摘要：当今全球环境形势日益严峻，推进全球环境保护刻不容缓。对于涂装业来说，更是迫切需求环保涂料和无公害涂装工艺。粉末涂料几乎不含VOC，而且回收利用率高，此外，粉末静电喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面明显优于喷漆工艺，成本也在相同效果的喷漆之下。目前，在家用电器、机械仪表、厨具、家具、汽车、建筑材料、园林设施、交通设施、管道防腐等诸多领域，粉末静电涂装技术的应用仍然处于增长趋势。本文主要介绍粉末静电喷涂的原理特点和发展过程，重点分析静电喷涂设备在不同领域的应用功效以及相应的技术特点。
关键词：粉末涂料；静电涂装；施工作业
1 粉末静电喷涂的工作原理与特点
1.1 粉末静电喷涂的工作原理
粉末静电喷枪是实现喷涂作业的重要工具，通过使用喷枪将粉末涂料喷涂到工件表面。具体的工作原理是：静电粉末喷枪与高压静电发生器相连，当喷枪电极接通高压静电后，赋予喷枪端部较高电压，由喷枪端部针状电极的电晕放电，使空气发生电离。同时粉末涂料由供粉系统中的空气动力将其输送至喷枪喷出，雾化的粉末在电晕放电区捕获负电荷成为带电微粒，使粉末涂料颗粒带上负电荷。待涂工件接地，喷出的粉末涂料与工件之间产生高压静电场。在气流和电场的作用下粉末涂料按照受力的方向飞至待涂工件，受库伦静电引力的作用吸附在工件表面，当工件上的粉末积聚到一定厚度时，发生静电相斥，粉末便不再堆积。然后再经过加热熔融、流平固化形成均匀、光滑、平整的涂层，来满足喷涂要求。
1.2 粉末静电喷涂的特点
粉末涂料是一种粉末状无溶剂的涂料，是由特制树脂、颜填料、固化剂及其他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，总的分为热固型和热塑型。该涂料几乎不含VOC，利用率高，固废物少，回收率高，是一种当之无愧的绿色环保型涂料；粉末静电喷涂的优势具体表现如下：
1）高效节能性。一次喷涂即可达到所需要的涂膜厚度，厚度均匀且容易控制，相较于传统的涂装工艺，生产效率可提高30%~40%，能耗降低约30%，减少涂装次数，节省工件堆放等待的场地。
2）灵活适应性。大多数粉末涂料都可以采用静电喷涂法进行喷涂，不受工件形状大小的限制；也可以同溶剂型涂料或电泳沉积涂料进行混合涂装使用。
3）涂膜优越性。粉末涂料树脂的相对分子质量比溶剂型涂料树脂的大，这样使得涂膜的物理机械性能和耐化学介质性等性能比溶剂型涂料的好，具体表现为耐酸、碱、盐腐蚀性好、附着力高。
4）成品率较高。在未固化前，若工件有需要改善和局部漏喷的地方，可进行二次重喷，直至达到加工要求，成品率远远高于传统的油漆工艺。
5）再利用率高。过喷的粉末可通过设备中的粉末回收系统进行收集并分离，再与新粉混合使用，回收利用率可达98%以上。
6）操作简单化。粉末喷涂工艺简单，只需预处理、粉末喷涂、固化等工序便可完成，简化了传统的多工序喷涂手段，且操作简单方便。
7）使用方便性。粉末涂料在常温下贮存稳定，不需随季节调节黏度，也不需喷涂后放置一段时间，使溶剂挥发后再进行烘干，只需加热烘烤熔融固化，即可形成平整光亮的永久性涂膜，达到装饰和防腐蚀的目的。
2 静电喷涂法对粉末涂料的技术要求
静电喷涂法对粉末涂料的要求:从粉末涂料带电、喷涂、附着和涂膜情况考虑，合适的细度范围为10～80um之间，且分布范围越窄越好。粉末涂料的体积电阻要适当，太低时粉末不易带电，太高时粉末也不易吸附在工件上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆粉末涂料的表面电阻要高，若低，则容易使工件棱角处的电荷泄漏，引起粉末涂料从工件上掉下来。这种电荷消失的速度是以一定表面电阻为界限而迅速增加的。
