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喷涂铝型材金属粉末涂料施工工艺探讨

发布时间:2018-11-03

粉末喷涂作为铝型材的表面处理方式之一,由于其4E特性以及表面效果多样化,深受消费者喜爱。随着生活水平提高以及市场多样化需求,金属粉末喷涂型材的使用更加广泛,在喷涂型材中占据的比例越来越高。但是,由于金属粉末种类、规格、金属粉品质、粉末质量各不相同,再加上型材生产厂家所用喷涂设备有一定区别,金属粉末施工效果并不十分理想,其主要问题是表面金属效果与标准之间的差异,批次生产的色差以及施工不稳定。

本文从金属粉末的制备以及喷涂施工工艺角度出发,根据生产现场实际经验分析了金属粉末喷涂的施工要点,以供行业专家参考。

2 金属粉末喷涂机理

众所周知,静电粉末喷涂过程中,粉末涂料流化过后通过气流输送至喷枪,喷枪通过高压静电发生器,在喷头的电极针产生电晕放电,在电极附近产生了密集的负电荷,粉末从枪头喷出时,捕获电荷成为带电粉末,在气流、电场以及自身重力的作用下,飞向接地工件,并吸附在型材表面上。金属粉末静电喷涂与常规粉末静电喷涂原理一致,但是由于金属粉的特殊性,其喷涂机理需要作进一步说明。

其中,ρ指的是输送气体密度,ρP指的是粉末颗粒密度,ε指空隙度,λ*Z指的是碰撞压力损失系数,fL为fanning摩擦系数,c指管道内颗粒速度,νε指的是气体实际速度,Ex指实际电场强度。

由上式可以看出,粉末喷出动力状态与空气输送密度ρ(流速)、粉末颗粒密度ρP(粒径)、空隙度ε(粉量)电场强度Ex以及粉末带电量q密切相关,而与碰撞力、摩擦力以及涡流曳力等阻力可以忽略不计。粉末喷出过程中,空气输送密度、空隙度、电场强度属于外界因素,因此,金属粉与普通粉的区别就在于粉末颗粒密度(ρP)、带电量(q)的区别。

3 金属粉末涂料制备

金属粉末涂料生产包括熔融挤出法、干混法以及bonding技术。熔融挤出法与传统的粉末制备工艺一致,只是在原料中加入了金属颜料,然后高速预分散、熔融挤出、压片破碎、磨粉筛分而制成成品,这种方法工艺虽然简单,金属粉与基粉得到均匀混合,但是生产工艺存在高温基础以及高温剪切,容易造成金属表面氧化、金属粒片破碎变形,喷涂过后的型材往往得不到理想的金属效果。

干混法是将金属粉加入预先制备好的基粉中,通过高速混合制成成品,这种方法的优点是金属粉末不容易被破坏,喷涂后的金属效果充分发挥,其明显不足是金属粉与基粉的分离现象很明显,尤其在喷涂过程中由于重力、形状、带电量与基粉颗粒不一致,造成型材表面色差、金属效果不一致,同时容易对粉泵、文丘管、喷枪电极针、扁平枪嘴造成磨损。

bonding技术是在干混法的基础上改进而来的,金属粉与基粉混合均匀后,在惰性气体保护下,将温度均匀稳定的升到树脂软化点,使基粉颗粒与金属粉颗粒相互粘附,甚至部分包裹金属粒片,从而使金属粉与基粉物化性能趋于一致,这就使喷涂过程中,金属粉能够良好的分散在型材表面,达到较好的金属效果。干混法与bonding技术比较,干混的金属粉添加量只能控制在7%以下,而bonding技术可以添加到20%,随着其工艺的成熟,bonding技术的应用将更加广泛。

为了达到用户要求的表面效果,金属粉的材质、规格、品质都必须通过严谨的挑选。目前,全球颜料工厂较多,提供的金属粉种类各异。较为常见的分为铝银粉、铜金粉以及珠光云母粉。其中铝银粉分为浮型和非浮型,浮型铝银粉容易漂浮到涂层表面,形成一层金属表面,但是耐化学品和耐候性很差;非浮型浮的倾向性相对较弱,但是能够与基粉良好的结合,涂层的理化性能较好,而且能够达到较好的金属效应,非浮型铝粉通常经过表面处理,常见的有TiO2包覆处理,溶胶包覆处理以及有机聚合物处理。

铜金粉的组成主要是铜或铜锌合金,为了达到较好的铜金效果,铜粉颗粒表面也往往覆盖一层保护膜,而保护膜的厚度影响了其光的反射衍射,导致其表面呈现金色、红色、古铜或者青金颜色。云母粉横断面类似于珍珠的结构,人工云母粉根据这一原理,在云母芯片上包裹一层具有高折射指数的金属氧化物,如,TiO2、Fe2O3等,高折光指数的金属氧化物和低折光指数的云母芯片并行排列,从而产生了可视的彩虹颜色,如果控制金属氧化物的厚度或者配比,云母粉的颜色更加丰富。

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