粉末涂料是用于施加干燥涂料的干法涂飾工藝。涂料由樹脂和顏料的精細(xì)研磨顆粒（用于著色）以及具有特定功能（例如光澤或硬度）的其他添加劑組成。將干粉涂料輸送到裝有電極的噴槍頭，以在粉末通過槍頭的帶電區(qū)域時(shí)為粉末提供靜電荷。帶電粉末顆粒被吸引到接地部分，并通過靜電吸引保持在那里，直到在固化爐中熔化并融合成均勻的涂層。
自從40多年前推出以來，粉末涂料已越來越受歡迎，現(xiàn)在已被許多普通家用和工業(yè)產(chǎn)品制造商使用。在北美，據(jù)估計(jì)有超過5,000個(gè)整理劑使用粉末在各種產(chǎn)品上生產(chǎn)高質(zhì)量，耐用的整理劑。粉末涂料的表面涂層可以抗刮擦、抗腐蝕、抗磨損、抗化學(xué)藥品和清潔劑，并且該工藝可以降低成本，提高效率并促進(jìn)對(duì)環(huán)境法規(guī)的遵守。
由于粉末涂料不含溶劑，因此該過程向大氣中排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）可忽略不計(jì)。它在應(yīng)用領(lǐng)域中不需要諸如液體精加工操作所需的排氣，過濾或溶劑回收系統(tǒng)。粉末噴涂室的廢氣可以安全地返回到噴涂室，而較少的烤箱空氣排到室外，這使得粉末噴涂成為安全，清潔的后處理替代方案，并節(jié)省了大量的能源和成本。
從理論上講，粉末過量噴涂的100％可以回收再利用。即使在收集過濾系統(tǒng)和零件懸掛架上有些損失，粉末的利用率也可能很高。過量噴涂的粉末可通過回收裝置回收，并返回給料斗，以通過系統(tǒng)再循環(huán)。產(chǎn)生的廢物通?？梢暂p松，經(jīng)濟(jì)地處置。
粉末涂料不需要風(fēng)干或閃蒸時(shí)間。與某些液體涂層系統(tǒng)相比，零件可以更緊密地放置在一起，并且可以自動(dòng)涂覆更多零件。使粉末涂料流淌、滴落或流掛是非常困難的，從而導(dǎo)致外觀問題的廢品率大大降低。
與某些其他噴涂技術(shù)相比，粉末噴涂操作需要最少的操作員培訓(xùn)和監(jiān)督。員工通常更喜歡使用干粉而不是液體涂料，而且在保潔方面的問題和衣物污染也要保持在最低水平。而且，更容易遵守聯(lián)邦和州法規(guī)，既節(jié)省時(shí)間又節(jié)省金錢。簡(jiǎn)而言之，粉末涂料可以提供五個(gè)“ E”：經(jīng)濟(jì)、效率、節(jié)能、環(huán)保和出色的表面處理。
粉末涂料有兩種類型：熱塑性和熱固性。熱塑性粉末在加熱時(shí)會(huì)熔化并流動(dòng)，但是一旦冷卻并固化，它們?nèi)跃哂邢嗤幕瘜W(xué)組成。熱固性粉末涂料在暴露于熱時(shí)也會(huì)熔化，但隨后它們內(nèi)部或與其他反應(yīng)性組分發(fā)生化學(xué)交聯(lián)。固化的涂層具有與堿性樹脂不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)。熱固性涂料具有熱穩(wěn)定性，并且與熱塑性粉末不同，在重新加熱時(shí)不會(huì)軟化回液相。與某些熱塑性粉末涂料相比，熱固性粉末也可以通過噴涂來形成更薄的薄膜，并具有更好的外觀。
