在50多年前，粉末涂料已經(jīng)建立了高度自動(dòng)化的工藝以提高優(yōu)選金屬底材的表面質(zhì)量。主要原因之一是粉末涂料工藝是在一個(gè)對(duì)環(huán)境非常溫和的工藝。相對(duì)于液體涂料而言，它不需要溶劑。

在德累斯頓的Verkehrshochschule，摩擦靜電噴涂粉末涂料的發(fā)展，為20世紀(jì)60年代中期涂料的發(fā)展鑒定了基石。在電壓領(lǐng)域的應(yīng)用粉末涂料靜電噴涂的發(fā)展為建立一個(gè)環(huán)保的，高度自動(dòng)化的涂裝工藝打下了基礎(chǔ)，該工藝可獲得極高質(zhì)量的涂裝效果。由擠出分散的熱固性粉末涂料(雙組分系統(tǒng))的技術(shù)可行性也在該發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。因?yàn)樗雇繉釉牧希汗袒瘎?、顏料和填料等均勻分散并且?shí)現(xiàn)了環(huán)保性。結(jié)合高質(zhì)量基料體系，使粉末涂料可適合各種防腐和耐候性應(yīng)用場(chǎng)合。

在過(guò)去的20年里，許多相關(guān)工藝和技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了全新的粉末涂料涂膜和工藝的發(fā)展。這些工藝和技術(shù)主要包括粉末回收利用工藝、金屬粉末涂料、摩擦槍Tribo和電暈槍Corona噴涂、重防腐保護(hù)底粉和面粉涂料系統(tǒng)、環(huán)保濕化學(xué)前處理工藝以及顯著降低壓縮空氣用量的密相粉末噴涂。這些發(fā)展為粉末涂料使用不同參數(shù)施工創(chuàng)造了更好的條件。粉末涂料的品質(zhì)概念，正在不斷地被實(shí)現(xiàn)，特別是歐洲質(zhì)量協(xié)會(huì)越來(lái)越關(guān)注這個(gè)問(wèn)題。作為一個(gè)粉末涂料技術(shù)評(píng)估專家，我在此文章中講述了我的經(jīng)驗(yàn)，特別是那些從實(shí)踐中體會(huì)到的經(jīng)驗(yàn)，不僅僅突出了目前粉末涂料的發(fā)展趨勢(shì)，而且也指出了仍然需要研究和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方面的局限性和不利因素。

機(jī)械表面預(yù)處理

就工藝技術(shù)而言，機(jī)械表面預(yù)處理使用各種噴砂方法，近年來(lái)幾乎沒(méi)有變化。然而有一個(gè)發(fā)展就是：對(duì)鋅和鋁金屬底材，特別是鑄造材料引入了特殊的非磁性不含鐵的噴砂劑。這實(shí)現(xiàn)了噴砂裝置中的有效流體管理，能產(chǎn)生合適的表面粗糙度，以保證理想的涂膜附著力。盡管生產(chǎn)價(jià)格相對(duì)較高，不銹鋼噴砂劑使用很多，因?yàn)樗鼈兪褂脡勖L(zhǎng)，而且可以通過(guò)顆粒調(diào)整獲得所需的噴砂混合物。

值得一提的新技術(shù)是可將適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)化學(xué)品應(yīng)用到底材表面的噴砂過(guò)程(所謂的反應(yīng)噴砂)。結(jié)合正確的粉末涂料體系，特別是清洗熱浸鍍鋅表面時(shí)，無(wú)需使用含硅烷的特殊底漆進(jìn)行濕化學(xué)清洗處理，即可實(shí)現(xiàn)良好的耐腐蝕性能。

濕化學(xué)表面預(yù)處理

關(guān)于濕化學(xué)表面預(yù)處理，某些無(wú)鉻工藝正在占領(lǐng)市場(chǎng)，尤其是那些基于鈦、鋯和各種硅烷化合物的產(chǎn)品。

在GSB和Qualicoat標(biāo)準(zhǔn)的控制下，鋁材上，許多優(yōu)秀體系已經(jīng)測(cè)試，并且通過(guò)了涂料實(shí)踐驗(yàn)證，這使得有毒的六價(jià)鉻產(chǎn)品被取代。當(dāng)然，偶爾也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，特別是自動(dòng)預(yù)處理工藝階段，組合預(yù)處理步驟(如同時(shí)進(jìn)行酸洗和脫脂)，以及化學(xué)轉(zhuǎn)換層的均一形成不依賴壓力沖洗或浸泡工藝。

