粉末涂料静电喷涂的工作原理是什么

粉末涂料是一种新型的不含溶剂100%固体粉末状涂料。它有两大类：热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料。涂料由特制树脂、颜填料、固化剂及其它助剂，以一定的比例混合，再通过热挤塑和粉碎过筛等工艺制备而成。它们在常温下，贮存稳定，经静电喷涂或流化床浸涂，再加热烘烤熔融固化，使形成平整光亮的永久性涂膜，达到装饰和防腐蚀的目的。特性：

1、该产品不含毒性，不含溶剂和不含挥发有毒性的物质，故无中毒、无火灾、无“三废”的排放等公害的问题，完全符合国家环保法的要求。

2、原材料利用率高，过喷的粉末可回收利用，利用率达99％以上。

3、被涂物前处理后， 一次性施工，无需底涂，即可得到足够厚度的涂膜，易实现自动化操作，生产效率高， 可降低成本。

4、涂层致密、附着力、抗冲击强度和韧性均好，边角覆盖率高，具有优良的耐化学药品腐蚀性能和电气绝缘性能。

5、粉末涂料存贮、运输安全和方便。

粉末喷涂施工工艺及要求： 所谓粉末静电喷涂就是利用高压静电电晕电场的原理。在喷枪头部金属导流标上接上高压负极，被喷涂工件接地形成正极，使喷枪和工件之间形成一个较强的静电电场。当作为运载气体的压缩空气，将粉末涂料从供粉桶经粉管送到喷枪的导流杆时，由于导流杆接上高压负极产生的电晕放电，在其附近产生了密集的负电荷，使粉末带上负电荷，并进入了电场强度很高的静电场，在静电力和运载气体的双重作用下，粉末均匀地飞向接地工件表面形成厚薄均匀的粉层，再加热固化转化为耐久的涂膜。涂装施工工艺流程 前处理一干燥除去水份一喷涂一检查一烘烤一检查一成品 施工要求一般粉末喷涂施工要求

(1)为使粉末涂装的特性能充分发挥和延长涂膜使用寿命， 破涂物表面首先严格进行表面前处理

(2)喷涂时，被涂物须完全接地，以增加粉末涂装的喷着效率。

(3)对有较大表面缺陷的被涂物， 应涂刮导电腻子， 以保证涂膜的平整和光滑感

(4)喷涂后物件物件需进行加热固化、固化条件以粉末产品技术指标为准 但必须充分保证其固化温度和时间，避免固化不足造成质量事故。

(5)喷粉后立即检查， 若发现缺陷应及时处理，若固化后发现缺陷，其范围小仅局部而不影响，被涂物表面装饰，可用同色粉末加丙酮稀释后进行修补，如果范围大又影响表面质量，则用砂纸打磨后，再喷涂一次或用脱漆剂去掉涂层，再重新唢粉。

(6)回收粉须经过筛选除去杂物后，按一定比例与新粉混合作用。

(7)供粉桶、喷粉室及回收系统应避免其它不同颜色粉末的污染，故每次换色时一定要吹扫干净。

2、美术型粉末喷涂施工要求： 美术型粉末，具有美观，立体感强，装饰性效果奸等特点，但对其施工工艺要求严格。

(1)喷粉时输入气压不宜太大，一般控制在0.5—1．5kg/cm2为好。气压太大会造成花纹清晰度差或者产生一些麻点。静电电压也不宜过高，一般控制在60-70Kv左右。电压太高，会使附在工件表面的粉末发生反弹现象出现麻坑。流平欠佳等缺陷。

(2)喷粉要注意保证涂膜的厚度，一般控制在70-100μm之间方能有利于形成明显的花纹和较大的花纹，涂膜薄则花纹不明显，而且花纹也小，同时会出现麻点露底等缺陷

(3)固化时必须按规定的温度和时间进行烘烤。如果温度过低时间过短会造成粉末形不成花纹，同时因固化不彻底机械性能也大大下降。 另外，因美术型花纹粉末生产工艺的特殊性，用回收粉末再喷后，其花纹会发生变小或不明显的变化，故一般建议美术型粉末的回收粉不要使用。要用也须经试验。从上述看虽然对其施工要求较严，但相信涂装过程中只要较好地把握以上因素，一定会达到理想的满意效果。粉末涂料的保管和取用