粉末涂料開發(fā)的主要?jiǎng)恿κ亲非笠环N環(huán)保的替代溶劑型涂料的方法。為了追求可噴涂的低VOC涂料，Pieter博士 荷蘭的de Lange開發(fā)了在Z型葉片混合機(jī)中進(jìn)行熱熔配混的方法。這使得粉末涂料的一致性更高，并為薄膜熱固性產(chǎn)品提供了機(jī)會(huì)，該產(chǎn)品可以更好地與液體涂料競(jìng)爭(zhēng)。De Lange還在1960年開發(fā)了用于熱固性粉末涂料的靜電噴涂方法。通過在干燥粉末中添加壓縮空氣來“流化”材料，他能夠噴涂涂料并提供裝飾膜。該過程于1960年代在美國引入，并在隨后的30年中持續(xù)快速增長。
粉末預(yù)處理
粉末噴涂過程的第一步是準(zhǔn)備或預(yù)處理零件。要涂覆的產(chǎn)品要進(jìn)行清潔和預(yù)處理操作，以確保要涂覆的表面清潔并且沒有油脂、灰塵、油、銹和其他污染物?；瘜W(xué)預(yù)處理通常在一系列噴霧室內(nèi)進(jìn)行。首先使用堿性，酸性或中性清潔劑清潔零件。在許多情況下，零件用鐵或磷酸鋅的轉(zhuǎn)化膜或過渡金屬轉(zhuǎn)化膜（例如氧化鋯產(chǎn)品）進(jìn)行表面處理。每個(gè)階段通常由沖洗階段隔開，以去除殘留的化學(xué)物質(zhì)。噴涂系統(tǒng)可以對(duì)各種零件尺寸和配置進(jìn)行預(yù)處理；在某些應(yīng)用中，可以使用浸漬罐代替噴霧罐。
具體的預(yù)處理過程選擇哪種材料取決于涂層和基材的特性，以及被涂層產(chǎn)品的最終用途。粉末涂料中最常用的預(yù)處理是用于鋼的磷酸鐵，用于鍍鋅或鋼基材的磷酸鋅，以及用于鋁基材的磷酸鉻或非鉻處理。除了傳統(tǒng)的磷酸鹽工藝外，還出現(xiàn)了使用過渡金屬和有機(jī)金屬材料或其他替代品的一組新技術(shù)。這些替代的轉(zhuǎn)化涂層可以在很少或沒有熱量的情況下施涂，并且與常規(guī)的磷酸鐵或磷酸鋅配方相比，它們?cè)陬A(yù)處理槽中更不容易產(chǎn)生淤渣。結(jié)果是在降低能源成本，減少占地面積要求和減少廢物處置要求方面提高了運(yùn)行效率。
就地干燥的預(yù)處理產(chǎn)品，例如用堿金屬磷酸鹽進(jìn)行的密封沖洗，可以減少粉末涂料施工之前所需的步驟數(shù)。鉻原位干燥處理對(duì)多金屬基材有效，并且可能是某些應(yīng)用所需的唯一預(yù)處理。非鉻技術(shù)也很常用。隨著時(shí)間的流逝，非鉻鋁處理劑以其優(yōu)異的性能而變得非常流行。
化學(xué)預(yù)處理過程完成后，零件將在低溫干燥箱中干燥。然后可以準(zhǔn)備進(jìn)行涂層。
對(duì)于許多功能性應(yīng)用，可以使用機(jī)械預(yù)處理，例如噴砂或噴丸處理。通過這種方法，使用高速空氣將沙?；蜾撏枭湎蚧模瑥亩谠摬考闲纬慑^固圖案，從而改善粉末涂料對(duì)基材的附著力。機(jī)械清潔對(duì)于去除無機(jī)污染物（例如鐵銹、軋機(jī)氧化皮和激光氧化物）特別有用。
機(jī)械噴砂可單獨(dú)使用或與化學(xué)處理一起使用。噴砂操作可為粘結(jié)提供出色的表面，但不會(huì)增加任何額外的腐蝕防護(hù)。在許多情況下，噴砂表面首先要涂覆合適的底漆，以為僅噴砂表面增加額外的腐蝕保護(hù)。通過使用含鋅材料可以進(jìn)一步增強(qiáng)底漆。
粉末應(yīng)用
噴涂粉末涂料的最常見方法是使用帶有粉末輸送系統(tǒng)和靜電噴槍的噴涂設(shè)備。帶有粉末回收系統(tǒng)的噴房用于封閉噴涂過程，并收集所有噴涂過量的粉末。
粉末輸送系統(tǒng)包括一個(gè)粉末存儲(chǔ)容器或進(jìn)料斗，以及將粉末和空氣的混合物輸送到軟管或進(jìn)料管中的泵送設(shè)備。一些進(jìn)料斗會(huì)振動(dòng)，以幫助防止粉末在進(jìn)入運(yùn)輸線之前堵塞或結(jié)塊。