就鋅涂層的預(yù)處理而言，還有的問(wèn)題是所謂的鋅涂層公司噴涂后的陳放鈍化，難以控制。圖1是顯微照片，顯示非金屬的、多孔的臨時(shí)性保護(hù)聚合物在金屬底材上的粗?jǐn)嗝?。若在噴涂粉末涂料之前沒(méi)有除盡，就可能導(dǎo)致涂層的附著力問(wèn)題。有時(shí)，這將會(huì)導(dǎo)致防腐蝕性差，以及粉末涂料涂層的脫落等。

無(wú)鉻（VI）轉(zhuǎn)換化學(xué)體系代表了最新發(fā)展趨勢(shì)，并且只有在絕對(duì)必要時(shí)才使用。然而，當(dāng)使用這些新的環(huán)保產(chǎn)品時(shí)，需要考慮眾多的因素。因?yàn)樗鼈冇袝r(shí)仍會(huì)產(chǎn)生各種問(wèn)題。本文中，我特別指出了其對(duì)于脫脂，去除特殊氧化物和變形層(如通過(guò)酸洗)提出了更高要求，要求大量純水清洗來(lái)保證底材表面絕對(duì)沒(méi)有鹽，特別是納米鈍化時(shí)使用了高度敏感的化學(xué)物質(zhì)。無(wú)鉻工藝不允許任何錯(cuò)誤，犯錯(cuò)就意味著將會(huì)接到大量的客戶投訴，例如耐腐蝕差的問(wèn)題。

這也適用于多種金屬的預(yù)處理。對(duì)于均一成分和表面特征的特殊金屬底材，這些產(chǎn)品非常有意義和前景。然而，由于防腐要求和材料特性不斷變化，傳統(tǒng)粉末涂料在此方面有很大問(wèn)題。太多的妥協(xié)，導(dǎo)致涂料經(jīng)常遭受質(zhì)量的質(zhì)疑。

無(wú)鉻前處理搭配粉末涂料系統(tǒng)對(duì)于抵抗絲狀腐蝕仍備受爭(zhēng)議，特別是使用了未被證明的陽(yáng)極化處理技術(shù)的情況下。在這方面，化學(xué)和預(yù)處理設(shè)備制造商需要付出很多的努力，才能給市場(chǎng)帶來(lái)可承受的技術(shù)。

粉末涂料的發(fā)展

近年來(lái)，粉末涂料的發(fā)展趨向于提高固化體系的質(zhì)量，因?yàn)樵牧仙a(chǎn)商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)域的技術(shù)改進(jìn)。因此，低溫粉（NT）以及高耐候性粉（HWF）已經(jīng)在前一段時(shí)間投入市場(chǎng)。后者在無(wú)粉化性能方面(保光性能)有很大提高，那些高品質(zhì)顏色和金屬效果顏料的抗紫外線性能和外觀一致性已經(jīng)有了明顯提高。

由于這些新的粉末涂料尚存在質(zhì)量缺點(diǎn)，因此需要進(jìn)一步發(fā)展，包括高耐候性體系的柔韌性以及NT粉末涂料的在耐化學(xué)品和耐候性方面的不足。為了改善這個(gè)問(wèn)題，低溫粉體系應(yīng)該結(jié)合合適的粉末涂料底粉以及面粉。

進(jìn)一步需要改進(jìn)的方面是關(guān)于可驗(yàn)證的粉末涂料的熱化學(xué)固化的可靠性。

除了這些，一些非常有趣的功能性粉末涂料目前歐洲有許多粉制造商都可以生產(chǎn)。這些涂料體系包括耐刮擦和/或耐應(yīng)力開(kāi)裂，特別是高彈性粉末涂料和薄涂涂料，還有對(duì)水具有良好屏障效應(yīng)且低透氣的底粉和/或面粉的特殊防腐粉末涂料。

在我看來(lái)，目前有在售的熱固性和熱塑性(單組分和雙組分)特殊混合的粉末涂料需要特別注意，不僅僅是熱塑性成分的來(lái)源和價(jià)格，還在于均勻混合的能力和研磨問(wèn)題。盡管存在這些問(wèn)題，這一發(fā)展趨勢(shì)仍值得進(jìn)一步調(diào)查研究，應(yīng)基于混合粉末涂料的品質(zhì)已完全精化并成功實(shí)踐的前提下。

作為一個(gè)專業(yè)的評(píng)估師，我看到并且持懷疑態(tài)度的是目前的趨勢(shì)之一：各大粉末制造商正在開(kāi)發(fā)并銷售全新的效果粉末，特別是專門(mén)用于建筑業(yè)的粉末涂料，噴涂金屬幕墻。

