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    粉末涂料 Powder Products --施工工藝

      粉末涂裝是一種干燥的施工工藝。帶靜電的顏料與樹脂的微粒噴涂到接地部件上,帶電粉末就附著在部件的表面直至在固化箱中熔融并形成平滑的涂層。在粉末涂飾前,帶涂飾部件首先要經過與液態涂裝部件一樣的預處理。通常情況下預處理工藝、涂飾工藝及固化工藝是連續進行的。

      從根本上來看,粉末涂料的施用有兩種常規工藝:靜電噴涂工藝和流化床涂飾工藝。其他的涂飾工藝也有研究,如火焰噴涂、等離子槍噴涂、無空氣熱噴及電泳沉積等。但它們的應用遠遠不及靜電噴涂和流化床涂飾工藝廣泛。

    (1)靜電噴涂工藝
      粉末涂料靜電噴涂技術采用的是粉末―空氣混合物。在粉末進料斗中設置有一個小型的流化床以形成粉末―空氣混合物。在某些情況下,進料斗的振動有助于防止粉末在進入輸送線前發生堵塞或聚集。粉末通過一根軟管被輸送至噴槍中,噴槍的噴嘴由于高壓直流電的輸入而形成帶電電極。
    靜電噴涂槍決定著粉末的噴涂方向,控制著沉積速度,控制著生成圖案的尺寸、形狀和噴涂密度,同時,噴槍也給正在噴出的粉末充電。噴槍可由手工操縱,也可固定在連續噴涂室的一側或兩側而自動噴涂,或手工、自動來回交替進行噴涂。粉末涂料靜電噴涂施工中使用收集器來回收過量噴涂的粉末。這些回收粉末的重新使用可大大提高粉末涂料的傳輸效率。
    噴槍的設計有多種,各種設計的主要不同之處在于如何使粉末帶上靜電。在某些情況下,粉末是由于摩擦而帶上靜電的。這種方式的優點在于粉末可以自由地在零件全部表面上形成平滑的涂層。而且,對產品表面的凹處沉積也有改進。
    涂層厚度依賴于粉末的化學性質、預加熱溫度和停留時間。對冷產品,厚度一般為1.5- 5.0密耳 (37.5 - 125 μm)。如果產品能稍稍加熱,一次性噴涂厚度可達到20-25密耳(500 - 625 μm)。

    (2)流化床工藝
      流化床涂裝工藝是一個簡單的浸涂工藝,有常規法和靜電法。在常規流化床涂裝工藝中,流化床就是一個帶有多孔底板的槽罐,在多孔板下面不斷充氣使得低壓氣流均一地通過多孔板,不斷上升的空氣將粉末微粒圍住并使其懸浮在氣流中而形成粉末―空氣混合物,這種粉末空氣混合物就象正在沸騰的液體一樣,如右圖所示。將預先加熱到粉末熔融溫度以上的制品浸漬到流化床中,粉末熔化并形成連續涂層。采用高的傳送效率,涂裝過程中就不存在滴落現象,拖帶現象也幾乎沒有。
    流化床粉末涂裝技術應用于復雜成型制品的涂裝,一次浸涂就可獲得均一、較厚的涂層,涂層的厚度為3-10密耳(75 - 250 μm)。采用更高的制品預熱溫度,通過多次浸涂,可以獲得100密耳(2500 μm)厚的涂層。浸涂次數及浸涂溫度對涂層厚度的影響如左圖所示。

    (3)靜電流化床工藝
      在靜電流化床中,安裝在多孔板上的高壓直流柵格可使得微粒帶電。一旦帶電,高壓直流柵格將排斥粒子,粒子之間也相互排斥,這樣就在柵格上形成了一團粉末。這些帶靜電的粉末就會被只有接地電壓的待涂產品所吸引而涂飾在產品上。其粉末涂層厚度控制與靜電噴涂類似。
    靜電流化床涂裝技術的優點在于:(1)一般情況下無需預加熱部分,(2)對于小型涂裝產品,如電子元件等,也能迅速均一地涂裝。靜電流化床涂裝技術的不足主要在于對涂裝產品的尺寸有限制;另外,由于法拉第籠蔽效應,涂裝產品內角的涂層厚度往往較薄。

    (4)粉末涂料固化
      加熱,對熱塑性粉末而言,僅僅是為了使其形成連續的薄膜,而對熱固性粉末而言,它們需要進一步加熱來使涂膜固化。常規粉末涂裝的固化方法有四種:對流、紅外輻射,對流與紅外聯用及紫外輻射固化。
    對流烘箱可采用氣或電加熱。在烘箱中,熱空氣環繞在涂裝部件的周圍并使其達到設定溫度。紫外輻射固化一般作用于熱敏性基材。特定配方的紫外光固化粉末涂料可在很低的溫度(121)熔融并流動,經紫外線輻射,幾秒鐘即可固化。
      紅外箱亦可以氣或電作能源而產生紅外線輻射。輻射的能量被粉末所吸收,而在粉末下面的基材又直接與粉末相接觸,這樣整個部件就不需要加熱到其所需的標準固化溫度。當紅外輻射一定時間后,粉末就會以相對較快的速度流動并固化。對流與紅外聯用一般分為兩個區(或兩個階段),第一區是紅外輻射,用以迅速使粉末熔融(這種工藝被稱之為近紅外固化;另外,該類特殊配方的粉末涂料具有迅速吸收紅外線的優勢);第二區是對流烘箱區,在這里來自第一區的部件涂層固化完全。


    加熱/固化

    溫度(℃)

    固化時間(min)

    基材

    常規熱固性粉末涂料

    對流

    140-220

    30-15

    金屬

    紅外輻射+對流

    140-220

    25-10

    金屬

    紅外輻射

    160-250

    15-1

    金屬

    紫外光固化粉末涂料

    紅外/對流(1-2min)和紫外光輻射固化(s)

    90-120

    3-1

    金屬、木材、塑料及其它

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