粉末涂料

粉末涂料的生产工艺一、粉末涂料的生产工艺过程与质量控制粉末涂料生产过程更接近塑料加工工艺，而不同于一般涂料的制作工艺。

热固性粉末涂料的生产要经过以下四到五个工序，即配混料工序、混炼挤出工序、冷却破碎工序、磨粉筛分工序，有的产品还需要加上拼混或邦定工序。

1、配混料工序：该工序是粉末涂料生产的基础，是粉末涂料生产最重要的工序。

目前该工序大都使用两种混料设备1.1固定高速混料罐这种混料罐下部装有水平转动的并有一定斜面的桨叶，桨叶将物料水平搅动，并在离心力的作用下物料趋向罐体内壁。

同时，桨叶的斜面将物料向上推抛，物料再顺着罐体侧壁的斜面向内翻动。

与此同时，侧面的破碎刀片高速旋转，将树脂打碎。

该混料罐混料强度大、效率高、设备结构和维修比较简单，其价格低，是目前最常用的混料设备。

此种混料罐可做成卧式结构，通过皮带轮传动和变速，这样可做成较大容量的混料罐。

这类设备的一个主要缺点是有混料和出料死角。

1.2翻转式高速配料翻转式高速混料机是目前比较新型的设备，有了翻转的动作，增大混料投料量效果很好，一次投料量和生产效率大大提高。

混料机罐体可进行多次的翻转操作。

混料机罐体罐机可分离，可一机多罐，以提高工作效率。

这种设备几乎没有混料和出料死角。

此外，一些低速混合器，如：滚筒式混合器、卧式混合器、锥式以及现在还在应用的翻转混合器（双锥、V型等）这里就不一一介绍了。

混料均匀（包括调整补料后的均匀）是该工序的关键，其工艺关键点：—物料的计量：称量的偏差量不会影响产品质量。

—物料的粒径：块状物料粒径的控制，小则影响挤出的压缩比；大则不均匀。

—投料量是否合适——投料的料容比，物料的堆积密度是罐体容积的30～80%。

—混料时间和搅拌次数——跑色的问题。

—补料的方法该工序对设备的要求是不能有混料和下料死角。

该工序的质量标准：物料均匀；同品种产品一致。

一旦混合不均匀，靠后面的混炼挤出工序是解决不了问题的！粉末涂料的颜色和涂膜性能的调整就在此工序完成。

2、混炼挤出工序2、1单螺杆挤出机：目前粉末涂料混炼挤出一般使用两种设备来完成，即单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

单螺杆挤出机的螺杆结构见下图单螺杆挤出机的结构为螺筒的内壁与螺杆的外缘以及螺筒内的三排阻尼销钉和螺杆上的凹槽，在螺杆转动时形成对物料的剪切和混炼，进口设备的螺杆还同时具有明显的往复运动（冲程在5cm以上），增强了物料的混炼效果。

单螺杆挤出机的螺杆扭矩相对较小，螺杆可以做得较长，使挤出物料在螺筒内的存留时间较长，单螺杆挤出机螺杆的转动和往复运动可使物料形成较多的湍流，可以增加树脂对颜填料浸润时间和增大物料的剪切流动方式，使物料的混炼更加充分。

单螺杆的螺筒内部结构间隙相对较大，挤出物料的胶化粒子较少。

单螺杆的混炼长度、间隙及往复地幅度决定其混炼效果。

进口单螺杆挤出机价格昂贵，国产单螺杆设备在许多方面达不到进口设备的条件，国内使用这类设备的粉末涂料生产厂家和数量不多。

单螺杆挤出机清机换色较困难。

以下表格列出BUSS公司不同的单螺杆挤出机的性能另外，掺有细粉的物料不适合在单螺杆挤出机生产。

2、2双螺杆挤出机：双螺杆挤出机的传动结构比较复杂，两只螺杆的转动方向相同，剪切程度加大。

双螺杆挤出机的螺杆结构见图双螺杆的螺杆结构1送料段（即螺旋进料器）2塑化段3混炼捏合段4加强混炼段对于单螺杆挤出机来说，双螺杆挤出机具有更好的分散效果，可加工加有细粉的物料，对填料填充较大的物料有较好的加工性能，自清洗性能好，螺杆更换、清理、换色容易。