例如，創(chuàng)造具有杰出裝飾性的金屬效果，在完成初步的綁定過(guò)程后，特殊的金屬粉或者云母粉再干混加入。這些具有高度裝飾效果的粉末直接提供給建筑師，繞過(guò)了粉末噴涂廠。設(shè)計(jì)師熱情驅(qū)使，但并沒(méi)有意識(shí)到該技術(shù)的局限性，建筑師隨后便強(qiáng)烈要求使用特殊顏料效果的粉末涂料。

在這個(gè)過(guò)程中，他們完全低估了這種效果粉末涂料對(duì)應(yīng)用要求的極高要求(如特殊的組份復(fù)配、復(fù)雜的高壓/電流設(shè)置、通常無(wú)法回收、均一的噴槍至工件距離)，以及特殊要求的建筑外觀(如側(cè)面高度)或涂層要以一個(gè)平面時(shí)尚的方式呈現(xiàn)等。

因?yàn)檫@些不同的影響因素沒(méi)有充分考慮，色調(diào)和顏色效果會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，導(dǎo)致最后結(jié)果有很多的客訴。另外時(shí)間長(zhǎng)了以后，一些批次粉末涂料會(huì)出現(xiàn)分離，大量的司法糾紛不可避免。這種發(fā)展趨勢(shì)是非常危險(xiǎn)的，因?yàn)樗ǔＥc溝通欠佳有關(guān)。

粉末-施工

此外，粉末涂料噴涂過(guò)程中(通常是自動(dòng)化過(guò)程)，噴涂商必須滿足越來(lái)越高的技術(shù)要求?？梢岳脛?chuàng)新的電子控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更精確的噴涂參數(shù)調(diào)整或設(shè)置程序。

在垂直和水平噴涂裝置(X/Y/Z軸)的幫助下，可實(shí)現(xiàn)涂料的均一噴涂，創(chuàng)建復(fù)雜的噴涂設(shè)置，采用了易清洗粉末中心，成熟的粉房技術(shù)，最低的耗粉量和粉末回收工藝，以及進(jìn)樣和/或密相粉末系統(tǒng)。同時(shí)，粉末可以在前所未有的短當(dāng)機(jī)時(shí)間內(nèi)換色(圖2)。

為了符合發(fā)展趨勢(shì)，手動(dòng)噴涂時(shí)噴涂設(shè)備應(yīng)很容易被操作員操控，以匹配工件的幾何形狀(簡(jiǎn)單調(diào)整噴槍方向)。圖3顯示了這些年來(lái)粉末涂料噴涂技術(shù)的發(fā)展。

粉末—交聯(lián)反應(yīng)

粉末熱化學(xué)交聯(lián)過(guò)程越來(lái)越多的使用具有特殊熱回收系統(tǒng)的烘箱，這顯著的降低了固化過(guò)程所需的能量。

輻射能量的使用(如深色輻射器)或者向上的紅外凝膠區(qū)也使粉末固化過(guò)程能更加有效地進(jìn)行。就設(shè)備而言，仍然有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ偌由螻T粉在市場(chǎng)上的投放，可以節(jié)省大量的能量，未來(lái)可大大降低涂料的成本。

烘箱制造商面臨的挑戰(zhàn)是在凝膠階段控制循環(huán)空氣的流動(dòng)，使不同顏色的粉末被均勻的固化，在固化加速過(guò)程中有效地引導(dǎo)間接加熱空氣的流動(dòng)。

生產(chǎn)控制的快速測(cè)試方法

這些年來(lái)，一些特殊的基于歐洲質(zhì)量協(xié)會(huì)推薦的加速腐蝕測(cè)試變得更為成熟。值得提及的主要有：冷凝測(cè)試、酸性和中性鹽霧試驗(yàn)、絲狀腐蝕測(cè)試和特殊的汽車測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。盡管是加速測(cè)試，通常需要40到60天的測(cè)試時(shí)間，因此就實(shí)時(shí)生產(chǎn)控制而言，這些測(cè)試是不相關(guān)的。

需要建立快速的創(chuàng)新的腐蝕測(cè)試，使?jié)撛诘姆栏g問(wèn)題可以1-3天內(nèi)可以預(yù)測(cè)。因此有必要建立適當(dāng)?shù)亩唐跍y(cè)試方法，以實(shí)現(xiàn)快速、現(xiàn)實(shí)的粉末涂料行業(yè)中的生產(chǎn)過(guò)程控制(圖4)。

結(jié)論

總之，上述討論的話題表明在粉末涂料行業(yè)仍有大量的發(fā)展和技術(shù)優(yōu)化的空間。原材料和粉末涂料制造商，以及設(shè)備制造商和工藝噴涂廠都需要意識(shí)到這一點(diǎn)。然而，在改進(jìn)方面最重要的是加強(qiáng)各行業(yè)專家之間的良好溝通。

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（作者：Thomas Herrmann）