粉末靜電噴涂基礎知識

粉末靜電噴涂基礎知識1目錄一.安全，健康和環(huán)境

二.粉末涂料優(yōu)點和缺點三.粉末涂料噴涂工藝四..粉末涂料的基本組成五.粉末涂料分類六.粉末噴涂方法和原理七.工藝參數(shù)八.粉末噴涂成膜的三個階段九.粉末固化過程十.供粉系統(tǒng)十一.噴粉室設計和布局十二.常見涂層故障及解決思路2安全、健康、環(huán)境掌握粉末涂料的優(yōu)缺點了解噴涂的涂裝工藝掌握粉末涂料的分類了解粉末噴涂的方式和方法了解靜電噴涂的原理掌握工藝參數(shù)掌握噴槍的種類了解粉末成膜的三個階段掌握法拉第籠效用了解解決法拉第效用的方式了解靜電效應掌握供粉系統(tǒng)掌握輸粉管的選擇和安裝掌握噴粉室的參數(shù)、設計和布局掌握粉末的固化掌握常見涂層問題及解決思路掌握培訓重點：3

一.安全，健康和環(huán)境

4皮膚/眼睛接觸：可以通過使用防護用品，例如眼鏡或風鏡、長袖襯衣和手套（參見電擊危險）最大限度地減少有害成份接觸身體。

粉塵吸入：必須避免。粉末涂料被認為是一種“令人討厭的顆粒”，使用經(jīng)NIOSH認可的空氣凈化呼吸器通?？商峁┳銐虻姆雷o。雖然如此，我們?nèi)越ㄗh使用最高水平的呼吸防護用品。

攝入：經(jīng)進食而攝入的可能性最低。但是，在工作場所進食品或喝飲料，或者未洗手就拿取食物絕不是良好的習慣，必須避免。

5下班后衣物的清理和清洗：

不要使用壓縮空氣來吹除粉末，這樣做可能將腐蝕性的顆粒吹入皮膚和眼睛，并且很容易吸入有顆粒的空氣。可用真空吸塵器清潔衣服和表面，用肥皂和水洗凈皮膚是最安全清除粉末的方法6

爆炸危險粉末涂料是細小的散粉末，可以與空氣構成爆炸性混合物。1.散布在空氣中的粉末(含量)高于會引起爆炸的限度(LEL)；2.粉末著火，燃屑被帶入旋風分離器或袋濾捕塵室，則可能發(fā)生爆炸。因此，旋風分離器和袋濾捕塵室必須配備適當?shù)耐ㄏ虼髿獾姆辣T。

雖然粉末噴涂系統(tǒng)的爆炸相當罕見，但仍存在著這種可能性。但是，通過良好的內(nèi)務整理和實踐安全操作，可以最大限度地降低危險性。7

電擊危險1.遭受電擊的危險：從噴槍出來的離子可在一個未接地的操作人員身上聚集起一個靜電電荷，操作人員接觸到地時會放電。此放電可能僅僅是一種不舒服的感覺，如果操作人員的身體條件欠佳的話，也可能會危害健康。若噴槍非常接近某個未接地的部件，也可能發(fā)生放電，產(chǎn)生電弧，導致粉塵爆炸的危險(見爆炸危險)。2.為了消除可能出現(xiàn)的放電現(xiàn)象：

a.系統(tǒng)內(nèi)的所有導電物體均必須良好接地，包括粉末，粉末輸送設備和操作人員。

b.所有部件和設備的接地電阻不得超過1兆歐，才能提供足夠的保護。c.為了提供良好的接地，操作人員應佩戴導電材料制造的手套，穿導電底的鞋子，并站在一個良好接地的平臺上。也可使用接地腕帶或踝帶，這些裝置可再加上上述的用品可減少危險。8二.粉末涂料優(yōu)點和缺點9利用率高環(huán)保高效、節(jié)能無害安全樹脂分子量大，涂膜性能好操作簡單，易于實現(xiàn)自動化優(yōu)點二.粉末涂料優(yōu)點10粉末涂料的缺點設備需專用烘烤溫度高不適宜薄涂缺點調(diào)色、換色、換品種麻煩11三.粉末涂料噴涂工藝12噴粉工藝流程表面前處理烘干靜電噴涂固化水洗磷化表面調(diào)整水洗除油除塵拋丸脫脂酸洗13

