高压静电粉末喷涂在电冰柜表面处理中的应用

高压静电粉末喷涂在电冰柜表面处理中的应用

1.1粉末涂料的发展趋势预测

1.1.1汽车工业中的粉末涂料涂装：汽车工业是我国的支柱产业，今后5年内的投资相当于“八五”时期的9倍，2005年我国汽车的社会拥有量将达到2060万辆。目前，粉末涂料在汽车工业中多用于汽车发动机、底盘、车轮、滤清器、操纵杆、反光镜、雨刮器和喇叭等零部件的涂装。在国外，透明粉末涂料已用作轿车车身的罩光和其他车辆的罩光。汽车组装厂也在逐步扩大粉末涂料的应用。由于技术的限制，目前汽车用粉末涂料知识单色系列，今后，汽车用粉末涂料的的发展，将进一步提高耐后性、抗紫外线性、低温化、薄膜化和提高装饰性方面。随着新技术的开发和应用，以及环保要求越来越严格，粉末涂料在汽车工业中的应用将进一步扩大。

1.1.2船舶工业、管道工业用粉末涂料前景诱人：德国造船和海洋技术联合会主席阿歇尔指出：从现在到2005年将是世界造船业大发展的时期，世界各类船只的需求量将增加50%。中国是海洋大国，也是航运和造船业大国，船舶上钢管遍及各个系统，根据功能可分为：海水管道、淡水管道、蒸汽和废水管道、燃料和油料管道、排污管道等，一般一艘万吨级船舶管系总长可达30000m。目前，已有一部分船舶管道应用粉末涂料喷涂，发展势头很猛，随着粉末涂料技术的不断提高，其发展前十分广阔。

1.1.3除造船行业外，涂塑管已渗透到电子、化工、城建、纺织、石化、医药卫生等系统，应用势头逐年上升。虽然国内粉末涂料经过几年努力，产品的质量已基本满足条件并且占领了部分市场，目前占主导地位的仍是进口货。因此，国内粉末涂料制造商对其市场的争夺将变得异常激烈。

1.1.4热敏材料用粉末涂料的涂装：纸张、塑料、木材及家具制造业也是涂料的最大用户之一。粉末涂料已成功地应用于热敏材质的涂装，并且真正实现了工业化生产。作为一支新兴的具有广阔前景的涂料品种，粉末涂料将进一步挤占液体涂料市场。UV固化粉末涂料和低温固化粉末涂料制造工艺的完善，使粉末涂料应用于热敏材质成为可能。现已投入运营的粉末涂装流水线，都是用于MDF（中密度纤维板）涂装的。国内的MDF年产量达数百万平方米，目前均用脲醛喷漆或聚乙烯胶膜贴塑进行装饰，这两种方法都存在环保问题，采用粉末涂料进行涂装已势在必行。

1.1.5建筑工程和户外设施应用粉末涂料涂装：1973年美国在建造宾夕法尼亚大桥中使用了环氧粉末涂料涂装的钢筋，发现环氧粉末大大提高了钢筋的使用寿命，有效保护了建筑物，比预期的使用寿命要提高了一倍以上。粉末涂料已成功进入建筑领域，如铝型材、铝合金天花板、防盗门、铝合金幕墙板等的粉末涂装，目前国内每年5亿平方米的建筑开工面积，其中潜在的巨大商机是毋容质疑的。

1.1.6薄涂粉末涂料已有规模的生产和使用：随着生产设备性能的提高和树脂技术的发展，预涂金属PCM（precoated metal）的粉末涂料的生产已成现实，目前预涂金属板涂膜厚一般在20-40um之间，固化速度为230℃/1~4min。

1.1.7氟树脂粉末涂料：粉末氟树脂具有优异的耐化学品和高耐候性，树脂几乎不溶于所有的常用溶剂，是当今以知耐化学品性能最好的聚合物之一，尤其在化工防腐领域和耐候性方面有着其它树脂无可替代的性能，有着极大的市场发展潜力

