1 前言

粉末靜電噴涂方式不僅因其工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，方便自動(dòng)化生產(chǎn)，能耗低、人工少、涂裝成本低等優(yōu)點(diǎn)而受生產(chǎn)商的親睞，同時(shí)又因其表面顏色鮮艷多彩、耐腐蝕等各項(xiàng)性能優(yōu)良而備受用戶喜愛(ài)。然而與之相應(yīng)的涂裝廠對(duì)粉末涂料的進(jìn)貨質(zhì)量控制卻未引起普遍的重視，加之我國(guó)還沒(méi)有粉末涂料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因而很難識(shí)別粉末涂料產(chǎn)品的優(yōu)劣。為保證及提高涂裝產(chǎn)品質(zhì)量，有必要對(duì)粉末來(lái)料質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。筆者專(zhuān)就粉末涂料關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)之一的粉末粒徑進(jìn)行研究性檢測(cè)，力圖在行業(yè)內(nèi)推廣粉末涂料粒度檢驗(yàn)和對(duì)回收粉粒度檢測(cè)來(lái)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，以此來(lái)提高鋁型材涂裝廠的產(chǎn)品質(zhì)量并促進(jìn)涂料生產(chǎn)及涂裝技術(shù)的提升。

2 涂裝廠開(kāi)展涂料粒度檢驗(yàn)的作用

2.1 涂裝廠開(kāi)展粒度進(jìn)貨檢驗(yàn)的作用

眾所周知：粒徑小于10μm的粉末涂料為超細(xì)粉，其流動(dòng)性及帶電性差，容易受潮結(jié)團(tuán)，且因質(zhì)量輕易被抽走，造成粉末上粉率低下。此外，超細(xì)粉涂裝時(shí)容易堵槍?zhuān)绊懮a(chǎn)效率。另一方面，盡管粉末的上粉率與帶電性成正比，而帶電性與粒徑的平方成正比，但研究發(fā)現(xiàn)：粉末粒徑分布中過(guò)粗粉末（粒徑大于75μm）所占比例過(guò)多時(shí)，會(huì)造成涂膜流平性差，上粉率下降，還因涂裝靜電效果差而容易脫粉[1]。其中上粉率下降是因?yàn)榱竭^(guò)大其重力大于靜電吸附力，粉末飛行未達(dá)工件而落下的緣故。同時(shí)，粒徑大于90μm的粉末顆粒，容易產(chǎn)生橘皮，降低涂膜的外觀質(zhì)量。生產(chǎn)實(shí)踐證明粉末涂料的粒徑控制在20μm～80μm較適合靜電噴涂的要求。為保證涂料粒度滿足生產(chǎn)的要求，對(duì)涂料粒度進(jìn)行進(jìn)貨檢驗(yàn)，是把好涂裝質(zhì)量的第一關(guān)。通過(guò)激光粒度儀對(duì)粉末進(jìn)行粒度檢測(cè)，不僅可以得到粉末顆粒的大小，還能得到各粉末粒徑范圍對(duì)應(yīng)的體積分?jǐn)?shù)的分布數(shù)據(jù)，因而，可以粗略的判斷來(lái)料粉末質(zhì)量的優(yōu)劣。

我司是行業(yè)內(nèi)最先開(kāi)展粉末粒度進(jìn)貨檢驗(yàn)的公司之一，綜合近一年來(lái)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，其粒度分布如下： 90%的來(lái)料粉末，粒徑≤10μm和＞90μm的體積分?jǐn)?shù)均小于10%，這為公司制定粉末采購(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)。而有色標(biāo)準(zhǔn)YS/T 680-2008規(guī)定粒徑≤10μm的粉末體積分?jǐn)?shù)不大于13%，且對(duì)粒徑無(wú)上限要求，這種寬松的要求，無(wú)益于涂料生產(chǎn)技術(shù)的提升，更是影響涂裝技術(shù)的發(fā)展。我司通過(guò)對(duì)超細(xì)粉的體積分?jǐn)?shù)要求加嚴(yán)3%（≤10%），同時(shí)對(duì)粒徑上限給予兩項(xiàng)限制：＞90μm的體積分?jǐn)?shù)均小于10%和＞125μm的粒徑不允許存在。通過(guò)對(duì)超細(xì)粉和過(guò)粗粉體積分?jǐn)?shù)的嚴(yán)格控制，公司噴涂車(chē)間2013年上粉率較去年得到了較大的上升。