一個粉末噴涂系統(tǒng)須包含10個基本要素：

1.輸送機

2.工件裝料區(qū)

3.預處理系統(tǒng)

4.烘干爐

5.冷卻區(qū)

6.在一個密閉的、溫度/濕度受控的房間內(nèi)的粉末室

7.配備氣候控制設備的粉末儲存室（可以是噴涂室的一部分）

8.固化爐

9.冷卻區(qū)10.工件卸料區(qū)14預處理系統(tǒng)烘干爐噴涂工作間噴涂室固化爐冷卻區(qū)卸料裝料15四.粉末涂料的基本組成樹脂固化劑顏料填料各種助劑粉末分類16樹脂

樹脂是粉末涂料的主要成膜物質(zhì)，樹脂的性質(zhì)和性能決定粉末涂料的配方組成和用途。樹脂品種選擇，決定粉末涂料的產(chǎn)品品質(zhì)。粉末涂料的帶電性能，主要是決定于粉末涂料組成中的樹脂。樹脂的帶靜電性能對粉末涂料的靜電噴涂時的涂著效率有重要意義。樹脂和固化劑在一定烘烤溫度和時間條件下進行化學的固化反應，成為具有一定機械強度的涂膜。粉末涂料用樹脂有熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩大類。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等粉末涂料是熱塑性的主要品種，但因涂膜光澤、流平性、機械強度、附著力均差，應用受到限制。應用最廣的熱固性環(huán)氧、聚酯、環(huán)氧-聚酯、丙烯酸樹脂粉末涂料,性能較熱塑性粉末涂料好。17固化劑

熱固性粉末涂料的成膜是通過加入某種化學物質(zhì)并使其在一定的條件下與基料樹脂發(fā)生交聯(lián)反應形成不溶、不熔的三維網(wǎng)狀結構的高聚物來完成的。這一交聯(lián)反應稱之為固化反應，在此起固化反應的化學物質(zhì)稱作為固化劑，而能使固化反應溫度下降或速度加快的化學物質(zhì)稱為固化促進劑。熱固性粉末涂料涂層作為一種高分子材料，其性能主要取決于所用基料樹脂本身的結構及其聚集狀態(tài)。而固化劑和固化促進劑對其聚集狀態(tài)將起著決定性作用。18顏料填料

顏料在粉末涂料配方中的作用是使涂膜著色和產(chǎn)生裝飾效果，是有顏色的粉末涂料的重要組成成分。顏料按其性能與作用可分為四類：著色顏料、金屬顏料、功能顏料、體質(zhì)顏料（填料）。

填料是粉末涂料配方組成中不可缺少的組成成分。粉末涂料中使用的填料是化學惰性的、天然或人工制造的無機物，有一定的粒度范圍，填料不能提供顏色和遮蓋力，填料的使用可降低產(chǎn)品成本，對提高粉末涂料產(chǎn)品的性能也起到了積極地作用。成分：重晶石粉、滑石粉、碳酸鈣、高嶺土等。19助劑

助劑在粉末涂料配方中用量很少，一般占配方總量的千分之幾至百分之幾，甚至萬分之幾，但是對保證粉末涂料特性和涂膜性能是不可缺少的成分。20五.粉末涂料分類21粉末的分類

