粉末喷涂工艺条件优化

　　1粉末涂料质量

　　1.1树脂的选择

　　目前常应用于铝型材中的粉末涂料为耐候型聚酯粉末涂料，以聚酯/TGIC型为主流，其综合性能优异。此类粉末涂料所选用的聚酯树脂为线型饱和羧基聚酯，酸值范围大约为30～40。主要原料为IPA与不同种类的多元醇。TGIC是一种独特的固化剂，熔点范围90～110℃，环氧当量＜110，聚酯/TGIC粉末涂料具有良好的反应性、贮存稳定性、耐热稳定性、优异的机械性能。表1为北京汉森邦德化工科技有限公司铝型材的TGIC固化聚酯粉末涂料A9016SF75的参考配方。

　　表1聚酯粉末涂料A9016SF75配方

　　1.2粉末涂料的粒径

　　铝型材所用的粉末涂料是耐候性的纯聚酯粉末涂料，粉末粒径是粉末涂料极其重要的质量指标，它影响着铝型材产品的外观质量[2]及使用厂家所关心的粉末涂料的上粉率[3]及其稳定性[4]等诸多问题。因此，控制粉末粒径是各粉末生产厂家粉末涂料质量好坏的关键问题。粉末的带电量与粉末颗粒粒径的平方成正比，粉末粒径<10μm超细粉不带电，积聚的粉团易堵枪，粉末粒径过粗，粒径＞90μm，成膜时易产生桔皮，影响涂膜的平整及光泽，涂膜的外观质量下降，由于自身重力作用导致上粉率也降低。图1为铝型材专用A9016SF75粉末涂料的粒径分布图，采用激光粒度分布仪检测，喷涂产品客户使用后，反映效果很好。

　　图1粉末粒径分布曲线

　　2喷涂过程工艺控制

　　2.1表面前处理

　　在涂装生产线中，前处理是工件喷涂前的1个关键工序，前处理控制的好坏。直接影响着漆膜的质量。表面处理的目的就是要去除铝型材表面油污、自然氧化膜，再通过化学氧化法获得0.5～2μm的钝化膜，使粉末涂层的附着力大大增强。在预处理过程中，脱酯要干净，除油不彻底将引起钝化膜不完整，粉层附着不好，表面易产生缩孔、针孔等缺陷，型材腐蚀将从此开始而蔓延；钝化是预处理的关键工序，钝化膜的好坏将直接影响粉末涂装的质量，要求钝化膜致密，结晶体均匀；型材表面需干燥，不能有水分进入喷涂工序，烘干时温度不宜超过130℃，以免钝化膜过多失去结晶水变得疏松，涂层的附着力下降。表2为预处理工艺参数，多年生产检验表明此工艺条件下进行的表面处理效果较佳。

　　表2预处理工艺参数

　　2.2喷涂工艺参数

　　为了确定静电喷涂最佳工艺参数，选定影响喷涂产品机械性能(附着力、冲击强度、杯突性能)的喷涂电压、供粉气压、固化温度和固化时间4个主要工艺参数进行4因素3水平试验[5]，构成表L9(34)，因素和水平数见表3。

　　表3正交试验因素水平表

　　试验中采用50mm×120mm×0.3mm马口铁作样板，A9016SF75聚酯粉末涂料，膜厚60～80μm，附着力按GB/T9286规定进行，2级合格，10分制记，0级最好10分，1级8分，2级6分，3级4分，4级2分，5级0分。耐冲击性按GB/T1732规定进行，杯突性能按GB/T9753规定进行，等级评分制，最高10分，正交试验结果和极差分析见表4。

　　粉末喷涂工艺条件优化

　　表4正交试验结果和极差分析

　　由表5可知，RC＞RB＞RD＞RA，即喷涂固化温度对机械性能影响最大，其次是供粉气压和固化时间。影响较小的是静电电压。最佳因素水平为A1-B3-C3-D2，即：静电喷涂电压40kV，压缩空气压力0.6MPa，固化温度200℃，固化时间20min为最佳喷涂工艺条件。

　　2.3悬挂链速率及湿度

　　悬挂链速率实际影响的是烘烤时间，悬挂链速率的不同将造成工件在固化炉内停留时间的不同，从而影响到固化成膜的效果。我公司喷涂线运行线速为4.5～5.5m/min，能满足涂层厚度及固化的工艺要求。

　　湿度也是影响粉末涂料受潮的1个重要工艺参数，湿度对粉末的电阻率影响极大，试验了相对湿度对粉末电阻率的关系，结果见图2。从图2可知，相对湿度增加会使粉末电阻率急剧下降，从而使粉末达不到好的带电效果，降低沉积效率。据报道[6]相对湿度每变化30%，就相当于粉末的电阻率下降2个数量级。在生产、喷涂现场空气的相对湿度要求不高于85%。压缩空气装置一定要有气水分离装置，粉末喷涂现场一定要保持环境干燥，喷粉房安装除湿空调，防止粉末受潮，以免影响喷涂效果。

　　图2粉末电阻率与相对湿度的关系

　　2.4挂具

　　应尽量减少夹具与型材的外表面(即建筑装饰面)接触点的大小，接触点阻碍了粉末在型材表面的吸附，形成一些细小的瑕疵；复杂面尽量放于水平位置，水平左右2面是最易吸附粉末的地方，最复杂的一面尽量偏向于同一个方向，适当提高喷枪出粉量及压缩空气的压力。表面积较大或结构复杂的表面应禁止放于向下的位置，同时也要区分型材的装饰面与非装饰面。工件与挂具都要求导电性好。当挂具使用一段时间后，其表面由于经过多次喷涂漆膜会越来越厚，导电性下降，必须定期对挂具进行脱漆处理，否则，会影响工件的静电喷涂效果，导致漆膜性能下降。