2.2涂裝廠開(kāi)展回收粉粒度檢測(cè)的作用

2.2.1一級(jí)回收粉的檢測(cè)

原粉與一級(jí)回收粉粒度分析對(duì)比見(jiàn)表1 。

 

由上表1可知，一級(jí)回收粉中的超細(xì)粉所占比例比原粉的降低了近30%，這是因?yàn)槌?xì)粉容易被抽走的緣故。同時(shí)，因?yàn)?0%左右的超細(xì)粉被抽走，顯然能導(dǎo)致中位徑增大，但增幅不大。增幅不大的原因與大顆粒粉末的質(zhì)量及噴槍與工件的距離有關(guān)，未達(dá)工件的粗大顆粒也未進(jìn)一級(jí)回收系統(tǒng)，直接掉落地下所致。有研究表明：粉末回收率隨粒徑的增大而增大[2].因此，對(duì)一級(jí)回收粉進(jìn)行檢測(cè)，能夠了解粉末的回收率和涂裝回收系統(tǒng)的工作狀況。

2.2.2 二級(jí)回收粉（廢粉）的檢測(cè)

二級(jí)回收粉即廢粉，是在生產(chǎn)過(guò)程中，被管道回收系統(tǒng)抽走的粉末，因其粒徑以超細(xì)粉為主，且是各種粉末的混合體，因此涂裝廠不能回收使用。考慮系統(tǒng)抽風(fēng)力度對(duì)粉末上粉率的影響，為控制廢粉的粉末粒徑分布，我司對(duì)廢粉進(jìn)行抽樣檢測(cè)，并以檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)持續(xù)改進(jìn)涂裝工藝。本文以立式線為例，檢測(cè)結(jié)果如下：

 

由上表2可知，廢粉的粒徑分布為：＜10μm的約占65%，10μm～20μm的約占30%，20μm～30μm的約占5%。當(dāng)＞30μm的粒徑出現(xiàn)時(shí)，則表示系統(tǒng)抽風(fēng)力度過(guò)大，意味著系統(tǒng)將最佳粒徑的粉末變成了廢粉，因此需進(jìn)行設(shè)備整改和調(diào)試，同時(shí)應(yīng)加大檢測(cè)頻次。廢粉粒徑特別是＞30μm的粒徑是可以管控的，其所占比例的多少，直接關(guān)系到一個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在保障涂裝環(huán)境無(wú)塵的前提下，怎樣避免＞30μm粒徑的粉末出現(xiàn)在廢粉中，是各個(gè)企業(yè)值得高度關(guān)注的工作。所以，開(kāi)展廢粉粒度的分析，對(duì)監(jiān)測(cè)涂裝工藝很必要。