靜電粉末噴槍可引導(dǎo)粉末流動(dòng)。他們使用噴嘴控制噴槍噴出的噴槍的圖案大小，形狀和密度。它們還為要噴涂的粉末充電，并控制粉末在靶上的沉積速率和位置。噴槍可以是手動(dòng)的（手持式），也可以是自動(dòng)的（安裝在固定的架子或往復(fù)運(yùn)動(dòng)器或其他提供噴槍運(yùn)動(dòng)的裝置上）。施加在粉末顆粒上的電荷會(huì)促使它們包裹在零件上并沉積在產(chǎn)品表面上，而不是直接在噴槍的路徑上
最常用的電暈充電槍會(huì)在電極與被涂產(chǎn)品之間產(chǎn)生高壓，低安培的靜電場(chǎng)。通過電極尖端電離靜電場(chǎng)的粉末顆粒帶電并沉積在零件的電氣接地表面上。
另一種充電方式是摩擦充電噴槍。在這樣的槍中，粉末顆粒從摩擦中接收其靜電電荷，該摩擦在顆粒摩擦槍內(nèi)部的固體絕緣體或?qū)w時(shí)發(fā)生。絕緣子從粉末中剝離電子，產(chǎn)生帶正電的粉末顆粒。
粉末也可以通過稱為鐘罩式或旋轉(zhuǎn)式霧化器的噴涂設(shè)備來施加。粉末鐘使用渦輪機(jī)，該渦輪在封閉的粉末鐘頭中旋轉(zhuǎn)。粉末被輸送到鐘形頭并在離心力的作用下散布成圓形。粉末通過鐘形頭或外部安裝的電極之間的電場(chǎng)并收集電荷。粉末鐘提供高水平的充電效率和轉(zhuǎn)移效率。鐘形的較大圖案對(duì)于覆蓋較大的零件非常有效。
使用振蕩器，往復(fù)機(jī)和機(jī)器人來控制噴涂設(shè)備可降低人工成本，并在許多應(yīng)用中提供更一致的覆蓋范圍。噴槍扳機(jī)（使用可以檢測(cè)零件何時(shí)正確放置的裝置打開和關(guān)閉噴槍）可以減少噴涂過多，從而降低材料和維護(hù)成本。
其他粉末噴涂系統(tǒng)
除了用靜電噴槍噴涂外，還可通過稱為流化床的浸涂法噴涂粉末涂料。流化床粉末涂料是由Edwin Gemmer開發(fā)的，用于熱塑性樹脂的應(yīng)用，并于1953年獲得專利。
在流化床涂層中，將零件預(yù)熱至450–500°F，然后將其浸入裝有粉末材料的罐中，該材料已通過罐底部的多孔膜通過添加壓縮空氣而被“流化”。在某些情況下，粉末帶靜電。
另一個(gè)選擇是火焰噴涂應(yīng)用。在用于噴涂熱塑性粉末材料的火焰噴涂中，使用壓縮空氣將粉末在熱風(fēng)槍中通過火焰推進(jìn)。火焰的熱量使粉末熔化，從而無需烤箱。
另一應(yīng)用方法稱為熱植絨。在此過程中，將要涂覆的零件進(jìn)行預(yù)熱，以使噴涂的粉末在與熱的零件表面接觸時(shí)會(huì)膠凝。熱植絨通常用于功能性環(huán)氧應(yīng)用，因?yàn)樗鼤?huì)形成一層厚膜，從而提供出色的性能。這些熔融粘合環(huán)氧樹脂（FBE）產(chǎn)品通常用于在極端條件下（例如油田或海上應(yīng)用）涂覆閥門和管道。
噴粉房
粉末噴涂是專門為安全容納粉末噴濺。展位入口和出口的尺寸必須適當(dāng)，以便在要涂覆的零件的尺寸范圍內(nèi)留有余地，并且穿過展位的氣流必須足以將所有過量噴涂物引導(dǎo)至回收系統(tǒng)，但不能過分用力，以免破壞粉末的沉積和殘留。
有一些設(shè)計(jì)用于有限的批量生產(chǎn)操作，而一些較大的攤位則用于批量操作，其中零件通過某種類型的吊架進(jìn)行輸送。批處理間用于涂覆掛在單個(gè)衣架，架子或手推車上的單個(gè)零件或零件組。輸送間可以在中高產(chǎn)量的生產(chǎn)過程中連續(xù)涂覆懸掛在高架輸送線上的零件。
