影响铝型材静电喷涂用粉末涂料流动性因素探讨

data-full-width-responsive="true"> 影响铝型材静电喷涂用粉末涂料流动性因素探讨刘宏１，向寓华１，刘碧雄２１．湖南化工职业技术学院，株洲４１２００４；２．长沙经阁实业（集团）有限公司，长沙４１０２０５）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（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１０ｍ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９０ｍ 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２０～８０ｍ 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１５１０－６　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。