第四章-粉末涂料及其涂装教材

第四章粉末涂料及其涂装第一节概述第二节粉末涂料的种类第三节粉末涂料涂装工艺习题2024/3/251本章学习要点1.掌握粉末涂料与溶剂型涂料的区别、粉末流化床涂装原理、粉末静电涂装原理、粉末静电喷涂工艺流程、了解粉末涂料配方及简单的生产工艺流程、粉末静电喷涂设备及选用原则。2.通过实验熟悉和掌握涂膜的常规质量检测方法。3.了解涂料及涂膜弊病原因分析及解决措施。2024/3/252

第一节概述粉末涂料是粉末状的100％固体分涂料，用冷涂装（静电喷涂）或热涂装（如流化床涂装、火焰粉末喷涂)等涂装方法进行涂装。在涂装时借助经除油除水后的压缩空气作为粉末分散介质。涂装后，经烘烤固化形成连续涂层。粉末涂料特性：

a、不连续性。

b、比表面积大。

c、粒子不规则。

d、流动性。第一节概述2024/3/253粉末涂料及涂装技术发展粉末涂装技术的发展是近代涂装工业重大成就之一,在很多行业正在取代油漆的使用。近二十多年来全世界的粉末使用量以每年两位数的增长率稳定地高速增长。中国的增长特别快。

2024/3/254粉末涂料的涂装特点无溶剂挥发，环境友好粉末涂料可回收利用一次涂装可获得50—500μm厚膜涂膜综合性能优良调色困难、换色也比较麻烦易结块，对储存或施工环境要求较高膜层固化烘烤温度高涂膜外观装饰性稍差很难获得薄涂层对基材有选择性第一节概述2024/3/255粉末涂装－－环保效果好粉末涂料几乎不含挥发性化合物,不象液体油漆涂装过程中有不少挥发性化合物挥发到大气,产生污染。溶剂性油漆的溶剂含量多达70%。没有吸附到工件的（过喷的）粉末涂料可以回收再用。在喷粉房里喷涂或流化床涂装时,没有粉末排放到环境中。能耗低。粉末涂装时,喷房抽气少和喷枪使用的压缩空气少。烘道排气也少,减少烘道热量流失。2024/3/256粉末涂装－－操作容易节省劳动力

粉末涂料可直接使用,不需要用溶剂稀释油漆。电泳涂装中,油漆的粘度、ｐH值、固体分、电阻等工艺参数均需要严格控制，但粉末涂装过程中这些工艺参数则不重要。粉末涂装操作人员的技术培训不象液体涂装操作的技术培训严格。自动化粉末涂装系统的涂覆率较高，所需要的手工补喷量较少。2024/3/257粉末涂装－－涂料利用率高

静电粉末涂装的一次上粉率在50%-80%，20%-50%的粉末成为过喷粉末，这些过喷粉末可以回收再用,利用率达到95%-99%。粉末流化床涂装中涂料的利用率可达100%。涂膜固化前若发现工件涂装不合格，可简单地用空气吹扫除掉，再重新喷粉涂装。涂膜硬度和附着力优于液体涂膜，因此在储存、运输、使用过程中涂膜损坏少，废品率再次得到降低，从而提高涂料的利用率。2024/3/258粉末涂装－－效率高一般情况下粉末涂装仅涂一道即可达到漆膜所需的厚度，不再需要底涂+面涂的多道涂装工序，节省时间和减少设备投资。平板喷粉时,水平运输带的速度可达成20米/分钟。一般吊挂运输带的速度在喷粉时可达15米/分钟。2024/3/259粉末涂装－－综合成本低