1、远离火源、避免日光直接照射，应置于通风良好，温度在35℃以下场所。

2、避免存放在易受水，有机溶剂，油和其它材料污染的场所。

3、粉末涂料用后勿随意露于空气中，应随时加盖或匝紧袋口避免杂物混入。

4、避免皮肤的长期接触，附着于皮肤的粉末应用肥皂水冲洗干净，切勿使用溶剂。涂装施工场所的安全

l、涂装作业使用设备均要完好的接地消除静电。

2、避免涂装机无端放电现象

3、喷粉室内，浮游粉尘的浓度尽量控制在安全浓度以下，避免粉尘着火爆炸的危险。

粉末涂料的静电喷涂称为喷塑其原理：是利用电晕放电现象使粉末涂料吸附在工件上的。

          过程是这样的：粉末涂料由供粉系统借压缩空气气体送入喷枪，在喷枪前端加有高压静电发生器产生的高压，由于电晕放电，在其附近产生密集的电荷，粉末由枪嘴喷出时，形成带电涂料粒子，它受静电力的作用，被吸到与其极性相反的工件上去，随着喷上的粉末增多，

电荷积聚也越多，当达到一定厚度时，由于产生静电排斥作用，便不继续吸附，从而使整个工件获得一定厚度的粉末涂层，然后经过热使粉末熔融、流平、固化，即在工件表面形成坚硬的涂膜。

热固性粉末涂料由于其独特的应用条件，通常表现出较高固化温度(120C以上)、较厚的涂膜厚度(50u以上)、较短的固化时间(20min以内)，以及较高的初始熔融黏度(无溶剂稀释)等特点。实践表明，正是由于上述特点，使得粉末涂料，在固化过程中比初始黏度较低的溶剂型涂料更容易出现针孔。值得一提的是，热塑性粉末涂料由于体系黏度并不增加，出现针孔的几率相对较小。

针孔作为涂膜缺陷的一种，在高光泽粉末涂料中尤为明显，低光泽粉末涂料，尤其是无光砂纹粉末涂料则通常不明显。如何预防和消除中、高光泽粉末涂料的针孔，成为粉末涂料技术人员必须面对的课题(以下的研究仅针对热固性高光粉末涂料体系)。

粉末涂料涂膜针孔产生的原因及其解决方法：

粉末涂料涂膜针孔的形成与其独特的熔融固化过程是密切相关的，因此，研究粉末涂料涂膜针孔的形成机理，必须弄清楚粉末涂料的熔融固化过程。

粉末涂料，顾名思义是一种粉状的涂料，在涂装过程中首先是通过静电喷涂方式，以一种松散的结构吸附或堆积在底材表面。喷涂完成后，工件进入炽热的烘道，底材及涂料受热熔融流动，原有的松散结构或堆积模式随着粉末颗粒的熔融流动而破坏。需要特别提到的是，在成膜过程中液体流动产生的一种局部涡流效应，称为贝纳德漩涡。贝纳德漩涡产生的本质，则是粉末涂料熔融固化过程中伴随着的黏度变化而导致表面张力的变化，使高黏度低表面张力的流体下沉到涡流的中间(凹部)，而低黏度高表面张力的流体则上升至漩涡的周边(凸部)，直至固化完成。在此过程中，涂装后原有松散堆积空隙内的气体(空气)会在粉末熔融塌陷的过程中聚集形成气泡被排出，来自于涂层内部或者底材的小分子气体也会聚集形成气泡并被排出。随着固化进行体系黏度的不断加大，那些被裹挟于贝纳德漩涡的气泡在排出过程中最终形成针孔。因此，要预防和消除粉末涂料的针孔，就是要分析涂层内小分子(气泡)产生的根源，然后对症下药，预防和解决涂膜针孔缺陷。

