鋁型材靜電粉末噴涂常見質(zhì)量缺陷原因簡析

1　前言
 
近些年來，隨著建筑的多樣化、個性化，建筑鋁型材表面朝著顏色多樣化方向發(fā)展。靜電粉末噴涂工藝采用綠色環(huán)保技術(shù)，具有工藝操作簡單、節(jié)能、安全、污染小等特點，生產(chǎn)的鋁型材表面涂層具有顏色多樣、色澤均勻、耐腐蝕、附著力強、耐候性及環(huán)保性能好等優(yōu)點，壽命優(yōu)于一般的氧化型材。但在鋁型材靜電粉末噴涂過程中，型材表面涂層也經(jīng)常出現(xiàn)一些缺陷，對于這些問題，找出形成的原因及解決方法，并加強生產(chǎn)過程工藝控制，是保證粉末噴涂產(chǎn)品表面質(zhì)量的關(guān)鍵。
 
2　粉末噴涂常見質(zhì)量缺陷原因簡析
 
2.1　涂層色差
 
色差又稱色像差，是透鏡成像的一個嚴(yán)重缺陷，簡單來說就是顏色的差別（如圖1所示），GB 5237.4中要求粉末噴涂型材色差不大于1.5。在鋁型材靜電粉末涂裝中，涂膜產(chǎn)生色差的原因主要有粉末涂料和粉末涂裝工藝控制兩方面。
 
2.1.1　粉末涂料方面
 
在粉末涂裝產(chǎn)生色差，從粉末涂料本身考慮，可能的原因是配方選擇的原材料，例如顏料、固化劑等的耐熱性不太理想；另外，粉末涂裝廠的烘烤固化條件與粉末涂料生產(chǎn)廠調(diào)色時的烘烤固化條件之間有一定差距也可能引起涂層色差。
 
2.1.2　粉末涂裝過程方面
 
從粉末涂裝方面考慮，以下幾個方面的因素會影響粉末涂層的色差：
 
（1）涂層厚度不均勻，尤其是淺色粉末涂層，涂層膜厚不均而引起的色差更明顯。為了盡量減少涂層色差，在粉末涂裝中，必須保證一定程度的涂層厚度，而且涂層厚度要均勻；
 
（2）固化爐的溫度控制靈敏度差，溫度分布不均勻時涂層也容易產(chǎn)生色差。為了減少烘烤固化中的色差，要求固化爐的溫度分布較均勻；
 
（3）在粉末涂裝的烘烤工藝中，固化時間對涂層色差也有明顯的影響。特別是工件材料的厚度不同時，工件材料厚的比薄的升溫時間長，在輸送鏈速度固定的固化爐中，工件達(dá)到設(shè)定溫度后的有效固化時間短，這樣不同材料厚度工件之間也容易產(chǎn)生色差。因此，在粉末涂裝那些不同材質(zhì)、厚度、形狀和大小的工件時，就應(yīng)按照工件的材質(zhì)、厚度、形狀和大小進(jìn)行分類，然后分別設(shè)定不同烘烤時間進(jìn)行烘烤固化；
 
（4）粉房換色，懸鏈停止時間太久，固化時間太長，導(dǎo)致型材在爐子中固化過度變色。

 
 

    圖1 涂層色差

 
2.2　涂層附著力差
 
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，粉末噴涂型材的干附著性、濕附著性和沸水附著性達(dá)到0級。
 
2.2.1　粉末涂料方面
 
從粉末涂料考慮，如果在配方設(shè)計中樹脂的選擇或固化劑的品種和用量選擇不合理，成膜助劑的質(zhì)量百分含量或者體積濃度不恰當(dāng)都會影響到涂膜的附著力。
 
2.2.2　粉末涂裝過程方面
 
從粉末涂裝過程考慮，影響涂膜附著性能的主要原因有如下幾個方面：
 
（1）工件表面處理得不好。工件表面油污未清洗干凈，或者鉻化膜質(zhì)量不好，表面沾污前處理槽液殘渣等，在此情況下，粉末涂裝以后涂膜與底材的附著力不好，同時導(dǎo)致涂膜耐沖擊性能下降，此時應(yīng)通過加強工件的表面處理工藝來解決；
 
（2）固化爐的烘烤固化溫度、固化時間未能達(dá)到工藝要求，實際生產(chǎn)過程中需根據(jù)型材大小、粉末類型合理設(shè)置固化溫度及時間。在粉末涂料的固化條件中，固化時間是指被涂物達(dá)到固化溫度以后保溫的時間，而不是指工件放入烘烤爐以后就開始計算的時間。當(dāng)工件材料愈厚，掛的件愈多，那么工件的熱容量也就愈大，工件升溫至控制溫度所需要的時間就愈長。如果有效烘烤時間不夠時，涂膜固化不完全，涂膜的物理力學(xué)性能就達(dá)不到要求。因此，在粉末涂裝中，需定期用爐溫跟蹤測定儀測定固化爐爐溫狀況，以確定合理的烘烤固化溫度和時間，這樣才能保證涂膜的完全固化；
 
（3）空壓機為涂裝過程提供輔助空氣，空氣排水、除油不充分會對涂裝質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此油水分離器、干燥機及排水裝置需做好日常維護(hù)保養(yǎng)工作，制定日常專人維護(hù)制度。
 
