浅谈粉末涂料的粒度检测

浅谈粉末涂料的粒度检测

一、粒度测量基础理论

1、粒径（粒度）的定义

当被测量颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体（或其组合）最相近时，就把该球体的直径（或其组合）作为被测颗粒的等效粒径（或粒度分布）。

2、粒度分布及其表述

2.1粒度分布

粉体样品由成万上亿个颗粒组成，颗粒之间大小互不相同，此时，其大小需要用粒度分布来描述。所谓粒度分布，就是粉体样品中各种大小颗粒占颗粒总数的比例。将粒度分布分成若干部分，每一部分与整个粒度分布的比称为微分分布或频度分布；从无限小到某一代表粒径之间的所有颗粒重量占总重量的百分比，叫做累积分布。

2.2表述方法

测得的粒度分布数据有三种表示方法：列表法、图示法、公式法。

2.2.1粒度分布表

用表格列出各个粒度范围的百分量或粒度组成，分布表表达了详尽的定量数据，如表1所示。

表1

2.2.2粒度分布曲线

与粒径分布表相对应，为了研究颗粒系统的粒度分布，以便分析、认识和解释，图示形式比表格形式易于理解，在粒度分析中，主要有两种图示：直方图和线形图，所用坐标为对数坐标，分布曲线形象、直观的给出了粒度分布，如图1所示。

图1

2.2.3公式法

从理论上说，粒度分布也可以用解析的数学函数来表示，在大多数情况下，用公式法表示粒度分布只在作理论研究时才用。

3、粉体粒度的简约表征—特征粒径

我们把用来描述平均粒度和粒度分布范围的参数叫做特征粒径。在大多数实际应用场合，只要确定了平均粒度和粒度分布范围，样品的粒度情况也就大体确定了。

3.1平均粒径。如图2所示。

3.1.1体积(重量)平均粒径D(4,3)，表示粒径对体积的加权平均。

3.1.2颗粒数平均粒径D(1,0)，表示粒径对颗粒个数的加权平均。

3.1.3表面积平均粒径D(3,2)，表示粒径对表面积的加权平均。

3.2中位径D50，表示样品中小于和大于它的颗粒各占50%。

3.3边界粒径，如D10，D90等。举例，D10=5μm，表示小于5μm的占10%。

图2

二、激光粒度分析仪介绍

激光粒度仪集成了激光技术、现代电子技术、电子技术、精密机械和计算机技术，具有测量速度快、动态范围大、操作简便、重复性好等优点，现已成为全世界最流行的粒度测试仪器。

1、仪器原理

激光粒度仪是根据光的散射现象来测量颗粒大小的，即颗粒尺寸越小，散射角越大；颗粒尺寸越大，散射角越小（如图2）。光是一种电磁波，散射现象的物理本质是电磁波和物质的相互作用的结果。在球形、匀质、各向同性的假定下，散射现象可用严格的电磁波理论，即Mie散射理论描述。Mie理论是描述散射光场的严格理论，适用于经典物理意义上

任意大小的颗粒

图3 光的散射现象示意图

2、仪器结构和工作原理

图3是经典的激光粒度仪的原理结构。从激光器发出的激光束经显微物镜聚焦、针孔滤波和准直镜准直后，变成直径约10mm的平行光束。该光束照射到待测的颗粒上，一部分光被散射。散射光经付里叶透镜后，照射到光电探测器阵列上。由于光电探测器处在付里叶透镜的焦平面上，因此探测器上的任一点都对应于某一确定的散射角。光电

探测器阵列由一系列同心环状光伏电池组成，每一个环带是一个独立的探测器，能将投射到上面的散射光能线性的转换成电压，然后送给数据采集卡，该卡将电信号放大，再进行A/D转换后送入计算机。

图4 经典的激光粒度仪的原理结构

3、性能特点

激光粒度仪自70年代问世以来，能迅速地成为全世界最流行的粒度测量仪器，是跟它特有的优异性能分不开的。

3.1测量的动态范围大

动态范围是指仪器能同时测量的最小颗粒与最大颗粒之比。动态范围越大，使用越方便。

3.2测量速度快

从完成分散后进样开始，到输出测试报告只需大约一分钟，是现有的各种粒度仪器中最快的仪器之一。

3.3重复性好

由于样品取样量相对于其他仪器要多得多，对同一次取样又进行超过100次的光电采样，因而测量的重复精度很高，平均粒径的典型精度可达1%以内。

3.4操作方便

相对于现有的各种颗粒仪器而言，它具有不受环境温度影响（相对沉降仪），没有堵孔问题（相对库尔特）等优点。宽阔的动态范围使用户不必为量程的选择而伤脑筋。

三、粒度仪器的选择

用户在比较和选购粒度仪器时，最关心的是性价比。粉末涂料生产企业如何选择性价比较高的产品，建议大家考虑以下指标：

1、重复性（再现性或精度）。是指仪器对同一样品进行多次测量所得结果的重复误差，误差越小，表示重复性越

好。现行的激光粒度仪国际标准建议，用D50、D10、D90的重复性来衡量整体重复性。

2、真实性。测试结果可用其他方法验证或与同类型仪器结果比较，差别在合理范围内。

3、易操作性。仪器是否便于操作，是其性能好坏的重要软指标。

4、量程。量程是指仪器能测量的总的粒径范围。量程越宽，使用范围越广。

5、粉末涂料行业习惯。是指粉末涂料行业的标准或是行业使用习惯及其发展趋势。

6、行业影响力。某种粒度仪在粉末涂料行业中是否已经有丰富的使用经验及客户数量。

7、价格。应选择价位适当的粒度仪。

8、售后服务。及时、有效的技术服务是保证客户仪器正常使用的重要措施。

四、粉末涂料的粒度分布

粉末涂料的粒度分布取决于制造粉末涂料所用的生产设备和生产工艺参数，同时种类和体系不同，粉末涂料品种所控制的粒度分布也不同。由于静电喷涂要求粉末涂料不仅具有极均匀的组成，而且要求有适当的粒度分布，因此喷涂的粉末粒径在10-70微米之间为宜。

五、粉末涂料粒度分布对涂装产品质量的影响

1、外观、流平性。

一般来说，粉末粒径越小，涂料固化时流平性越好，涂膜的外观越平整、光滑，但是粉末的带电性与粒径的平方成正比，粉末太细带电性降低，涂装施工效率就会下降，超细粉（粒径＜10μm）基本上不带电，同时粉末太细也加大了粉末生产难度。