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影响摩擦枪粉末涂料带电量的因素探析

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-04-20  浏览次数:162
  目前粉末涂料喷涂工艺常见的有静电喷涂和摩擦枪喷涂。静电喷涂在国内被广泛应用,因其工艺对于粉末涂料要求较低,但由于法拉第笼(屏蔽)效应,复杂工件会出现死角现象,部分角落难以上粉。虽然现在静电枪经过多次改良,但法拉第笼效应只能减小,却不能避免。而摩擦枪喷涂能很好地解决复杂工件死角的上粉问题,但其对粉末涂料的带电性也提出了更高的要求。在此环境下,很多聚酯生产厂家相继推出了摩擦型聚酯树脂,都具有很好的摩擦带电效果,国内外客户使用,效果都非常理想。

    1、摩擦枪喷涂的原理及特点

    摩擦枪的工作原理是利用摩擦起电使粉末带电,电荷是由粉末与枪壁内的特殊高分子材料和尼龙的碰撞、摩擦、接触、离合所产生的,其驱动力为气流。

    摩擦枪喷涂的优点:

    第一次上粉率高,减少回收粉末,提高效益。

    克服法拉第笼效应,对复杂工件喷涂尤为有效。

    工件上粉更均匀,涂膜表面流平和平整性更好。

    可采用全面的自动喷涂,降低人工成本。

    摩擦枪喷涂的缺点:

    摩擦枪价格高,以及维修成本较高。

    摩擦枪喷涂对环境和工艺有一定要求。

    摩擦枪喷涂对粉末涂料的要求较高,粉末涂料要具有一定的摩擦带电量。

    正因为摩擦枪喷涂具有诸多优点,广受国内外用粉厂家的欢迎,因此作为制粉厂家,对于粉末的摩擦带电量的大小提出了更高的要求,以下就影响摩擦枪粉末涂料带电量的因素进行试验论证。

    2、试验部分

    由于不同厂家、不同型号的摩擦枪存在差别,以下试验数据由美国诺信Tribomatic 500型手动粉末喷枪,在室温25℃,空气相对湿度50%、压缩空气总气压6MPa条件下获得。

    2.1摩擦助剂加入量的影响

    摩擦枪内的摩擦棒和管壁材料是一种特殊的高分子材料聚四氟乙烯(PTFE)。其介电常数为2.1,而任何比其介电常数高的物质,与其摩擦后均可得到正电荷,但用于粉末涂料的聚酯树脂的介电常数仅为3.0左右,两者的介电常数相差太小,所以没有明显的摩擦带电性。为满足摩擦喷涂,需向粉末涂料中引入一类高介电常数物质作为摩擦助剂。通常摩擦助剂都是一种位阻胺类化合物,且对粉末涂层无影响。以下我们选择国内外不同厂家生产的摩擦助剂,分别为A(国外液体)、B(国外固体),C(国内液体)、D(国内固体),以不同比例加入同一型号的异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)固化的树脂中,并以相同工艺制成粉末涂料后喷涂,得到一组不同的摩擦带电量,

 通常情况下,没有加入摩擦助剂的粉末通过摩擦枪,并不是没有反馈电量,一般都会有0.2-0.4μA的反馈电量,但是粉末却很难连续出粉,且工件上粉率极差。因此对比表1数据可以看出,少量的摩擦助剂即能明显的提高粉末摩擦带电量,随着加入量的不断提高,反馈电荷值也逐渐增大,但加入到一定量后,摩擦带电量保持不变。因为每一款摩擦枪的摩擦棒与摩擦管壁的长短都固定不变,所以对应的电量有一个饱和值。另外,不同的摩擦助剂对粉末的带电量也有微弱的变化,一般液体的摩擦助剂比固体摩擦助剂更有效。

    2.2粉末粒径的影响

    选取已加入2‰比例的A摩擦助剂的聚酯配样,经挤出冷却后,以不同目数的筛网过筛,得到一组具有代表性粒径的粉末,在相同的条件下喷涂

粒径越小摩擦带电量越大,但过小的粒径对粉末的上粉率却较差。这是因为粒径越小,粉末在摩擦枪管壁与摩擦棒的摩擦接触越多,故摩擦带电量越大.而摩擦枪喷涂时因粉末摩擦而带电的,其动力来源是压缩空气,在粉末通过摩擦带电离开摩擦枪后,过小的粉末颗粒容易受到喷房内气流的影响而使上粉率变差。同样,粗颗粒粉末由于本身摩擦带电效果不如细微颗粒,也容易受空气流动和自身重力影响,与工件不易接触,并且会有“反弹“现象。所以作为摩擦枪粉末,其粉末的粒径分布要适当,一般控制在35-45微米,过粗、过细粒径所占比例越少越好。

    2.3聚酯选择性的影响

    分别选取混合型聚酯(50:50),TGIC固化纯聚酯(93:7),HAA体系纯聚酯(95:5),聚氨酯(80:20)以相同填料比例制粉,在相同工艺条件下喷涂

(1)不同固化型的聚酯,其摩擦带电性能有比较明显的差异,其中混合型聚酯摩擦带电性能较差,但是加人很少量的摩擦助剂即能明显提高其带电性能;(2)HAA体系的粉末带电性能明显比其他类型聚酯要高;(3)不添加摩擦助剂时,不同固化类型聚酯的带电量趋势为:HAA类型>TGIC类型>聚氨酯>混合型。

    美国《PCI》涂料杂志也给出了相似的数据分析,进一步验证了不同固化型聚酯的摩擦带电性能有一定差异.

    2.4气压大小的影响

    选取加有2‰的摩擦助剂的粉末,调整摩擦枪的气压

随着气压的加大,粉末的摩擦带电量随之上升这是因为随着气压的加大,粉末与摩擦枪的碰撞机会越多,故摩擦电量越大,但随着气压越来越大,同时也提高了粉末颗粒的飞行速度,这样就增加了粉末在空间的漂浮与反弹,从而使上粉率下降.因此有摩擦静电读数的增加并不能一定保证提高上粉效率。故而调整合适的气压对摩擦枪喷涂工艺尤其重要。

    2.5其他因素

    影响摩擦粉末带电量或工件上粉率还有很多其他因素,比如空气相对湿度、压缩空气露点温度、工件接地、粉末的流动性等。其中摩擦枪喷涂对喷涂车间的空气湿度要求较高,空气相对湿度过高或过低,都直接影响工件的上粉率,同时,过高的空气相对湿度,对摩擦枪的摩擦棒和管壁磨损较大,降低了摩擦枪的使用寿命。

    3、结语

    综上所述影响摩擦枪粉末带电量的因素主要有摩擦助剂、粉末粒径、粉末类型、气压大小、喷涂环境等。

    由于对复杂工件有着优异的上粉率和更加完美的涂膜,摩擦枪喷涂越来越受欢迎,对于粉末供应商来说,了解粉末的摩擦带电性尤其重要。因此,选择正确、合适的摩擦型树脂或者外加摩擦助剂,在合理的工艺条件下喷涂,有望达到满意的喷涂上粉效果和经济效益。

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