1.1.8粉末涂料应用于卷材的涂装：彩板生产技术1927年首创于美国，我国从80年代开始引进卷材涂料和涂装技术，20世纪90年代末，在中国开始兴起彩板的消费和生产，其增长势头异常迅猛，到2003年底，124个企业建成涂层机组169天，产能达874万吨。粉涂装置处在一个强大的静电场下，粉末旋转刷产生涂料粉末云，粉末云的固体涂料颗粒带有很高的电荷，其飞向高速运行的基板，产生足够大的边界穿透力，粉末颗粒便均匀地沉积在带钢表面。目前，全世界有5条粉末涂料彩涂线，其涂装带钢宽度达1300mm，机组工艺速度达100m/min。国内还没有真正意义上的粉末卷材涂装线，随着国家对环保要求的严格，以及性价比考虑，卷材涂装粉末化将逐渐为人们所认识，并成为卷材涂装的发展趋势。

1.1.9粉末涂料水性浆技术：如上所述，预计2008年中国粉末涂料将达到60万吨左右。国际巨头阿克苏、杜邦、PPG宣威、罗门哈斯等大型涂料企业均看好中国粉末涂料市场，纷纷在中国拓展粉末涂料市场的广度和深度，国内企业也纷纷上马粉末涂料设备，形成“群雄逐鹿”的局面。

1.2家电行业粉末喷涂的使用

　　电冰柜使用环境较为恶劣，大多在高温、日照环境下工作，使用年限长，对装饰性和耐蚀性要求高。它的钣金件由冷轧板、镀锌板、热轧钢板、铝合金等材质组成，为了保证工效，在喷塑过程中要求自动化程度高。针对上述特点，选择高压静电粉末喷涂作为它的喷塑处理。

高压静电喷涂是高压静电发生器产生的高压静电到达喷枪头部，其尖端产生电晕放电，粉末在压缩净化空气的作用下，供粉器通过粉管进入喷枪捕获电荷成为带负电粉末，在气流和电场作用下飞向接地工件，并吸附在其表面上，经固化形成涂膜。

1.3粉末涂料的组成

粉末涂料一般由树脂、固化剂、颜料、填料和助剂等组成。

  H2ZrF6      HZrF6- +H+       ZrF62-+2H+      （3）

  由于金属表面的H+浓度急剧下降，导致锆酸根各级离解平衡向右移动，最终为ZrF62-。  

④锆酸盐沉淀结晶成膜

  当金属表面离解出的ZrF62-与溶液中（金属界面）的金属离子（Fe2+）达到溶度积常数Ksp时，就会形成锆酸盐沉淀  

Fe2++ZrF62-+H2O→FeZrF6•H2O↓             （4）

重点检查要点：a. 喷淋压力0.08～0.12 MPa，磷化温度为常温；b. 每3小时检查漕液的酸度（PH）、Zr浓度、喷淋压力； c. 磷化膜一般呈灰白色、黑色和金黄色，磷化后的工件磷化膜层应结晶致密、连续、均匀；d. 磷化后的工件允许以下缺陷：由于局部的热处理、焊接以及表面加工状态的不同而造成的颜色和结晶不均匀；在焊接气孔和夹渣处无磷化膜；e. 磷化后工件不允许以下缺陷：梳松的磷化膜；锈蚀或锈斑；局部无磷化膜（焊接气孔和夹渣处除外）；表面挂灰严重；切口无磷化膜或随线冷轧板样品表面无磷化膜。
注：在磷化反应中，磷化液呈酸性，易锈蚀磷化过程中的工件，因此禁止无故停车。每天检查2次磷化膜耐蚀能力：在5%的氯化钠+0.5%的过氧化氢+8%的冰乙酸+纯水溶液中浸泡，48小时内不生锈。

