靜電粉末噴涂技術(shù)應(yīng)用過程中常見問題及解決方法

譚明清

1 引言

近些年來，隨著中國經(jīng)濟社會發(fā)展水平的逐步提升，人們本身的環(huán)保意識也在不斷增強，對于日常生活過程中，所接觸到的涂裝質(zhì)量要求也變得越來越高，所以也推動了涂裝技術(shù)的不斷創(chuàng)新及發(fā)展。中國當(dāng)前的涂裝技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，靜電粉末噴涂技術(shù)是比較先進并且應(yīng)用比較廣泛的一種涂裝技術(shù)之一，在實際應(yīng)用過程中，因為其本身所擁有的效率高以及污染小和操作方便等特點被廣泛應(yīng)用在中國當(dāng)前涂裝領(lǐng)域當(dāng)中。

2.靜電粉末噴涂技術(shù)的原理及優(yōu)點

2.1 靜電粉末噴涂技術(shù)的原理

對于靜電粉末噴涂技術(shù)來講，主要是在噴涂的過程中，使用高壓電場的感應(yīng)效應(yīng)以及摩擦帶電效應(yīng)，讓所需要進行噴涂的粉末，帶有負電荷這些帶負電荷的粉末粒子，會在空氣流的推動下以及靜電場靜電引力的作用下，直接吸附在被涂裝的物品上[1]。吸附在被涂裝物品上的粉末，會在加熱熔融流平或者是交聯(lián)固化的作用下，形成一種膜附著在物體表面。

2.2 靜電粉末噴涂技術(shù)的優(yōu)點

首先，在進行噴涂的過程中，粉末涂料因為并沒有任何溶劑摻雜，所以在涂裝作業(yè)的過程中，不會產(chǎn)生一些揮發(fā)性的有機化合物。沒有揮發(fā)性的有機化合物產(chǎn)生，所以也就不會造成涂裝污染，只會產(chǎn)生少量的粉末污染，但是這些粉末污染非常容易被根治以及解決，對于環(huán)境來講不會造成破壞[2]。

其次，靜電噴涂技術(shù)的工作效率非常高，在進行噴涂作業(yè)的過程中過噴粉末能進行回收以及再利用，在作業(yè)過程中所產(chǎn)生的涂料損耗比較小。對于一些擁有專用回收裝置的噴涂作業(yè)場合來講，粉末涂料的損失比例遠遠小于5%。

再次，則是能進行一次性作業(yè)，保證作業(yè)質(zhì)量。在靜電粉末噴涂技術(shù)應(yīng)用過程中，只進行一次涂裝就能獲得50～300微米厚的涂膜，這也不會出現(xiàn)厚膜涂裝的缺陷。而對于傳統(tǒng)的液體涂料來講，在涂裝過程中進行一次涂裝作業(yè)所得的涂裝膜厚度，僅僅只有5～20 微米，如果要得到厚涂膜或者是一些中高檔要求的涂膜，要經(jīng)過多次涂裝作業(yè)才能完成，所以就可能會出現(xiàn)一些缺陷。

最后，主要是粉末涂裝的性能要更高，而且具有堅固耐用的優(yōu)良特點[3]。靜電粉末噴涂過程中所應(yīng)用的粉末涂料來講，主要是由一些常溫狀態(tài)下不溶于溶劑的樹脂或者是不會溶解并且出現(xiàn)液體化的高分子數(shù)值來進行制造的，以這些材料為原材料所制造的粉末本身能具有更好的性能，在實際涂裝過程中進行應(yīng)用，會大大提升涂膜的堅固耐用性能。