按涂膜成膜機理分為熱固性粉末涂料和熱塑性粉末涂料。按粉末涂料的特殊功能和用途分類為：裝飾性粉末涂料、重防腐蝕、耐候性、電絕緣、防靜電、熱轉印、金屬預涂、鋁型材、抗菌型、耐高溫等粉末涂料。按粉末涂料的涂膜外觀分為：高光粉末涂料（光澤﹥85%）有光粉末涂料（光澤60%-85%）半光粉末涂料（光澤40%-60%）亞光粉末涂料（光澤25%-40%半亞光）（光澤10%-25%亞光）無光粉末涂料（光澤10%以下）其他的包括：皺紋、橘紋、砂紋、錘紋、綿綿紋、花紋、金屬閃光、鍍鎳效果等。22涂料分類粉末涂料固化機理：A.熱固性粉末涂料:屬于化學反應，粉末加熱到一定的溫度粉末油漆，經(jīng)過聚集、流平、固化的三個階段固化的中發(fā)生化學交聯(lián)固化，不可逆反的過程。B.熱塑性粉末涂料，屬于物理現(xiàn)象，加熱、熔融、固化，不起化學反應，可逆過程。23熱塑型定義熱塑型粉末在被加熱時融化并可流動，但不產(chǎn)生化學反應。在冷卻后，它們?nèi)员３窒嗤幕瘜W組分，在被加熱時，可再次熔化。常見類型的熱塑型粉末包括：a.尼龍b.聚乙烯c.聚丙烯d.PVCe.乙烯基24熱塑型粉末優(yōu)缺點附著性質(zhì)不佳，其基板通常必須進行噴丸或噴砂處理和/或打底漆。b.通常應用于功能性，而非裝飾性涂層，且用于流化床工藝。對加工件進行預熱，然后將其浸入粉末涂料的流化床內(nèi)，為基板提供一個250微米或更厚的完全的包膜。典型應用：鐵絲柵欄材料鐵絲棚架材料洗碗機網(wǎng)架冰箱筐子管子和閥門作為電氣絕緣25熱固型定義：

在被加熱時，熱固型粉末產(chǎn)生化學反應，形成一個.聚合物網(wǎng)絡。此外，在冷卻后再次加熱，也不會再次熔化。常見類型的熱塑型粉末為：a.環(huán)氧樹脂b.環(huán)氧聚酯復合型*c.聚酯d.聚酯型聚氨酯熱固性粉末涂料261.熱固型粉末可以提供一個功能性和裝飾性兩重的涂裝需求，這種粉末涂料能夠以較小的膜厚度（通常為2到3密耳/50~75um）達到涂裝的要求。2.熱固型粉末具有優(yōu)良的附著性，通常不需要打底。這些粉末涂料通常適用于經(jīng)過機械或化學預先處理的基材。這一化學分類還可分為兩個子類：a.抗紫外線(UV)子類b.不抗紫外線子類。（這種性質(zhì)通常稱為耐侯性）。3.一般說，環(huán)氧樹脂和基于環(huán)氧樹脂的復合型粉末不抗紫外線，而大部分聚酯、聚亞安酯和丙烯酸粉末則可抗紫外線。

熱固性粉末涂料特點27六.粉末噴涂方法和原理28粉末熔融涂裝法

A.熔射法

B.流動床浸漬法

C.噴涂法靜電粉末涂裝法

A.靜電粉末噴涂法

B.靜電流動床浸漬法

C.靜電粉末震蕩涂裝法

D.靜電粉末霧室法靜電噴涂方法29充電方法30靜電液化床主要用于：

1.需要厚涂層的高度專業(yè)化的領域

2.靜電液化床也可用于涂裝要求薄膜層的金屬線網(wǎng)沉積量：沉積在工件上的粉末量通常都取決于生產(chǎn)線的速度31熱浸液化床主要用于：

1.需要厚涂層的高度專業(yè)化的領域

2.靜電液化床也可用于涂裝要求薄膜層的金屬線網(wǎng)沉積量：沉積在工件上的粉末量通常都取決于生產(chǎn)線的速度32靜電噴涂的原理33粉末靜電噴涂的工作原理工作原理：