缺点是温度稳定性较低，易产生胶化颗粒。

由于双螺杆间隙小，物料在螺筒中有更强的剪切分散。

双螺杆挤出机的螺杆可随意调节塑化段和捏合混炼段的比列，可对物料的分散效果进行调整，因而对粉末涂料产品的加工范围更宽，从高光平面粉到砂纹粉等等。

2、3该工序对物料温度的要求：粉末涂料的树脂部分在一定温度塑化后对颜料和填料以及其他材料形成一定程度的分散，下图就是挤出机各个区域的温度分布图。

一旦物料超出这个区域就容易发生分散差、堵料、预胶化等问题。

2、4该工序物料在螺筒内留存时间：挤出机的挤出量越接近其最大生产量时，物料在螺筒内留存的时间越短，反之则反。

或者说在保证一定喂料的情况下，螺杆转速越高，物料在螺筒内留存的时间越短，反之亦反。

物料在螺筒内滞留时间长则利于树脂对颜填料的浸润分散；螺杆的转速高则剪切分散效果好。

一些浸润分散性差而更需通过加强剪切分散而达到一定分散效果的的产品，如：羟烷基酰胺/聚酯体系和PT910/聚酯体系，则最好使用长径比较大、螺杆转速较高的双螺杆挤出机来生产。

3、压片破碎工序：该工序就是把塑化的物料进行冷却和粗破碎，以利于后面细磨粉工序的进行。

该工序的关键就是把物料快速冷却到最低温度，是磨粉工序保证磨粉质量的基础。

4、磨粉筛分工序：下图是磨粉工序设备系统图这套设备即完成了磨粉、也完成了筛分过程。

磨粉、筛分工序在生产过程有四个可调整的参数——进料速度、分级器（副磨）转速、引风量和主磨转速。

首先是主磨转速（或粉碎脊柱的线速度），物料是通过在一定速度下形成的撞击而破碎的，脊柱的线速度越高，产生的冲击能量越大，磨粉细度越高。

物料在磨膛内的撞击分为与脊柱和衬瓦的撞击以及物料之间的撞击，与脊柱和衬瓦的撞击更利于物料的破碎，物料之间的撞击粉碎效率较低，进料速度大会增加物料间撞击的机率，使磨粉效率降低，磨粉效果变差。

此外，还有两个控制值——磨粉温度、粒径分布数值。

磨粉、筛分工序是通过冲击粉碎，以气流为动力，粒度分布和磨粉温度为工作标准进行进料量和副磨转速调整配合的过程。

这一过程的核心就是力——冲击力、粉末颗粒旋转产生的离心力与气流形成的吸力。

粉末颗粒的离心力和颗粒的动能有关，颗粒的运动速度越大其动能越大，通过调整分级器转速大小来控制进入成品粉管道粉末颗粒的细或粗，具体的数值可依据粒度分析仪所测的结果来确定。

气流风量的调控则涉及到磨机内部环境的温度、粒径分布和成品率。

对于磨机来说，风量大利于降温；对于旋风分离器来说，风量大则产生的回流风也越大，对细微粉的抽吸率越大，粒径分布较窄，产量较大，但消耗也大；风量小旋风风速低，超细粉的损耗就要小些，产量较低。

调整风量的同时，一定要照顾到磨机的温度。

以上两个参数确定下来后，就可以根据磨机的工作温度来调整进料量了，如果磨机温度高，就应该减少进料量。

由于配方或产品品种的不同，会造成片料的硬度不同，在相同参数条件下，物料被粉碎的粒度不一样。

总之，磨粉过程应该依据粒径分布测试的结果，对磨粉系统的主磨转速、副磨转速、进料转速、引风量（最好通过调整引风电机的转速调整引风量）对磨粉粒径进行调整，生产出适合客户使用的粉末涂料。

