粉末喷涂常见品质问题原因分析及解决方法

•粉末喷涂常见品质问题原因分析及解决方法1涂层杂质常见杂质主要来源于喷粉环境中的颗粒，以及其他各种因素引起的杂质，现概括如下。1.1固化炉内杂质。解决方法是用湿布和吸尘器彻底清洁固化炉的内壁，重点是悬挂链和风管缝隙处。如果是黑色大颗粒杂质就需要检查送风管滤网是否有破损处，有则及时更换。1.2喷粉室内杂质。主要是灰尘、衣物纤维、设备磨粒和喷粉系统积垢。解决方法是每天开工前使用压缩空气吹扫喷粉系统，用湿布和吸尘器彻底清洁喷粉设备和喷粉室。1.3悬挂链杂质。主要是悬挂链挡油板和一次吊具接水盘（材质为热镀锌板）被前处理酸、碱蒸气腐蚀后的产物。解决方法是定期清理这些设施1.4粉末杂质。主要是粉末添加剂过多、颜料分散不均、粉末受挤压造成的粉点等。解决方法是提高粉末质量，改进粉末储运方式。1.5前处理杂质。主要是磷化渣引起的大颗粒杂质和磷化膜黄锈引起的成片小杂质。解决方法是及时清理磷化槽和喷淋管路内积渣，控制好磷化槽液浓度和比例。1.6水质杂质。主要是前处理所使用的水中含砂量、含盐量过大引起的杂质。解决方法是增加水过滤器，使用纯水做为最后两级清洗水。2涂层缩孔2.1前处理除油不净或者除油后水洗不净造成表面活性剂残留而引起的缩孔。解决方法是控制好预脱脂槽、脱脂槽液的浓度和比例，减少工件带油量以及强化水洗效果。2.2水质含油量过大而引起的缩孔。解决方法是增加进水过滤器，防止供水泵漏油。2.3压缩空气含水量过大而引起的缩孔。解决方法是及时排放压缩空气冷凝水。2.4粉末受潮而引起的缩孔。解决方法是改善粉末储运条件，增加除湿机以保证回收粉末及时使用2.5悬挂链上油污被空调风吹落到工件上而引起的缩孔。解决方法是改变空调送风口位置和方向。2.6混粉而引起的缩孔。解决方法是换粉时彻底清理喷粉系统3涂层色差3.1粉末颜料分布不均匀引起的色差。解决的方法是提高粉末质量，保证粉末的L、a、b相差不大而且正负统一。3.2固化温度不同引起的色差。解决方法是控制好设定温度和输送链速度，以保持工件固化温度和时间的一致性和稳定性。3.3涂层厚薄不均匀引起的色差。解决方法是调整好喷粉工艺参数和保证喷粉设备运行良好以确保涂层厚度均匀一致4涂层附着力差4.1前处理水洗不彻底造成工件上残留脱脂剂、铬化渣或者水洗槽被碱液污染而引起的附着力差。解决方法是加强水洗，调整好脱脂工艺参数以及防止脱脂液进入磷化后的水洗槽。4.2磷化膜发黄、发花或者局部无磷化膜而引起的附着力差。解决方法是调整好磷化槽液浓度和比例，提高磷化温度。4.3工件边角水分烘干不净而引起的附着力差。解决方法是提高烘干温度4.4固化温度不够而引起的涂层大面积附着力差。解决方法是提高固化温度4.5深井水含油量、含盐量过大而引起的附着力差。解决方法是增加进水过滤器，使用纯水做为最后2道清洗水。总之，粉末静电喷涂技术及其应用方法还有很多，在实践中需要灵活运用。5粉末涂层桔皮5.1粉末涂料桔皮外观的判断方法：（1）目测法在此测试中，样板置于双管荧光灯下。通过适当放置样板可获得样板的反射光源。定性分析反射光的清晰度就可以从视觉上评估流动和流平性质。在流动性差（桔皮）情况下，两个荧光灯管看起来模糊，不清晰，而高流动性产品则可获得清晰的反射。（2）“外形测量法”在此方法中，通过高灵敏探针的偏移来记录表面形状。由此可快速区别由缩孔、针孔或脏污物引起的粗糙、桔皮以及流动不佳引起5.2避免桔皮的发生在新设备制造涂装中，涂层外观变得越来越重要。因此，涂料工业的主要目标之一是根据用户的最终要求使涂料性能达到最佳，这其中也包括表面外观满意。表面状况通过颜色、光泽、雾影度和表面结构等因素影响视觉效果。光泽和映象清晰度常用于控制涂层的外观。然而即使用对光泽度很高的涂膜，其表面的波动度也影响着整个涂膜的外观，同时认为光泽测量也控制不了波动的视觉效果，这种效应也被称为“桔皮”。桔皮或微波动是尺寸大小在0.1mm～10mm之间的波纹状结构。在高光泽的涂层表面，人们可看到波状、明暗相间的区域。