粉末涂料的技术难题

彩钢板涂装的最大特点是高效和低成本。要实现彩钢板涂装的漆改粉，最大难题是粉末涂层无法达到彩钢板的平整度和薄度的要求。传统彩钢板液体彩钢板涂装的特点是以较低的成本、很高的效率涂装生产性能优异的彩钢板。通常正面为底漆加面漆两涂层体系。生产过程进行底漆和面漆两次涂装、两次烘烤得到20-25微米厚度的涂层，即可达到国家标准规定的很好的耐腐蚀性能和耐候性能。传统的喷涂的粉末涂层的厚度在60-80微米，对彩钢板产品来说，如果涂层太厚，不仅涂料成本成倍增加，涂层柔韧性也下降。所以，实现彩钢板粉末涂装最大的技术难题是解决粉末涂层的薄度和平整度问题。这两个问题不彻底解决，彩钢板粉末涂装在性价比上永远无法与传统的液体涂装竞争。

此外，彩钢板粉末涂装要全面发展，还需要在粉末涂料技术上解决一系列特殊的技术难题，如“单涂层粉末涂料的耐腐蚀问题”，“薄涂层的遮盖力问题”等等。

金属粉末涂料稳定性与普通粉末涂料不同的原因也主要是两个方面：一是添加的金属颜料的特性，二是邦定工艺的好坏。

在影响喷涂结果的工艺当中，除了现场的工艺影响、工艺参数几个方面还有链速、烘烤温度、挂件方式等的影响，但对金属粉末涂料来说最常出现的就是色差问题，对色差影响较大的几个方面就是上述的膜厚、喷枪工艺、异型材、回收粉的使用这四个工艺。在四个工艺当中又以回收粉的使用影响最大，我们要精确到每一个金属粉采用什么样的回收方式来考虑，而不是一概而论，因此喷涂企业要和粉厂紧密结合，知道区别高风险金属粉和低风险金属粉，粉厂也应当做到告知的义务，在产品比较敏感的时候要和喷涂厂一起合作找到最稳定的回收粉使用工艺来稳定结果以避免出现色差。

粉末涂料的喷涂施工，需要在180-220°左右的高温下烘烤10-30分钟。特别是在烧燃气的烘炉中，存在较多的有机物与涂料中的有机物反应，而加重黄变。所以在一些色差需求较严格的场合，要选用黄变较少的树脂、钛白粉等，以及添加适当的助剂，来提高粉末涂层的抗黄变性能。

然而并不是所有的黄变都是可以解决的，有的只能是避免。涂层的黄变实质上是有机物的耐热不正常的结果，抗黄变性能归根结底还是高分子材料耐热性能的高低。

粉末涂层常见的黄变现象

1、钛白粉的黄变

钛白粉根据晶型结构可以分金红石型和锐钛型两种，金红石型钛粉在白度、耐候性、耐热性上都优异于锐钛型，由于目前市场上两种钛粉的价格差距不大，很多厂家首选金红石型。锐钛型钛白粉在烘烤过程中不耐热被氧化成其他产物导致粉末涂层发黄，就是我们通常所说的黄变。这一类物质的黄变是必然性和不可逆性，只能尽量避免更高温度或更换替代该产品。

在金红石型钛白粉中根据生产方法又可分为氯化法和硫酸法，氯化法钛白粉工艺优化，在白度和耐热性上优于硫酸法，但因起步晚所以销量没有硫酸法的多，目前市场上金红石钛白粉大多是硫酸法居多。

2、安息香的黄变

安息香作为消泡剂在粉末生产中是比较经典的配方之一，其优异的消泡性能可以说是无与伦比，其化学名为苯偶姻，它是一种淡黄色晶体，熔点低仅137度，但该产品最大的缺陷是在加工或者生产过程中很容易被空气中的氧气氧化成苯偶酰，苯偶酰是一种黄色晶体，这也是安息香外观淡黄的原因。