3 靜電粉末噴涂及時應(yīng)用常見問題根本原因分析及解決對策

3.1 鋁合金涂膜層間結(jié)合力較低

對于靜電粉末噴涂技術(shù)應(yīng)用來講，導(dǎo)致涂膜物理力學(xué)性能較低的主要原因為如下幾點。

首先，在進行烘干固化的過程中，爐體的烘烤溫度并沒有達到粉末涂料所要求的烘烤溫度工藝要求，所以導(dǎo)致物理力學(xué)性能降低。

其次，主要是在固化作業(yè)過程中進行烘干，固化的時間并沒有達到相應(yīng)要求，所以所取得的實際效果并不好。

再次，對于被涂膜的物品來講，其表面并沒有進行有效的涂裝前處理，如在被涂物上所含有的一些油和處理液等并沒有進行全面的清理干凈。

最后，在進行該技術(shù)應(yīng)用過程中所選擇的粉末，涂料本身質(zhì)量非常差，所以導(dǎo)致物理力學(xué)性能降低[4]。

為了能對這一問題進行解決，并提升物理力學(xué)性能，可以從以下幾個方面進行改善。

首先，對固化溫度及固化時間進行科學(xué)合理的設(shè)定，從而保障在進行烘干，固化的過程中能符合實際的粉末涂裝要求。

其次，可以借助差示掃描量熱法（Differential Scanning Calorimetry，DSC），一種熱分析法，它是在程序控制溫度下，測量輸入到產(chǎn)品和參比物的功率差/能量差與溫度變化的關(guān)系。

最后，可以直接測量產(chǎn)品在發(fā)生物理或化學(xué)變化時的熱效應(yīng)。由差示掃描量熱儀記錄到的曲線稱DSC 曲線，具體如下：

（1）縱坐標：產(chǎn)品吸熱或放熱的速率，即熱流率dH/dt（單位mJ/s）。

（2）橫坐標：溫度T 或時間t。

（3）曲線離開基線的位移：代表產(chǎn)品吸熱或放熱的速率。

（4）曲線中峰或谷的面積：代表熱量的變化；

該法使用溫度范圍寬（-175～725℃）、分辨率高、試樣用量少。適用于無機物、有機化合物、聚合物?？梢詼y量多種熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)，具體如下：

（1）比熱容。

（2）反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)變熱。

（3）相圖。

（4）反應(yīng)速率、結(jié)晶速率。

（5）高聚物結(jié)晶度。

（6）樣品純度。

首先，差示掃描量熱法（DSC）可用于測量分析涂層的交聯(lián)、固化過程。銀色粉末（圖1）和罩光粉末（圖2）DSC曲線。報告分析，固化過程預(yù)熱段使用紅外預(yù)熱（IR），粉末固化程度偏高，交聯(lián)成膜過于致密，尤其是銀色面粉層如果成膜過于致密，將會影響面粉層與罩光層間的附著力。

圖1 罩光層與面粉層層間結(jié)合力低

圖2 銀色粉末的DSC 曲線

圖3 罩光粉末的DSC 曲線

其次，要指導(dǎo)設(shè)備廠商對烘干，固化過程中所使用的烘干固化爐結(jié)構(gòu)進行改變（在工藝路線設(shè)計的時候考慮），從而使烘干固化爐內(nèi)的溫差能降低，并且提高烘干固化爐本身的保溫效果[5]。

再次，要對被涂物的表面進行全面處理，對于被涂物品來講，其表面的處理將直接關(guān)系到后續(xù)的噴涂作業(yè)質(zhì)量。

最后，對靜電粉末噴涂技術(shù)應(yīng)用過程中的粉末涂料進行合理選擇，如果粉末涂料本身的技術(shù)指標不能達到設(shè)計作業(yè)，那么堅決不予采用。

3.2 涂膜縮孔及顆粒存在

圖4 涂膜出現(xiàn)縮孔以及顆粒圖

對于噴涂作業(yè)來講，導(dǎo)致涂膜出現(xiàn)縮孔以及顆粒的主要原因有如下幾點。

首先，在進行噴涂作業(yè)的過程中，被涂物品表面的油并沒有進行全面的清除，導(dǎo)致后期出現(xiàn)了涂膜縮孔問題。

其次，在進行噴涂作業(yè)的過程中，周圍環(huán)境當(dāng)中有揮發(fā)性的硅油溶劑，從而導(dǎo)致噴涂作業(yè)出現(xiàn)縮孔問題。

再次，靜電粉末噴涂過程中所使用的粉末涂料本身制備時混入了一些水或者油以及其他的雜物，從而導(dǎo)致涂膜出現(xiàn)縮孔問題。然后在粉末涂裝過程中所使用的壓縮空氣當(dāng)中含有水分以及油，并沒有進行全面的分離，所以也導(dǎo)致了縮孔問題的出現(xiàn)。

