第七講粉末涂料的涂裝工藝

1、 1第四章 粉末涂料的涂裝工藝4.1 概述粉末涂料涂裝技術(shù)的發(fā)展，起始于本世紀 40 年代，隨著世界聚乙烯樹脂產(chǎn)量的迅速增長，人們研究獲得一種沒有針孔缺陷的涂膜。這種涂膜的防腐性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)的噴漆工藝。對于流傳數(shù)千年的液體涂裝技術(shù)來說，這確實是一場富有挑戰(zhàn)性的技術(shù)革命。聚乙烯樹旨是熱塑性樹脂，當(dāng)樹脂的溫度高于熔點時，呈現(xiàn)出具有流動性的液態(tài)相。當(dāng)溫度低于熔點時，樹脂又轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)相。人們根據(jù)這個特點，設(shè)計了一種新穎的粉末涂裝工藝方法

2、。它與傳統(tǒng)的液體涂裝工藝區(qū)別在于，不需要將成膜物質(zhì)溶解于溶劑中進行涂裝施工，而是將成膜物質(zhì)直接涂裝于工件表面。因此它獲得的涂膜沒有針孔缺陷，又省卻了僅僅為了施工需要而使用的大量溶劑，同時還節(jié)省了能源和改善了環(huán)境。4.1.1 粉末熱涂裝工藝最早出現(xiàn)的粉末涂裝方法是滾涂法。它是將聚乙烯樹脂加工成粉末狀態(tài)的涂料，對需要涂敷粉末的金屬零件進行預(yù)熱，使其溫度高于聚乙烯樹脂的熔點 10～20℃，然而將熱態(tài)的金屬零件在盛有聚乙烯粉末的容器內(nèi)反復(fù)滾動，

3、使粉末不斷地熔粘于零件的整個表面。這種工藝方法非常原始，得到的涂膜厚度很不均勻，外觀也粗糙不平，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)，只能應(yīng)用于個別化工產(chǎn)品的零件防腐涂裝。但不管怎樣，它畢竟是粉末涂裝技術(shù)發(fā)展進程中走出的第一步，具有一定的歷史意義。粉末滾動涂裝工藝的特點是首先必須使被涂件的溫度高于粉末涂料的熔點。被涂件獲得的熱量要保證能熔粘足夠的粉末涂料。另一方面要求粉末涂料在受熱后，必須具有一定的流動性，使粉末涂料能夠熔融流平成連續(xù)的涂膜。這就是大家所

4、熟悉的熱涂裝工藝的基本原理。人們根據(jù)熱涂裝原理，研究成功聚乙烯火焰噴涂法。它拉開了粉末涂裝的序幕。當(dāng)時除了火焰噴涂法外，還采用散布法。這是一種將樹脂粉末均勻地撒在加熱工件表面，使粉末熔融形成涂膜的施工方法。瀑布法類同于散布法，只是它的粉末濃度比散布法要高得多，因而能夠方便地得到較厚的涂膜。為了使散布法能自動進行涂裝，1952 年原聯(lián)邦德國 Gemmer 公司提出了流化床法，此法乃通過空氣或惰性氣體作用使粉末在專門容器內(nèi)流動浮游，并且有液

5、態(tài)特征。預(yù)熱工件浸沉于流化床中，流態(tài)化的粉末就會均勻地熔融附著于工件表面，通過加熱使其熔融流平，從而得到光滑連續(xù)的涂膜。當(dāng)時應(yīng)用的樹脂主要是聚乙烯、聚氯乙烯和尼龍等熱塑性樹脂粉末。50 年代后熱固性環(huán)氧粉末涂料的問世，使粉末涂料的應(yīng)用進入了一個重要的發(fā)展階段。粉末涂料技術(shù)開始迅速地步入了工業(yè)化生產(chǎn)的領(lǐng)域。上面介紹了滾涂法、火焰噴涂法、瀑布法和流化床法。按照各種工藝方法的特點，相繼設(shè)計制造了各類涂裝設(shè)備和生活流水線，使熱熔涂裝技術(shù)在電機電