以喷粉量为170～200g/min，电压为70kV，喷枪同被涂物的距离为20cm为宜。当温度在20～30℃，湿度在60%～80%时粉末涂料的涂着效率较好，而且涂膜较厚。
在粉末涂料中，涂膜厚度越厚，表面越趋于平整。影响粉末涂料涂膜平整性的主要因素是粒度大小及其分布、熔融黏度、颜料和固化剂的分散状态等。对于熔融黏度高的树脂，如果要获得40μm涂膜厚度的平整涂膜，那么粉末粒度最大粒径约为60μm。在静电粉末涂装中，由于喷出粉末的不均匀性使涂膜厚度的不均匀程度大约为溶剂涂装的2倍，要正确掌握涂装设备的有效喷束图形、控制好喷涂的间接时间，防止喷涂的不均匀性。被涂物面积大于涂装设备的喷束图形时，采用往复式喷粉枪结构是比较适宜的。当并联长冲程排列时，被涂物的中央部位涂膜较薄，而采用串联短冲程排列，被涂物中央部位涂膜则较厚。
影响粉末涂料涂着效率的主要因素是涂装设备对涂料的带电方式、粉末的粒度分布，涂装环境的温度和湿度等。为此，合适的粉末涂料的范围为10～80μm。相对于粒子的重量，静电力随着粒子直径的减少而增加，粒子小为36～100μm，150～400目的粉体可完全附着冷态被涂物，粒子在喷射后，粉体可能从被涂物掉落。环氧树脂的粒度20～100μm，平衡的粒子径分布标准为10～80μm，最细的下限是10μm以下为10%以内，60μm以下的粒子为60%以下，宜成20～50μm的尖锐粒度分布，因20μm以下的微粉末容易飞扬，涂料损失也多。
产生的原因为粉末涂料中混进胶化，难溶性粒子和杂质等造成。粉末涂料中的微细粒子容易堆积在涂装设备后喷枪头部或管道内改变气流方向的部位，当堆积到某种程度时以凝集状态喷出来附着在被涂物上面，烘烤时不会熔融而变成直径为0.5～3mm程度的颗粒，附着在喷粉室内壁和回收设备内的胶化物:制造粉末涂料过程中由于颜料产生凝聚物:在熔融混合过程中有部分树脂进行固化反应产生胶化粒子，这些粒子都会形成涂膜上的颗粒。静电喷涂施工中，环境粉尘问题也应该引起足够的重视。灰尘来自空气，操作人员的工作胶布袋回收设备上的纤维和烘烤设备上的剥落物等，这些灰尘在静电喷粉过程中也会引起涂膜的污染和带上颗粒。
3 应用前景及研究方向
随着原材料、生产设备、检测仪器、喷涂设备等的开发日渐成熟和完善，粉末静电喷涂技术得到越来越广的应用和发展，无论在品种、数量、质量、应用和人们的认识上都有大的飞跃。
在金属制品快速推广应用粉末涂装技术的同时，人们也开始关注这项新技术在中（高）密度纤维人造板（MDF）等热敏性制品上的应用。MDF粉末涂装作为新兴的研究领域，已经开始投入商业生产应用，为市场提供了绿色环保的新型家具产品，是粉末涂装技术又一次飞跃发展的开始。一直以来，粉末喷涂在工程机械应用领域的技术比较匮乏且落后，其原因是工程机械零部件尺寸较大、结构复杂；设备投资大，成本代价较高；粉末涂料品种不全；粉末喷涂的工艺技术局限性大。但工程机械在工业建设、国防建设、基础建设中有着不可替代的地位和发挥着重要的作用，作为制造业的重要组成部分，其制造方式的进步对发展绿色循环经济，降低资源能源消耗、减少“三废”排放，降低对生态环境的影响起着重要的推动作用。因此大力发展工程机械绿色制造技术，粉末涂装对其的应用成为必然趋势。
4 结语
总体来说，粉末静电喷涂是近些年来在涂装行业展开的新工艺。它的特点是环保节能、出产效率高、颜色丰厚靓丽、涂层的物理及化学功用优异，当前几乎成为普及家电、汽车及铝型材等行业涂装的发展趋势。粉末静电喷涂技术及其设备日趋完善成熟，也必然向着更加先进的自动化、智能化、低能耗、低污染迈进。
参考文献:
[1]刘宏编著.铝型材粉末涂料静电喷涂与生产[M].化学工业出版社2009.
[2]孙洪，陈献忠，刘万一.大显身手的粉末涂料及粉末静电喷涂技术[J].中国物资再生，1999，(2).
论文作者:殷渤军,邵亚龙
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30