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粉末靜電噴涂工藝技術介紹及操作流程
2012-04-19
粉末涂裝是近代涂裝工業領域的一項新技術、新工藝，也是我國重點推廣的新技術之一，應用于家電產品及其它領域，優越性十分明顯。粉末涂裝是高防護、高裝飾的涂裝方法，要得到滿意的涂裝效果，就必須對影響涂裝效果的因素加以控制。作為粉末涂料的操作施工人員，如果對涂裝過程中易產生的弊病知識了解不夠，將無法生產出合格產品或一出現問題就手足無措、無從下手。
一、粉末涂料的優越性
粉末涂料是一種粉狀不含液態溶劑及稀釋劑的新型涂裝材料。由于其高裝飾、重防腐性、粉末可回收利用，無有機溶劑對環境的污染等特點決定了其廣泛的應用空間。
粉末涂料施工與傳統的油漆施工相比較，有如下優點：
1、粉末涂料是一種不含溶劑的涂料，這就決定了不需要把主要成膜物質及輔助成膜的物質、添充料及顏料都溶于有機溶劑中，解決了某些有機溶劑無法溶解的高分子成膜物質均可作為涂料使用的難題。而許多難被溶劑溶解的高分子物質卻是防腐及裝飾性涂料必可少的中堅力量。
2、粉末涂料因不含易揮發的有機溶劑，不易燃燒爆炸，只要防止粉塵積聚過多就可解決著火爆炸的隱患，這一點油漆等易燃的溶劑性涂料卻無法克服。
3、由于粉末涂料本身不含有機溶劑，施工操作及制粉過程中無刺激性氣味，不但可防止環境被污染和破壞，而且對操作者本人的身心健康大為有益。
4、油漆類液態涂料施工過程中的利用率僅達到50%—60%。而粉末涂料一次上粉率約為70%—80%（受工件形狀等因素影響），其余粉末可二次回收利用，利用率在90%—98%。
5、油漆類液態涂料施工過程中必須加入30%—50%的稀釋劑，而這些稀釋劑的作用只是調整粘稠度，并不是固化成膜的必須成份，回化過程中又揮發掉了。不但污染環境，而且做了大量無用功，浪費了原料，提高了生產成本；粉末涂料施工過程中則根本不需要這類稀釋劑。
6、油漆類液態涂料的厚度一般為15—30μm，而粉末涂料一次涂裝便可達到60—150μm之間，可一次涂裝達到要求厚度，減少勞動強度，適合自動化流水線生產操作。
7、粉末涂料固化后的外觀豐滿度高，色澤柔和，令油漆類液態涂料經固化后的外觀效果望塵莫及。
8、粉末涂料由于不含溶劑，固化過程中不易形成針孔和氣泡，而液態涂料由于存在揮發性溶劑和稀釋劑，固化過程中易生成針孔和氣泡。
9、粉末涂料便于運輸，不會滲漏和揮發，而液態涂料運輸則很不方便，易滲漏和揮發，甚至可能燃燒爆炸。
10、粉末涂料的防腐裝飾性好，生產綜合成本低，油漆類液態涂料則無法與之相媲美。
正是由于上述諸多液態涂料所不具備的優點，粉末涂料在近二十年來在中國大地呈現欣欣向榮、蒸蒸日上的局面。但從科學的角度去分析，任何事物都有優點也有不足之處。粉末涂料在使用過程中仍存在換色困難、生產設備復雜、必須高溫固化等缺點。這正是從事涂裝行業的廣大同仁需通過不斷努力攻克的難題。
粉末涂料真正應用到工業和生產中在我國只有二十幾年的歷史，目前在生產工藝和施工應用方面均已趨于成熟。進入八十年代后期，在國內和國外掀起了一股“粉末熱”，尤其在我國，近幾年的粉末涂料年增長率曾超過25%，這在涂料史上是罕見的。國外先進工業國家由于起步早，基礎好，目前以年增長率10—15%的速度增長。兩相比較，我國有著廣闊的市場需求。就目前市場產品，大到冰箱、洗衣機、防盜門，小到五金制品，無一不與靜電粉末噴涂有著不解之源。這足以預示我國粉末涂料行業發展的燦爛前景。
二、噴涂施工過程中的主要設備及性能
