铝型材粉末静电喷涂生产工艺控制

４２广东化工２００５年第６期

数。铝型材粉末静电喷涂生产工艺控制刘宏１，向寓华１，刘碧雄２（１．湖南化工职业技术学院，湖南冷水江４１７５０６；２．长沙经阁实业（集团）有限公司，湖南长沙４１０２０５）【摘要］介绍粉末涂料静电喷涂的工艺原理，分析影响粉末喷涂的工艺影响因素，提出了较佳的工艺参［关键词】铝型材；静电喷涂；控制ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅＳｔａｔｉｃＰｏｗｄｅｒＣｏａｔｉｎｇｆｏｒＡｌｕｍｉｎｉｕｍＡＵｏｙＰｒｏｆｉｌｅＬｉｕＨｏｎ９１，ＸｉａｎｇＹｕｈｕａｌ，ＬｉｕＢｉｘｉｏｎ９２（１．ＨｕｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶａｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｅｎｇｓｈｕｉｊｉａｎｇ４１７５０６；２．ＣｈａｎｇｓｈａＫｉｎ９１ｅＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ（Ｇｍｕｐ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０２０５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｓｔａｔｉｃｐｏｗｄｅｒｃｏａｔｉｎｇｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｂｃｔｉｎｇｓｔａｔｉｃｐｏｗｄｅｒｃｏａｔｉｎｇｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｂｅｔｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｂｒｓｔａｔｉｃｐｏｗｄｅｒｃｏａｔｉｎｇｈａｄｂｅｅｎｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｉｕｍａｌｌｏｙｐｒｏｆｉｌｅ；ｓｔａｔｉｃｐｏｗｄｅｒｃｏａｔｉｎｇ；ｃｏｎｔｒｏｌ粉末涂料是一种新型的不含溶剂、１００％固体粉末状环保型涂料，它具有涂装效率高、防护性和装饰性能好等优点，受到了全世界的广泛重视，从而获得持续快速发展。尤其在铝建材方面，它与阳极氧化、电泳涂装表面处理方法相比，水、大气的污染程度、能耗明显降低，涂膜的机械性能如硬度、耐磨性、耐酸性等指标却大幅提高，使用寿命比普通阳极氧化铝材高出一倍，且色彩丰富，更能体现建筑的多样化、个性化，因此，用粉末涂料喷涂的铝建材，以其优异的耐久性、装饰性和加工成形性，深受用户好评，目前粉末静电喷涂已成为国内铝型材表面处理中的热点。喷涂生产工艺控制，是保证静电喷涂彩色铝型材表面质量的关键之一，笔者就此问题进行探讨。１静电喷涂原理１．１喷涂原理粉末静电喷涂就是利用高压静电电晕电场的原理。在喷枪头部金属喷杯和极针接上高压负极，被喷涂工件接地形成正极，使喷枪和工件之间形成一个较强的静电电场。当作为运载气体的压缩空气，将粉末涂料从供粉桶经粉管送到喷枪的喷杯和极针时，由于它接上高压负极产生的电晕放电，在其附近产生了密集的负电荷，使粉末带上负电荷，进入了电场强度很高的静电场，在静电力和运载气体推动力的双重作用下，粉末均匀地飞向接地工件表面形成厚薄均匀的粉层，再加热固化转化为耐久的涂膜。１．２工艺流程预处理—＿＋脱酯—＿＋水洗—－＋水洗——◆中和—叶水洗—＿＋水洗—斗转化检验、包装＋一烘烤固化＋一静电喷涂＋一千图１喷涂工艺流程示意图［收稿日期］２００５一０４—２５［作者简介］刘宏（１９６６一），男，高分子涂料专业，副教授。

水

　万方数据２００５年第６期广东化工４３２喷涂工艺２．１表面前处理表面处理是铝型材喷涂必不可少的一道生产工序，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—２“ｍ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漫延；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１为我公司预处理工艺参数，多年生产检验表面处理效果较佳。表ｌ预处理工艺参数

２．２喷涂２．２．１粉末涂料要求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…及使用厂家所关心的粉末涂料的上粉率旧１及其稳定性等诸多问题。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＜１０¨ｍ超细粉不带电，粒径＞９０“ｍ，涂膜的外观质量下降，橘皮严重，上粉率也降低。图２为我公司生产的铝型材专用Ａ９０１６ＳＦ７５粉末涂料的粒径分布图，采用激光粒度分布仪检测，客户使用后反映效果很好。１００８０誉ａｏ姜４０２０Ｏ５１０２０５０１００粒径／仙ｍ图２粉末粒径分布曲线图从图中可以看出：适合静电喷涂的粉末涂料，其颗粒度控制在２０～８０仙ｍ较适宜。２．２．２喷涂工艺参数为保证型材的涂层质量，喷粉过程中要控制好粉层的厚度，粉层过薄（＜４０汕ｍ）会露底，表面产生粒子，粉层过厚，涂层产生橘皮、针孑Ｌ、流痕等现象，型材的机械性能也下降。粉层控制在６０一８０斗ｍ较适宜。粉层厚度与粉末的上粉率有关，据报道¨ｏ，电场强度与粉末带电量成正比，与两极间距离成反比。当工件与电极距离不变时，输入电压越高，粉末吸附能力越强，电压太高增加不明显；当喷枪与工件间距离过短时，会产生火花放电，距离太远，粉末的上粉率将降低。因此，静电压控制在３０—９０ｋＶ时，静电喷涂距离在２００～２５０ｍｍ之间较适宜。喷涂工艺参数如表２。表２喷涂工艺主要参数表

