提高粉末涂料在静电喷涂中死角上粉率的工艺技术研究.docx

第 35 卷第 4 期涂料技术与文摘Vol.35 No.42014 年 4 月COATINGS TECHNOLOGY ABSTRACTSApr.2014提高粉末涂料在静电喷涂中死角上粉率 的工艺技术研究Research on Innovation for Improving Spreading Rate of Powder Coatings on Surface of Dead Corner via Electrostatic Spraying Process高庆福，史中平(广州擎天材料科技有限公司，广州 510860）摘要：介绍并探讨在静电喷涂中影响死角上粉率的各种因素，提出了调整粉末配方和喷涂工艺 的具体工艺措施，有效地提高了粉末在静电喷涂中死角的上粉率，为减弱粉末涂装过程中的法 拉第笼效应屏蔽提供一种可能性。关键词：静电喷涂；粉末涂料；法拉第笼效应；上粉率中 图 分 类 号 ：TQ639 文献标识码：A 文章编号：1672-2418(2014) 04-0036-040 引言粉末涂料具有较高的生产效率，优异的涂膜性能， 良好的生态环保性和突出的经济性等特点，受到市场的 广泛青睐。在生产中，设备厂家通过对静电设备喷枪的改良和 设备技改提高死角上粉率。工件死角上粉率看似非常 简单的问题，即让经过静电喷枪的粉末附着在复杂折弯 工件的凹面处，然而做到这一点非常困难。实际生产中 工件形状更为复杂，需要采用多把喷枪进行喷涂。因此 粉末在喷涂过程中，必需克服各种不利因素，减弱法拉 第笼屏蔽效应，使凹槽区域得到有效涂装，即提高死角 上粉率。本文着重研究高压静电喷枪在电晕放电喷涂 过程中如何改善工件折弯凹槽内部金属死角上粉情况。1 影响粉末涂料死角上粉率原因影响粉末死角上粉率的因素有很多，其中的两个主 要理论因素，分别是粉末的带电效应和法拉第笼屏蔽 效应。1.1 粉末带电效应粉末的带电效应决定粉末自身所带的电荷 q0，影响粉末粒子在接地表面的工件上的沉积率。喷涂粉末受 电场力作用，粒子到达工件表面后，带电颗粒缓慢消散 电荷，表面逐步形成次生电场，粉末在电场作用下，沉积 在工件表面，当粉末达到一定厚度，电场逐渐减弱，粉末 上粉率变差。所以工件表面涂层厚度受颗粒平均电荷 和涂膜厚度的影响。由此可推断粉末的带电效应是影 响死角上粉的重要因素。在一定时间内，粉末沉积颗粒所带平均电荷是表面 电阻系数的函数。可见粉末的上粉沉积率与粉末的电 阻率有较强的内在联系，在试验中降低电阻率，有利于 粉末带电，提高死角上粉率。1.2 法拉第笼效应粉末喷涂到工件表面，普通电晕喷枪释放的强电场 具有十分突出的优势，整个表面上粉率好，但当工件表 面带有深凹坑或沟槽时，往往会碰到法拉第笼效应，见 图 1，喷涂的粉末粒子会集中在电力线阻位较低处（即 这些凹陷部位的边缘处），因为边缘处场强增加，直接导 致粉末粒子朝边缘处运动，这些地方的粉末沉积明显， 粉末很难到达凹槽内，这就是我们平常所说的法拉第笼 效应。理论上讲，当边缘处涂上厚厚的粉末层，其他粉粒 便不能再在该处沉积时，唯一的去处就只能是进入深凹的底部。真实情况并非如此，实践例子证明，粉末无法 到达工件凹槽底部，因为其一，由于粉粒被电场强力地 推向法拉第笼的边缘，因而只有很少的粉粒有机会进入 凹陷部位。其二，由电晕放电产生的自由粒子会沿电力 线走向工件的边缘处，使已有的涂层迅速被多余的电荷 所饱和，以致反向离子化十分强烈，形成凹槽真空，内部 不带电，无法沉积粉末粒子，所以死角上粉难。图 1 法拉第笼效应图 2 试验铝板喷涂前用夹子将 3 条铝 片（ 宽 3cm，长 和铝板相 同），分别固定在相应部位，两条位于槽外，一条位于槽 底壁上，然后在固定风量，电压下根据试验喷涂定量粉 末。3 条铝片在喷涂前、后分别称质量，以测定粉末沉 积量。通过槽内底壁粉末沉积量 minternal 与槽外两条铝 片上粉末量平均值 mouter 进行比较 ，就 能测出死角上 粉率：2 试验方法mouter= mouter （1）+ mouter （2）2式(1)原有评判粉末死角上粉率好坏与否，在工业生产R = minternalm式(2)中，粉末企业只是根据客户反馈信息，说上粉率好还是 不好，然后进行配方调整。粉末厂家自身没有一个评判 标准，这对我们配方的改善是不利的。本项目拟设立一 个专门的实验程序，对粉末死角上粉率进行体系评价。死角上粉率测定： 实验器材：实验室高压静电喷枪；铝板；夹子；电子天平；实验粉末涂料； 试验方法：使用一个专门设计的铝板，进行死角上粉率的测试试验，铝板中央凹槽深 3cm，宽 3cm，如图 2 所示。outerR=1 表示死角上粉率好，R=0 时表示静电屏蔽效 应最大，死角上粉率几乎为 0。3 解决粉末死角