靜電粉末噴涂是將粉末涂料在壓縮空氣作用下霧化得細而均勻，憑借高壓電場的作用均勻地吸附于金屬工件表面，高溫固化成膜的一種先進的涂裝工藝。由法國Sames公司于1962年最先研制成功，1965年隨著英、法、德、美、日等國相繼推出成套靜電粉末噴涂設備，在工業生產中達到了廣泛的應用。
粉末靜電噴涂屬涂裝后處理，必須在工件進行了嚴格前處理（除油、除銹、磷化）后進行，工件表面無油、無銹、無飛揚的塵土，無掛灰現象，且絕對不允許有高溫（180—200℃）易分解的產物存在。盡可能采用噴砂或鋅系磷化（鐵系磷化效果很差），不允許除油除銹后，直接用亞硝酸鹽等鈍化防銹即進行靜電粉末噴涂，易導致涂層附著力不好及大面積脫落現象，這一點在許多廠家曾有過沉痛的教訓。
靜電粉末噴涂所需的主要設備有：
⑴噴涂主機（含高壓發生器、噴槍、供粉桶、控制系統一套）；
⑵噴室
⑶ 回收裝置
⑷ 輸送系統（含輸送鏈及運貨車等）
⑸ 固化裝置（含自動控溫裝置及通風裝置）
⑹空氣壓縮機（含油水分離系統）。
下面就各設備的主要作用及重要參數簡單介紹如下：
1.噴涂主機
市場上使用的噴涂主機有的是分散型的，有的則結合在一起。無論采用什么方式，作用是相同的：使粉末涂料霧化均勻，吸附于金屬工件表面。高壓靜電發生器主要作用是產生高壓電荷，與零電位的工件產生電位差，形成粉末涂料微粒吸附的主要動力。一般高壓發生器輸入電壓為220V（也有輸入24V或36V的）經過多次高頻振蕩，倍壓放大，輸出電壓可高達50—100KV，但正常條件下（非短路狀態）輸出電流只有10—20uA，對人體無損傷作用。正常工作時將噴槍高壓調整到45—50KV即可使粉末涂料良好吸附（工件懸掛裝置應接地良好，R≤4歐姆），如第二次補噴，電壓可調到60—70KV（或預熱工件后噴涂），否則不易上粉。
噴槍是粉末涂料由供粉桶到達工件的關鍵部件，槍體必須絕緣性能良好，工作時工件離噴頭的距離應保持在120—180mm之間為易，根據不同工件要選擇不同的噴粉擴散體固定于槍頭上達到霧化均勻。如果距離工件太近易短路打火，造成涂層表面有擊穿點，影響涂裝效果；距離太遠不易吸附上粉。噴涂時一定要保持槍與工件平面垂直，前后移動速度均勻，速度為0.1米/秒左右，上下間距不留空檔，不過噴和漏噴。輸粉管路一般長3—5米，高壓電纜線應絕緣良好，不可相互對接。生產過程中操作工應穿導電鞋，禁止下墊絕緣板操作。
供粉桶是影響粉末噴涂過程中出粉量及霧化的主要設備。一般市場上多采用流化沸騰式供粉桶，生產前一般要裝入粉末涂料達桶容積的三分之二，調整沸騰氣壓（又叫流化氣壓）一般在0.05—0.08Mpa，調整供粉氣壓0.08—0.12Mpa，使供粉量一般在80—150g/min之間，（根據工人熟練程度和工件形狀及難易吸附而定）。如果在供粉桶中添加回收粉，一定要過180目的篩后添加，添加比例按一份回收份和三份新粉混合為易。停產時一定要將供粉桶中粉末涂料清理干凈，防止粉末受潮或微孔板受潮堵塞。控制系統主要包括電磁閥和減壓閥等，通過槍柄開關控制供粉量及空氣的通和斷。
2.噴室
噴室是讓工件在其內接受表面涂裝的主要設備，要求其高低及開口易于工件進出及生產工人的操作，開口越少越好。
3.回收裝置
目前市場上的回收裝置一般有兩種，老式的傳統回收分一級回收和二級回收；一級回收即旋風式回收，通過旋風除塵器回收，在底部留下大量回收粉，把含粉的空氣排入二次回收裝置。二次回收裝置由濾袋和振打裝置組成，把空氣通過濾袋壁排出，超細粉（只有很少量，約占2—5%）留在濾袋底部。老式回收裝置存在占地面積大，清理及換粉困難的不足之處。