3、燃气燃料的黄变

粉末涂装大多采用静电喷涂再通过烘炉烘烤，在实际涂装中，各个地区厂家供热方式不一，涂装水平也不同，有的是电加热成本高，有的是烧煤、燃气或生物介质等，但小型涂装厂有的未加有热交换器，使得燃烧后的尾气进入烘道引发黄变。同时粉末涂层的二次烘烤和长时间停留在余热的烘道中也会产生黄变。   

4、有机物的耐温性低

粉末涂料是由树脂固化剂组成，这些有机化合物在受到温度过度的积累时开始被氧化，产生黄变现象，特殊的树脂品种可以更好的赋予涂层耐黄变性能，比如中法耐高温的聚酯P9300TG,耐温性好，其他产品像P9335ATG的性能也很好。当粉末涂料配方中引入低熔点且易被氧化的化合物时，涂层也会受到黄变影响，如一些胺类的固化剂和催化剂等。

在粉末生产配方中内加受阻酚抗氧剂1010与亚磷酸酯抗氧剂168，各自加量0.1-0.2%（总加量在0.3-0.5%）或者用复合抗氧剂225，加量0.3-0.4%，在加入到相同材料的浅色粉末涂料中烘烤190°-220° 30分钟，可以起到对黄变的抑制作用，使得涂层的色差可以控制在△E在1.5以内。这几种助剂湖北来斯均有现货。

当然要赋予涂层的耐黄变性能首先是要选择耐温性好的原材料，排除产生黄变可能的其他因素再来配合粉末助剂辅助，这样的途径是可行的。

切记过度依赖粉末助剂，在涂层已经产生黄变的同时来寻找相关助剂试图解决此类问题，这是行不通的，重点还是要分析涂层黄变现象的真实原因。

粉末涂料结块的主要原因

在这里从外界因素考虑是环境的温度高于30度；从粉末涂料的成份分析是树脂的玻璃化温度低于60℃，配方中的流平剂、增光剂超量，再者就是粉末涂料中超细粉比较多。下面从这几个方面简述一些常用的粉末涂料防结块方法。

原材料的选用

调整树脂固化剂量和颜填料的比例，选用树脂与固化剂组合物的玻璃化温度较高的基料。聚酯树脂的选择很重要，比如单体中对苯二甲酸比邻苯二甲酸的抗结团、耐候效果都要好。实际使用中，经常会发现聚酯树脂结块的情况。结块配方中填料比例大，粉末结团的可能性变小。

添加助剂辅助

在配方设计过程中，尽量少加或不加影响玻璃化温度和贮存稳定性的助剂，例如少加流平剂，蜡型消光剂和促进剂等。

内加方式添加改进粉末涂料松散性的防结块剂，降低粉末涂料的安息角，使粉末不易结团，添加以后调节粉末涂料中成膜物之间的亲和力和凝聚力，可以提高粉末涂料的防结块温度，改进粉末涂料贮存稳定性，改善干粉流动性能；另外在静电粉末喷涂时，使粉末涂料不容易堵塞喷枪。

以外加的方式添加比表面积大，吸湿能力强的气相白炭黑和氧化铝等助剂，使粉末涂料粒子间形成隔层，减少粉末涂料粒子碰撞和凝聚的机会，降低粉末涂料颗粒之间的相互吸引和摩擦，防止颗粒间的相互接触，使粉末涂料不容易结团。

生产工艺的控制

挤出的片料要冷却至室温再封口，并预留10%的空间；粉碎的环境要控制室温在30度以内，湿度70%以下，往上就需要制冷除湿了；在不影响涂装的前提下，可将粉末粒径调粗，粉末中的超细粉多，在温度高，湿度大的环境，喷涂时容易出现粉团。

运输储存的要求

粉末涂料在储存运输的过程中会因吸收空气中的水分受潮或因承压以及环境温度升高而结块，所以运输或者仓库储存温度不得超过40度，当然也不要挤压过多的重量。

一、挤出工艺的影响，如果挤出过程温度过高锤纹剂将会熔融分散于其它物料中，或由于螺杆间隙过小致锤纹剂颗粒被剪切过小不能形成足量、有效的低表面张力熔融物团，那么锤纹剂将失去或大大降低应有的功效，最终无法做出预计的锤纹效果。