1.靜電發(fā)生器通過噴槍槍口的電極向工件方釋放高壓靜電（負極），工件通過掛具接地。這樣噴槍和工件之間形成一電場2.粉末在電場和壓縮空氣壓力的雙重推動下達到工件表面。依靠靜電吸附形成以層均勻的涂膜。34

粉末涂料靜電噴涂技術采用的是粉末―空氣混合物：

1.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2.粉末通過一根軟管被輸送至噴槍中3.噴槍的噴嘴由于高壓直流電的輸入而形成帶電電極4.噴槍的內(nèi)置式電極，外部還設置了環(huán)形電暈而使靜電場更加均勻，以保持粉末涂層厚度均勻。粉末靜電噴涂的工作原理噴槍工作原理：3536八.工藝參數(shù)37影響粉末靜電噴涂質(zhì)量的主要因素靜電電壓噴槍位置噴粉量壓縮空氣壓力粉末材料38相關工藝參數(shù)

39相關工藝參數(shù)40序號項目參數(shù)名稱參數(shù)值備注1控制參數(shù)工件表面溫度35℃以下

2噴粉室的相對濕度45%~55%

3回收粉與新粉混合比例1比3

4固化溫度180℃~200℃

5調(diào)節(jié)參數(shù)靜電高壓60~90KV

6靜電電流10~20uA

7流速壓力0.3~0.55MPa即供粉壓力8霧化壓力0.3~0.45MPa

9供粉桶流化壓力0.05~0.08MPa

10施工參數(shù)噴槍與工件距離150mm~300mm

11輸送鏈速度4.5~5.5m/min

12噴粉室正壓27cm/s41噴槍和靜電控制器：

靜電控制器產(chǎn)生靜電，需要靜電高壓維持其穩(wěn)定，波動范圍小于10%42噴槍距工件的距離1.粉末噴槍與工件的距離:

主要影響涂膜厚度，噴槍與工件距離的改變對膜厚極限值的影響特別敏感。

A.通常增加距離，則膜厚減少

B.減少距離，則膜厚增加2.噴涂過程中，掌握噴涂槍的距離，對改善噴涂工件膜厚質(zhì)量有很大的關系。通常選取的噴槍與工件的距離一般為150~300mm。43

噴涂距離

當噴涂電壓不變時，隨著噴涂距離增大電場強度E將等比例地變小，E值的變化對涂膜厚度的影響非常敏感。它是控制最大膜厚的一個重要參數(shù)。因而噴涂距離增大時粉末的沉積效率將降低。噴涂距離與沉積效率的關系噴涂距離，mm沉積效率，%噴涂條件250100﹡噴粉量60g/min噴涂時間20s噴涂電壓90kV300914005644噴粉量噴粉量的大小對粉層膜厚有一定的影響，同時，噴粉量對粉末在被噴件上的沉積效率也有很大的關系。一般情況下，噴粉量小，沉積效率高。噴粉量宜選擇在50~500g/min范圍內(nèi)。45供粉氣壓在噴粉量不變，其它噴涂條件相同的情況下，供粉器的供粉氣壓增大，沉積效率反而下降（見表）。

供粉氣壓與沉積效率的關系供粉氣壓/MPa沉積效率/%噴涂條件0.05100﹡噴涂距離250m噴粉量60g/min噴涂時間20s噴涂電壓90kV環(huán)氧粉末涂料0.07970.1940.15880.284以0.05Mpa的沉積效率為100%計算。46粉末材料粉末粒度分布對噴粉質(zhì)量有很大影響，細小微粒（10um以下）在靜電噴涂時不易帶電，極易堵塞或集聚在噴槍頭上，噴涂時出現(xiàn)雨點狀粉末打在工件上，形成麻點狀質(zhì)量問題。粉末粒徑范圍：64~100um<15~20%16~64um65~70%0~16um<15%47膜厚隨噴涂距離增加減少48噴槍距離與擊穿電壓關系49噴槍50手動噴槍51自動噴槍52九.粉末噴涂成膜的三個階段53粉末靜電噴涂三個階段1.第一階段粉末從噴槍噴出后，再電磁磁場和氣流的雙重作用下吸附在工件上。2.第二階段靜電吸附作用膜厚繼續(xù)增長3.第三階段厚度增加到一定程度，由于靜電隔絕膜厚停止增長。54第一階段示意圖55第二階段示意圖56第三階段示意圖57