新式回收裝置是在老式回收裝置的基礎上改進而成的。把二次回收和一次回收返過來使用，讓含粉的空氣抽到濾袋或芯壁上，抽走空氣留下回收粉（留到了噴室內），每隔二至三分鐘靠反脈沖裝置形成氣流反吹并在幾秒中完成，使吸附于濾袋或濾芯上的粉末震落到噴室中，然后重復其初的工作狀態。脈沖反吹時幾個濾芯交替進行，才不會使粉塵外溢。目前的濾芯大都用紙做成，外涂有機樹脂，表面光滑，不易粘粉，濾紙強度大，透氣性好，外有金屬網保護，可長期使用。
無論采取何種方式回收，均必須保證室內粉塵不外溢為宗旨，一般噴室內應形成0.05—0.09Mpa左右的負壓，噴室開口處空氣流速應控制在0.5—0.6m/秒，才能達到這一目的。
4.輸送系統
輸送系統主要包括輸送鏈和運貨車等。大型自動化噴涂生產線采用懸掛式輸送鏈較多，直接將工件送到噴室，噴涂完成后直接送到固化爐內，操作工人只負責掛貨、卸貨。這類輸送鏈要求調好電機轉速，達到固化時間20分鐘，同時在噴涂時有足夠的時間。輸送鏈潤滑良好傳輸平穩是保證有良好涂層的關鍵，必須采用耐高溫潤滑劑(二硫化鉬或耐高溫鈣基潤滑脂)，小型生產線常采用手動操作，噴涂后掛于運貨小車上推入固化爐。此時運貨小車要求運輸平穩，推動方便，高低適合于懸掛工件即可。
5.固化裝置
目前靜電粉末噴涂采用的固化裝置從結構上分有窯洞式和隧道式兩種，隧道式固化爐適宜于批量大、品種固定而單一的產品。配備自動輸送鏈，產量大，能耗高，適宜于連續式不間斷生產，而窯洞式固化爐正好與此相反，故很受中小型個體企業喜愛。從熱能源上又分為燃油式、燃煤式、電熱式。燃油式及燃煤式烤箱控制不精確，但生產成本低，燃煤式烤箱成本約是電熱式的十分之一，只適合于個體企業的涂裝工件，自動化程度低：燃油式烤箱一次性投資設備較貴重，需要燃油器、散熱管等。電熱式固化爐由于易控溫而廣泛使用。電熱式加溫的加溫源分為電阻絲、遠紅外碳化硅扳、石英加熱管、低碳鋼加熱管等。采用遠紅外加溫：要比傳統的電阻絲加溫節省能源，縮短加熱時間，降低生產成本，因而更受歡迎。
目前為了節省能源，降低生產成本，固化爐中用電阻絲加溫已逐漸減少，廣泛采用紅外線或遠紅外線加溫措施。采用碳化硅遠紅外加熱板，加熱迅速，但—般每塊板功率都在1-2KW，熱量太集中，易出觀局部烤黃觀象，因電負荷大，接線頭常易燒斷。碳化硅板反復升溫，降溫易破裂，且升溫滯后，熱容量較大：石英遠紅外電熱管熱量不集中，升溫迅速，自身熱容量小，恒溫斷電后緩沖能力低，且外觀透明，便于觀察工作狀況及時維修，但易破碎是最大的美中不足，應十分注意工件掉下砸傷引起短路連電的可能性，必須有保護網；低碳鋼遠紅外加熱管熱容量較石英管大，前期升溫較石英管緩慢，恒溫斷電后緩沖能力比石英管人，恒溫周期長，自身強度好，在市場上有廣泛的應用。
一般靜電粉末涂料要求180℃±5℃的環境中，固化20分鐘才能達到充分固化的目的。固化爐中為了保持溫度均勻一般還要有熱風循環裝置。熱風循環裝置一般應該在固化爐中溫度高于150℃時才開始循環。固化爐一般配有自動控溫儀，自動計時儀和到時報警裝置(通過式固化爐只配有自動恒溫裝置，靠輸送鏈運行速度確定固化時間)。對于厚壁工件或鑄鐵工件，由于其熱容量大，必須適當升高固化溫度才能達到正常的固化效果(鑄鐵件一般在預熱至200℃,噴塑固化時采用190—210℃左右，約30分鐘的固化條件)。
6.空氣壓縮機
空壓機是產生壓縮空氣的唯—設施，雙槍噴涂要選擇氣量為0.76m3／min或更大的空壓機。產生的壓縮空氣輸出氣壓0．4–0．6Mpa為易。要求必須有空氣凈化系統(又名油水分離器)，非常潔凈的空氣是保證涂料均勻霧化、涂層優良的重要一環。