在粉末涂料熔融固化过程中，被裹挟于粉末涂层的挥发性小分子主要可分为以下几种情形：

(1) 粉末涂料原生性针孔：被裹挟在涂层内的空气

粉末涂料经喷涂后以疏松的结构堆积在工件上，这种疏松的结构使得粉末颗粒与粉末颗粒之间存在大量的空隙被空气所填充，随着环境温度的升高，粉末涂料颗粒熔融导致这种疏松的结构塌陷，由于粉末涂料涂膜厚度一般大于50μ(喷涂后的疏松结构则远大于这个厚度)，处于中间位置而升温较慢的粉末颗粒熔融较慢，使得其颗粒间的空气被熔融的涂料所裹挟，随着固化的进行，体系黏度逐渐增大，被裹挟在涂层中的空气导致形成了涂膜针孔。这种涂膜针孔是热固型粉末涂料因自身的特点而必然具有的，因此，严格来讲，针孔是粉末涂料的原生性缺陷。为了消除上述因素而导致原生性针孔，去气剂是高光粉末涂料配方中必须使用的原料，而安息香(苯偶姻)则是消除上述针孔的一种高效去气剂。安息香的消泡机理非常复杂，除了可消除上述针孔以外，苯偶姻还对其它因素所造成的针孔的消除有一定的作用。

需要说明的，尽管安息香是一种非常有效的粉末涂料消泡去气剂，它也无法解决所有粉末涂料针孔的问题。即便是粉末涂料原生性的去气问题，仍然需要注意：

(A)安息香在加热情况下容易分解并导致涂膜发黄，过多的安息香的加入会给浅色粉末涂料带来变色的问题。

(B)随着涂膜厚度的增加，尤其是超过120μ以上时，即使加入较大量的安息香，通常涂膜表面仍然会出现明显的针孔(厚膜针孔)。此类厚膜针孔就需要加入其它类型的消泡剂与安息香复配使用来消除。

(C)安息香无法完全消除某些低温固化粉末涂料中的针孔：

为降低固化温度，通常会在聚酯/TGIC体系或聚酯/环氧混合型粉末涂料体系内加入固化促进剂，导致加热固化时体系的熔融黏度会快速增加，使得大量的气体被裹挟在涂层内无法完全释放出来，导致产生针孔。实践表明，安息香无法完全解决这个问题，也需要配合其它消泡剂来解决。

(2)粉末涂料固化反应所产生的挥发性小分子

粉末涂料固化反应可分两类，一类是直接反应无小分子释放型，如羧基与环氧基反应，以及羟基与未封闭的异氰酸酯基反应。目前市场所大量使用的聚酯/环氧混合型室内粉末涂料、聚酯/TGIC型户外粉末涂料、GMA型丙烯酸树脂/DDDA型透明粉末涂料、纯环氧粉末涂料等在固化过程中，固化反应并不产生额外的小分子。另一类固化反应则释放出小分子，如聚酯/β-羟烷基酰胺户外粉末涂料、羟基聚酯/四甲氧基甲基甘脲粉末涂料，以及羟基/封闭异氰酸酯粉末涂料体系，在固化过程中分别释放出水、甲醇及异氰酸酯封闭剂。固化反应所释放的小分子会聚集成气泡并被排出涂膜，但由于粉末体系的黏度增加及膜厚的问题，使得部分小分子来不及释放，被裹挟在涂层内，导致针孔的产生。因此，这类粉末涂料，不仅有原生性的针孔要解决，还有额外产生并聚集的小分子气泡需要消除。当然，值得一提的是，由于B1530封闭剂的解封温度较高，约为160℃，在解封之前体系有足够的时间、低黏度来流平及释放所裹挟的气体，B1530固化体系的针孔问题反而并不是特别明显。

实践表明，单独安息香并不能够显著解决这种针孔问题。此类粉末涂料针孔的消除，除了安息香的使用，还需要配合其它消泡去气剂一起使用。

(3)底材的因素

底材是导致粉末涂料涂膜针孔的又一重要原因，多孔底材，如铸铝、铸铁，是粉末涂料针孔问题的高发区。

究其原因，多孔底材本身存在大量的空气，或者空隙内存在大量可挥发性物质(如未烘干的水分等)，粉末涂装完成后，空隙内的空气或可挥发行物质在加热过程中被熔融的粉末涂料所封闭，随着涂料固化过程中体系黏度快速增大，使得空隙内的气体来不及从涂层内释放，造成针孔。