法拉第籠效應

1.在技術上，一個法拉第籠可以被定義為一個區(qū)域，在此區(qū)域中，沒有由外部源產(chǎn)生的靜電場（例如，一個密閉的金屬罐）。

2.在涂裝行業(yè)中，這個術語的應用比較窄，通常指例如內(nèi)角或難以噴涂的腔室一類的區(qū)域。這些區(qū)域難以噴涂的原因是，與其內(nèi)角相鄰的表面會吸引靜電場，因此使粉末偏轉，妨礙其進入此凹陷的區(qū)域。與此同時，這種凹陷的區(qū)域也使空氣動力學的力同樣難以在不吹掉工件上的粉末的條件下，透入此區(qū)域。內(nèi)角相鄰的表面吸引靜電場，使粉末偏轉阻止粉末進入凹陷區(qū)域58這種情況下，粉末圖案的參數(shù)對于噴涂這類凹陷區(qū)域具有決定性的意義。形狀、尺寸、速度、靜電電荷、方向和粉末分布均是影響此透入的應速。在這種封閉的區(qū)域內(nèi)，輸送粉末的空氣必須能夠離開此區(qū)域，且粉末上的靜電電荷必須不能只將粉末吸引到臨近的壁上。因此，離開的空氣必須能夠在不干擾進入的、帶有粉末的空氣的條件下離開，將粉末吸像邊緣上的吸引力也不能太強，以免使粉末在這些部位聚集。要獲得對這些法拉第籠區(qū)域的良好覆蓋，需要精心選擇粉末圖案、噴槍位置、空氣流速、以及電壓。在對法拉第籠進行作業(yè)時，通常建議降低電暈噴槍的電壓。但是，也不能將電壓降低到這樣一種程度，以至在粉末確實進入此凹陷區(qū)域后，又不能黏附到基板上。對于這種外形配置的工件，沒有通用的固定作業(yè)方法，因為各種工件都具有內(nèi)在的不同。只能通過反復試驗的方法來找到滿意的解決方案。

59供粉系統(tǒng)示意圖60輸粉管的選擇和安裝61軟管的選擇

粉末軟管：

定義：將泵連接到粉末噴涂設備，提供料箱與噴涂單元之間的連接。軟管的直徑?jīng)Q定了：

a.所需輸送的粉末量

b.粉末必須走過的距離、

c.所使用的泵和噴涂裝置的具體類型。軟管的內(nèi)徑范圍:

專業(yè)用途和小流量的8mm(5/16“)，到用于大流量和批量粉末輸送的18mm(3/4”)之間。使用長距離和較大的流量的大尺寸軟管，可避免因軟管背壓升高，阻礙粉末流動。

對于一個給定的用途：

1.軟管和泵必須良好匹配，以能夠提供足夠的空氣速度來輸送粉末。

2.如果不能正確匹配，粉末就可能在軟管內(nèi)，從氣流中沉降出來，在離開噴涂設備時，產(chǎn)生粉末浪涌。

3.所有軟管在其整個長度內(nèi)的直徑均必須相同。62在選擇一條粉末軟管時，應考慮的因素包括：

1.此軟管是否回發(fā)生撞擊熔化？2.是否易于扭結？3.是否會與所使用的粉末發(fā)生化學反應？4.由于粉末可能具有很強的磨蝕性，軟管是否具有足夠的耐磨損能力？5.是否能夠方便地使用壓縮空氣吹掃清潔？6.所有這些因素均可能影響末道涂層的總體質(zhì)量和粉末供應過程的效率。總結：