三、粉末涂料固化溫度及時間固素
塑粉的固化過程是一個化學交聯成膜的過程，環氧聚酯混合型粉末涂料的理想固化條件是：180℃，20min(也有其它固化條件的塑粉，參看其說明書)。
如果固化溫度太高，且時間偏長，會出現涂層老化現象，白色的涂層老化后會泛黃。如果固化爐設計不合適，溫差太大，還會出現局部烤黃的觀象；此時，應增加熱風循環系統，并調整爐溫在合適范圍。一般涂層老化后發脆。有一些廠家升溫時間太長，由室溫升到180℃需2-3小時，到180℃后恒溫20分鐘，這樣也容易過度固化，應使烤箱密封保溫，升溫時間在20-40分鐘為易。并使內部熱空氣相互對流，溫度均勻。
采用遠紅外加熱管升溫時，應注意工件同加熱管的距離（不應小于200mm），如果場地限制距離太近，白色涂層易烘烤過度而返黃，可在工件與加溫管之間加一塊鐵板(厚度1.5-2mm)，鋼板上打孔，這樣可減少“烤黃”的可能。
對于固化溫度太低或時間太短的涂層，則交聯成膜不徹底，涂層附著力差，對于亞光、無光粉末則表現在光澤太高，附著力差。出現此類問題，只需再次合理固化即可得到合格產品。
四、操作熟練程度的影響
操作工人的熟練程度也是影響涂層外觀質量及噴涂面積的一個重要因素。
手工操作一般在不漏底的前提下涂層厚度應控制在80-90μm為易。噴涂操作時應始終保持與工件呈垂直狀態。左右平移速度均勻，上下間距適中，不過噴不漏噴，開槍后一至兩秒鐘不對準噴涂部件，讓出粉均勻后再開始噴涂(有少量噴槍剛開槍時有吐粉現象)。
對于鐵絲及細條型、管形工件應讓出粉量小一些，槍移動速度慢一些，一般平移速度80—120mm／秒。而對于鐵皮狀工件，因上粉率高，可把出粉量調大一些，同時讓槍移動的快一些，這些措施都是保證上粉率高、回收粉少的有效手段。
五、與前處理的配套使用
金屬工件的涂裝，前處理的效果非常關鍵，前處理是指涂裝前將金屬表面的油、銹(氧化皮)完全除去，并生成一種與涂層有良好結合力的磷化膜的綜合過程。
針對鐵皮制品，要么涂有一層防銹油并附著很多灰塵（冷板），要么氧化皮嚴重，如果不處理干凈進行涂裝就如同高樓大廈建于沙灘之上，后果可想而知!
處理不干凈，不但嚴重影響附著力，而且表面吸附塑粉量下降，表面流平性很差，因此要做好前處理工作。對于表面有坑的局部，還要涂導電膩子并自然干燥或中溫(100—120℃)烘干然后砂紙打磨至表面平整狀態進行涂裝處理。
拋丸后要清擦表面附灰(不可用潮濕布清理)，對有坑的局部，表面還要涂導電膩子并自然干燥或中溫烘干(100-120℃ 30分)然后砂布打磨至表面平整狀態進行涂裝處理。
六、涂裝過程中常見弊病及解決對策
粉末涂裝是近代涂裝工業領域的一項新技術、新工藝，也是我國重點推廣的新技術之一，應用于家電產品及其它領域，優越性十分明顯。粉末涂裝是高防護、高裝飾的涂裝方法，要得到滿意的涂裝效果，就必須對影響涂裝效果的因素加以控制。作為粉末涂料的操作施工人員，如果對涂裝過程中易產生的弊病知識了解不夠，將無法生產出合格產品或一出現問題就手足無措、無從下手。
在粉末涂裝過程中，由于環境因素、涂裝設備、操作工人因素及前處理效果的影響而導致的不合率達到80-90%，而粉末涂料自身因素只占10-20%，如果不能正確識別產生弊病的根源，很可能使生產無法正常進行，給企業帶來重大的損失。根據這些年我在眾多廠家指導生產的實踐經驗和體會，下面就粉末裝過程中易出現的弊病及解決對策介紹如下，供生產操作人員參考使用。
1、涂層表面變色，涂層固化后與色板正常顏色有明顯差別。