邊緣鏈?zhǔn)綌偽辉O(shè)計(jì)用于倒置輸送機(jī)，該輸送機(jī)具有用于固定零件的主軸或托架。當(dāng)零件通過固定的噴槍時(shí)，零件在主軸上旋轉(zhuǎn)。
扁平生產(chǎn)線攤位和輸送機(jī)系統(tǒng)用于金屬薄板和厚度最小的類似零件的單面涂層。平面攤位使用水平傳送帶，該傳送帶穿過粉末攤位，將要涂覆的零件承載在其表面上。
正確設(shè)計(jì)，操作和維護(hù)的粉末系統(tǒng)可以在45分鐘至不到15分鐘的任何時(shí)間內(nèi)使顏色從再生顏色變?yōu)榱硪环N再生顏色。對(duì)于不能消除過度噴涂的顏色變化，對(duì)于自動(dòng)系統(tǒng)，可以將顏色更改時(shí)間減少到非常短的幾分鐘，對(duì)于手動(dòng)系統(tǒng)，可以將其更改到最短一分鐘。粉末烤房可以包括促進(jìn)顏色變化的特殊功能，例如不吸引粉末的非導(dǎo)電壁，彎曲的烤房壁以阻止粉末在角落的堆積，或?qū)⒎勰╊w粒刷到地板和回收系統(tǒng)的自動(dòng)掃地機(jī)。
通過在每個(gè)噴槍槍管處設(shè)置吹氣噴嘴，以及在噴漆室外部噴槍后部輕松更改連接，也可以促進(jìn)快速換色。噴槍可以自動(dòng)吹走槍管的外部，也可以使用自動(dòng)吹掃系統(tǒng)處理軟管和槍管的內(nèi)部。
粉末回收系統(tǒng)使用旋風(fēng)分離器或盒式過濾器模塊，這些模塊可以專用于每種顏色，并且在需要更改顏色時(shí)可以移除并更換。設(shè)備供應(yīng)商在噴漆間進(jìn)行了重大的設(shè)計(jì)改進(jìn)，既可以快速更換顏色，又可以減少停機(jī)時(shí)間，并可以回收大量的過噴。使用正確的粉末回收技術(shù)可以提高粉末利用率。是否將粉末回收再利用的決定取決于與回收過程相關(guān)的時(shí)間和成本相比，噴出的粉末的價(jià)值。在長期使用昂貴的粉末的情況下，進(jìn)行15分鐘或更長時(shí)間的換色可能非常經(jīng)濟(jì)，但是在短期使用或低價(jià)值的粉末的情況下，時(shí)間可能不合理。
粉末涂層零件的固化
熱固性粉末材料需要在一定時(shí)間內(nèi)施加一定量的熱能，以產(chǎn)生將能量交聯(lián)到薄膜中所需的化學(xué)反應(yīng)。粉末材料在受熱時(shí)會(huì)熔化，流到水平膜中，然后開始化學(xué)交聯(lián)，最后最終完全固化?？梢允褂酶鞣N方法來提供固化所需的能量。
對(duì)流烤箱使用熱源（通常是天然氣）和風(fēng)扇通過烤箱內(nèi)部的管道分配和循環(huán)空氣。加熱的空氣將依次加熱零件和涂層。對(duì)流烤箱是用于粉末的最常見的固化烤箱類型。當(dāng)零件達(dá)到峰值溫度時(shí)，它將熱量傳導(dǎo)到涂層中并使粉末固化。
使用氣體或電力作為能源的紅外（IR）烤箱發(fā)出IR波段的輻射。該輻射能被粉末和緊接在粉末下方的基材吸收，而無需將整個(gè)零件加熱到固化溫度。這允許相對(duì)快速的熱量上升，導(dǎo)致粉末在暴露足夠的時(shí)間后流動(dòng)并固化。零件可以在IR烤箱中以更少的時(shí)間固化，但是零件的形狀和密度會(huì)影響固化的均勻性。
組合烤箱通常在第一區(qū)域使用IR來快速熔化粉末。然后，隨后的對(duì)流區(qū)域可以使用相對(duì)較高的氣流，而不會(huì)干擾粉末。這些較高的流量允許更快的熱傳遞和更短的固化時(shí)間。
