉末涂料的流动状态与流化空气压力有关。适当增加流化空气的气压,改善粉末涂料流化质量。

流化气体的气压由粉桶的体积和装粉数量决定,在一定压力下,调整供气量,使流化桶内粉末达到稳定的流化状态才能进行涂装。

为了改善气固流化床的流化质量,粉桶的底部设有气体分布盘,使导入的空气均匀分布。生产过程中,粉桶的流化空气的压力一般采用0.01~0.1MPa,辅助空气流量4~5m3/h较适宜。

3.4 喷涂环境

粉末涂料对水分的吸附十分敏感,吸潮后的粉末涂料对其流动性危害极大。粉末涂料的吸湿性(含水量)直接影响粉末的介电常数,相对湿度每变化30%,就相当于粉末的电阻率变化2个数量级[4],如图3所示。



轻微吸湿将影响其带电性能,降低粉末的上粉率,影响粉末的流动性、成膜性能等,从而使涂膜不平滑,甚至难以在工件上吸附,涂膜会产生气泡和针孔及喷枪堵枪等弊病;粉末严重吸湿则将结团,无法进行静电喷涂。

因此在粉末涂料涂装工艺过程中,严格控制喷涂和贮藏过程的湿度。流化空气净化系统,经过二级过滤吸湿装置,使压缩空气水的质量浓度(水的含量)小于15×10-6 mg/L,相对湿度较大的地区在喷粉房装上除湿空调,相对湿度控制在60%左右涂装效果较理想。

3.5 流化助剂

气相二氧化硅是多孔的吸湿性很强的物质,可以防止粉末涂料吸潮,改善粉末涂料的流动性、防结块性及粉管的输送性,常常在粉末涂料生产过程中的细粉碎阶段添加。

气相二氧化硅能包覆在粉末涂料粒子的表面,使其在粉末涂料粒子之间形成隔离层,降低粉末涂料颗粒之间的相互吸引和摩擦,防止颗粒间的相互接触,改善粉末涂料干粉的流动性。

通常加入量是粉末涂料总质量的0.1%~0.4%,添加量过多,影响涂膜外观及机械性能,加量过少,流化作用效果不明显。

4 结语

粉末涂料的流动性是多种因素综合作用的结果。除上面讨论的主要因素外,还和其它因素有关,如常用颜、填料性质与加入量[5],喷涂操作工艺条件、安息角检测方法等,需要科技人员在生产中不断探索。

探讨粉末涂料的流动性,改进粉末涂料配方及喷涂生产工艺控制参数,对指导生产实践具有重要意义。

 

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