与液体油漆涂装系统相比，粉末涂装设备的投资费用低。粉末利用率高废品率低能耗低节省劳动力社会成本低2024/3/2510粉末涂装－－安全与液体油漆涂装相比,在下列情况极大地减少火灾发生的可能性：运输储存喷涂设备未清理干净或使用不当2024/3/2511第二节粉末涂料的种类一、热固性粉末涂料分类、生产工艺及设备二、热塑性粉末涂料分类、生产工艺及设备三、粉末涂料的发展趋势第二节粉末涂料的种类2024/3/2512一、热固性粉末涂料分类、生产工艺及设备热固型粉末涂料一般由树脂、固化剂、颜料、填料和助剂组成。热固性粉末涂料的重要组成物是各种热固性的合成树脂，如环氧、环氧／聚酯、聚酯、丙烯酸、丙烯酸／聚酯、聚氨酯等。适用于性能要求高的防腐性或装饰性涂装。热固性粉末涂料固化机理：在烘烤条件下，与固化剂起化学反应交联成大分子网状结构。热固性粉末涂料目前占粉末涂料总产量的90％以上。返回第二节粉末涂料的种类2024/3/2513第二节粉末涂料的种类热固性粉末涂料生产工序——熔融混合挤出法(树脂、固化剂、颜料、助剂等)在高速混合机中①预混合→在混炼机中②熔融挤出（也叫挤塑）→在冷却带上③冷却→经破碎机和粉碎机④粉碎→在振动筛中⑤自动过筛分级→⑥制品包装2024/3/2514二、热塑性粉末涂料分类、生产工艺及设备热塑性粉末涂料具有遇热软化，冷却后又能固化成膜的特性，主要是物理性热熔融塑化成膜过程，即固化前后化学成分不变。热塑性粉末涂料品种很多，典型的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺（尼龙）、热塑性聚酯、氯化聚醚、聚四氟乙烯等。热塑性粉末涂料适宜于作防腐涂层、耐磨涂层、无毒涂层和一般装饰性涂层。干渗混合法生产热塑性粉末涂料：基料颗粒、颜填料、增塑剂、各种助剂→高速预混合→熔融挤出→冷却→造粒→机械粉碎→筛选→包装返回第二节粉末涂料的种类2024/3/2515三、粉末涂料的发展趋势1、粉末粒度分布更合理，严格控制粉末粒径。2、开发新型材料。3、降低固化温度。返回第二节粉末涂料的种类2024/3/2516第三节粉末涂料涂装工艺一、粉末流化床浸涂法二、粉末火焰喷涂法三、粉末静电涂装法四、粉末喷涂涂装缺陷的原因及分析第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2517涂装样品溶剂型涂料2024/3/2518电泳涂料2024/3/2519热固性粉末涂料2024/3/2520热塑性粉末涂料2024/3/2521粉末涂装方法分为热涂装法和冷涂装法（P135）。热涂装工艺的基本原理：首先必须使被涂件的温度高于粉末涂料的熔点（10-200C），被涂件获得的热量要保证能熔粘足够的粉末涂料。另一方面要求粉末涂料在受热后，必须具有一定的流动特性，使粉末涂料能够熔融流平成连续的涂膜。粉末流化床涂装、粉末火焰喷涂均为此类。粉末静电喷涂的基本原理：在常温下依靠静电库仑力将粉末涂料均匀涂布到工件表面，再通过加热使附着于工件表面的粉层熔融流平成光滑连续的涂膜。属于冷涂装工艺。

第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2522一、粉末流化床浸涂法流化床浸涂法俗称浸塑。通过压缩空气的作用使粉末涂料在专门容器内流动翻滚达到“流化状态”。预热的工件浸渍于流化床中，被漂浮的粉末所包围，粉末均匀地熔融附着于工件表面，通过加热使其熔融流平，从而得到光滑连续的涂膜。返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2523振动流化床结构示意图流化槽观察窗微孔透气隔板橡皮垫圈均压板圆环形出风管弹簧装置偏心轮电动机气室第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2524粉末流化床浸涂视频2024/3/2525流化床浸涂法特点优点：①一次涂装可以得到几百微米以上的厚膜。②涂装设备比较简单，投资少。③涂装时粉末涂料的损失很少。缺点：①涂膜不易薄涂，涂膜的均匀性较差。②对结构比较复杂的被涂物和大型被涂物的涂装比较困难。③被涂物必须要预热，而且温度比较高，热能消耗比较大，对被涂物的材质有选择性。热塑性粉末涂料主要采用流化床浸涂法涂覆。

第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2526

流化床浸涂法工艺流程

开启流化床

↓工件前处理→（蔽覆）→预热→浸涂（浸塑）→加热固化（塑化）→冷却（空冷、水冷、风冷）→缺陷补救→入库第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2527冰箱网格流化床涂覆工艺流程示意图第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2528二、粉末火焰喷涂法火焰喷涂又称熔射喷涂，其工作原理是用压缩空气将粉末涂料从火焰喷枪嘴中心吹出，并以高速通过从喷嘴外围喷出的乙炔或丙烷火焰区域，使其成为熔融状态喷射粘附到经预热的工件上。主要有以下特点：a、火焰喷涂设备简单，价格低廉，可以在生产作业现场施

