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          在粉末涂料使用中的主要幾點質疑
          時間:2021-09-02 16:39:20 點擊次數:29

          材料、能源、信息作為現代人類文明的三大支柱,推動著社會高速發展。近幾十年來,新技術、新材料層出不窮,使得各行業發生了許多革命性的變化,粉末涂料作為最近幾十年才發展起來的新型涂裝材料,以其優異的性能和環保性,引發了涂裝行業的一次革命,自粉末涂料誕生到現在一直處于高速發展階段。粉末涂料理論是建立在高分子物理、高分子化學、靜電理論等基礎上的新學科,在很多方面還不成熟,現有的理論對有些現象還不能充分解釋,有些概念還處在不斷更新和發展階段,有的問題還只限于定性討論。而在生產和使用領域人們雖然積累了很多經驗和技巧,噴涂工藝日趨成熟,但很多方面還存在誤區,如何合理選擇粉末、正確使用粉末已成為涂裝行業的重要課題,本文質在提出一些存在爭議或多數人感到模糊的論題,并愿與業界人士共同探討。

           

          1.粉末涂料的帶電機理

          靜電理論是粉末涂料噴涂的基本理論,按靜電產生方式分為電暈槍和摩擦槍。電暈帶電是電暈噴槍噴涂的理論基礎,其原理是:利用電極電離空氣,然后使附近通過的粉末粒子帶電,具體方法是在噴槍的槍管末端設置電極,并加以高壓,電極的作用在于使位于槍頭附近的空氣分子電離成帶電離子云,粉末涂料在供粉器內經流化與空氣形成混合氣粉,通過軟管送往噴槍均勻噴出,粉體在經過噴槍頭離子云時變會吸取負離子,因而帶負電,噴槍與工件之間形成電場和電力線,在庫侖力的作用下,帶有負電的粉體粒子會被基材(已接地)上的正電所吸引,在壓縮空氣推力和庫侖力作用下,飛向工件,而使粉末粒子附著在基材表面上。

          還有一部分學者認為,粉末在噴槍頭部并沒有帶電,而是被極化,變成偶極子,在電場中運動并到達工件表面,偶極子在表面首位相接,致密地吸附在工件上,這種說法的根據是:把噴槍噴出的粉末收集在絕緣的容器內,檢測其帶電程度,發現粉末并不帶電荷。這種理論對工件接地不能很好地解釋。

          雖然靜電噴涂理論還有很多爭議,但是靜電噴涂畢竟已經在粉末涂裝行業應用了幾十年,并且是目前使用最廣的噴涂方法,隨著人們認識的不斷提高,靜電理論的不斷完善,很多現象可以得到完美的解釋。

           

          2.內在質量與外觀

          涂料涂裝的主要目的有兩個:裝飾和保護,裝飾是外在質量,保護是內在質量,內在質量決定外在質量,如果涂層的保護功能都失去了,也就談不上裝飾了。同時,對不同的工件側重不一樣,如:管道防腐粉末涂料主要強調防腐性,對流平、顏色、光澤要求不嚴格,而家電、家具等用品則較側重于裝飾性,力求有一個比較漂亮的外觀。而對大部分噴涂的工件,對裝飾和保護都同等重要,因為粉末涂料的各種指標之間有著密切關聯,如硬度與韌性、附著力與抗沖擊性、流平與邊角覆蓋、施工性與涂裝效果等,如果過分強調某一指針,而忽視總體性能指標,則會造成顧此失彼,得不償失。

          1)流平與邊角覆蓋

          國內很多生產和使用粉末涂料的廠家往往只注重流平,而忽視邊角覆蓋,但是據筆者觀察,粉末涂層一般的損壞都是從涂裝較薄的邊角處損壞并開始破壞的,:冰箱、洗衣機、空調器等家電產品和燈桿、護攔等公用設施,而這種損壞的危險性和對裝飾效果的破壞最為嚴重。一般來說,邊角部位噴涂時雖然能夠很好的上粉,但在烘烤過程中隨著粉末的熔化,在表面張力的作用下,在邊角處產生回縮,致使這個鋒利的邊角部位厚度非常薄。水汽很容易從最薄弱邊角滲透進去,然后沿著涂膜與基材之間長驅直入,在化學和電化學作用下使基材逐漸銹蝕,形成帶有結晶水的鐵氧化物,體積膨脹,使涂膜剝離,同時繼續往基材深處腐蝕,造成基材斷裂。如果用于高層建筑,將來銹蝕到一定程度,則可能發生斷裂和墜落,危害人身安全。

