什麼是粉末塗料？
粉末塗料是一種 表面處理工藝 此技術利用靜電感應使工件和粉末顆粒帶上相反的電荷，從而使粉末塗料能夠附著在工件表面。大多數塗料成分，包括樹脂和顏料，都由高分子量有機化合物組成，這些化合物可作為導電介電材料。噴塗後，粉末經過熔化、流平和熱固化，最終形成連續的塗層。
依裝料方式的不同，粉末塗料可分為兩大類：
- 高壓靜電粉末塗裝
- 摩擦帶電（摩擦起電）靜電粉末塗層
在高壓靜電粉末塗裝中，噴槍連接到高壓靜電產生器。在噴槍電極和接地的工件（正極）之間建立高壓靜電場，在噴槍噴嘴附近產生電暈放電。
當粉末顆粒通過電暈區時，它們會帶上負電荷，成為帶電粒子。在靜電力的作用下，這些粒子被吸引到工件表面並附著在其上。經過熔化、流平、固化後，形成光滑均勻的塗層。
然而，由於法拉第籠效應，粉末顆粒難以滲透到凹陷區域、角落和深腔中，因此在這些區域實現足夠的塗層覆蓋率具有挑戰性。
在摩擦起電粉末塗裝製程中，壓縮空氣將粉末輸送通過摩擦式噴槍。當粉末顆粒與噴槍內壁摩擦時，會因摩擦起電而帶正電。帶電粉末隨後在氣流和靜電吸引力的共同作用下被推向帶負電的工件表面，並粘附在工件表面，最終固化成塗層。
由於摩擦電粉末塗裝不需要外部靜電場，因此不受法拉第籠效應的影響。因此，它可以為具有複雜幾何形狀和精細結構的工件提供更好的塗層覆蓋率。
粉末塗裝工藝
典型的靜電粉末塗裝過程包括以下步驟：
表面預處理 → 粉末塗裝 → 固化 → 檢驗 → 成品
表面預處理階段
在進行粉末噴塗之前，工件必須經過預處理，以去除冷軋鋼表面的油污、油脂、灰塵和污垢。在此過程中， 磷酸鋅塗層 通常形成於表面，以提高塗層附著力。
預處理後，工件必須徹底乾燥並冷卻至35℃以下，方可進行粉末噴塗。這可確保最佳的物理性能、塗層性能和表面外觀。
粉末塗裝階段
工件經由傳送系統輸送到粉末塗裝室，噴槍就位後進行塗裝作業。
靜電產生器將高壓負電荷施加到位於噴槍噴嘴處的電極針上。這種高壓電場使周圍空氣電離，並使從噴槍噴出的粉末-空氣混合物帶電。
工件透過輸送吊架系統接地，在噴槍和工件之間形成電場。在靜電吸引和壓縮空氣壓力的共同作用下，粉末顆粒沉積在工件表面，形成均勻的塗層。
粉末塗料粉末
主要塗佈材料是環氧-聚酯混合粉末塗料，通常包含：
- 環氧樹脂
- 聚酯樹脂
- 固化劑
- 顏料
- 填料
- 流動調節劑
- 防潮添加劑
- 邊緣覆蓋增強器
- 其他功能添加劑
經熱固化後，這些材料形成所需的保護性和裝飾性塗層。壓縮空氣作為輔助介質，必須無油無水。典型的品質要求包括：
- 含水量：< 1.3 克/立方米
- 含油量：< 1.0 × 10⁻⁵ %
固化階段
在固化過程中，環氧樹脂中的環氧基團與聚酯樹脂中的羧基和固化劑中的氨基透過縮合反應和加成反應發生反應，形成交聯的聚合物網絡，同時釋放少量氣態副產物。
固化過程包括四個階段：
- 熔點
- 流量均衡
- 凝膠化
- 硫化
當溫度達到粉末的熔點時，外層粉末開始熔化，並逐漸與內層粉末融合，直到完全熔化。完全融化後，塗層緩慢流淌在表面上，形成一層薄而光滑的薄膜。隨著溫度繼續升高，塗層達到凝膠點並進入短暫的凝膠化階段。進一步加熱會引發化學交聯反應，使塗層永久固化。典型固化條件：
- 溫度：180°C
- 時間：15分鐘
檢驗階段
固化後，對塗層工件進行目視檢查，檢查的因素包括： 表面粗糙度光澤均勻性、顆粒污染、針孔和凹坑。
塗層厚度通常控制在 55 至 90μm 的範圍內。對於初始生產批次或更換粉末類型時，應使用適當的儀器進行額外測試，以評估外觀、光澤度、色差、塗層厚度、附著力等因素。 硬度抗衝擊性和抗鹽霧性。
完成的產品
合格的成品經過分類後，放入運輸架或儲存容器中。應使用柔軟的保護材料分隔各個零件，以防止搬運和運輸過程中刮傷。同時，也應進行正確的標識和標籤。
粉末塗料的優點
- 廣粉 選擇。 將近 靜電粉末塗裝技術可應用於各種類型的粉末塗料。
- 可調式塗層 厚度。塗層 塗層厚度範圍從幾十微米到幾百微米不等，因此既可用於薄膜應用，也可用於厚膜應用。當塗層厚度超過 150 微米時，可能需要將工件預熱至粉末熔點以上。