消除此类针孔，首先，喷涂前可将多孔底材预热温度高一些、时间久一些，尽可能烘干底材，并且使得粉末涂料由于底材温度高而有一个较低的初始熔融黏度，有助于底材内气体的排出。在粉末制造时，一方面可在粉末涂料配方中加入某些能够提高粉末涂料底材的润湿性能的物质，使得熔融的涂料能够快速渗透进多孔的底材，趁体系初始熔融黏度低时尽早逼出空隙内的气体。另一方面，应当选择熔融黏度低一些的树脂(成膜物质)，或者在制粉配方中加入某些可显著降低涂料熔融黏度的物质。

为了提高粉末涂料对底材的润湿性能，可在体系中加入某些含极性基团(如酰胺基、羟基等)的化合物，这些化合物不但可以有助于润湿底材，而且可以帮助降低体系的熔融黏度，类似于液体涂料中的溶剂或者稀释剂，由于在粉末涂料中它们表现出固体的特点，姑且可称之为“固体溶剂”。“固体溶剂”是解决此类问题的一个非常有益的尝试，当然，为了不影响体系的防腐蚀性能， 这类“固体溶剂”不能为非反应且溶于水的化合物，添加量也不可以太大。

值得一提的是，某些反应型的“固体溶剂”的发现可能会表现非常出彩。此类“固体溶剂”主要表现出两个特点：第一，分子量较低的固体物质，并且初始熔融黏度较低第二，能够参与化学反应，但它不一定与原有粉末涂料体系反应，而是某种自洽的反应体系。典型代表，如封闭型或未封闭的异氰酸酯固化剂(如B1530、B1540)，它们的引入可以参与体系中的残余羟基进行反应可延长体系胶化时间，降低熔体黏度，提高交联密度。此类物质对消除针孔也是有帮助的。

(4)粉末受潮

除非条件异常恶劣，正常情况下粉末涂料是不容易受潮的。容易发生粉末受潮的情况，往往是由于粉末长期处于低温储存条件，突然进入高温潮湿的环境中。开箱后的粉末涂料由于温度较低，很容易使得空气中的水分凝结而受潮。

严重受潮后的粉末涂料，体系中引入了大量的水分，这些水分在烘烤过程被排出涂层，部分来不及排出的气体，则以非常细小的针孔形式，通常是以雾影的形式表现出来。

此类问题，只有预防。首先是确保粉末正常的储存条件，其次是尽可能避免超低温存放，如果实在需要低温存放，应当在开箱使用前让粉末有足够的时间恢复到正常温度，以免受潮。

(5)粉末原材料的因素

原材料小分子含量太高，也是造成涂膜针孔的一个重要因素。一方面，粉末树脂本身挥发份太高，尤其是高沸点小分子含量过高另一方面，粉末原材料受潮，吸收了大量的水分。

以上因素所导致的针孔一般非常细小，其主要表现为涂膜表面的雾影。

(6)消泡剂的选择

安息香是高光泽粉末涂料最为有效的消泡去气剂，可有效消除正常膜厚( 60-90μ)下的原生性针孔。对其它原因引发的针孔，安息香也有一定的协同作用，但往往作用有限。大量的安息香使用也会带来涂膜黄变得问题，同时安息香本身也是加热分解及升华的物质，过多的使用会带来负面影响。

含酰胺基团、羟基基团的消泡剂可有效提高涂料对底材润湿性能，也可以改善树脂对颜料，尤其是无机颜填料的润湿性，降低涂料的熔融黏度，可有效消除各种原因所产生的泡孔。当然，选择低黏度、胶化时间的树脂对泡孔发生严重的情形，也是必要的。

透明粉消泡剂：作为粉末涂料的一个特殊品种，透明粉的针孔产生的原理与消泡方法与普通粉末涂料相同。特别的一点在于，透明粉是一个高度透明的体系，整个系统在光学上是各向同性的，不存在严重的相分离。因此，在消泡的过程中，所添加的消泡去气剂，必须与体系是完全相容的。在这个意义上，此类消泡剂需要精挑细选。

