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靜電噴涂技術(shù)（靜電噴涂技術(shù)）

100次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-06-12

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靜電噴涂技術(shù)是一種高效、環(huán)保、節(jié)能的涂裝技術(shù)，可以應(yīng)用于建筑、家電、汽車、金屬家具等行業(yè)。自20世紀(jì)80年代起，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)并吸收國(guó)外技術(shù)，近幾年國(guó)內(nèi)卷材涂裝生產(chǎn)線大量上馬，以滿足建材市場(chǎng)和汽車家電市場(chǎng)的成本和環(huán)保要求。因此，靜電噴涂技術(shù)具有良好的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿Α?/div>

靜電噴涂技術(shù)

預(yù)涂卷材可應(yīng)用于建筑用內(nèi)外墻板，而且在家電、汽車、金屬家具等行業(yè)有著廣闊的前景。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始引進(jìn)并吸收國(guó)外技術(shù)，特別是近幾年，由于建材市場(chǎng)和汽車家電市場(chǎng)成本和環(huán)保的要求，國(guó)內(nèi)卷材涂裝生產(chǎn)線大量上馬。

基本信息

外文名	Electrostatic Spraying Technology
引進(jìn)	20世紀(jì) 80年代
特點(diǎn)	廣闊的前景
傳統(tǒng)運(yùn)用	粉末涂裝工藝

應(yīng)用范圍

粉末涂料以其高利用率和環(huán)保性著稱，中國(guó)也已成為世界上最大的粉末涂料市場(chǎng)。粉末涂裝典型的線速度在10m／min，但目前這種固化周期人們關(guān)注的程度大，也越來(lái)越接近于飽和點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)粉末的新的突破口漸漸浮出水面，包括對(duì)中密度纖維板、塑料部件、熱敏性部件預(yù)組裝，如電馬達(dá)、氣動(dòng)壓縮彈簧等的涂裝。

粉末涂料對(duì)卷材擁有更大的空間，如穿孔以及浮雕印花金屬；高膜厚，花紋涂膜等；另外，硬度、柔韌性、耐刮和耐化學(xué)品性都能得到提高。預(yù)涂的卷材在生產(chǎn)效率和品質(zhì)，特別是環(huán)保性方面比以傳統(tǒng)方式后涂的卷材具有更大的優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)的粉末涂裝工藝無(wú)法滿足高速度的要求，或許需要同時(shí)使用50支以上重疊噴槍來(lái)實(shí)現(xiàn)，但已基本達(dá)到極限。因此，必須采用新的涂裝技術(shù)以適應(yīng)卷材涂料發(fā)展的需求。

UV，IR以及EB固化的周期都很短，紅外技術(shù)可使粉末在60s內(nèi)固化，而EB技術(shù)可在20s內(nèi)固化，紫外技術(shù)可使粉末幾秒固化。怎樣與這些固化形式匹配而形成高速度的涂裝線，線速達(dá)到100m／min，或者更高，是人們研究的熱點(diǎn)。

靜電噴涂法

與通常的粉末靜電噴涂一樣，根據(jù)卷材的寬度和線速來(lái)確定噴槍的數(shù)量和排布。如果以通常的燃?xì)饧訜岬姆绞剑聿牡木€速只能達(dá)到l520m／min，如果再提高線速，粉末涂料在基材高速移動(dòng)時(shí)被帶走，其沉積效率只有40％-50％；而且噴槍排布密集，靜電涂裝涂膜的膜厚不易控制。也易出現(xiàn)其它涂膜缺陷，如麻點(diǎn)、桔皮等。現(xiàn)在人們研究的熱點(diǎn)集中在以輻射固化的方式來(lái)代替燃?xì)饧訜峁袒?/span>

粉末云技術(shù)

眾所周知，基材線速越快，越多的空氣會(huì)隨之移動(dòng)。與靜電噴槍產(chǎn)生的“點(diǎn)源”相比，MSC公司的“線源”能產(chǎn)生比靜電噴槍強(qiáng)1000倍的粉末源，這就使得粉末穿透卷材在快線速下產(chǎn)生的氣流層成為可能。