二、烘烤工艺的影响，如果烘烤温度偏低锤纹剂不能有效熔融或烘烤升温过慢(其它物料熔融温度远低于锤纹剂)不能同步熔融，而造成涂膜熔融黏度高或先于锤纹剂熔融形成固化，两者结果均能导致锤纹剂不能发挥应用的作用。在这个时候需要改善生产及涂装工艺条件，或者更换锤纹剂品种。外加浮花剂生产的皱纹粉同样存在受涂装烘烤工艺条件影响的问题，如果烘烤温度过低而升温迅速则外加浮花剂产品外观不受影响，问题就在于烘烤温低且升温慢，造成虽能同时熔融但由于低温黏度高，同样能导致产品达不到预期效果而失败。这时需要速熔或更低熔点的聚合物为载体的浮花剂。

三、醋丁酸纤维素有一定的熔点范围，若在粉末涂料熔融固化过程中，部分醋丁酸纤维素未能及时熔融分散开，那么将会以白色质点分散于锤纹凹陷之处，特别是深色锤纹，比如黑色锤纹中，会造成涂层中有少量的“白点”现象存在，类似于白色污染物，此时也容易造成涂层出现缩孔缺陷。

四、外加浮花剂由于颗粒大小及分布、比重、介电常数与皱纹底粉通常存在较大的差异，常见的隐患有：采用外加型浮化剂制备的皱纹粉末涂料产品其回收粉与新粉的涂层外观往往不一致，造成产品大批量生产色彩一致性差。

检测一个平面型粉末涂料的流平是否合格，通常是将磨好的粉规则均匀的喷附在工件表面。固化成膜后，能得到色泽均匀、没有缩孔、缩边、肥边的涂层。

缩边和肥边是粉末涂料边角覆盖率的一个分类说法，边角覆盖率差即表现在两个方面：一是工件表面因静电屏蔽导致不上粉或上粉后流失。二是粉末熔融粘度低，流动性大，造成粉末流挂堆积，边角覆盖不均匀。针对这两个方面，现给出如下分析。

边角不上粉

因静电屏蔽导致的边角不上粉。首先在设计配方时要选用带电性好的聚酯，磨粉时控制好粉末粒径，使粉末重力小于静电吸附力，在喷涂边角时加大喷枪进风量，降低电压有利于粉末穿过静电屏蔽区，提高上粉。也可以在配方中加入0.2～0.5%的增电剂，提高粉末颗粒的带电量，可以进一步降低外加电压或电场强度。

边角覆盖不好（肥边、缩边）

肥边现象通常是因为体系熔融黏度低重力产生流动引起的，缩边是吸附的粉末在熔融流动时，收缩了导致边角涂层薄。改进常规的方法是通过增加一些填料或触变剂来降低涂层的流动性，例如：

1.二氧化硅加入可以提高粉末熔融黏度，但是体系硬度会提高，不利于挤出，且加多会影响流平，加量一般不会超过5% 。

2.滑石粉属于水合硅酸镁，羟基配位化合物。羟基可以提高涂膜附着力，也可以和涂料中的极性基团行成氢键有一定的触变性防止流挂，加量15%，但是消光，多用在皱纹体系中。

3.聚乙烯醇缩丁醛加入可以增加涂料熔融黏度和触变作用。但是加量大会有黄变现象，一般推荐加量0.5~1%

4.有机膨润土的加入可以使树脂在熔融状态下有较高的稠度，在外力的作用下又可以变成低稠度的流体物质，因此也可以作为触变剂用来预防流挂。推荐加量不超过1%，加多会影响光泽流平。多用在砂纹体系。

