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粉末涂料的分类、生产工艺与自动化技术发布日期:2017-02-25 浏览次数:1588
粉末涂料是一种新型的不含溶剂的100% 固体粉末状涂料。具有无溶剂、无污染、可回收、环保、节省能源和资源,减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。由于巨大的环保压力,粉末涂料不断地取代液体油漆,已经成为当今的主流。

粉末涂料的应用领域是:船舶工业和管道工业、汽车、木材和塑料,以及需要表面涂装的产品等等。亚太地区市场已被认为是全球增长最快的地区。

一、分类: 
1.1、
按照成膜物质的性质分为两大类:热固性粉末涂料热塑性粉末涂料
1.2、以成膜物质的外观分为:消光型、高光型、美术型等。
    1.3、按使用环境分为:户内型和户外型两大类。

二、
性粉末涂料和热性粉末涂料

2
. 1、热固型粉末涂料
是指以热固性树脂作为成膜物质,加入起交联反应的固化剂经加热后能形成不溶不熔的质地坚硬涂层。温度再高该涂层也不会像热塑性涂层那样软化,而只能发生分解。由于热固性粉末涂料所采用的树脂为聚合度较低的预聚物,分子量较低,所以涂层的流平性较好,具有较好的装饰性,而且低分子量的预聚物经固化后,能形成网状交联的大分子,因而涂层具有较好防腐性和机械性能。故热固性粉末涂料发展尤为迅速。

2.1.1、环氧粉末涂料
由于具有优异的与金属粘合力、防腐蚀性、硬度、柔韧性和冲击强度,所以是热固性粉末涂料中首先应用的品种。环氧粉末涂料的配制是由环氧树脂(Epoxy Resin)、固化剂(Curing Agent)、颜料(Pigment)、填料(Filler)和其它助剂(Assistant)所组成。这几种组分对所形成的粉末涂层性能的贡献是互相制约和影响的,一个适宜的配方,实际上是各种组分协调的结果。

2.1.2、聚酯粉末涂料
       聚酯粉末涂料与其它类型粉末涂料相比,具有独特性质。表现在
耐候性、耐紫外旋光性能比环氧树脂好。另外由于聚酯树脂带有极性基团,所以上粉率比环氧树脂高,烘烤过程中不易泛黄,光泽度高,流平性好,漆膜丰满,颜色浅等特性,因而具有很好的装饰性。一般多用于电冰箱、洗衣机、吸尘器、仪表外壳、自行车、家具等领域。

2.1.3、丙烯酸酯粉涂料
丙烯酸树脂粉末涂料有热塑性和热固性两种。热固性丙烯酸树脂粉末涂料最大的优点是具有优良的耐候性、保色性、耐污染性、金属附着力强、涂膜外观优异,适用作装饰性粉末涂料。

2. 2、热塑性粉末涂料。
热塑性粉末涂料是1950年开始出现的,它在喷涂温度下溶融,冷却时凝固成膜。由于加工和喷涂方法简单,粉末涂料只需加热熔化、流平、冷却或萃取凝固成膜即可,不需要复杂的固化装置。
     大多使用的原料都是市场上常见的聚合物,多数条件下都可满足使用性能的要求。但也存在某些不足,诸如熔融温度高,着色水平低,与金属表面粘着性差等。
     尽管如此,常用的热塑性粉末涂料仍表现出一些特有的性能,其中聚烯烃粉末涂料具有极好的耐溶剂性;聚偏氟乙烯涂料具有突出的耐候性;
聚酰胺具有优异的耐磨性;聚氯乙烯具有较好的价格/性能比;热塑性聚酯粉末涂料具有外观漂亮、艺术性高等优点。这些特性使热塑性粉末涂料在涂料市场中占有很大比例。

2.2.1、聚氯乙烯粉末
     是工业化大规模生产的最便宜的聚合物之一。它具有极好的耐溶剂性,对水和酸的耐蚀性好,耐冲击,抗盐雾,可防止食品污染和对静电喷涂有高的绝缘强度。主要用于涂装金属网板、钢制家具、化工设备等。