可以区分两种不同等级的波动：长波动，也称为桔皮，这是间隔达2～3距离上能观察到的波动；另一种叫短波动或微波动，这是间距约50cm处观察到的波动。要指出的是有时为了遮盖底材的表面缺陷或者获得特殊的涂层表面外观，而有目的的设计一定的波动度或波纹结构。因此，“桔皮”可定义为“高光泽表面的波状结构”，其使漆层表面产生斑纹、未流平的视觉外观。粉末涂料涂膜的视觉外观（光泽、雾影度、流平桔皮）的控制非常重要，特别是在不同埸合喷涂的部件组装时。影响粉末涂料中涂膜流动和外观的因素：在工业涂料中、粉末涂料在制备和成膜过程中的相变化是独特的。由于缺乏溶剂来润湿和提高涂膜流动性，导致粉末涂料比液体涂料更难去除表面缺陷。虽然两者的主要组份类似，但相比于液体涂料、热固性的粉末涂料立足于十分不同的机理。粉末涂料是无溶剂的均一体系。在制备过程中，颜料和其它组份通过熔融混合被分散和部分包裹于低分子固体树脂中。粉末涂料使用是通过空气把粉末传送到底材上（粉末悬浮于空气中），再通过电荷使之附着于底材上。在预定的温度下加热，使粉末颗粒熔化、聚集在一起（聚结），流动（成膜），接着流平，这期间通过一个有粘性的液态阶段润湿表面），最后化学交联形成高分子量的涂膜，这就是粉末涂料的成膜过程。粉末涂料的桔皮问题影响涂膜流动和外观的因素：成膜过程可分为熔融聚结，形成涂膜，流平三个阶段，在给定温度下，控制熔融聚结速度最重要的因素是树脂的熔点、熔融态粉末颗粒的粘度以及粉末颗粒的大小。为了使流动效果最佳，熔融聚结应当尽可能快地完成，以便有较长时间来完成流平阶段。固化剂的使用缩短了可供流动和流平所需的时间，因而那些极为活性的粉末形成的涂膜常呈现桔皮。影响涂膜流动和流平的关键因素是树脂的熔融粘度、体系的表面张力和膜厚。转而，熔融粘度尤其取决于固化温度、固化速度和升温速率。以上提及的种种因素，连同粒径分布和膜厚，通常由所要求的涂膜性能、被涂物件和粉末施工条件等所决定。粉末喷涂时流动和流平的动力来自体系的表面张力，这一点前面也曾经提到。该作用力同施加到涂膜上的分子间引力相反，其结果导致如熔融粘度越高，则对抗流动和流平的阻力越大。因此，表面张力和分子间引力之间的差值大小决定着涂膜流平的程度。对于流动性很好的涂料，显然，该体系的表面张力应尽可能高，且熔融粘度尽可能低。这些可通过加入能提高体系表面张力的助剂和使用低分子量低熔点的树脂来实现。根据以上条件制备的涂料能具有极好的流动性，但是由于其高的表面张力会导致缩孔，同时由于较低的熔融粘度会产生流挂，且边角涂覆性差。实际工作中，体系的表面张力和熔融粘度都控制在特定范围内，这样可得到合格的涂膜表面外观。表面张力和熔融粘度对涂膜流动的影响见图2.图中可以看到，太低的表面张力或太高的熔融粘度会阻止涂膜流动，导致涂膜流动性差，而表面张力太高时成膜过程中会出现缩孔。熔融粘度太低会使粉末的物理贮存稳定性变差，施工时边角涂覆性差，且施工于立面时产生流挂。综上所述，很明显，得到的粉末涂料涂膜最后的表面状况、缺陷和不足（如桔皮，流动性差，缩孔，针孔等）是相互密切关联的，同时也被在成膜过程中参与相变的流变力所控制。粉末颗粒大小分布状况也影响着涂膜的表面外观。颗粒越小，由于其热容较大颗粒的低，因此其熔化时间比大颗粒的短，聚结也较快，形成涂膜的表面外观较好。而大的粉末颗粒熔化时间比小颗粒的长，形成的涂膜就可能会产生桔皮效应。粉末静电施工方法（电晕放电或摩擦放电）也是导致桔皮形成的一个因素。怎样减小或避免桔皮效应促进流动和流平能减少或避免桔皮。体系使用较低的熔融粘度、固化过程中延长流平时间以及较高的表面张力可提高流动和流平性。控制表面张力梯度是减少桔皮的重要参数，同时还要控制涂膜表面的表面张力均匀，以获得最小的表面积。实际工作中常使用流动促进剂或流平剂来改善涂膜外观，以消除桔皮、缩孔、针孔等表面缺陷。性能好的流动促进剂能降低熔融粘度，从而有助于熔融混合和颜料分散，提高底材的润湿性，涂层的流动流平，有助于消除表面缺陷以及便于空气的释放。