2.3　涂層橘皮
 
橘皮即涂層不均勻、不平整，目視如橘子皮狀（如圖2所示），引起橘皮的原因主要包括以下幾個方面：
 
（1）粉末質(zhì)量問題，粉末流平劑等原材料質(zhì)量不合格或配方問題；
 
（2）涂膜太薄，流平受阻不能很好展開，此時能看到型材基體紋理；涂膜超厚，涂膜表面呈斑紋狀桔皮；
 
（3）粉末涂料固化速度太快，自身流平性差；
 
（4）烘烤溫度過低，熔融流動性差；
 
（5）噴粉時粉末霧化不好。
 
其解決措施也應(yīng)相應(yīng)地從以下幾個方面去考慮：
 
（1）重新調(diào)整粉末涂料的固化速度和流平性，或選用新粉末涂料；
 
（2）做好涂裝過程膜厚控制，避免膜厚太薄或超厚；
 
（3）調(diào)整好靜電噴涂的工藝參數(shù)，主要應(yīng)控制高壓靜電和工件表面與噴槍之間的距離，達(dá)到控制膜厚大小及涂裝均勻性的效果。

    圖2 涂層橘皮

 
2.4　涂層縮孔
 
縮孔即在涂層表面由一個中心點始發(fā)，在涂層表面形成的一個圓形凹陷。
 
2.4.1　粉末涂料方面
 
從粉末涂料本身考慮：
 
（1）粉末涂料本身的質(zhì)量問題，如粉末涂料制造過程中混入油和水，以及樹脂本身的質(zhì)量問題等；
 
（2）樹脂成份不同的粉末涂料混用，粉末涂料之間兼容性差；
 
2.4.2　粉末涂裝過程方面
 
從粉末涂裝角度來考慮，容易產(chǎn)生涂膜縮孔等弊病的原因有以下幾個方面：
 
（1）前處理脫脂不干凈，表面有油污，或者脫脂后水洗不凈造成處理液殘留而引起的縮孔；
 
（2）粉末涂料靜電噴涂所用的壓縮空氣中油、水含量超標(biāo)，導(dǎo)致粉末涂料受污染；
 
（3）懸掛鏈上油污掉落到工件表面引起的縮孔；
 
（4）粉末涂料受潮嚴(yán)重時，也容易使涂膜產(chǎn)生縮孔。粉末涂料應(yīng)在室溫和干燥的條件下存放，對那些已打開包裝但尚未用完的物料，一定要扎好塑料口袋防止受潮。特別要注意回收粉末涂料在回收過程中容易吸潮和帶進(jìn)雜質(zhì)等問題，回收粉要與新粉末涂料按一定比例混合后馬上使用。
 
2.5　顆粒
 
2.5.1　粉末涂料方面
 
從粉末涂料本身考慮，在粉末涂料制造過程中，粉末中帶入雜質(zhì)或環(huán)境中的灰塵進(jìn)入粉末涂料中，都可能引起表面顆粒（如圖3所示）。
 
2.5.2　粉末涂裝過程方面
 
從粉末涂裝過程考慮，下列問題容易引起涂膜顆粒：
 
（1）工件表面毛刺、麻坑等缺陷容易使涂膜出現(xiàn)顆粒。這是因為當(dāng)粉末涂料烘烤固化，粉末涂料熔融流平時使工件表面封閉，隨著工件溫度的升高，毛刺和麻坑中的空氣壓力加大，從而拱起熔融流平的涂膜。解決這種問題的根本措施是控制型材擠壓過程的表面質(zhì)量；
 
（2）工件表面處理不干凈，表面處理液中的殘渣等雜質(zhì)仍附著在工件表面上，在進(jìn)行粉末噴涂時容易產(chǎn)生涂膜顆粒。這種問題只要通過及時清理前處理殘渣，在水洗工藝中將工件清洗干凈就能解決；
 
（3）在靜電粉末涂裝中，噴粉室周圍的生產(chǎn)環(huán)境不干凈，特別是空氣中的一些粉塵和顆粒物被帶進(jìn)粉末涂料或噴粉室，在粉末涂料熔融流平時，成為涂膜中的顆粒。這種問題通過將噴粉室與生產(chǎn)車間隔離，以防止生產(chǎn)車間的灰塵和污物帶進(jìn)噴粉室；
 
（4）在回收粉末涂料過程中，回收粉末未過篩或篩網(wǎng)目數(shù)太小會引起涂層顆粒。解決這種問題的方法是選用合適目數(shù)的篩網(wǎng)，回收粉末經(jīng)自動或手動振動篩，篩后的粉末再與新粉按比例混合后使用；
 
（5）粉末揮發(fā)物在固化爐內(nèi)結(jié)成絮狀物或輸送鏈掛具上顆粒掉落，都會產(chǎn)生涂層顆粒。解決這種問題的方法是及時清理固化爐及輸送鏈上附著的雜質(zhì)。

    圖3 顆粒

 
3　小結(jié)
 
靜電粉末噴涂生產(chǎn)過程中，需正確控制好各個工藝環(huán)節(jié)，并根據(jù)生產(chǎn)實際情況進(jìn)行調(diào)整。對生產(chǎn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問題要及時分析并解決，通過加強生產(chǎn)工藝控制，形成操作規(guī)程并嚴(yán)格落實，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與可靠。