4.3 粉末喷涂

4.3.1喷粉原理：利用高压静电造成静电场，喷枪接高压负极，被涂工件接地成为正极，构成回路。粉末借助被净化的压缩空气吹力，由喷枪喷出时带有负电荷，按照电荷“异性相吸”的原理喷涂到工件表面。由于粉末是绝缘的，所带电荷除紧靠工件表面的接地被放电外，其余的积聚起来继续喷粉，越积越多，最终将排斥继续由喷枪喷出的粉末，从而得到了均匀的涂层。
4.3.2工艺要求：
新工件：电压60—90KV，送粉气压+配粉气压=0.5—0.7 MPa、枪物距200—300mm；返工件：电压30—70KV，其它相同。
流化床压力调节范围一般在1.5-2.0bar，反吹压力调节范围一般在4.0-4.5 bar，压差表压力范围应在3.2-4.2 bar，粉房温度15-25℃，最高不超过35℃，相对湿度75-85%，喷涂设备近旁应避免气流，周围横向气流速度小于0.1米/秒，平均空气流速：0.3-0.5米/秒。

4.4粉末固化

4.4.1固化原理：粉末喷涂在工件表面之后，在特定的温度之下经过特定的时间，粉末熔化、粉末粒子之间发生交联固化反应，生成分子量更大、结合更加紧密的新的物质，然后牢固地附着在工件表面的过程。

4.4.2固化温度：根据粉末的工艺要求及配方，固化温度控制在180℃～210℃、固化时间15～20min之间，能保证粉末溶融与交联固化成膜后的各项机械性能和化学性能。

5影响静电粉末喷涂质量的因素

5.1粉末的电阻率：粉末电阻率在1013～1016Ω/cm最为理想。粉末的电阻率低，容易得到电荷，但是粉末粒子在吸附到工件上容易失去电荷而再飞散；粉末的电阻率大时，被吸附在工件表面后，粉末的电荷不容易失去，但是由于粉末间同性电荷相排斥，容易薄粉。
5.2粉末粒度：粉末粒子大，涂层厚度极限增大，同时粉末所受的电场力和重力也增大。
5.3喷粉电压：喷涂时，电压对粉末在工件上的附着量有影响，附着量随着电压的增大而增大，但是超过一个定值后将随着电压的增大而减少。通常喷涂时电压控制在30～100KV。
5.4喷涂距离：喷涂时喷枪与工件之间的距离变化对膜厚极限值的影响很敏感。距离变大时，膜厚降低，不容易上粉。一般喷涂时距离控制在200～300mm。
5.5喷粉量：粉末喷涂开始阶段，喷粉量大小对膜厚有一定的影响，同时喷粉量与粉末在工件上的沉积效率也有关系。一般喷粉量小，沉积效率高。喷粉量一般控制在50～1000g/min。
5.6粉末和空气混合的梯度：粉末与空气混合的速度大小对膜厚的影响与喷枪枪口和工件的距离有关，所以引入了速度梯度这个概念。速度梯度是指喷枪口处粉末空气混合物的速度与喷涂距离之比。在喷涂时间固定的情况下，速度梯度增加，膜厚将减少。
5.7喷涂时间：喷涂时间与喷涂电压、喷涂距离、喷粉量等几项参数是互相影响的。当喷涂距离很大时，随着喷涂时间的增加，喷涂电压对膜厚极限值的影响减少；随着喷涂时间的增加，喷粉量对膜厚增长率的影响明显减小。

6静电粉末喷涂设备

一般所需设备有供粉装置、高压静电发生器、静电喷粉枪、喷粉室、回收循环装置、烘干室等。 

7 总结

　　高压静电粉末涂装的涂着效率和劳动生产率高，涂膜厚度易于控制，涂料利用率高，可达95%以上，自动化程度高，但设备投资大，涂料换色和调色麻烦。针对电冰柜产品使用要求，需要其耐候性好的特点，选用纯聚脂粉末涂料在180℃～210℃，15～20min 的固化条件下，其成膜厚度保持50～90μm，才能够满足产品的要求。

　　在实际生产过程中，结合设备的特点，制订科学合理的工艺参数是保证喷涂质量的前提。各工艺参数的控制需要操作有机地结合，同时需能够准确判断出在生产中涂膜缺陷的问题所在及解决方法，才能保证产品的涂装质量。