塑料粉末喷涂方法的原理、特点和应用

方法

(1)静喷涂法

方法

(4)火焰喷涂法

原

理

是利用高压静电电晕电场，在喷枪头部金属上接高压负极，被涂金属工件接地形成正极，工件和喷枪电极之间施加高压直流电形成静电场，塑料粉末从储粉筒经输粉管送到喷枪的导流杯时，导流杯上的高压负极产生电晕放电，产生密集电荷使粉末带负电，在静电和压缩空气作用下，粉末均匀地飞向正极工件，随着粉末沉积层的不断增加，达到一定厚度时，金属工件最表层因粉末所带电与再飞来的粉末电荷同性，使新粉末受到排斥而不再附着，即完成一道喷涂。这时，将吸附于工件表面的粉末加热到一定温度，使疏松堆积的固体塑料粉末熔融、流平并固化后形成均匀、连续、平滑的涂层

原

理

粉末火焰喷涂是在特殊设计的喷枪中利用燃气(乙炔、氢气、煤气等)与助燃气(氧气、空气)燃烧产生的热量将塑料粉末加热至熔融状态及半熔融状态，在运载气体(常为压缩空气)的作用下喷向经过预处理的工件表面，液滴经流动、流平形成涂层

材

料

喷涂用的粉末应能满足如下要求:粉末的形状应有良好的气体输送性，材料的熔融温度和热分解温度的温差要大，否则容易造成材料过热分解，粉末不能是易分解、易燃烧的微细颗粒，为了便于形成涂层，熔融温度应低，材料的收缩变形要小。能够喷涂的塑料粉末范围较广，如聚乙烯、聚丙烯、尼龙、环氧树脂等

材

料

主要是热固性粉末。除了防腐、装饰作用外，还有绝缘、导电、阻燃、耐热等特殊功能的涂料。静电喷涂对粉末有以下要求:粉末疏松，流动性好，稳定的储藏性，合适的细度(80～100μm)，分布范围越窄越好，球状粒子效果好，粉末是极性的或容易极化的粉种，粉末的体积电阻要适当，粉末涂料表面的电阻要高

优

缺

点

能涂覆的涂层厚度大；设备简单，投资少，操作方便；可现场进行施工修补各种涂层缺陷；适应性强，基材可以是金属，也可以是混凝土、木材等非金属材料；更换粉末颜色及品种方便。对于形状复杂的工件涂覆困难，现场喷涂对较大工件预热比较困难，粉末的烧损较大，靠手工控制，不易获得十分均匀的涂层

优

缺

点

主要优点是工件不需预热，粉末利用率高(≥90%)，涂层较薄(40～100μm)，涂膜厚薄均匀且易于控制，无流挂现象，适于大批量生产。在防腐、装饰及各种功能性涂层方面应用广泛

主要缺点是涂膜较薄，不适于强腐蚀介质环境，需要专门的烘干室烘干，烘干温度较高，需要封闭的涂装室和回收装置，不适宜形状复杂工件和大工件

应

用

可以获得防腐、耐磨、减摩等多种性能涂层。喷涂粉末可以是单一的塑料粉末或树脂改性粉末，也可以是复合粉末，可以将金属、陶瓷等粉末与塑料粉末混合后实施喷涂，以改善涂层性能。实验表明，在高密度聚乙烯粉末(HDPE)中添加5%～30%(体积分数)的Fe-Ni-B合金粉末获得的喷涂层，其耐磨性、导热性和承载能力均得到显著提高。在无润滑剂的滑动摩擦情况下，涂层摩擦因数可降低12～1.5倍，相对耐磨性可提高7.3～18倍；添加5%～10%(体积分数)的粉末固体润滑剂，涂层摩擦因数从0.38降至019；而在润滑剂存在的条件下，摩擦因数降低得更多

目前，塑料粉末火焰喷涂技术已经应用于化工、纺织、食品机械等行业，在防腐、减摩等方面发挥作用。如：某葡萄酒厂低温发酵车间的16个发酵罐是采用不锈钢焊接的，罐体直径2400mm，高5400mm，厚3mm。使用后发现罐内壁出现点状腐蚀，使酒中铁离子超标，影响了产品质量。该厂使用涂刷涂料，使用一段时间后脱落。采用塑料粉末火焰喷涂技术在罐内壁喷涂聚乙烯和环氧树脂，效果良好