总结：粉末涂料边角覆盖率差主要是因为静电屏蔽或粉末涂料熔融黏度低，流动性大的原因造成的。在提高粉末带电性的同时，也要注意出现粉末放电快，不能吸附在工件上的情况。

在降低粉末熔融黏度的同时，也要注意因填料或触变剂加入量过大，造成光泽降低，流平变差等现象。因此在设计配方的过程，就是在平衡配方中各种组分之间的相互作用力的过程。

边角覆盖和喷涂工艺、喷涂设备关系很大。

随着国家绿色发展政策不断深化，“漆改粉”已成为未来涂装的发展趋势之一。粉末涂料的应用范围越来越广，涂装的底材也越来越多样化。由于工业产品外观设计的需要，压铸件以其可塑性强、形状多变、精度高而得到广泛应用，其中就有很大一部分产品采用粉末涂料涂装。当有砂眼或针孔的铸铁件、铸铝件、热镀锌件和热轧钢板进行粉末涂装时，在烘烤固化过程中，粉末涂料熔融流平的同时，熔融状态下的粉末涂料会封闭被涂物表面的砂眼和针孔。随着被涂装底材温度的升高，涂装底材砂眼和针孔中的空气或可挥发性物质就会遇热膨胀，同时内部压力也不断升高。当内部压力略大于熔融涂膜强度时，内部空气就会鼓破涂膜使小气泡逸出。

因为粉末涂料在成膜过程中会进行固化反应，使涂料熔融黏度不断增高，最终形成固体状的涂膜，所以当小气泡中的内部压力达不到鼓破涂膜的表面时，这些小气泡将会在涂膜表面形成质点或颗粒；当小气泡中的内部压力足够鼓破涂膜的表面时，小气泡破裂，里面的空气就跑到大气中去，如果这时的涂膜因固化而失去流平性，不能弥合空气逸出而造成的小气孔，则会形成典型的火山坑，成为涂膜严重的弊病。

综合分析相关实验数据，再加上日常在设计铸件用粉末涂料的配方时积累的经验，总结以下几点配方设计要点： 

(1) 应当选择熔融黏度低一些的树脂，或者在粉末涂料配方中加入一些可显著降低涂料熔融黏度的材料。

 (2) 可在粉末涂料配方中加入一些含有极性基团的化合物，这些化合物可有效润湿底材，使熔融的粉末能快速地渗入多孔的底材，逼出空气，同时还能降低粉末涂料的熔融黏度。 

(3) 可选用一些合适的消泡剂。由于消泡剂具有低相对分子质量、低黏度的特点，在粉末涂料熔融过程中，消泡剂在向粉末涂料涂膜表面迁移过程中能快速带走气泡。

要克服粉末涂料喷涂在铸件上产生起泡的现象，除了在粉末涂料配方设计时进行优化，还要在涂装工艺的前处理方面进行适当改进。通常在喷涂前可将铸件产品预热温度设计高一点，预热时间设计长一点，尽可能地将铸件上的小分子物质提前释放出来。总之，铸件用粉末涂料的配方设计要点就是要尽可能快地排除底材上的空气和挥发性物质。

一般粉末涂料涂装工件需经过如下的工艺流程，除油、除锈后，脱脂、水洗、磷化、水洗、（钝化）、去离子水洗、烘干；其中在表面处理过程中的除锈、磷化残渣等杂质可能会附着在工件上，从而造成成膜后颗粒的存在。那么怎样才能减轻这种现象的产生呢？

一、涂装的工作环境:

整洁的生产环境对产品质量有良好的作用。通过将喷粉房与生产车间的隔离，这将能有效的降低表面涂装颗粒和杂质。

1.生产车间周围的环境一定要整洁，清除泥砂杂物；

2.车间门窗应尽量少开，可安装排气扇以解决通风问题；

3.进入车间的人员应换上工作服及换鞋；

4.搞好车间内的卫生工作；

5.经常用半湿的布擦生产设备或者用吸尘器去除车间内各处的粉尘。

6.涂装线上接油槽中的油污与空气中的粉尘结合，经振动等因素掉落工件上也会形成颗粒，定期清理接油槽等易藏污纳垢地方是减少颗粒产生的有效手段之一。

二、涂膜的厚度控制:

适当的增加涂膜的厚度，能有效减少颗粒的形成，涂膜也不应太厚，一般太厚影响被涂工件的尺寸，在冲击、柔韧性、附着力等性能下降，一般涂膜的厚度控制在60-80um为正常。

