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粉末喷涂工艺条件优化
2013/7/16 9:36:45
1 粉末涂料质量

1.1树脂的选择

   目前常应用于铝型材中的粉末涂料为耐候型聚酯粉末涂料,以聚酯/TGIC型为主流,其综合性能优异。此类粉末涂料所选用的聚酯树脂为线型饱和羧基聚酯,酸值范围大约为30~40。主要原料为IPA与不同种类的多元醇。TGIC是一种独特的固化剂,熔点范围90~110℃,环氧当量<110,聚酯/TGIC粉末涂料具有良好的反应性、贮存稳定性、耐热稳定性、优异的机械性能。表1为北京汉森邦德化工科技有限公司铝型材的TGIC固化聚酯粉末涂料A9016SF75的参考配方。

表1聚酯粉末涂料A9016SF75配方

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1.2粉末涂料的粒径

   铝型材所用的粉末涂料是耐候性的纯聚酯粉末涂料,粉末粒径是粉末涂料极其重要的质量指标,它影响着铝型材产品的外观质量[2]及使用厂家所关心的粉末涂料的上粉率[3]及其稳定性[4]等诸多问题。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问题。粉末的带电量与粉末颗粒粒径的平方成正比,粉末粒径<10μm超细粉不带电,积聚的粉团易堵枪,粉末粒径过粗,粒径>90μm,成膜时易产生桔皮,影响涂膜的平整及光泽,涂膜的外观质量下降,由于自身重力作用导致上粉率也降低。图1为铝型材专用A9016SF75粉末涂料的粒径分布图,采用激光粒度分布仪检测,喷涂产品客户使用后,反映效果很好。

图1

图1 粉末粒径分布曲线

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从图1可看出:适合静电喷涂的粉末涂料,其颗粒度控制在20~80μm较适宜。

 2 喷涂过程工艺控制

2.1表面前处理

   在涂装生产线中,前处理是工件喷涂前的1个关键工序,前处理控制的好坏。直接影响着漆膜的质量。表面处理的目的就是要去除铝型材表面油污、自然氧化膜,再通过化学氧化法获得0.5~2μm的钝化膜,使粉末涂层的附着力大大增强。在预处理过程中,脱酯要干净,除油不彻底将引起钝化膜不完整,粉层附着不好,表面易产生缩孔、针孔等缺陷,型材腐蚀将从此开始而蔓延;钝化是预处理的关键工序,钝化膜的好坏将直接影响粉末涂装的质量,要求钝化膜致密,结晶体均匀;型材表面需干燥,不能有水分进入喷涂工序,烘干时温度不宜超过130℃,以免钝化膜过多失去结晶水变得疏松,涂层的附着力下降。表2为预处理工艺参数,多年生产检验表明此工艺条件下进行的表面处理效果较佳。

表2 预处理工艺参数

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2.2喷涂工艺参数

   为了确定静电喷涂最佳工艺参数,选定影响喷涂产品机械性能(附着力、冲击强度、杯突性能)的喷涂电压、供粉气压、固化温度和固化时间4个主要工艺参数进行4因素3水平试验[5],构成表L9(34),因素和水平数见表3。

表3正交试验因素水平表

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   试验中采用50mm×120mm×0.3mm马口铁作样板,A9016SF75聚酯粉末涂料,膜厚60~80μm,附着力按GB/T9286规定进行,2级合格,10分制记,0级最好10分,1级8分,2级6分,3级4分,4级2分,5级0分。耐冲击性按GB/T1732规定进行,杯突性能按GB/T9753规定进行,等级评分制,最高10分,正交试验结果和极差分析见表4。

表4正交试验结果和极差分析

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   由表5可知,RC>RB>RD>RA,即喷涂固化温度对机械性能影响最大,其次是供粉气压和固化时间。影响较小的是静电电压。最佳因素水平为A1-B3-C3-D2,即:静电喷涂电压40kV,压缩空气压力0.6MPa,固化温度200℃,固化时间20min为最佳喷涂工艺条件。

2.3悬挂链速率及湿度

   悬挂链速率实际影响的是烘烤时间,悬挂链速率的不同将造成工件在固化炉内停留时间的不同,从而影响到固化成膜的效果。我公司喷涂线运行线速为4.5~5.5m/min,能满足涂层厚度及固化的工艺要求。

   湿度也是影响粉末涂料受潮的1个重要工艺参数,湿度对粉末的电阻率影响极大,试验了相对湿度对粉末电阻率的关系,结果见图2。从图2可知,相对湿度增加会使粉末电阻率急剧下降,从而使粉末达不到好的带电效果,降低沉积效率。据报道[6]相对湿度每变化30%,就相当于粉末的电阻率下降2个数量级。在生产、喷涂现场空气的相对湿度要求不高于85%。压缩空气装置一定要有气水分离装置,粉末喷涂现场一定要保持环境干燥,喷粉房安装除湿空调,防止粉末受潮,以免影响喷涂效果。

图2

图2 粉末电阻率与相对湿度的关系

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2.4挂具

   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;复杂面尽量放于水平位置,水平左右2面是最易吸附粉末的地方,最复杂的一面尽量偏向于同一个方向,适当提高喷枪出粉量及压缩空气的压力。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。工件与挂具都要求导电性好。当挂具使用一段时间后,其表面由于经过多次喷涂漆膜会越来越厚,导电性下降,必须定期对挂具进行脱漆处理,否则,会影响工件的静电喷涂效果,导致漆膜性能下降。

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