２．２．３固０匕粉末固化成膜的工艺，是指使静电吸附在工件表面的粉层，通过固化处理而转变成符合质量要求的涂膜工艺。工件在固化过程中需经过升温、保温、冷却三个阶段，涂层的胶化（即树脂与固化剂问的交联反应）主要发生在保温段，为了获得较好流平效果及机械性能，熔融聚结应当尽可能快地完成，有较长时间来完成流平、固化，提高工件升温速率，保证粉层胶化时间，促使成膜反应完全，以提高产品质量和生产效率。如果烘烤时间不够、温度低，将造成涂膜交联反应不完全，影响涂膜的物理机械性能；反过来，若烘烤时间太长、温度过高，则易造成涂膜发黄等现象，所以在生产中需严格控制涂膜的烘烤时间与温度。图３为安塑材料有限公司（铝型材）的生产炉温控制曲线（采用Ｄａｔａ炉温检测仪检测），使用我公司的纯聚酯Ａ９０１６ｓＦ７５铝型材专用粉末涂料，多年实践证明其铝型材产品外观效果、机械性能好。

图３炉温曲线分布图从图３中可以看出：型材从进炉开始８ｍｉｎ时间预热升温后达到固化温度（２００℃），保持２０ｍｉｎ固化，２７ｍｉｎ后出炉，整个加温过程３０ｍｉｎ，保证了预热及固化的温度和时间，确保铝型材涂膜外观及机械性能。２．２．４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

（下转第５３页）　万方数据２００５年第６期广东化工５３磷试剂甲配制方法：称取５．Ｏｇ钼酸铵［（ＮＨ。）。Ｍｏ，０：。・４Ｈ２０］溶于水，稀释至１００ｍＬ。磷试剂乙配制方法：称取０．２０９甲氨基苯酚硫酸盐溶于１００ｍＬ水中，加２０．０９偏重硫酸钠溶解，贮存于棕色具塞瓶中，使用期为两周。２．２．４制备由于工业碳酸锂有许多溶于水的氯化物、磷酸盐、钠、镁、钾、钙等杂质，所以水洗过程中要适当加大其量。表ｌ制备原料的用量

其中硫酸稀释至３０％，调节ｐＨ值为７，由于中和反应产生许多二氧化碳气泡，需煮沸赶走气泡。进行过滤，取清的滤液，进行中检游离酸，碱。（１）中检游离酸取５．０９样品（以干品计）加５０ｍＬ无二氧化碳水，２滴甲基红，用０．１Ｎ氢氧化钠滴至由红变黄色，消耗量不超过０．１ｍＬ。（２）中检游离碱５．０９样品（以干品计）加５０ｍＬ无二氧化碳水，２滴酚酞显红色，用Ｏ．１Ｎ盐酸滴至无色，消耗量不超过０．１ｍＬ。２．２．５浓缩烘干把硫酸锂进行浓缩，结晶进行离心分离，母液作下次投料用，结晶９０一９５℃烘干即为成品一水合硫酸锂。３实验结果与结论表２实验结果

表３制备一水合硫酸锂的收率

理论值为１００９可得７４．４９，实验多次收率平均１００９原料得６０９成品。其余１３．４％是洗去的工业杂质，如氯化物，磷盐及小部分的硫酸锂在母液中带走。经处理好的工业碳酸锂与硫酸作用生成的硫酸锂产品质量良好，工艺上比用工业硫酸提纯为好易于掌握，收率高，产品达国内先进水平。参考文献［１］化学试剂［Ｍ］．北京：中国标准出版社，２００１．［２］精细化学品手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社．［３］化工辞典（第四版）［Ｍ］．北京：化学工业出版社．（上接第４３页）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一个重要的工艺参数，据报道¨ｏ，相对湿度每变化３０％，就相当于粉末的电阻率下降两个数量级。在生产、喷涂现场空气的相对湿度要求不高于８５％。我公司地处南方空气湿度较大，喷粉房安装除湿空调，防止粉末受潮，以免影响喷涂效果。３结束语粉末喷涂是现阶段推动铝型材发展的一个重要趋势，在粉末喷涂生产中，要正确掌握好各个工艺参数，根据生产实际情况具体分析和判断，不断对现有工艺进行改造，提高铝型材表面处理水平，保证产品的喷涂效果，提高产品的档次和质量，满足消费者更高生活水准的要求，以推动铝型材行业向更新、更深、更高方向发展。参考文献［１］刘宏，等．粉末静电喷涂中缩孔、针孔弊病的探讨［Ｊ］．中国涂料，２００４．９：４０一４１．［２］刘宏，等．影响粉末涂料上粉率因素的探讨［Ｊ］．涂料工业，２００４，６・３３—３５．［３］周师岳，等．粉末涂料涂装工艺学［Ｍ］．上海：上海科学技术文献出版社，２０００．［４］陈安迪，等．粉末涂料与粉装技术［Ｍ］．合肥：安徽科学技术出版

社．１９８６．　万方数据