粉末概况

    粉末涂料是一种新型的不含溶剂100%固体粉末状涂料。它有两大类：热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料。

    粉末涂料由特制树脂、颜填料、固化剂及其它助剂，以一定的比例混合，再通过热挤塑和粉碎过筛等工艺制备而成。它们在常温下，贮存稳定，经静电喷涂或流化床浸涂，再加热烘烤熔融固化，使形成平整光亮的永久性涂膜，达到装饰和防腐蚀的目的。

    特性： 1、该产品不含毒性，不含溶剂和不含挥发有毒性的物质，故无中毒、无火灾、无“三废”的排放等公害的问题，完全符合国家环保法的要求。 2、原材料利用率高，过喷的粉末可回收利用，利用率达99％以上。 3、被涂物前处理后， 一次性施工，无需底涂，即可得到足够厚度的涂膜，易实现自动化操作，生产效率高， 可降低成本。 4、涂层致密、附着力、抗冲击强度和韧性均好。

    最近20年来，粉末涂料在工业及消费等相关市场的新应用不断被开发出来。随着消费需求的日益增长，粉末涂料工业获得了迅猛发展。它们的增长可归因于两大因素：

    1.粉末涂料新配方的进展；
    2.粉末涂料先进的涂装设备和涂装工艺的进展。

    粉末涂料配方、设备及工艺的进展创造了许多新的市场机会，也帮助克服了先前在粉末涂料工业中普遍存在的涂装障碍问题。

    与液体涂料相比，粉末涂料涂层显示出优秀的耐久性、耐磨性、抗腐蚀性、抗刮性和耐化学品性。粉末涂层表面光泽，不易褪色，还可任意选择颜色，高光或低光、金属光泽或透明。饰面的纹理可从光滑、皱纹、消光到粗糙变化（粗糙的纹理可隐藏基材表面缺陷）。较厚的涂层也可以快速高效地获得。

    尽管粉末涂料涂层的最终性能常优于液体涂料涂层，但粉末涂料涂装技术的快速增长更与大规模生产、降低成本、提高效率及顺应越来越严格的环境法规密切相关――这此因素都与终端用户的最终底线相关。

    环境方面的优势是液体涂料向粉末涂料转化的最大动力。粉末涂料不含有溶剂，施工过程中的排放物（向大气中排放的污染性挥发性有机物）几乎可以忽略。而且，粉末涂装工艺无需通风、过滤及溶剂回收，而这些是液态涂装必不可少的。另外，粉末涂装工艺只需要较少地加热外部空气来补充烘箱气体的排出，大部分的过量喷涂粉末还可以回收重新使用，这些都有得于降低粉末涂装的成本。

经济比较

    粉末涂料材料及设备研究方面的进展使得粉末涂料的应用成本急剧下降。粉末涂料的施工总成本一般较常规的涂装工艺较低。粉末涂料研究所（PCI）等一些单位已进行了涂装线模型的研究。研究结果表明：粉末涂料的资本成本稍稍高于水性涂料或高固含量体系。然而，粉末涂料实际运行成本却比常规的溶剂性涂料、水性涂料及高固含量涂料要低。

    粉末涂装系统在经济上的具体优势体现在节能、高效、环保、安全及降低了劳动力成本等方面。当然，对于客户不同的要求和需要而言，粉末涂料的应用成本会有不同。对每一个具体实例都需进行仔细分析以决定粉末涂料是否真的能节省成本。

    施工人员常常反映粉末涂装线能节省许多难于估测的无形成本。例如最少的施工人员培训及涂装线的监管。另外，施工人员偏好于使用干燥的粉末涂料而不是湿的溶剂型涂料。粉末涂料没有难闻的气味，能减少管理与保养及清洁问题，而且对施工人员着装的污染也能降低到最小。

粉末涂料施工工艺

    粉末涂装是一种干燥的施工工艺。带静电的颜料与树脂的微粒喷涂到接地部件上，带电粉末就附着在部件的表面直至在固化箱中熔融并形成平滑的涂层。在粉末涂饰前，带涂饰部件首先要经过与液态涂装部件一样的预处理。通常情况下预处理工艺、涂饰工艺及固化工艺是连续进行的。

    从根本上来看，粉末涂料的施用有两种常规工艺：静电喷涂工艺和流化床涂饰工艺。其他的涂饰工艺也有研究，如火焰喷涂、等离子枪喷涂、无空气热喷及电泳沉积等。但它们的应用远远不及静电喷涂和流化床涂饰工艺广泛。