所用的材料都有其優(yōu)缺點。應該對每種應用中的每項要求進行確定，選擇最為高效的軟管材料。軟管的安裝：1.軟管必須良好支撐，所有轉彎處的曲率半徑不得小于9，2.其長度應盡可能短。3.管線走向應該盡可能減少高度變化和轉彎數(shù)。63噴粉室64噴涂室：一般要求:1.溫度保持在27oC以下，，

2.電暈系統(tǒng)相對濕度，保持在55±5%，

3.摩擦系統(tǒng)相對濕度，保持在45±5%。

4.儲存區(qū)域的溫度27oC以下，濕度保持在45±5%噴涂室的氣壓：

1.噴涂室應帶有正壓，以避免空氣攜帶的污染物通過其進出口進入此區(qū)域。排風口應均勻在整個室內(nèi)，配風口的尺寸設計應能夠避免高空氣速度。建議的指標為，在室內(nèi)任何位置的最大流速為50FPM（呎/分）27cm/s

，或者，在擴散面處的最大流速為

200FPM（呎/分）110cm/s。

2.噴涂室的設計應在粉末室和工件進出口之間留有足夠的距離,為了避免產(chǎn)生（空氣）吸入現(xiàn)象，。為了實用，粉末室周圍應留有較大的空間，以便操作人員執(zhí)行維護作業(yè)，并方便噴涂設備的移動。65噴粉室設計考慮事項：

1.噴粉室的地板選擇以一個耐用且易于清理的材質(zhì)的。

2.墻壁和天花板必須是隔熱的，并應使用光滑、易于清潔的材料制造。

3.不要在塵土可能聚集的地方安排壁架或敞開的擱板（貨架）。

4.噴涂室應僅限于操作人員和關鍵人員進入，穿著無纖維絨毛的衣物和戴鞋套。

5.安裝一些透明窗口，便于讓管理和訪客看到房間內(nèi)部，而無須實際進入，從而能夠減少將污染無帶入噴涂室內(nèi)的機會。

66噴粉室的清理：使用真空吸塵系統(tǒng)，來保持噴涂室清潔。真空吸塵系統(tǒng)可以是集中式也可以是便攜式的，但必須能夠過過濾小至2微米的顆粒。這樣可防止電機過早損壞，并避免排氣污染物進入噴涂室。通常情況下，“商店銷售的吸塵器”無法到達此要求，因此不能使用。真空吸塵器和軟管必須良好接地，以避免因軟管內(nèi)的摩擦生電作用，造成電擊。67粉末固化過程粉末涂料一般以粉末狀態(tài)存在，必須熔融后才能附著在被涂物上面，流平后固化成膜，一般需要經(jīng)過三個過程：A、聚集過程：從單獨的粉末顆粒，聚集成為一層連續(xù)的、不平整的膜，；B、流平過程：從連續(xù)不平整的表面流淌形成較為光滑與平整的表面；C、固化過程：熔融的涂液通過交聯(lián)反應，粘度不斷提高，最后固化為堅硬的涂膜，。68干燒式烘房69常見涂層故障及解決思路701）涂層光澤不足

1.燒結溫度過高，適當降低燒結溫度；

2.燒結時間過長，適當縮短燒結時間；

3.工件表面粗糙度過大，降低粗糙度或提高涂層厚度；

4.表面前處理方法不妥或處理不徹底，加強表面處理

712）涂層變色

1.噴涂-烘烤重復次數(shù)過多，減少噴涂烘烤次數(shù)；

2.燒結溫度過高和時間過長，致使樹脂分子降解，嚴格控制燒結溫度和時間。723).涂層表面橘皮或小顆粒疙瘩

1.燒結溫度偏低，提高燒結溫度和延長時間；

2.噴末的霧化程度不夠，噴槍有積粉現(xiàn)象，調(diào)整氣壓，改善霧化狀態(tài)；

3.涂層太薄且厚薄不均