粉末涂料的使用廠家在確保粉末涂膜的外觀、機械性能等前提下,最關心的問題是單位型材耗費粉末涂料的量,也就是生產成本問題,因而粉末涂料的上粉率成了生產廠家和使用廠家共同關心的問題。
粉末涂料的上粉率,一般是指粉末噴涂覆蓋效率,從噴涂機理可知,靜電噴涂的主要吸附力是靜電力,粉末上粉率的高低,主要取決于粉末顆粒帶電的多少。根據庫侖定律,在一定時間里,粉末涂料顆粒的帶電量有如下關系:
因此,提高粉末微粒的帶電能力,可以提高粉末涂料的上粉率。
1、粉末粒徑:從公式可知粉末的帶電量與粉末粒徑的平方成正比,增大粉末的粒徑粉末的帶電量增加,上粉率提高,反之,減小粉末粒徑,降低粉末的帶電量,粉末的上粉率下降。因此,在粉末涂料生產過程中,應盡可能減少小粒徑粉末涂料(10μm);但是,粉末的粒徑也不能太大,粒徑太大,涂膜的外觀質量下降,桔皮嚴重,還有可能因為大顆粒粉末的重力超過空氣動力和靜電力,粉末涂料在飛行過程中由于重力作用未達到工件表面就已經落下,反而使上粉率降低。因此,控制粉末粒徑,是控制粉末涂料質量的關鍵問題之一,適合靜電噴涂的粉末涂料,其粒徑控制在20~90μm較適宜。
2、介電常數:從公式還可以看出:粉末的帶電量與粉末的介電常數成正比。選擇介電常數較高的涂料組分,能增加粉末粒子的帶電量,使粉末吸附力大大提高,上粉率增加。
粉末涂料主要是由環氧粉末、聚酯粉末等高分子化合物組成,這些高分子化合物均有較高的介電常數,因而其庫侖力(靜電力)較大,上粉率較高。但是由于其價格較貴,有些粉末生產廠家為了市場競爭的需要,降低原材料成本,過多添加填料,降低顏基比,使粉末的上粉率大大降低。
粉末涂料與溶劑型涂料相比,涂膜容易出現輕微桔皮。因而,許多粉末涂料生產廠家為了追求工件表面的光滑平整,在允許的粉末粒徑范圍內,盡量降低粉末涂料的粒徑,使其流平性增加,達到較好的涂膜效果。但是粉末越細,越容易吸潮。粉末涂料的吸濕性(含水量)直接影響粉末的介電常數。輕微吸濕將影響其帶電性能,降低粉末的上粉率,影響粉末的流動性、成膜性能等,從而使涂膜不平滑,甚至難以在工件上吸附,涂膜會產生氣泡和針孔及噴槍堵槍等弊;粉末嚴重吸濕則將結團,無法進行靜電噴涂。因此,為提高粉末的上粉率,可以采取如下措施:
(1)壓縮空氣凈化系統,經過二級過濾吸濕裝置,使壓縮空氣的含水量盡可能降低才能使用;
(2)注意粉末噴涂現場的空氣相對濕度,相對濕度每變化30%,就相當于粉末的電阻率變化2個數量級。尤其在南方相對濕度較大的地區,有條件的廠家建議在噴粉房裝上除濕空調;
(3)庫房保持空氣流通,粉末涂料包裝箱需放在隔離地面的木板上,堆放高度不超過4層。
3、靜電壓:由公式可知,粉末涂料的帶電量與電場強度E成正比,因此增加靜電壓,增加粉末的帶電量,有利于粉末上粉率的提高。粉末的附著力隨靜電壓的增加迅速升高,當達到90kV后附著力變化不明顯,因此生產中噴粉電壓控制在60~90kV較適宜。
4、噴槍與工件的距離:在靜電壓確定的情況下,電場強度與極間距離成反比。當噴槍與工件間距離過短時,會產生火花放電;距離太遠,則粉末的上粉率將降低。噴槍距離與擊穿電壓的關系如下圖,從圖中可以看出:當靜電壓控制在60~90kV時,靜電噴涂距離在250~350mm之間較適宜。
粉末上粉率是由多種因素決定的一個技術指標,粉末噴涂過程中不只是一個固定參數,各個廠家都有各自的企業標準。除上面所討論的幾個主要因素外,還有一些其它因素,如噴涂工件表面形狀、噴槍的類型、回收系統性能等,都將影響粉末的上粉率。