粉末云霧能覆蓋4個(gè)區(qū)域：兩個(gè)是基材行進(jìn)的正向，兩個(gè)是反向，如圖1所示。這一技術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)是：在靜電產(chǎn)生區(qū)域以電刷來(lái)均勻分布粉末云的密度和電荷量，而此時(shí)涂膜的厚度可以通過(guò)粉末的粒度和基材的線速來(lái)控制。通常的膜厚在10～130μm，粉末的沉積率平均超過(guò)93％。而且可根據(jù)不同的要求噴涂單面或雙面。與傳統(tǒng)的液體涂裝的換色時(shí)間差不多，都為30min左右。與接觸式輥涂不同的是，粉末云技術(shù)更適于涂裝預(yù)沖壓，壓花卷材；而且在要求立體效果的涂料中具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，如砂紋、錘紋等。

粉末云涂裝原理

與上述工藝類似，日本的磷酸鹽被膜公司將粉末以噴嘴的形式從上部呈霧狀向下噴，通過(guò)噴射器吸入量和對(duì)流噴嘴的空氣量調(diào)節(jié)粉末云的濃度。云狀的粉末由位于兩側(cè)電極板上的電暈針產(chǎn)生的離子而帶電，研究表明：涂膜的厚度與加載的電壓和粉末吐出量有關(guān)。

EMI技術(shù)

DSM公司的EMB技術(shù)(電磁刷技術(shù))源于復(fù)印和激光印刷的原理。如圖2所示，粉末粒子與載體粒子一起強(qiáng)烈混合，這種載體粒子是以聚四氟乙烯(Teflon)或類似的聚合物包覆。在混合過(guò)程中，粉末粒子與載體粒子摩擦帶電，并使它們粘附于載體上。接著用混合輥將這種混合物轉(zhuǎn)移到一個(gè)內(nèi)側(cè)安裝有固定磁鐵的旋轉(zhuǎn)磁鼓上，板材的另一側(cè)為接地狀態(tài)。在磁鐵范圍內(nèi)，攜帶粉末粒子的載體小珠，在磁場(chǎng)下形成鏈狀，這些鏈就是所謂的粘附于磁鼓表面的磁刷，而該磁刷的長(zhǎng)度決定了旋轉(zhuǎn)磁鼓與一把固定的定長(zhǎng)刀，即刮刀之間的距離。通過(guò)在旋轉(zhuǎn)磁鼓外殼和光感器之間施加靜電場(chǎng)，使粉末粒子粘附于卷材上，如圖3所示。此時(shí)粉末粒子的量取決于靜電場(chǎng)的強(qiáng)度，當(dāng)靜電場(chǎng)力大于粉末粒子與載體間的庫(kù)侖力時(shí)，粉末粒子就會(huì)沉積下來(lái)，通過(guò)調(diào)節(jié)靜電場(chǎng)的大小來(lái)調(diào)節(jié)涂膜的厚度。

例如，以混合型粉末涂料和異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)固化的純聚酯粉末涂料經(jīng)摩擦帶電改性的粉末平均粒徑為24μm時(shí)，在100m／min下可得到25μm厚的涂膜。

示意圖

電磁刷技術(shù)原理示意圖

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電磁刷技術(shù)涂裝示意圖

美國(guó)海登堡數(shù)位公司已將線速在120m／min下的改進(jìn)型旋轉(zhuǎn)電磁刷技術(shù)應(yīng)用于鋼材以及不銹鋼、鋁板等的涂裝，已有幾種不同的載體，如導(dǎo)電的或絕緣的載體。具有固定磁核或是旋轉(zhuǎn)磁核的涂布輥輪電磁刷技術(shù)應(yīng)用已工業(yè)化，這些系統(tǒng)包括固定磁核導(dǎo)電電磁刷，固定磁核絕緣電磁刷，旋轉(zhuǎn)磁核絕緣電磁刷。最后一種技術(shù)也被稱為旋轉(zhuǎn)磁刷改進(jìn)體系。幾乎所有的現(xiàn)有體系均使用絕緣載體粒子，可以是表面涂有絕緣層的導(dǎo)電介質(zhì)，如涂有Teflon的鐵質(zhì)粒子，或者干脆使用絕緣體，如具有高介電常數(shù)磁型的鐵素體。改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)電磁刷使用磁型鐵素體為載體，而傳統(tǒng)體系使用具有絕緣層的導(dǎo)電載體。