可以使用多種輻射固化技術(shù)，包括近紅外、紫外線（UV）和電子束（EB）。這些工藝有可能為熱敏性基材（如木材，塑料零件和具有熱敏性細(xì)節(jié)的組裝部件）的粉末噴涂開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。
UV固化需要特殊配制的粉末，可以通過暴露在紫外線下進(jìn)行固化。首先需要將粉末暴露于足夠的熱量下，以便在暴露于紫外線能量時(shí)熔化。最初的熱源通常是紅外線，但也可以使用對(duì)流加熱。然后將涂層暴露于紫外線燈下。涂料中的光引發(fā)劑吸收紫外線能量，并在幾秒鐘內(nèi)將熔融薄膜轉(zhuǎn)化為固體固化的表面涂層。
近紅外固化還使用特殊配方的粉末，再加上高能光源和高聚焦反射器系統(tǒng)，以在幾秒鐘內(nèi)完成粉末涂層和固化過程。諸如內(nèi)部墊圈，液壓缸和氣囊罐之類的熱敏組裝零件可以從該技術(shù)中受益。
感應(yīng)爐通常用于在粉末噴涂之前對(duì)零件進(jìn)行預(yù)熱，以幫助加快成膜速度。它們通常用于熔融粘結(jié)的環(huán)氧涂料應(yīng)用中，例如混凝土鋼筋和用于氣體傳輸?shù)墓艿劳苛?。這樣的系統(tǒng)以高線速度運(yùn)行，并且膠卷厚度通常大于10密耳。
粉末技術(shù)的進(jìn)步
粉末噴涂設(shè)備和加工幾個(gè)領(lǐng)域的最新發(fā)展顯著提高了整個(gè)過程的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并擴(kuò)大了粉末噴涂零件的應(yīng)用范圍。這些包括在中密度纖維板（MDF），拉擠成型，玻璃和其他獨(dú)特基材上的應(yīng)用。已經(jīng)開發(fā)出低溫固化產(chǎn)品來容納熱敏基材。
已經(jīng)開發(fā)出一種用于塑料零件的模內(nèi)粉末涂料工藝，其中在成型周期開始之前，將粉末涂料噴涂到加熱的模具型腔上。在模制操作過程中，粉末涂料會(huì)化學(xué)鍵合到模塑料上，從而形成具有抗碎裂和抗沖擊涂層的產(chǎn)品。
已開發(fā)出多層工藝，以提供卓越的性能和非常高質(zhì)量的外觀。底漆，底漆和色漆與清漆結(jié)合用于汽車產(chǎn)品，船艇和其他要求卓越品質(zhì)的產(chǎn)品上。
微處理器和機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步也促進(jìn)了粉末噴涂設(shè)備的增產(chǎn)。機(jī)器人通常用于需要重復(fù)性和高產(chǎn)量的有限零件的地方。當(dāng)與模擬粉末輸出和電壓控制裝置結(jié)合使用時(shí)，機(jī)器人可以在噴涂過程中調(diào)整粉末輸送設(shè)置，而操作則很難手動(dòng)完成。
粉末涂料的市場(chǎng)和用途
如今，粉末涂料幾乎可以使用每種顏色以及各種紋理和光澤。粉末涂料用于數(shù)百種零件和產(chǎn)品，包括幾乎所有金屬庭院家具和大多數(shù)金屬陳列架，商店貨架和商店固定裝置。諸如彈簧和用于家庭和辦公室的儲(chǔ)物籃之類的線狀產(chǎn)品通常涂有粉末涂料。