產 生 原 因

解 決 對 策

1、不同廠家或不同性質的粉末混雜使用

1、換粉時清干凈，防止混色。

2、回收粉使用比例過大應調整比例

2、采用適宜的比例同新粉混合（一般一份回收粉同三份新粉混合不影響性能）

3、固化溫度太低，沒有充分固化和流平

3、調整合理的固化條件，無光或亞光的粉末固化不充分時，光澤明顯偏高。

二、涂層固化后光澤改變

產 生 原 因

解 決 對 策

1、粉末涂料本身顏料不耐高溫或樹脂原料高溫易變黃。

1、選用優質粉末涂料。

2、工件前處理質量差，有殘留物。

2、前處理后擦干凈，涂裝前清擦雜物。

3、固化時間太長或固化溫度太高，局部溫度過高或離加溫管太近。

3、選用適宜的固化溫度和時間，固化爐增加熱風循環，確保工件與熱源的適宜距離

4、兩種不同色澤或性質粉末混合了

4、換粉時要徹底清理供粉桶、回收系統、輸粉管、噴槍、噴室等裝置。

三、涂層表面有顆粒

產 生 原 因

解 決 對 策

1、制造粉末涂料時擠出溫度太高，部分樹脂已膠聯固化。

1、選用優質粉末涂料。

2、粉末涂料受潮堆積結塊，噴出時霧化不好。

2、改變庫房條件，不使用過期塑粉，改造涂裝設備。

3、工件涂裝前表面有顆粒雜物。

3、涂裝前清理干凈。

4、涂層噴得太薄，基體輕微癡病難以覆蓋

4、增加涂層厚度。

5、粉末中有大的顆粒，分離篩破損。

5、選用優質粉末涂料。

6、加入的回收粉太多且未過篩

6、加入的回收粉適宜且要過篩

四、涂層表面有氣泡和縮孔

產 生 原 因

解 決 對 策

1、工件表面清洗不干凈，有油污或水份未徹底干燥已進行涂裝。

1、涂裝前檢查，確認沒有雜物、油分或水分后進行。

2、采用壓縮空氣中油、水含量超標。

2、增加油水分離器，達到干燥壓縮空氣。

3、粉末涂料本身含水份超標或原材料不合格，揮發份超標。

3、選用優質粉末涂料。

4、象鑄鐵類工件本身材質疏松有孔

4、預熱工件到200℃左右，再進行涂裝。

5、噴槍距工件太近，造成電擊穿孔。

5、采用適當距離（150-200mm）進行涂裝。

6、粉末涂料本身流平性差

6、選用優質粉末涂料。

五、涂層表面桔皮嚴重（粉末涂層固化后只允許有輕微桔皮）

產 生 原 因

解 決 對 策

1、工件表面太粗糙，涂層流平困難。

1、用砂紙打磨等方法使表面細化，涂層適當厚些。

2、粉末粒度太粗。

2、選用優質粉末涂料。

3、粉末自身流平性差。

3、選用優質粉末涂料。

4、涂層太薄或太厚，太薄時呈肌狀皺紋，太厚時顯斑紋桔皮。

4、掌握出粉量及噴涂時間，保證適宜厚度（60-90μm）

5、靜電屏蔽，涂膜厚薄不均勻

5、改進噴槍，盡可能減少靜電屏蔽區域或選用磨擦式噴槍

6、固化溫度太低，未充分流平。

6、提高固化溫度，延長流平時間110-135℃為熔融流平區域，這一區域應升溫慢些，時間8-10分為易。

六、涂層附著力太差，達不到二級以上標準

產 生 原 因

解 決 對 策