通常改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)電磁刷技術(shù)具有柱狀的導(dǎo)電殼和可改變的接受體南極北極的條狀磁鐵。在輥輪上的磁型載體在輥輪的磁場(chǎng)中形成了連續(xù)的鏈狀。這被稱為“絨毛”，當(dāng)與南極北極相連時(shí)，載體鏈與上色核垂直。在南北極之間，磁核的磁場(chǎng)與上色核平行，載體鏈也基本與上色核平行。輥輪的外表面或者上色核，與接受體同時(shí)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁核旋轉(zhuǎn)時(shí)，載體鏈沿接受體的運(yùn)動(dòng)方向輕拋。與此相反的是，傳統(tǒng)體系中，由于固定磁核的存在，“絨毛”也是靜止的。其典型的工藝條件為：粉末涂料推薦加入1．5pph的帶電劑，并碾磨成粉，分級(jí)成平均粒度為12．9μm的粉末。混合物還包括15％的鍶鐵素體，這種鍶鐵素體表面涂有0．3pph的帶電劑，在攪拌機(jī)中混合1min，粉末表面積為30g／m。線速在120m／min下，對(duì)導(dǎo)電基材，非導(dǎo)電基材和鐵磁型基材涂裝。對(duì)于導(dǎo)電基材來(lái)說(shuō)，只要電磁刷的輥輪和基材表面存在電場(chǎng)，粉末就能沉積在已接地的導(dǎo)電基材上。對(duì)于非導(dǎo)電基材來(lái)說(shuō)，可以采用粉末本身的電暈充電或者在基材下方或鄰近位置預(yù)埋電極等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于表面比較粗糙，易保留載體粒子的基材，如木材和花紋型塑料，可以用粉末發(fā)射的方法代替載體與基材的直接接觸。對(duì)于這種非接觸或軟接觸體系來(lái)說(shuō)，線速與基材和輥輪的距離之間有一個(gè)匹配。對(duì)于磁型基材來(lái)說(shuō)，少量的用于消除輥輪和基材磁型的載體也是必需的。

改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)電磁刷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：高沉降率，高線速，平整的涂膜，較寬范圍的膜厚。可通過(guò)沉積電壓來(lái)調(diào)節(jié)粉末的膜厚。比較細(xì)的粉末，粒徑低于9μm的粉末也能使用。

TransAPP技術(shù)

Fraunhofer公司的TransAPP技術(shù)，使用粉末傳輸技術(shù)代替噴槍，如圖4所示，避免了傳統(tǒng)粉末噴涂應(yīng)用速度的局限性和膜厚差異。

涂裝原理

TransAPP 高速粉末涂裝原理

在這種技術(shù)中，粉末通過(guò)循環(huán)輸送帶傳輸至帶下的基材上，由于粉末粒子均勻地沉積在基材表面，從而得到比較均一的膜厚。而且，沒(méi)有傳送到基材上的粉末粒子并無(wú)浪費(fèi)，而是隨著傳輸帶到下一個(gè)循環(huán)。這種工藝同樣適用于非金屬基材，線速最高在60m／min，適用于NIR固化，傳統(tǒng)的環(huán)氧聚酯混合型粉末涂料，可得到70μm的膜厚。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在歐洲市場(chǎng)大約有10條卷材粉末涂裝線，線速在20m／min，基本以噴槍和旋轉(zhuǎn)式涂裝為主。美國(guó)MSC公司的粉末云技術(shù)已處于半商業(yè)化階段。而DSM公司的EMB技術(shù)基本處于小試階段，TransAPP技術(shù)只是剛剛完成試驗(yàn)。與這些涂裝線配套的粉末涂料一般由知名的公司，如杜邦、阿克蘇、羅門(mén)哈斯和PPG等行業(yè)巨頭提供。

卷材涂料這幾年在我國(guó)發(fā)展的空間很大，隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，以及成本降低的要求，粉末涂裝卷材涂料是發(fā)展的趨勢(shì)。有人預(yù)言卷材涂料將迎來(lái)粉末涂裝的時(shí)代。但由于種種原因，目前為止國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一條真正意義的粉末卷材涂裝線，人們關(guān)注的也不多。本文著重介紹國(guó)外的發(fā)展動(dòng)向，以期望有識(shí)之士對(duì)粉末卷材涂裝投入更大的關(guān)注。

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