對(duì)于熱固性粉末，家電行業(yè)是最大的單一市場(chǎng)領(lǐng)域。熱固性粉末材料可提供均勻的薄膜，從而對(duì)切屑，沖擊，清潔劑和化學(xué)物質(zhì)具有很高的抵抗力，這對(duì)家電行業(yè)至關(guān)重要。應(yīng)用范圍包括冰箱，洗衣機(jī)頂蓋和蓋子，烘干機(jī)滾筒，爐灶外殼，洗碗機(jī)，微波爐腔，冷凍柜和外部空調(diào)單元。
粉末涂料零件在汽車上的應(yīng)用包括車輪、格柵、保險(xiǎn)杠、輪轂蓋、門把手、裝飾條、散熱器、氣囊組件、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和許多發(fā)動(dòng)機(jī)罩下組件以及拖車和拖車掛鉤?，F(xiàn)在，有幾家汽車制造商正在將粉末清漆涂在液體外墻底漆上，并且有些汽車還涂有粉末涂料。寶馬和梅賽德斯汽車上已經(jīng)使用了透明的丙烯酸面漆。
在汽車售后市場(chǎng)中，高耐熱粉末涂料用于對(duì)消音器進(jìn)行精加工以抵抗腐蝕，防止劃痕并延長消音器的使用壽命。輕型卡車和SUV的所有者可以作為經(jīng)銷商附加產(chǎn)品或從售后市場(chǎng)的供應(yīng)商處購買粉末涂層的踏板，床欄桿，行李架和工具箱。粉末制造商還與汽車行業(yè)合作，以完善塑料制品的粉末涂層，例如輪罩、后視鏡、門把手和空調(diào)通風(fēng)口。
隨著越來越多的粉末涂料機(jī)能夠容納大型零件，正在對(duì)諸如農(nóng)業(yè)和建筑設(shè)備中使用的越野車框架進(jìn)行粉末噴涂，具有良好的紫外線和天氣防護(hù)性能，并且對(duì)鹽霧和肥料具有很高的抵抗力。
建筑部件和建筑用品的制造商在窗戶，門框，店面和庇護(hù)所上使用了粉末涂層鋁型材。
在美國，最近安裝的用于鋁型材粉末噴涂的垂直生產(chǎn)線在歐洲已經(jīng)很多年了，這提高了生產(chǎn)速度和表面質(zhì)量。許多高速公路和建筑項(xiàng)目在燈桿、體育場(chǎng)座位、護(hù)欄、柱子和圍欄上使用粉末涂料。
許多草坪和園林工具，包括獨(dú)輪車、割草機(jī)、草坪噴水器、吹雪機(jī)、雪鏟、燒烤、丙烷罐和園林工具，都涂有粉末涂料，日常用品如照明設(shè)備，天線和電氣元件也涂有粉末涂料。體育用品的應(yīng)用包括粉末涂料的自行車，露營設(shè)備，健身器材和高爾夫球桿。
粉末涂料被廣泛用于辦公家具和設(shè)備，包括文件抽屜、計(jì)算機(jī)柜和書桌。父母使用涂有粉末涂料的嬰兒推車，嬰兒床、游戲圍欄、汽車座椅和玩具；消費(fèi)者還擁有帶有粉末涂層組件的電子組件，浴室磅秤、工具箱、筆記本電腦、手機(jī)和滅火器。
功能性粉末應(yīng)用是一個(gè)不斷發(fā)展的市場(chǎng)，在粉末市場(chǎng)上，粉末被用于鋼筋，以加固橋梁、建筑物、擋土墻和道路。熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料的應(yīng)用是為了保護(hù)氣體和石油輸送管、閥門、飲用水應(yīng)用和彈簧的內(nèi)徑（ID）和外徑（OD）。
粉末涂料的應(yīng)用正在擴(kuò)展。在塑料上的粉末和木材上的粉末，特別是中密度纖維板領(lǐng)域，繼續(xù)有更多的應(yīng)用。粉末涂料的不斷發(fā)展和粉末噴涂的新方法有望實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用，而這可能是當(dāng)今無法想象的。
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