          曾經觀察戶外粉末涂裝的器具,如:空調器、鋼窗、交通護攔等,發現由于觀察者距離較遠,涂膜的桔皮、顆粒等基本察覺不到,而由于邊角覆蓋不好而造成的黃銹則會在表面形成明顯的銹跡流痕,非常顯眼而且不美觀,一般情況下,整個體系粘度越小,流平越好,邊角覆蓋越差。我們可以觀察國外的粉末涂料一般流平并不見得很好,但是邊角覆蓋往往非常好,有些人認為外國人喜歡大桔皮表面,其實這是他們根據多年經驗總結出的犧牲外在質量提高內在質量的一種做法。

          而在其它一些領域,工件沒有大的平面,邊角較多,如:道路護網、自行車筐、雞籠鳥籠等制品則須要用熱塑性PE粉末涂料涂覆,這種材料具有非常高的分子量,熔融流動性差,所以不會產生邊角回縮現象,雖然這種材料熱固性粉末涂料附著力比較差,但是由于涂覆后,涂膜是包裹在絲狀的工件上,不存在剝離現象,可以得以良好的保護。

          2)施工性與涂裝效果

          粉末涂料涂裝后的效果很重要,但如果施工性能不好,其涂裝后的效果也難以保證,施工性也就是粉末涂料是否好使,包括:上粉率、流化性能、帶電均勻性,儲存穩定性、對烘烤溫度和時間的敏感程度等,這也是粉末涂料內在質量的一個體現,在粉末涂料競爭非常激烈的今天,提高施工性能也是質量競爭的一個方面,片面強調涂裝效果而忽視施工性能是不可取的。

          3)粉末涂料毒性與MSDS

          有關專家指出,中國已加入WT o,國內化工企業要融入全球經濟,參與國際競爭,必須熟悉、掌握與國際接軌的法律化、規范化的化學品安全說明書(Material Safety Dara SheetMSDs )、化學品安全注意事項商標警語(Warning Label)。MSDSWarning Label涉及有關法律、法規、標準(包括書寫內容、格式等)條文,是一門規范、系統、嚴謹,集法規、技術知識(化學、生物、環境、毒理、危險化學評估、審核、職業健康等)為一體的重要規范程序。國內粉末涂料行業很少編制安全說明書,有出口需要的,由于不了國外相關的法律和技術規范,或缺乏有關的化學品毒性信息,在編制MSD SWarningLabel時,往往可能提供謬誤的信息。這樣,如出口到北美市場,由于不符合所在國的法律、規范要求,往往延誤商機.甚至可能遭到法律的訴訟,從而造成無法彌補的損失。搞好MSDSWarning Label,將有利于國內產品進入國外市場。粉末涂料不僅出口需附有MSDS,在國內銷售同樣也應附有。據了解,中國境內眾多外資企業也在國內購買粉末涂料,但由于國內產品沒有MSDS而不予采購,只得舍近求遠從境外進口。

          毒性大小是粉末涂料的一個內在指標,粉末涂料的選材遵循低毒的原則,但是有些多年習慣使用的材料,如:TGIC、鉛鉻黃等,它們有刺激性或含重金屬,對人體可能造成傷害或潛在危險。發達國家比較規范,利用法律來限制有毒有害物質的使用,例如對于涂料中重金屬鉛的含量,北美、歐洲、澳大利亞、新西蘭、日本、韓國已經有立法限制,我國、俄羅斯等國家正趨向立法限制,對含鉛沒有立法限制的只有非洲大部分和南亞小部分地區。高標準的MSDSWarning Label編制與應用,無疑可顯示出企業先進的經營理念、高水準的生產和管理水平,從而有助于提升企業在國際市場上的品牌形象。

           

          3.納米材料的使用

          “納米”“納米材料”是當今材料界很時髦的名詞,其實納米只是一個長度單位,相當于十億分之一米,納米技術就是把材料制成1100個納米,使之具有非常神奇特性的技術。經過科學家近二三十年的研究發現,當物質的尺寸變的非常非常小的時候,比如幾十個納米、十幾個納米,甚至幾個納米,由于納米粒子較小的尺寸、大的比表面積產生的量子效應和表面效應,它會發生并表現出一系列奇特的力學、光、電、磁以及催化、滅菌抑菌等物理化學性質,實際上一個納米粒子里面只能排三五個原子左右,納米技術的精髓就是從對原子、分子的精確操縱出發構建具有全新分子全新排列形式的人造結構。