对于涂装企业，可以通过下列方式来控制涂膜的厚度：

a：粉房中的喷枪的数目和排列方式；

b：喷枪的出粉量和空气压力（出粉、雾化、流化参数）；

c：传送链的运转速度，即链速；

d：被涂工件的悬挂方式和排列。

三、回收粉末的处理:

对于回收粉未经过筛或者筛网目数过小，造成一些不熔颗粒（包括吊具、外来杂质等）将成为涂膜的颗粒。

对大部分涂装企业，回收粉末一般有如下几种处理：

a、传送带回收的全自动粉末涂装系统中，喷逸的粉末经自动回收过筛后，再与新粉末涂料混合继续供给粉末喷枪用，此种回收粉末的质量是比较稳定，不易产生颗粒；

b、旋风分离器和袋滤器两级回收系统中，旋风分离器一级回收的粉末经振动筛过筛后与供粉系统循环时，基本对涂装的影响不大，也不易产生颗粒；

c、对于手工喷涂的涂装回收系统回收的粉末，因为环境中的灰尘和杂质容易带进回收粉末中，回收以后必须经过150目以上的振动筛。

在以上三种常用的回收利用系统中，由于环境的影响和挂链上附着物的影响，在回收粉中容易带进一些杂质，特别是固体小颗粒，容易在供粉桶中逐渐积多，其中相当一部分是挂链或吊具上掉下来的固化粉末粒子，对于高要求、高端 的产品，回收粉末都必须过筛后再按照一定比例使用。

粉末涂装企业和粉末制造企业都十分迫切希望能有一种有效的方法来控制粉末颗粒的出现。因为一旦涂装后涂装表面的颗粒明显，势必造成的物力、人力方面的浪费，是非常巨大的。所以正确对待颗粒问题，显得非常具有实际的应用价值。

环境因素对产生橘皮问题的原因分析及解决办法

喷涂施工过程中，由于过度通风，喷粉室内空气流速太快，使得从喷枪喷出的粉末粒子不仅只受到电场力、重力和压缩空气的推力作用，还受到外界风力的影响，粉末的运动方式发生改变。

这造成吸附于工件表面的粉末厚度不均，影响流平，产生橘皮。因此，在涂装生产当中，应适当保持喷粉室内的通风，降低和避免因外界因素对喷粉作业的影响造成的橘皮问题的发生。

其他因素对产生橘皮问题的原因分析及解决办法

1 工件的影响

工件表面不光滑，影响粉末涂料的流平，易产生橘皮现象。对此，在施工前需将工件不平整的部位进行打磨处理，使表面平整度达到要求,以减少橘皮现象出现。

2 磷化膜的影响

磷化膜粗糙不均匀或磷化膜成膜不连续，在喷粉后同样可以出现橘皮现象。此种情况，需对工件酸洗后重新进行磷化处理。磷化膜符合喷涂要求再进行喷粉。

粉末涂料在涂装过程中产生的橘皮现象是多方面因素造成的。为了减少和消除橘皮问题,需要粉末涂料生产厂家和使用厂家共同努力去解决。

生产厂家可以从调整粉末涂料配方着手,改善粉末涂料自身流平性能,以避免橘皮问题发生；粉末涂料使用厂家可以通过加强设备的管理与日常维护来减少橘皮现象的出现；同时,改进喷涂工艺,使橘皮问题得到有效控制,达到粉末涂料应有的外观装饰性。

涂装过程中工艺条件对产生橘皮问题的影响及解决办法

1 时间的影响

流平段时间太短，粉末还未流平，粉末中的树脂分子与固化剂就发生缩聚、加成反应生成大分子网状结构。这就抑制了粉末的流平，使流平变差，易出现橘皮现象，可以通过降低线速，延长流平时间，以得到平整的涂膜表面，减少橘皮问题的发生。

2 温度的影响

在固化时，上升的热空气流和直接的红外辐射作用往往使垂直面场波纹多于水平面。如果升温速率过快，就使得垂直面的波纹增多，流平不好，产生橘皮现象。

因此,当粉末粒子熔融后至树脂分子发生聚合反应这段时间，需对工件表面温度进行控制。表面温度梯度不宜过大，且这段时间一般以7～10 min为宜。