熱固性粉末涂料制造及成膜過程

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   【摘要】本文主要介紹了粉末涂料的制造及成膜過程，系統地運用表面張力理論對輪轂在生產過程中出現的一些現象作出科學解釋，并且提出了一些改進的建議。

    粉末涂料是一種粉末狀的固態涂料，通常以空氣為載體進行分散并涂裝到輪轂表面的涂料品種，通常采用靜電噴涂方式，以其較高的生產效率、優異的涂膜性能及外觀效果、良好的生態環保性和突出的經濟性引起了整個涂料界的高度重視在世界范圍內，每年大約以12％以上的速度增長，是最具發展前景的涂料品種之一。粉末涂料在成膜過程中，許多現象的產生都是和表面張力相關的，比如：表面針孔、桔皮、涂層脫落、涂料與涂料之間的不匹配等。為此，以下重點從粉末的表面張力來分析和解決問題。

    1、粉末涂料的制造過程

    粉末涂料配方的確定一般是根據客戶產品的技術要求和自身生產環境來決定的，配方設計要充分考慮客戶的要求和自身生產的合理性。一般粉末涂料生產過程如下：

粉末涂料

    2、粉末涂料的涂裝

    涂裝生產線是根據涂裝工件的技術要求和生成批量來完成的。一般粉末涂料的涂裝過程如下：

粉末涂料

    3、粉末涂料成膜過程

    粉末涂料被涂裝到輪轂表面后，在成膜過程中一般需要經過四個過程：

    3.1軟化過程

    粉末在吸收一定熱量后，粉末中的樹脂會因吸熱而產生發粘、軟化的過程。

    3.2熔融過程

    當粉末中的樹脂吸收的熱量達到一定程度后，樹脂中的活潑的化學鍵隨即打開，粉末就會以熔融的狀態存在于產品表面，這一階段時間極短。

    3.3流平過程

    當粉末以熔融的狀態存在于產品表面時，從連續不平整的表面流淌成較為光滑與平整的表面，即為流平過程。

    3.4固化過程

    熔融后粉末涂料的活潑化學鍵通過交聯反應，分子量急劇增長，粘度不斷增高，最后固化為堅硬的涂膜，此過程為固化過程。

    4、表面張力簡述

    凡作用于液體表面，使液體表面積縮小的力，稱為液體表面張力。它產生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內部稀疏，分子間的距離比液體內部大，分子間的相互作用表現為引力通常粉末涂料顆粒熔融時的表面能與一般液體相近，所以可以分析粉末涂料成膜過程。

    5、粉末涂料幾個有關表面張力問題

    5.1桔皮

    桔皮是粉末涂料的成膜過程液體流動的一種局部渦流效應，這是由于粉末涂料的熔融時粘度變化導致了表面張力的變化，這樣便形成：高粘度低表面張力的涂液下沉至渦流的中間(即后來的凹陷部位)；低粘度高表面張力的涂液上升至渦流的周邊(即后來的凸處部位)。為了減少桔皮的影響可采取如下措施：

    5.1.1正規的噴涂和烘烤

    一次涂層太厚或烘烤升溫過快都會導致桔皮明顯，一次涂層應在60—80um為宜，另外適當延長熔融流平的時間，有利于粉末涂層的流平。

    5.1.2增加粉末涂料的粘度

    由上述對桔皮的形成原因可知，增加粉末涂料熔融時的粘度，可以增大熔融時的流動阻力，減少桔皮。

    5.1.3恰當的選用流平劑

    一般粉末涂料選用的流平劑應具備兩種效應，即潤濕效應和流平效應，潤濕效應是在粉末處于100℃左右時增加對體系的；流平結合，此時表面張力盡量小一點，即大于150℃流平效應是主要的，粉末的表面張力應該大一點，以增加流平性，所以通常流平劑一般含兩種以上的材料。

    5.2縮孔

    縮孔是指在粉末涂料成膜時表面上由于低表面張力的點引起的特殊缺陷。若用電子顯微鏡觀察，縮孔大多數是由一小部分未被充分潤濕的顆粒與周圍不相容的樹脂所形成的圓渦，即在一個較大的下陷圓渦中有一個突出的小點涂膜從低表面張力點流到高表面張力點形成縮孔，一般低表面張力點可以是加工過程中的灰塵、油滴等，也可能是未被充分潤濕的粉料。為了減少縮孔的影響，可以采取如下的措施：

    5.2.1對整個加工環境的清潔

    為避免由于外部環境原因而影響縮孔的產生，要特別注意整個工作環境清潔。

    5.2.2恰當選取一些潤濕劑

    一些潤濕劑可以有效潤濕并且很好的分散引起縮孔的顆粒。

    5.2.3增加粉末涂料的粘度

    5.3針孔

    針孔是指粉末涂料從熔融到固化的過程中，粉末涂料中的氣體從底層穿過高粘度的、已接近封閉的彈性樹脂層到達涂層表面，而未逸出所形成的缺陷一般粉末涂料中的氣體是由原料中帶來的低分子物質、被涂工件表面吸附的揮發物、粉末噴涂過程中所引起的、或者是某些類型的粉末涂料固化過程中產生的缺陷等這些氣泡在熔融狀態的涂膜中，形成一定數量的氣泡群。

    為了減少針孔的影響，可采取如下措施：

    嚴格控制輪轂表面處理質量和噴涂工藝。

    表面處理好的輪轂，要求不得含有污點、斑點等小分子物質依附在輪轂表面上。如果是像鑄鐵等大工件，建議先預熱一下另外空壓機要經常放水，靜電噴涂時要控制一定的涂膜厚度，建議不要超過100um。

    6、結論

    我們深信熱固性粉末涂料的發展必然是大勢所趨。隨著產品不斷的推陳出新(如低溫固化、超耐候性等)，為粉末涂料的應用拓展了更廣闊的領域，不斷的推動整個粉末涂料業的向前發展。（來源：全球涂料網）（更多資訊請登錄：全球涂料網 http://www.soutuliao.com/）