应考察流动改性剂用量与效果的关系。其用量不足会导致缩孔和桔皮，而用量过多又会导致失光、雾影，并产生对上层重涂附着力的问题。通常，流动改性剂在预混时加入。它们或做成树脂的母料（树脂和该添加剂的比为9/1～8/2），或者以粉末状吸附在无机载体上。粉末涂料中该添加剂的用量为0.5～1.5%（在以基料计算的有效聚合物中），但是在浓度较低时可能效果也不错。流动改性剂中聚丙烯酸酯系树脂应用最广，如聚丙烯酸丁酯（“Acronal4F”）、丙烯酸乙酯-丙烯酸乙基己酯共聚物和丙烯酸丁酯-丙烯酸己酯共聚物等。它们可在浓度很宽的范围内使用。一般聚丙烯酸酯对表面张力影响很小，它们能有助于涂层形成比较恒定的均匀表面。同那些使表面张力降低的添加剂（如硅氧烷等）相比，它们不会降低表面张力，因此可用来加速流平。降低表面张力的添加剂包括表面活性剂、氟化烷基酯以及硅氧烷等。它们对加入量的多少非常敏感。安息香是一种脱气剂，也有降低表面张力的效果，被广泛用于改善粉末涂料涂膜的表面外观。6涂层中有气泡原因：粉末中含有挥发性的物质和水。，工件表面有水，压缩空气中有油或水方法：加强粉末的保管，防潮，烘干工件的表面水份。对压缩空气进行除油，除水7涂层出现针孔，凹膜原因涂层过厚，造成静电排斥，喷枪距工件太近，造成打火击穿，工件表面有油脂和水份，粉末含水量大，压缩空气中含有油或水，工件本身有针孔，8涂层厚度不均粉末喷涂速度不均，压缩空气不稳定，供粉装置流化效果不好，输送链的速度不稳。粉末受潮结困而导致的流化效果好。9涂层流挂成因涂层太厚，升温太快，固化温度太高，烘烤固化前涂层不均匀，10涂层光泽不良，变色粉末耐耐热性能差，固化温度过高或时间过长，喷粉与固化工序时间间隔太长，前处理脱质不净，供粉和喷粉系统，回收系统等清理不净，混入其它品种或颜色的粉末PowderSprayingCoatingProcessofHighQualityHomeAppliances王海松王德斌李治东（青岛美尔塑料粉末有限公司）摘要：分析总结了家电粉末喷涂中的两个主要缺陷—杂质和缩孔的主要形成原因及解决办法。1前言随着人民生活水平的不断提高，家用电器的种类和花样日新月异，相应对粉末喷涂的质量提出了更高的要求。杂质和缩孔是困扰粉末喷涂质量最严重的问题。根据海尔集团多年来在家电生产和粉末喷涂中的经验，我们总结了解决杂质和缩孔问题的一些卓有成效的办法。2缺陷分析2.1杂质（1）粉痘粉痘的产生主要源于粉末涂料中超微粉含量过高（即10mμ以下超细粉的体积分数超过10%），影响了粉末颗粒在静电场中的荷电性能（荷电率和荷质比）和运动性能（大颗粒粉末粒子的运动主要是由电场力决定的，而小颗粒粉末受空气动力和粘性阻力的影响程度较大）。10mμ以下的超细粉含量较多时，涂装效率将严重下降。由于超细粉比表面积大，粘结力强，粉末很容易，在正常的流化气压下不容易分散开。粉末小团在输送过程中会捕捉一定量的摩擦电荷，并在与粉管壁的摩擦中产生粉团的热量积聚，导致粉体熔融粘附在粉管内壁上（这个现象称之为撞击熔融，容易发生的部位是喷枪的进料管和喷嘴），从而影响出粉的均匀性和稳定性，甚至造成堵枪等问题。另一种情况是，粉末小团块随着其它粉末粒子一起被喷涂到工件表面就会形成颗粒。笔者2005年底在海尔热水器喷涂现场就遇到过此问题。当时热水器使用的涂装设备是诺信的自动喷涂线，喷涂白色的户内粉末。当时因订单量大，连续生产中回收舱内积存了大量的超细粉，回收粉与新粉混合后再喷涂时，热水器外壳上便出现了小粉点，白色粉点固化后在涂膜表面留下暗黄色的小斑点，严重影响生产质量和效率。经过停线对粉房进行彻底清理并换用新粉后，问题得到了解决。图1和表1说明了超细粉与新粉之间的差别。表1回收粉和新粉的粒径分布差异颗粒直径，μm体积分数，%新粉回收粉1.01.661.442.02.612.815.03.866.6610.07.1314.625.027.435.550.067.259.275.089.179.990.095