（1）静电喷涂工艺

    粉末涂料静电喷涂技术采用的是粉末―空气混合物。在粉末进料斗中设置有一个小型的流化床以形成粉末―空气混合物。在某些情况下，进料斗的振动有助于防止粉末在进入输送线前发生堵塞或聚集。粉末通过一根软管被输送至喷枪中，喷枪的喷嘴由于高压直流电的输入而形成带电电极。

    静电喷涂枪决定着粉末的喷涂方向，控制着沉积速度，控制着生成图案的尺寸、形状和喷涂密度，同时，喷枪也给正在喷出的粉末充电。喷枪可由手工操纵，也可固定在连续喷涂室的一侧或两侧而自动喷涂，或手工、自动来回交替进行喷涂。粉末涂料静电喷涂施工中使用收集器来回收过量喷涂的粉末。这些回收粉末的重新使用可大大提高粉末涂料的传输效率。

    喷枪的设计有多种，各种设计的主要不同之处在于如何使粉末带上静电。在某些情况下，粉末是由于摩擦而带上静电的。这种方式的优点在于粉末可以自由地在零件全部表面上形成平滑的涂层。而且，对产品表面的凹处沉积也有改进。

    涂层厚度依赖于粉末的化学性质、预加热温度和停留时间。对冷产品，厚度一般为1.5- 5.0密耳 (37.5 - 125 μm)。如果产品能稍稍加热，一次性喷涂厚度可达到20-25密耳(500 - 625 μm)。

流化床工艺

    流化床涂装工艺是一个简单的浸涂工艺，有常规法和静电法。在常规流化床涂装工艺中，流化床就是一个带有多孔底板的槽罐，在多孔板下面不断充气使得低压气流均一地通过多孔板，不断上升的空气将粉末微粒围住并使其悬浮在气流中而形成粉末―空气混合物，这种粉末空气混合物就象正在沸腾的液体一样，如右图所示。将预先加热到粉末熔融温度以上的制品浸渍到流化床中，粉末熔化并形成连续涂层。采用高的传送效率，涂装过程中就不存在滴落现象，拖带现象也几乎没有。

    流化床粉末涂装技术应用于复杂成型制品的涂装，一次浸涂就可获得均一、较厚的涂层，涂层的厚度为3-10密耳（75 - 250 μm）。采用更高的制品预热温度，通过多次浸涂，可以获得100密耳（2500 μm）厚的涂层。浸涂次数及浸涂温度对涂层厚度的影响如左图所示。

静电流化床工艺

    在静电流化床中，安装在多孔板上的高压直流栅格可使得微粒带电。一旦带电，高压直流栅格将排斥粒子，粒子之间也相互排斥，这样就在栅格上形成了一团粉末。这些带静电的粉末就会被只有接地电压的待涂产品所吸引而涂饰在产品上。其粉末涂层厚度控制与静电喷涂类似。

    静电流化床涂装技术的优点在于：（1）一般情况下无需预加热部分，（2）对于小型涂装产品，如电子元件等，也能迅速均一地涂装。静电流化床涂装技术的不足主要在于对涂装产品的尺寸有限制；另外，由于法拉第笼蔽效应，涂装产品内角的涂层厚度往往较薄。

粉末涂料固化

    加热，对热塑性粉末而言，仅仅是为了使其形成连续的薄膜，而对热固性粉末而言，它们需要进一步加热来使涂膜固化。常规粉末涂装的固化方法有四种：对流、红外辐射，对流与红外联用及紫外辐射固化。

    对流烘箱可采用气或电加热。在烘箱中，热空气环绕在涂装部件的周围并使其达到设定温度。紫外辐射固化一般作用于热敏性基材。特定配方的紫外光固化粉末涂料可在很低的温度(121)熔融并流动，经紫外线辐射，几秒钟即可固化。

    红外箱亦可以气或电作能源而产生红外线辐射。辐射的能量被粉末所吸收，而在粉末下面的基材又直接与粉末相接触，这样整个部件就不需要加热到其所需的标准固化温度。当红外辐射一定时间后，粉末就会以相对较快的速度流动并固化。对流与红外联用一般分为两个区（或两个阶段），第一区是红外辐射，用以迅速使粉末熔融（这种工艺被称之为近红外固化；另外，该类特殊配方的粉末涂料具有迅速吸收红外线的优势）；第二区是对流烘箱区，在这里来自第一区的部件涂层固化完全。