工，无需烘烤设备。b、一次喷涂可得到较厚的涂膜。c、可以涂装大型工件。

适用于火焰喷涂的粉末涂料主要是热塑性粉末涂料。

返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2529粉末火焰喷涂视频2024/3/2530火焰喷涂设备第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2531三、粉末静电喷涂法（喷塑）返回1、粉末静电喷涂工艺及影响因素2、粉末静电喷涂设备第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/25321、粉末静电喷涂工艺及影响因素①粉末静电涂装原理②粉末静电喷涂工艺③喷涂工艺参数及影响因素④静电包封效果⑤法拉第笼效应⑥涂层的形成和背向电离返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2533粉末静电喷涂视频2024/3/2534①粉末静电涂装原理1、工件2、喷枪3、高压电缆4、电源5、粉末空气粉末静电喷涂原理图返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2535电晕充电过程粉末粒子在通过喷枪与工件之间时，电晕放电产生的负离子使其带上负电荷。第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2536静电现象2024/3/2537静电粉末吸附的三个阶段（P159）1、均匀吸附2、粉末层增厚3、粉末吸附终止第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2538②粉末静电喷涂工艺粉末供粉桶喷枪喷室粉末回收过筛干燥前处理上件静电发生器固化卸件工艺及设备流程图返回第三节粉末涂料涂装工艺通入经过净化压缩空气2024/3/2539

静电喷涂的主要工序：表面处理（水分要烘干）→蔽覆→（工件预热——要求获得较厚的涂膜时采用）→静电粉末喷涂→固化（喷涂后的工件尽快进入烘箱，没有溶剂型涂料固化前的闪干过程）→冷却→缺陷补救和清理入库第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2540粉末静电喷涂生产工艺流程图第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2541③粉末静电喷涂工艺参数及影响因素P159

喷枪与工件间的距离近远

电场强度:60~100kv,受喷涂距离、工件形状、涂料品种影响。

喷涂距离：一般保持在150~300mm供粉气压：0.05～0.2MPa供粉量：100~200g/min烘烤温度：160～2000C

烘干时间：20～30min返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2542④静电包封效果压缩空气推动力静电引力返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2543⑤法拉第笼效应理想状态真实效果静电喷涂时，粉末由枪尖移动到工件过程中，一些粉末被接地工件距离电极最近的部位吸去，造成曲角和深凹部分吸粉很少甚至不吸粉，这种现象称为“法拉第笼效应”返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2544“法拉第”死角指因受外部静电场影响,不能在工件比較深入位置产生静电场感应的区域（例如：箱体的角落）。2024/3/2545⑥涂层的形成和背向电离被排斥的负电荷粉末返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2546背向电离现象的不良影响背向电离造成的坏影响:上粉率降低涂层质量差,出现桔皮或波浪的表面对已固化工件二次喷涂困难过大的喷枪电流是背电离的罪魁祸首第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2547如何防止背向电离?限定到达工件表面的电荷量-喷枪与工件间的距离维持在150-300mm之间-防止自由离子抵达工件（喷枪上装有离子吸收装置）控制粉末的特性-粉末的电阻系数控制在1012－1013Ω·cm之间（P161）

-控制粉末的粒径分布不要喷太厚的涂膜改用摩擦枪第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2548离子收集装置喷枪设有离子收集器可大大减少喷枪与工件之间的负离子,结果是减少背向电离,改善涂装质量,有利于克服法拉底笼效应。2024/3/25492、粉末静电喷涂设备①高压静电发生器②供粉装置③粉末喷枪④喷粉室⑤回收系统返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2550静电粉末喷涂设备第三节粉末涂料涂装工艺压缩空气2024/3/2551①高压静电发生器高压静电通过电晕充电系统产生静电电场。高压发生器通过电缆与喷枪连接、或直接置于喷枪内部。外置式、内置式喷枪返回第三节粉末涂料涂装工艺电压范围在60-100kv之间最大允许电流为200-300µA

2024/3/2552反馈电流自动控制(AFC)（P163)在喷涂时，使用喷枪设有的反馈电流自动控制功能（AFC）,

无论对平板工件，深槽工件，或返工工件二次喷涂，静电电流会因枪尖与工件距离变化而自动调节至最适合的喷涂的电流状态。喷涂各类形状复杂工件都能得到更佳涂层质量。

第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2553②

粉末喷枪粉末喷涂充电方式电晕使粉带上静电（高压静电枪或电晕枪）摩擦使粉带上静电（摩擦枪）正极

+负极

-充电二种电荷形式2024/3/2554电晕枪摩擦枪二种不同充电方式的喷粉枪2024/3/2555粉末粒子在通过喷枪与工件之间时，喷枪电晕放电使其带上电荷。电晕充电接插式部件内置电压倍压器低电压电晕喷枪的构成电极针喷嘴

粉管2024/3/2557静电喷粉枪静电喷漆枪2024/3/2558喷涂图形控制的参数喷涂形状–喷幅大小–风力速度–喷涂方向–喷枪分布摩擦充电（P167）粉末通过与管壁碰撞摩擦直接带电，不是依靠空气被电离的电晕放电过程充电，没有共同静电场出现。带电粒子移向接地工件，均匀地沉积到整个表面，包括凹进部位。第三节粉末涂料涂装工艺充电元件2024/3/2560增加摩擦面积的多通道摩擦枪以提高带电效果和供粉量（P168）第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2561摩擦枪喷粉摩擦枪不产生大的电场和负离子。充电粉产生的电场帮助粉末吸附到工件上2024/3/2562摩擦静电喷涂技术的特点