需要注意的是，大量非反应型消泡剂的加入对涂料性能是有害的，需要谨慎添加的使用量。

总之，粉末涂料针孔(泡孔)的形成原因是多方面的，究其根本原因，是随着固化时体系黏度的增加，被裹挟(Entrapped)在涂层内的小分子气体聚集且来不及释放而形成。被裹挟在涂层内的小分子来源包括：粉末涂料涂装时所疏松堆积的空气(粉末涂料原生性的)、某些固化反应所产生的水、甲醇等小分子、来自多孔底材内部的小分子气体，以及粉末原料或粉末成品存储不当而引入的小分子气体等。可以针对不同的原因，采取相应的解决方法。

1。 根据粉末涂料的用途，用于户内的产品一般选择环氧和环氧—聚酯粉末涂料，用户要求高的也可以选择耐候性的聚酯粉末涂料；用于户外的选择耐候性的聚酯、聚氨酯和丙烯酸粉末涂料，而且选择的粉末涂料品种的固化条件应符合用户所具备的条件。

2。 成膜物体系确定以后，在设计粉末涂料配方时，从以下方面去考虑。

①在配方中添加具有消光效果的填料，例如添加消光硫酸钡、

超细高岭土，超细硅微粉、超细云母粉等。消光方法有一定的局限性，填料加多了涂膜外观不好，加少了消光效果差。这种方法适用于所有树脂品种粉末涂料。

②在配方中添加具有消光效果的消光剂。

在粉末涂料中常用的消光剂有蜡型消光

剂和树脂型消光剂。蜡型的加多了粉末涂料的干粉流动性不好，涂膜表面容易形成蜡状加少了消光效果限。树脂型的消光剂虽然没有像蜡型消光剂那样的缺

点，但添加多了涂膜的冲击强度等物理力学性能不好，也有一定的局限性。各种树脂类型的粉末涂料都有以下类型的消光剂，即用于耐候性粉末涂料中的消光剂可以用在户内型粉末涂料中，但户内型粉末涂料的消光剂不一定能用在户外型粉末涂料中。 近年来还开发了消光剂与粉末涂料干混合消光的消光剂，这种粉末涂料的配制和使用比较方便，但涂膜外观的平整性不如内加熔融挤出混合的消光粉末涂料。

③在配方中添加消光固化剂，

这种消光方法在环氧和环氧—聚酯体系中的消光范围宽，调节涂膜光泽比较容易，涂膜外观的平整性比较好；从涂料成本考虑，用填料和消光剂无法达到用户所要求的光泽时，配方设计可以考虑采用消光固化剂。

④不同反应活性两种粉末涂料的干混合方法。

这种方法得到的涂膜外观平整性和细腻性不如其他方法得到的涂膜外观，涂膜的耐污染性不好，而且涂膜光泽范围比较窄。

根据用户对粉末涂料品种和涂膜光泽的要求，结合上述消光方法选择合适的填

料、助剂、固化剂及树脂

专利技术研发重点是通过玻璃中所含有的微量元素的不同，通过纳米技术将粉末跟玻璃中的敏感金属元素反应形成技术和粉末之间的共价键，从而牢固的粘连在玻璃表面。

由于玻璃分为普白玻，高白玻，晶白玻，和乳白玻，每种玻璃的元素不同，所含有的微量金属元素也不同， 玻璃中主要含有，C、O、Na、K、Ca、Mg、Al、Si、Fe等微量元素， 阿米克专利技术就是根据每种玻璃中的元素的活动性，在高温的条件下， 跟粉末中的纳米元素发生化学反应， 形成共价键而达到强有力的附着力。

密耳）

涂饰间排出的废气可返回至涂布室，可减少从烘箱中外排的气体 频繁的改变色彩将

增加停工时间

约98%的过量喷涂粉末能被回收并重新使用 粉末的贮存和处理需要特殊的气候控制

无需干燥或闪蒸时间，待涂件可排列得更加紧密 色彩的匹配和色调的稍稍难于液体

涂料

适合连续、自动工艺 涂层厚度的均一性有时难于维持

涂层不流淌、不滴落，可降低废品率 对温敏性零件，某些粉末的固化温度太高

最少的施工人员培训和监管 尖锐转角部分难于粉末涂饰

易获得较厚涂层 从液态涂装工艺向粉末涂装工艺的转化昂贵

生产能力/产量高度可调 由于法拉第笼蔽效应，内角涂层厚度较薄

清洁及保养简单

1． 降低环境污染

2. 节约能源

3. 优异的涂膜性能

4． 可观的经济效益

1 降低环境污染

随着环保法令对在大气层中有机挥发物(VOC)含量的规定越来越严格，涂装业界寻求各种办法来改善涂装技术以降低对环境的污染。经过长期的实验与测试后，终于发现“粉末涂装”是目前能够达到的最理想的涂装技术。