最后，在進行涂裝的過程中，經(jīng)過表面處理之后的被涂物品經(jīng)過水洗以及烘干之后，因為烘干溫度以及時間都并不充足，所以被涂物品表面上會有一些水滴殘留，從而導(dǎo)致縮孔問題出現(xiàn)，同時如果被涂物品表面在處理的過程中有一些殘渣并沒有進行全面的清除，會導(dǎo)致涂膜出現(xiàn)顆粒。

為了能對涂膜縮孔及顆粒問題進行改善，可以通過以下方法進行處理。

首先，對于被涂物品來講，需要根據(jù)規(guī)定的要求以及嚴格的流程進行表面前處理工作，將被毒物品表面所存在的油以及水和一些殘渣進行全面的清除，保障后續(xù)的靜電粉末噴涂作業(yè)能順利進行。

其次，則是要對靜電粉末噴涂作業(yè)現(xiàn)場的工作環(huán)境進行全面處理，保證環(huán)境清潔不會存在灰塵及其他雜質(zhì)。

再次，要對靜電粉末噴涂過程中所使用的粉末涂料質(zhì)量進行檢查，盡可能地選擇高質(zhì)量的合格涂料，并且針對已經(jīng)進場的粉末涂料要進行嚴格保管及檢查，避免在使用之前出現(xiàn)受潮等其他問題[6]。

最后，則是應(yīng)當(dāng)針對被噴涂物品的表面進行前處理的過程中，需要將處理過程中所使用的一些化學(xué)溶劑和其他處理材料，應(yīng)當(dāng)在前處理作業(yè)結(jié)束之后，將其在被噴涂品外表面上進行全面清除。避免被噴涂物品表面出現(xiàn)清除液殘留以及油膜，對后續(xù)的靜電粉末噴涂作業(yè)造成影響。

3.3 涂膜變色及失光問題

圖5 涂膜變色及失光圖

對于靜電粉末噴涂技術(shù)應(yīng)用來講，在應(yīng)用結(jié)束之后可能會出現(xiàn)變色以及失光現(xiàn)象這些現(xiàn)象的出現(xiàn)原因，大多數(shù)時候都是由以下幾點原因所導(dǎo)致的。

首先，在進行涂裝作業(yè)過程中，所選擇粉末涂料本身的顏料耐高溫以及其他性能并不合格，所以在后期出現(xiàn)高溫情況以及其他情況時，就可能會導(dǎo)致涂膜變色。

其次，在涂裝作業(yè)過程中進行前處理工作時，有一些處理液在被涂物品表面殘留，而導(dǎo)致涂料與處理液混合出現(xiàn)變色情況。

再次，烘烤時間及烘烤溫度過長以及過高，也會導(dǎo)致涂膜出現(xiàn)變色和時光問題。

最后，進行回收處理使用的粉末涂料比例過大，會導(dǎo)致粉末涂裝作業(yè)過程中出現(xiàn)失光現(xiàn)象。

為解決這類問題時，應(yīng)當(dāng)在進行粉末涂料的選擇時，將涂料質(zhì)量進行嚴格把控，同時針對回收再利用的粉末涂料再進行再次使用時，保證回收再利用的粉末涂料比例不超過1/3。此外，主要是對于被涂物品的前處理工作方法需要進行改善，應(yīng)當(dāng)選擇科學(xué)合理的工藝，保證在處理過程中能將非毒物品的底材處理干凈。在進行經(jīng)典粉末涂裝過程中，無論是烘烤溫度還是時間，都應(yīng)當(dāng)進行科學(xué)合理的設(shè)置，在保證涂膜光澤以及外觀的過程中打下堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，對于靜電粉末噴涂工藝來講，在當(dāng)前涂裝領(lǐng)域當(dāng)中是應(yīng)用比較廣泛，并且所取得效果也非常顯著的涂裝工藝。所以對于今后的涂裝工藝發(fā)展來講，需要針對論文所述的諸多問題以及注意事項進行深入研究，從而保障靜電粉末噴涂技術(shù)能在使用過程中變得越來越完善，為人們生活質(zhì)量提升以及環(huán)保事業(yè)作出貢獻。