6、器、管道及絲網(wǎng)產(chǎn)品等領(lǐng)域中取得了令人矚目的成就。這些工藝方法的基點是必須把工件預(yù)熱到相當(dāng)高的溫度，因此主要應(yīng)用于金屬零件的涂裝。4.1.2 粉末涂裝工藝的分類粉末熱熔涂裝施工的操作必須在高溫下進行，這給正確控制涂膜的厚度和保證批量生產(chǎn)中涂膜的質(zhì)量帶來了困難。熱熔涂裝的涂膜如果出現(xiàn)弊病，返修工作比較麻煩，工人在高溫下操作的勞動強度大，而且工作環(huán)境惡劣。為了克服這些缺點，開始研究在常溫下將粉末涂料均勻涂布到工作表面，再通過加熱使附著于工作表

7、面的粉層熔融流平成光滑連續(xù)的涂膜。這種施工方法也可以稱之為粉末的冷涂裝工藝。60年代法國 Sames 公司發(fā)明的粉末靜電涂裝技術(shù)，為粉末冷涂裝工藝開拓了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)粉末靜電吸附原理和不同的施工方式，國內(nèi)外已成功地制造了各種靜電涂裝專用設(shè)備。由于這項技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展歷史比較短，有些資料對某些工藝方法的名稱和內(nèi)容的介紹說法不一。這給不熟悉這項新技術(shù)的讀者來講，容易產(chǎn)生錯覺或誤解。同一種工藝方法由于出現(xiàn)不同名稱而誤認為是不同的3（一）

8、堿液除油的機理主要基于皂化、溶解和機械等作用。其次是乳化、分散等作用。在用堿液除油清洗動植物油脂和礦物油污時，兩者的洗凈機理不一樣。在洗凈動植物油脂時使用像苛性鈉那樣堿性強的清潔劑，當(dāng)堿性保持在易皂化的一定濃度以上時，能使油污成為脂肪酸鈉皂和甘油，溶解分散在洗液中。CH2－OOCR CH2OH│ │CH－OOCR ＋ 3NaOH ——> CHOH

9、 ＋ 3R－COONa│ │CH2－OOCR CH2OH不過，中性油脂的皂化在弱堿性的水溶液和低溫下不能進行。當(dāng)動植物油污中含有游離脂肪酸時能直接被弱堿中和成脂肪酸鈉皂。R－COOH ＋ NaOH ——> R－COONa ＋ H2O上述兩例生成的脂肪酸鈉皂（即肥皂）不僅自身具有水溶性，而且也是表面活性劑的作用，能使

10、不活性的油污被乳化，分散。上述反應(yīng)不僅產(chǎn)生于動植物油脂，當(dāng)?shù)V物油脂中存在羧酸基團和硫酸根時，也能產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。其過程如圖 12-1 所示。由于中性礦物油脂與堿不能起皂化反應(yīng)，因而不能期待上述效果。所以在清洗中性礦物油污時，強堿應(yīng)與硅酸鹽、多聚磷酸鹽那樣的膠體性堿清洗并用，靠強堿促使油污從被清洗物上解離，隨后解離的油污靠膠體安定地分散。表 12-1 例舉了堿類水溶液濃度與 pH 值的關(guān)系表 12-1 清洗用堿類水溶液不同濃度的 pH 值

11、堿液濃度，% 堿類 溫度 0.25 0.5 1.0 2.0 4.0苛性鈉 25℃ 12.54 12.78 13.04 13.32 13.5625℃ 11.01 11.12 11.21 11.28 11.34 碳酸鈉（蘇打） 45℃ 11.62 10.77 10.88 10.95 11.0125℃ 8.61 8.59 8.56 8.55 8.5145℃ 9.65 8.63 8.55 8.51 8.43 碳酸氫鈉60℃ 8.7 8.71 8

12、.66 8.59 8.5325℃ 11.49 11.71 11.90 12.08 12.2945℃ 10.70 10.95 11.17 11.34 11.53 磷酸三鈉60℃ 12.52 12.78 13.04 13.32 13.56表 12-2 所示的是各種金屬耐堿性的極限值（pH） ，高于此 pH 值時，金屬就易受浸蝕。從表中可知鋼鐵具有極好的耐堿性，但也有超出表中所示耐蝕性極限值之外的，例如硅酸鈉能在鋅等表面形成耐蝕膜。表 12-