5、拼混或邦定工序：有些产品磨粉后还需进一步加工。

5、1低速拼混设备一般为翻转式混合设备，如：V型混料机或双锥混合机5、2高速拼混机和邦定我们使用的高速配料罐也可作为高速拼混机使用。

高速混合机混料强度高，物料的分散性要比低速混合设备强很多，因而在拼混颜料或助剂时，颜料或助剂的聚集团被进一步分散，使产品的拼混效果更好。

如：金属颜料在相同加量的情况下，使用高速混合的产品涂膜表面的金属感更强。

需要注意的是，高低速拼混会造成表面纹理、颜色等不同。

邦定混合：通过一定的加热手段，使粉末涂料粒子与其它材料（金属颜料、珠光颜料等或粉末涂料粒子之间）形成一定熔结的混合工艺。

邦定混合分为低速邦定混合和高速邦定混合。

低速绑定混合使用的是锥形混合器，如下图，目前国内还没有使用经验。

目前国内大部分厂家使用的是高速邦定工艺，高速邦定采用的是高速搅拌摩擦加热的原理，主要邦定的产品是金属粉、珠光粉等。

国产高速邦定设备的温控性能较差，加上原料指标的波动，因此绑定产品的稳定性（主要是上粉率和涂膜外观）还不是很好。

由于邦定过程中部分粉末粒子有一定程度的熔结，因而用于邦定的底粉粒径应细一些；如果不能测定邦定底粉的玻璃转化温度，需进行一些实验来确定邦定温度和邦定时间。

邦定结束前加入白炭黑或氧化铝-C并迅速放料冷却。

邦定的金属粉末涂料解决了电晕枪的极针容易积粉而形成吐粉的缺陷。

完全邦定的金属粉末涂料不会因涂装设备不同而造成涂膜外观不一致。

6、粉末涂料的质量控制粉末涂料的质量水平是由粉末涂料的各种性能指标体现的，它体现在两个方面，即粉末涂料的使用性能和涂膜的装饰、防护性能。

6、1粉末涂料的使用性能6、1、1粉末涂料的储存稳定能粉末涂料在一定温度下，经一定时间储存，不发生粉末结块、不发生涂膜外观和性能的变化。

正常情况下40℃以下，存放一年之内不应发生任何问题。

6、1、2粉末涂料的粒径分布粉末涂料是由无数个不同粒径的粉末粒子组成的，所谓的粒径分布是指某一粒子群中，不同粒径的粒子所占比例。

D50：一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。

它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，D50也叫中位粒径或中值粒径。

D50常用来表示粉体的平均粒度。

粉末涂料的粒径越小，越利于涂层的流平。

但它的粒径小到一定程度时会发生聚集结团现象，使喷涂受到影响，粉末太细，带电性降低，涂装施工效率会下降。

粒径太大，涂膜流平不好，容易产生厚涂现象，影响粉末涂料的单位涂装面积。

粉末涂料的粒径分布情况与粉末涂料生产的磨粉设备有较大关系，粒径分布越窄，磨粉生产的损耗越大。

6、1、3粉末涂料的粉末流动性粉末涂料在供粉桶中的流化性能何在管道中的输送性能，可通过测定粉末涂料流动性指标——粉末流速R值表示。

往试验容器中装入(250±10)g的粉末涂料样品。

通过多孔的底部导入洁净的空气，调整压缩空气流速为(200±10)L/h。

为防止流化过程中出现的流沟和气泡，用直尺搅拌粉末直至粉末流化床的高度在搅拌过程中保持恒定。

测定流化床的高度h，测量精度为2mm，关掉空气让粉料静置下来（可能需要1~2min）。

测定静止粉料的高度h0，测量精度为2mm。

在空气流速相同的情况下再次流化粉料，搅拌以促进流化，等到流化粉料床高度恒定后，打开开口，同时按下计时器，在(30±1)s内收集从开口处流出的粉料。

关闭开口，称量收集到的粉料（m），精确称量至0.1g。

粉料流速6、1、4粉末涂料的密度粉末涂料中颜填料多则密度大，影响粉末涂料涂装的上粉率和喷涂面积。

粉末涂料的密度分实际密度和堆积密度，实际密度用比重瓶法测定。

6、1、5粉末涂料的沉积率粉末涂料的沉积效率是指沉积在目标上的粉末重量与所喷用粉末的重量比，以百分数表示。

粉末涂料的沉积效率不等于上粉率，是能表示上粉率高低的一个指标。

这种测定方法适用于静电枪喷涂和摩擦枪喷涂用粉末涂料，可用于比较相同喷枪不同粉末涂料或相同粉末涂料不同喷枪的性能对比。

粉末的粒径分布、密度、带电性、粉末流动性、涂装设备条件、涂装环境等都会对粉末涂料的沉积率或上粉率有影响。