- 無需對工件進行預熱。經過適當的預處理後，粉末可直接噴塗到各種材料和幾何形狀的工件上。
- 優質材料 利用率過高。過度噴塗 粉末可以回收再利用，材料利用率超過 98%。
粉末塗料的缺點
- 更高級的設備 投資. 專門 需要塗層和粉末回收系統，這導致資本成本相對較高。
- 塗層方面的挑戰 均勻性。 中 在熱塗層操作中，保持塗層厚度均勻可能很困難，而且厚塗層容易發生下垂。
粉末塗料顏色選項
與液體塗料不同，粉末塗料無法透過現場混合原色顏料進行顏色匹配。粉末塗料的顏色在生產過程中就已經預先決定。任何顏色變更都需要重新配製和生產粉末塗料本身，因此難以快速調整顏色。
在靜電粉末塗裝作業中，生產過程中更換顏色需要對整個塗裝系統進行徹底清潔，包括噴槍、送粉器、噴塗室、送粉軟管和粉末回收設備。如果殘留粉末未能完全清除，則可能導致交叉污染，進而造成塗層表面外觀和品質的嚴重缺陷。
在深色和淺色之間切換時，顏色變化尤其具有挑戰性，因為即使是少量殘留粉末也會造成明顯的顏色污染。因此，靜電粉末塗裝通常不適用於頻繁換色或在有限時間內涉及多種顏色變體的短版生產。
粉末塗料顏色選項包括黑色、白色、棕色、灰色、藍色、綠色、紅色、黃色和橙色。顏色選項在檔案中依照 RAL 色卡系統顯示。
RAL顏色系統（點擊查看）
粉末塗裝參數
| 參數 | 範圍 | 筆記 |
|---|---|---|
| 靜電電壓 | 60–90 伏 | 電壓過高可能導致粉末反電離和邊緣缺陷；電壓過低會降低傳輸效率。 |
| 靜電電流 | 10–20 μA | 電流過大可能導致塗層介電擊穿；電流過小會降低沉積效率。 |
| 粉末流壓 | 0.30-0.55兆帕 | 壓力升高會提高沉積速率，但也會增加火藥消耗和槍械磨損。 |
| 霧化空氣壓力 | 0.30-0.45兆帕 | 較高的壓力可以提高厚度均勻性，但會加速磨損；較低的壓力可以提高覆蓋率，但可能會導致阻塞。 |
| 槍支清洗壓力 | 0.50兆帕 | 壓力過大會加劇噴嘴磨損；壓力不足則可能導致阻塞。 |
| 料斗流化壓力 | 0.04-0.10兆帕 | 壓力過大會降低粉末密度和生產率；壓力不足可能導致粉末進料不良或結塊。 |
| 槍到工件的距離 | 150–300毫米 | 距離過短可能導致塗層破損；距離過長會降低傳遞效率並增加粉末消耗。 |
| 輸送機速度 | 4.5–5.5 米/分鐘 | 速度過快會降低塗層厚度；速度過慢會降低生產效率。 |
影響粉末塗裝的因素
1. 靜電電壓和電流
電壓和電流過低會降低粉末充電效率和塗層轉移效率。電壓過高會導致粉末排斥和邊緣缺陷，而電壓或電流過高則可能導致塗層發生電擊穿。
2. 粉末流速和霧化壓力
塗層厚度通常隨粉末流量壓力的增加而增加，而塗層均勻性則隨霧化壓力的升高而增加。然而，過高的霧化壓力會加速噴槍磨損並增加粉末消耗。霧化壓力過低也可能導致粉末輸送堵塞。
3. 噴槍與工件之間的距離
距離過大會增加粉末消耗，降低轉移效率，並減少塗層厚度。距離過小則可能導致放電和塗層破損。
4. 傳送帶速度
傳送速度過低會降低生產效率，而速度過高則會導致塗層厚度不足和不均勻。
5. 粉末粒徑
一般來說，較大的粉末顆粒可以增加可達到的最大塗層厚度以及單一顆粒攜帶的電荷數量。顆粒尺寸也會影響沉積過程中重力和靜電作用的影響。
6. 粉末電阻率
電阻率較低的粉末更容易帶電，但沉積後容易失去電荷，導致粉末從工件表面脫落。
電阻率較高的粉末較難帶電，通常轉移效率較低。然而，它們沉積後能更長時間地保持電荷，從而對後續沉積的顆粒產生靜電斥力，並限制薄膜的過度堆積。
7. 粉末進料速率
在塗覆過程初期，塗層厚度隨送粉速率的增加而增加。隨著塗覆過程的進行，送粉速率對塗層厚度的影響逐漸減少。過高的送粉速率也會降低塗層傳遞效率。
8. 固化設備
應根據生產要求和製程規範選擇合適的固化設備，以保持所需的溫度曲線和固化時間。
常用的加熱方式包括熱風對流加熱和遠紅外線輻射加熱。典型的固化設備包括連續式傳送帶烘箱和間歇式烘箱。這些系統既可滿足連續生產的需求，也可滿足間歇性生產的需求。