粉末涂料不使用有机溶剂、水等挥发性溶剂，因此粉末涂料为无机溶剂型涂料，大大减少了因溶剂而产生的安全隐患，如因含有有机溶剂而引起的操作人员有机溶剂中毒事件；或因为有机溶剂带来的火灾等。从上世纪五、六十年代粉末涂料面世至今，还没有发生过因粉末涂料而引起的重大安全事故。

粉末涂料是百分之百的固体份粉末状的涂料，完全可采用全自动喷涂。过量或超喷的粉末涂料，可经由回收系统装置而达到回收再利用的目的，因此粉末涂料几乎可达百分之百的使用率，使得涂装业界降低废弃物的处理，同时使环境污染的程度降低至最低。

2. 节约能源

纵观粉末涂料与液体涂料的能源成本。液体涂料因为含有有机挥发物，造成挥发物的挥发至大气层中；而粉末涂料则不会有此种的浪费，大大降低了能源的使用

静电涂装机的吐出量大而且一次喷涂即可得厚膜，不必重复喷涂，也不必打底漆，在相同膜厚的情况下，使用粉末涂料的涂装作业比较迅速，可节约时间成本。

涂装设备中不需要静止时间（Setting Time），可节省设备空间。另外，粉末涂装的烘烤时间也少于液体涂装，如此，可大大降低燃料能源，缩短涂装作业线，提高产能，促进整体生产的效率化。

3. 优异的涂膜性能

只要直接将粉末涂料喷涂于经过合适前处理的铁材或铝材等，经烘烤即可得到性能优异的涂膜表面，如涂膜的持久性，其中包括：耐磨擦性、冲击性、密着性、韧性、耐蚀性及耐化学药品性能等。而户外用的粉末涂料，除了上述的优点外，更包括了高耐候性及耐污染性。尤其是较厚的涂膜，粉末涂料一次喷涂可达到50-300μm，且流平性好，不会象溶剂涂料厚涂时会有滴垂或积滞等现象发生。

为了增进粉末涂料的多功能，可根据客户的喜好来调整颜色、光泽及表面平坦性能，甚至是特殊的金属粉末涂料和一些特殊的皱纹粉末涂料。

4． 可观的经济效益

因粉末涂料使用静电原理喷涂，涂装设备可达到全自动化，无须浪费人力资源。即使需要人工辅助，涂装人员不必经过长期训练，就可喷涂良好的涂膜。粉末涂料为100%的固型成份且无需添加任何溶剂，节省包装，降低储存空间。在喷涂过程中，如有喷涂不良的部位，可在未经烘烤前使用空气喷枪将其吹除，然后再喷涂上去。因此不太可能发生表面流漆和滴漆的现象，从而降低了重涂返工的概率。在涂膜形成的成份中，溶剂型涂料约为60~65%，而粉末涂料几乎可达到100%，且未附着于被喷涂物件的粉末可以回收再利用。一般而论，使用粉末涂装技术，可以提高生产效率和经济效率

粉末粒子与空气的混合物流经磨擦枪后，借气流压力在枪口喷出。带电粉末粒子就形成空间电场，其电场强度决定于空间电荷密度和电场的几何形状，即决定于粉末粒子带电量、粉末在气粉混合物中占的比例以及喷枪的喷射图形。由喷枪喷出的气粉混合物，由于气压降低和同种电荷的抗斥力，气粉混合物体积逐渐增大，电荷密度下降，电场减弱。磨擦枪的电场在枪口处最强，由枪口到工件电场逐渐减弱。电场减弱的方向与气流方向一致，粉末受力方向与气流方向相同。