          納米材料有著神奇的功效,例如:提高強度、增強耐熱性、抗菌性、耐候性等,納米材料的有效使用可以徹底改變人們傳統的衣、食、住、行習慣。但是其應用必須是科學和嚴肅的。近一段時間國內出現了很多納米材料生產廠家,推出了所謂“納米”材料,如填料、顏料、助劑等等,據筆者通過分析測試,大部分市售的所謂“納米”材料粒子直徑多在幾微米或幾十微米,也就是說幾千或幾萬納米,根本算不上納米材料,而廠家宣傳的神奇功能根本就不具備,涂層的機械強度、耐候性、耐熱性等指標沒有明顯變化。所以我們在使用所謂“納米”材料時一定要認清是不是納米材料,是不是合理應用,是不是經得起時間的考驗。

           

          4.上粉率與噴涂面積

          有人認為上粉率高,則噴涂面積必然大,這種觀點未必全面。因為上粉率與粉末帶電性和粉末粒度有關,指在同樣的靜電電壓、氣壓、噴涂設備的情況下,粉末吸附在工件上的多少。而噴涂面積是指單位重量的粉末涂料涂覆的面積,與涂層厚度,粉末比重和利用率有關。有時由于噴涂人員經驗不足,噴涂上粉率高的粉末涂料時,往往噴的較厚,反而覺得噴涂面積小。

           

          5.粉末涂料自身僅僅一個半成品,只有經過噴涂、固化后才真正成為終究產品,消費者注重的僅僅涂料涂裝后的作用和質量,也就是說運用粉末涂料與生產粉末涂料同等重要,低質量的粉末,噴涂設備再好、前處理再詳盡、涂裝工藝再嚴格,也不會生產出高質量的產品:粉末質量再好,噴涂設備、工藝、前處理有問題,相同不會有高質量的產品,而現實情況是國內涂裝企業的注意力大多集中在粉末涂料產品自身,有了質量問題只往粉末上找問題,而對涂裝施工工藝注重及研究不行,致使大量涂裝產品無法到達應有的作用。

           

          每一種粉末涂料都有自己的固化特性曲線,在一定溫度和時刻范圍內能夠到達徹底固化,為了提高效率、下降成本而違反規則,縮短固化時刻的做法是不可取的,假如固化溫度或時刻不行,則會構成固化不徹底,應有的性能發揮不出來,其物理特性會大大下降,耐化學品性也不會好,裝飾性、防腐性、耐候性都達不到預期作用。有的低溫固化后的涂層即使徹底固化,也沒有高溫固化后的涂層性能好,特別是固化后成型的一些工件,在沖壓、折彎處會構成細小的裂紋,水分會沿著裂紋滲透,并很快使基材腐蝕,我們能夠看見野外運用的交通隔柵,在投入運用不久就會在路口的圓弧轉彎處出現銹的痕跡,這跟烘烤溫度和時刻及噴涂后折彎有直接的聯系。

          有人認為加熱溫度低一些,反響速度下降,流平能夠好一些,其實正好相反,由于粉末噴涂后,其熔化和固化幾乎是一起進行的,加熱敏捷、溫度升得快,系統粘度敏捷下降,在膠化前現已完成流平過程,這樣的板面流平性好,且桔皮物少。一起涂料對表面能夠很好濕潤,可改善其附著力,耐久性較好。由于敏捷地固化,膜層內部應力會多些,但由于涂膜較薄,物理特性影響很小。相反假如加熱緩慢,系統粘度總是保持一個較高的水平,這時固化現已開始,跟著反響的進行,粘度又在不斷升高,流平作用就不會好。

          總之,要想很快進行加熱以較短時刻到達固化溫度,能夠得到抱負的涂裝作用和長期維護功能,加熱溫度低、時刻過長的話,則在粉末涂料熔化、流平及濕潤被涂物以前就會發生固化作用,則物理性質就不抱負。一起揮發物很難跑掉,然后導致在有腐蝕性條件下,涂層會提早損壞,裝飾性和維護性得不到體現。

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