优点:－能较好地克服法拉第笼屏蔽效应，带电粉末能容易进入底材凹槽孔隙并能获得良好的吸附效果。对形状复杂的零部件喷涂可得到高质量涂膜。－可以喷涂形成较厚的涂层，不易产生背向电离现象，可获得高质量的涂膜。－电晕枪与摩擦枪分别喷涂同样工件时,摩擦枪能喷涂出平滑得多的涂膜.－设备简单，不需要高压静电发生器和高压电线，不存在喷枪对工件产生火花放电和高压电极针积粉等隐患。缺点:对粉末涂料品种有选择性。主要适用于环氧粉末和聚酯粉末的喷涂（电阴性较弱，摩擦时易带正电的材料）。对粉末的粒径大小分布要求苛刻。2024/3/2563两种枪的性能比较主要考虑因素相对强弱之处静电枪摩擦枪法拉第角效应难以对角落喷涂容易克服法拉第角效应反电离容易喷薄涂膜容易喷厚涂膜工件形状喷涂复杂工件的效果不好喷涂复杂工件的效果好生产要求适用于各种线速（因出粉量低）适用于慢线速粉末要求对粉末的适应性强对粉末的适应性差第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2564安装喷枪使用的升降机喷枪排布位置12第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2565摇摆装置升降机第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2566③供粉装置加粉/观察口HTM26550#供粉桶返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2567纵向抽吸式流化床供粉器（P164）

2024/3/2568供粉泵:工作原理供粉空气待喷涂粉末雾化空气第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2569流化床粉桶为喷枪均匀喷涂创造条件

保持粉末悬浮以利输送使粉末保持干燥和松散2024/3/2570粉末供给和输送圆型粉桶帮助稳定输送己流化的粉未,同時清理及拆卸容易。第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2571旋转筛垃圾收集桶压力泄放口粉末补加管第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2572第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2573粉末过筛喷粉系统内筛机具有两种功能:去掉粉末中杂质调整粉末状态令更适合于喷涂超声波筛第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2574粉泵的设计要素:供粉系统：供粉管不宜过长，供粉均匀粉末流量调节范围大拆卸维护方便与粉末接触的易损件尽量减少输粉泵：输粉稳定粉末流量调节范围大易于拆卸维护易损件少第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2575建立维护保养制度确保实施第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2576粉路堵塞成因粉管磨损粉末结块粉泵和喷枪零件的磨损供粉不均匀粉管过长粉末结块第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2577

④喷粉室

喷房本体选用材料

不锈钢不导电塑料合成材料返回第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2578涂塑粉房第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2579不锈钢粉房聚丙烯粉房第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2580喷室开口面积

2024/3/25812024/3/2582

喷室排风量的计算计算公式Q1=KSV

式中：Q1—喷室每分钟排风量（m3／min）

S—喷室所有开口面积（m2）（包括：工件进出口、手喷口、自动枪开口、悬链开口等）

V—风速（0.3—0.7m／s）（取0.5m／s计算）

K—经验系数（取1.8—3.6）

室内显示微负压

第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2583喷粉设备屏蔽间2024/3/25841.滤芯式回收系统

滤芯

第三节粉末涂料涂装工艺⑤回收系统2024/3/2585滤芯式回收系统底回收侧回收滤芯式侧回收系统2024/3/2587滤芯回收系统喷房第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2588滤芯式回收系统采用双重过滤系统初级回收：完全地从粉房气流中分离过喷粉末第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2589终级过滤终级过滤器可过滤0.03

微米左右的微尘。确保车间的空气比车间原有的空气干净。第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2590滤芯回收系统喷房的特点对粉末进行单级回收，对空气进行二级过滤，对过喷粉末的回收率高，可达到99.5%以上；粉末利用率高：可达到98.5%以上（超微粉不能重复使用）；喷房结构紧凑，占用生产面积小；回收系统用的风机功率小（和同样生产能力的其它回收类型喷房相比较），运行成本低。适合换色品种少，换色不是很频繁的生产场合，一般情况下，换色品种不超过四种时，使用滤芯回收系统的喷房比较理想（共用一个粉房，多备几套滤芯换色组件）。2024/3/25912.旋风式回收系统第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2592旋风式喷房设备工作示意图第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2593旋风式回收系統回收原理利用离心力分离气流中的粉末回收再用2024/3/2594第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2595第三节粉末涂料涂装工艺2024/3/2596旋风回收系统喷房的特点对粉末进行二级回收，对