应

用

家用电器工业、机电工业、轻工业、石油化工以及建筑五金、仪器仪表等

电冰箱箱体静电喷涂的主要工艺：上工件前处理干燥静电喷涂固化冷却卸件

方法

(2)流动浸塑法

原

理

也称流化床法，其基本原理是利用工件的热容量进行塑料粉末的熔覆，是粉末涂料施工中用得比较多的方法。先将塑料粉末放入底部透气的容器即流化槽中，槽下通入的压缩空气使塑料粉末沸腾并悬浮于一定高度，而后把预先加热到塑料粉末熔点以上温度的工件浸入流化槽中，塑料粉末就均匀地黏附到被涂工件的表面上，浸渍一定时间后取出并进行机械振荡，除掉多余粉末，然后送入塑化炉经流平、塑化，最后出炉冷却，从而得到均匀的涂层

方法

(5)分散液喷涂法

原

理

分散液喷涂法包括悬浮液喷涂和乳浊液喷涂两种。它是将树脂粉末、溶剂混合成分散液，用喷、淋、浸、涂等方法涂覆于工件表面上，然后在室温或干燥温度下使溶剂挥发，从而在金属表面形成一层松散的粉状堆积层，再在一定的高温下烧结，使其形成一整体膜，并与金属表面牢固结合，烧结后经冷却可再继续涂下一层

材

料

常用的粉末涂料：①聚乙烯，流动浸塑的主要原料，成本低、加工性好、耐化学性好，耐热性不足；②聚氯乙烯，加热过程有发烟现象，耐化学性好，耐热性不足；③聚酰胺，流浸用的主要是尼龙1010、尼龙11、尼龙12，耐磨性好，自润滑性好，耐油性好，耐强酸性差

大多数热塑性和热固性塑料粉末都可以使用流动浸塑法

优

缺

点

优点：工艺上省能源、无污染、效率高、质量好、涂层厚，涂膜的耐久性、耐蚀性和外观均较好，粉末涂料损耗少，设备简单，投资少。其缺点是不易涂覆约75μm以下膜厚的涂层，工件必须进行预热，主要适用于热塑性涂料

材

料

聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、氯化聚醚、聚苯硫醚等粉种其熔融黏度比普通热塑性树脂高很多，难以采用一般热塑性塑料的加工方法。可将粉末加热到熔点以上，使其由结晶相转变为无定形相，形成密实、连续、透明的弹性体，再通过降温转变为结晶相

应

用

在交通道路、建筑、电器通信、管道材料、养殖、家庭、办公等方面用途广泛。钢管流动浸塑工艺流程如下：钢管表面清理脱脂酸洗水洗中和水洗热水洗磷化处理或上底漆预热流动浸塑塑化冷却检查包装

优

缺

点

用分散液喷涂法，可涂装比较复杂的工件，得到性能优良的涂膜。缺点是施工费用较高，对粉末要求高，须分散得很细

方法

(3)静电流浸法

应

用

石油化工、日用品等防腐、减摩、防黏、装饰涂层，如硫酸铝加热器的PPS涂覆，具体工艺如下：制备分散液→工件表面预处理→分散液喷涂→烧结塑化→淬火→针孔检验

原

理

静电流浸法是综合了静电喷涂和流动浸塑的原理而设计的一种方法，该法在流动浸塑槽的多孔板上安装了许多电极；电极上有高压直流电通过，于是使流动浸塑槽中的空气电离而带电，带电的空气离子与塑料粉末撞击使塑料粉末带电，粉末粒子带负电，工件接地带正电，静电吸引作用使塑料粉末被吸附到工件表面，再经加热熔融固化即可形成涂层

方法

(6)不预热塑料粉末火焰喷涂法

原

理

不预热塑料粉末火焰喷涂，即在金属表面预涂一层胶黏剂，再直接在胶黏剂表面喷涂塑料粉末以获得涂层的方法

材

料

静电喷涂的粉末原则上都可以用于静电流浸，但粒度范围较窄，其粒子大小以20～100μm为宜。目前常用于静电流浸的粉末有聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、环氧树脂、环氧聚酯、聚酯等

材

料

选用改性环氧类胶黏剂作为底胶，采用调整的喷涂枪头进行喷涂，可以得到流平良好的聚乙烯喷涂涂层，涂层与基体结合良好，剥离试验中涂层多为内聚破坏

优

缺

点

静电流浸法具有效率高、涂层厚度可以控制、设备小巧、投资较少、操作方便等优点。缺点是不适于大型工件

应

用

不预热塑料火焰喷涂技术应用于大型钢结构，喷涂效率低，预热困难可采用本法

典型不预热塑料粉末火焰喷涂工艺流程如下:工件预处理(喷砂、磷化等)→用刷涂、辊涂的方式在金属基体上均匀涂布一层底胶→火焰喷涂→工件冷却(空冷、水冷)→涂层检验→成品

应

用

主要用于线材、带材、电器、电子元器件等形状比较简单、厚度较小的金属材料的防腐、绝缘及装饰涂塑，被涂物的尺寸应在流动浸塑槽的尺寸内，但带状物的长度无限制