2.
2.2、聚乙烯粉末
       涂层具有优良的防腐蚀性能,耐化学药品性及优异的电绝缘性和耐紫外线辐射性。缺点是机械强度不高,对基体的附着力较差。可用于化工池槽、叶轮、泵、管道内壁、仪表外壳、金属板材、冰箱内网板、汽车零部件等。

2.2.3、尼龙粉末涂料
      尼龙(Nylon)又称聚酰胺,由于分子链上氯基的N原子与相邻链段上的氢原子易形成氢键,所以
聚酰胺树脂的熔点一般都较高。尼龙具有较高的机械强度、抗冲击性能、硬度、耐磨性和摩擦系数小、低吸尘等优点,可用于特殊要求的部件。如用于水泵叶轮、纺织机械零部件、柴油机的起动活塞零部件、机帆船推进器叶轮、汽车车轮、摩托车支架、农业机械、建筑和运动器材等。
    另外,由于尼龙的抗盐水和对霉菌、细菌的惰性,很适于制造浸于海水或接触海水的涂层,同时尼龙粉末涂料无毒、无味,不被霉菌侵蚀,不会促使细菌生长,很适于喷涂食品工业的零部件,饮用水管和食品包装等。

2.
2.4、氟树脂粉末涂料
      含氟聚合物能够制备粉末涂料的种类很多,如聚四氟乙烯(PTFE)、
聚三氟氯乙烯(PTFCE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。聚四氟乙烯熔点高达327℃,可以在-250~250℃范围内长期使用,此外还具有优异的耐腐蚀性,甚至在王水中也不腐蚀,优良的介电性能,极低的摩擦系数和自润滑性,所以素有“塑料王”之称。大量应用于石油、化工防腐涂层、密封、轴承润滑材料、电子电器材料、船舶下水导轨及不粘锅涂层等。
      聚三氟氯乙烯价格比PTFE便宜,加工温度可以降低,涂层可在130℃以下长期使用,耐碱及耐氟化氢腐蚀的能力优于耐酸搪瓷,耐盐酸、稀硫酸、氯化氢及氯气腐蚀的能力优于不锈钢设备。已大量应用于化工厂、农药厂、制药厂、洗涤剂厂等的防腐设备。
      聚偏氟乙烯粉末涂料的最大优点是耐候性优异,在室外曝晒有高的耐降解性,并且不吸灰尘,很容易保持原有光泽。

2.2.5 氯化聚醚粉末涂料
      氯化聚醚具有优异的
化学稳定性,涂膜对多种酸、碱和溶剂有良好的抗蚀、抗溶解性能,化学稳定性仅次于聚四氟乙烯,机械和摩擦性能也很好。氯化聚醚粉末涂料主要应用于化工设备、管道衬里,仪表设备外壳等。其缺点是与金属粘着力较差。经加入添加剂可改善与金属的粘着力。

2.2.6、乳胶粉末涂料
乳胶粉是将乳液通过喷雾干燥而制取的,大部分是醋酸乙烯类共聚物。用乳胶粉来生产的涂料叫乳胶粉末涂料。现场加清水搅拌施工,是目前墙面涂料中最环保的涂料。
三、特性

1、产品不含毒性,不含溶剂和不含挥发有毒性的物质,故无中毒、无火灾、无“三废”的排放等公害的问题;
2、原材料利用率高,其过喷的粉末可回收利用,最高的利用率甚至能达99%以上。
3、被涂物前处理后,一次性施工,无需底涂,即可得到足够厚度的涂膜,易实现自动化操作,生产效率高,可降低成本。
4、涂层致密、附着力、抗冲击强度和韧性均好,边角覆盖率高,具有优良的耐化学药品腐蚀性能和电气绝缘性能。
5、粉末涂料存贮、运输安全和方便。

四、粉末涂料制造工艺

熔融混合挤出法,是国际上通用的生产热固性粉末涂料的唯一方法。

  其工艺流程为:

1、预混合
     预混合工序是将树脂粉末,颜料和填料,固化剂、流平剂以及各种助剂等成份按配方均匀混合,为熔融混炼创造一个良好的物态条      件,更有利于分散均匀。在预混时可根据实验来确定预混时间,一旦稳定了混合时间,最好不要随意变动,否则将影响到物料的分      散程度和最后涂膜颜色变动。

2、熔融混合挤出
     熔融混合挤出工序是粉末涂料制造中的一个重要环节,通过混炼将粉末涂料各组分在树脂熔融状态下达到均匀分散。克服了干态混      合时,由于物料比重不同而造成组分的分离。

熔融挤出设备为挤出机,挤出机有两种类型:一为单螺杆挤出机,另一为双螺杆挤出机。
     对于不同性质的物料需要确定合理的工艺参数,以保证良好的混炼效果,热固性粉末涂料的挤出工艺要求十分严格,必须控制好挤出温度和物料在机筒内的停留时间。


挤出机出来的熔融物应立即挤压成薄片,并及时冷却,不能使熔融物的热量积聚,防止组份内产生化学变化,影响到产品的质量。


3、最后一道工序:细粉碎
      目前,国内采用的细粉碎机为了生产工艺的合理、方便,往往将粉碎机与粒度分级的部分,联合组成
粉碎设备机组。因此粉碎后的粉末颗粒,通过风力送入旋风分离或旋转筒内,达成分级,最后收集产品。



在粉碎操作中,要注意的是加料速度与机内温度升问题,机体温升,会影响产量,一般情况下,开始时机内温度上升较快,如果控制加料速度,以后令增长缓慢,并逐步趋于平稳,如果机内气流温度不超过40℃就可以连续进行生产。


在生产中要间断性取样,检验产品的粒度及粒度分布状况,出现问题后找原因,及时采取措施,保证产品的高质量,防止由于筛网破漏或其他原因,而造成粒度的差异。


五、粉末涂料生产中需要改进的问题


生产品质优良的粉末涂料,对原材料、技术、工艺、生产环境及管理都有严格的要求,任何一个环节出现问题都将影响到产品的质量。

  1、合格的原材料是制取优良粉末涂料的前提

     如在制环氧粉末涂料时,选用的环氧树脂通常要考虑其软化点,有机氯、无机氯值及环氧值等。
     例如:通常用于粉末涂料用的环氧树脂其软化点就在90℃,原因是软化点过高的环氧树脂制得的粉末涂料流动性差,而且在融熔挤出时,要求的融熔温度往往偏高,这样会使其部分反应,甚至出现胶化现象。而软化点太低也不行,过低的软化点制得的粉末涂料涂膜机械性差,粉末贮存易结快。
   除树脂外,固化剂,颜填料及助剂上选用也需要慎重,以及在同一个配方中各组份的混熔性也是一个重要因素,混熔性不好的粉末涂料,不仅光泽和涂膜的流平剂性受影响,其涂膜机械性能也将受很大影响。


2、生产环境

    生产粉末涂料容易产生很大粉尘,而过大的粉尘,不仅会影响到产品的质量(如使产品出现杂点、缩孔等)而且对于操作人员的健康也不利。潮湿的环境有利于降低粉尘,但如粉末受潮在其涂装后又易出现雾影现象,所以清洁的生产环境是一个需要解决而又很难解决的问题。


3、环境的温度

    影响粉末质量的一个重要因素。有这样的经验,夏天生产的粉末涂料很易结块,粉末的流动性差,介于这种原因粉末涂料在高温天气时,应注意要冷藏,且使用前一定要检验过筛。


4、清机工作

    是生产中的最大难点,对于生产不同体系或颜色差异大的粉末,更是要严格清理。尤其是磨机,稍有不干净就易出现杂点,甚至缩孔现象。如何改善这一缺点,这是粉末涂料的生产企业、与设备
制造厂家,积极应用自动化控制技术等先进的解决方案,亟待解决的难题。