3、涂裝廠開(kāi)展涂料粒度分析的可行性

1975年，世界第一臺(tái)激光衍射法粒度分析儀問(wèn)世，于80年代初期首先進(jìn)入我國(guó)的石油化工領(lǐng)域。由于它具有分析范圍廣、速度快、自動(dòng)化程度高及重現(xiàn)性好等特點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用。它是基于光的衍射現(xiàn)象設(shè)計(jì)的，當(dāng)顆粒通過(guò)光束時(shí)，顆粒表面會(huì)衍射光。不同大小的顆粒在通過(guò)激光光束時(shí)其衍射光會(huì)落在檢測(cè)器的不同位置，位置反映粒徑大小。粒徑相同的顆粒通過(guò)激光束其衍射光會(huì)落在相同的位置，即在該位置衍射光疊加后的強(qiáng)度就比較高，所以衍射光強(qiáng)度的信息反映相同粒徑的顆粒占樣品的百分比。檢測(cè)器同時(shí)收集衍射光強(qiáng)度和位置信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，就能檢測(cè)出顆粒的粒度分布。
隨著激光粒度儀普及和國(guó)產(chǎn)激光粒度儀的發(fā)展進(jìn)步，儀器的價(jià)格也不再動(dòng)輒幾十萬(wàn)元，十萬(wàn)元以?xún)?nèi)就可以買(mǎi)到性?xún)r(jià)比很高的產(chǎn)品。本文中使用的儀器是國(guó)產(chǎn)BT-9300S型激光粒度分析儀，因?yàn)槭袌?chǎng)上的激光粒度儀價(jià)格差距較大，直接關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。為檢驗(yàn)該儀器的可靠性，豪美公司在投入粉末涂料來(lái)料檢驗(yàn)使用之前，筆者將同一份樣品分發(fā)給多家涂料生產(chǎn)廠進(jìn)行了對(duì)比檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3：

上表3說(shuō)明國(guó)產(chǎn)BT-9300S型激光粒度分析儀性能可靠，檢測(cè)數(shù)據(jù)可信。

 

4、提高檢測(cè)準(zhǔn)確性的方法

校準(zhǔn)儀器是基礎(chǔ)，選擇有代表性的樣品是前提，將樣品分散均勻是關(guān)鍵。在日常檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)：檢測(cè)的粒徑值隨超聲強(qiáng)度增大和超聲分散時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸減小[3]，在3分鐘內(nèi)趨于穩(wěn)定。為保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，應(yīng)該進(jìn)行至少3次檢測(cè)，并留意粒徑值的變化：如果數(shù)值逐漸變小，可適當(dāng)增大超聲強(qiáng)度，以縮短粒徑值趨于相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間，來(lái)提高分析速度；如果粒徑值有變大的趨勢(shì)，是因?yàn)檠h(huán)的泵速太快，產(chǎn)生氣泡所致，應(yīng)立即降低泵速。BT-9300S激光粒度儀能自動(dòng)采集3組瞬間值求平均后作為結(jié)果給出；同時(shí)，如果進(jìn)行多次測(cè)定，該儀器能將多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，選擇最理想的結(jié)果給出。因此對(duì)同一個(gè)樣品進(jìn)行多次采集數(shù)據(jù)是必要的。

5、結(jié)論

本文闡述了鋁型材廠開(kāi)展粉末粒度分析對(duì)保證涂料進(jìn)貨質(zhì)量和監(jiān)測(cè)涂裝工藝的作用、可行性，并介紹了保證粉末粒度分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的方法，說(shuō)明了鋁型材粉末涂裝廠開(kāi)展粉末涂料粒度檢驗(yàn)的必要性。經(jīng)過(guò)以上實(shí)驗(yàn)和分析，得出如下結(jié)論：

1）對(duì)粉末粒度開(kāi)展進(jìn)貨檢驗(yàn)，能有效控制超細(xì)粉和過(guò)粗粉的含量，為提高上粉率和保證涂裝質(zhì)量打下基礎(chǔ)。

2）對(duì)一、二級(jí)回收粉進(jìn)行檢測(cè)，除了能了解粉末回收率及設(shè)備抽風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況外，更重要的是通過(guò)主動(dòng)控制＞30um粒徑的粉末在廢粉中所占的比例，能直接減少抽風(fēng)系統(tǒng)造成的損失。

3）10萬(wàn)元以?xún)?nèi)的國(guó)產(chǎn)BT-9300S激光粒度儀，能夠滿足鋁型材廠用涂料的粒度分析要求，再現(xiàn)性好。因此粉末涂裝廠開(kāi)展粉末粒度分析，具備明顯的可行性和極大的必要性。