1、磷化處理效果差，基體上有附灰等雜層

1、采用合格的磷化液，生成致致密均勻的磷化膜，涂裝前清擦工件表面。

2、使用了簡易的鈍化處理（如NaNO2）

2、采用合格的磷化工藝

3、除油不徹底，有加工硬化層未處理干凈，生成磷化膜不連續。

3、加強除油、除銹、使磷化膜生成致密、均勻。

4、固化溫度太低，未充分固化。

4、提高溫度，充分固化。

七、工件上粉率差，吸附力不夠，回收粉太多；

產 生 原 因

解 決 對 策

1、噴涂時電壓調得太低。

1、電壓調到適當值40-60KV。

2、工件接地狀況不好。

2、增設地線，使電阻不大于4毆姆。

3、高壓發生器電阻太小，輸出電流太大

3、增加電阻的阻值，達到40-80兆歐。

4、噴粉氣壓太大。

4、減小供粉氣壓。

5、掛鉤絕緣，導電性太差

5、清理掛鉤，使導電性良好。

6、噴槍離工件距離太遠。

6、調整噴槍距離，達100-120mm

7、粉末性能差

7、選用優質粉末涂料。

八、噴槍及文丘里泵易堵塞

產 生 原 因

解 決 對 策

1、粉末涂料受潮，易結塊，流動性及分散性變差。

1、加強庫房及原料進廠管理，防止粉末涂料受潮結塊。

2、壓縮空氣中含油、水成分太多。

2、增加油水分離器，確保得到干凈純潔的壓縮空氣。

3、加入的回收粉比例太大，回收粉末涂料中有纖維毛。

3、加入適量回收粉并同新粉混合，回收粉應嚴格過篩。

4、采用的供粉氣壓太小。

4、調整供粉氣壓至適量范圍之內（0.08-0.12Mpa）

九、涂層覆蓋能力差

產 生 原 因

解 決 對 策

1、涂層太薄

1、應達到60-90μm，淺色粉易適當噴涂得厚些。

2、粉末涂料中填料太多，導致涂料本身覆蓋能力低劣。

2、改用優質粉末涂料。

十、美太型粉末花紋太小或無花紋

產 生 原 因

解 決 對 策

1、涂層太薄，難以使浮化劑起到作用。

1、增加涂層厚度（100-150μm）。

2、氣壓太大，使有效成份難以形成花紋圖案。

2、調節到適宜的供粉氣壓。

3、粉末涂料配方不合理，難以形成花紋

3、選用優質粉末涂料。

4、烤箱升溫太慢，固化時間太長。

4、載貨車未入烤箱前先預熱箱到150℃縮短升溫時間。

十一、噴涂工件邊緣處涂層很薄或流掛嚴重

產 生 原 因

解 決 對 策

1、涂層厚度太薄（露底）或太厚（流掛）

1、改善噴涂速度及上粉量。

2、粉末涂料自身熔融狀態時粘度及流平性不適宜。

2、改用優質粉末涂料。

十二、粉末涂料噴涂面積太小

產 生 原 因

解 決 對 策

1、設備回收效率太低，有大量粉塵外溢。

1、改善回收裝置，增大抽風量。

2、簡易的回收裝置抽風量太大，許多粉末涂料排入到了空氣中。

2、改善回收裝置，減少抽風量。

3、操作工人不熟練，噴涂過厚。

3、提高噴涂操作水平不過度噴涂，確保涂層厚度適宜。

4、粉末涂料品質不好，加入填充料太多。

4、選用優質粉末涂料。

其他答案1：

電流過大容易引起法拉弟屏遮效應，上粉率就會低