理想的线材流化床涂层技术挖泥机
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理想的线材流化床涂层技术
理想的线材流化床涂层技术 2011年12月04日 来源： 流化床涂层技术以其高效、经济，并能形成无气孔的相对致密层的特点，正被越来越广泛的应用于金属线材保护涂层领域。该技术可用于搁板、护栅、支架等各项医学技术用品及汽车零部件的制造，防止产品被腐蚀或遭受机械损伤，对产品起到有效的保护作用。常用涂层粉有PVC、聚烯烃（PE、PP和PE/PP混合物）、PA11和PA12以及硬质塑料粉涂层。在过去的几年里，德国杜赛尔多夫的德固赛集团生产的热塑聚酰胺12（PA12）系列产品（如VESTOSINT?粉末）的性能日趋完善。PA12在所有的聚酰胺中吸水率最低，且熔点也最低（176℃），这一特性能够降低涂层工序的能源成本。此种粉末具有更好的熔流性，所形成的涂层表面光滑而富有弹性，能够防腐蚀和沸水损伤。相比之下，聚烯烃或硬质塑料粉末涂层要么无法达到所需的防护效果，要么在制备工艺上难以令人满意。
图1：VESTOSINT(r)涂层粉有1，500多种配色可供选择，包括金属效果色。
粉末 除了化学成分以外，涂层粉还具有以下重要的物理属性（不同程度地受生产过程的影响）： ● 熔点：决定加工温度； ● 密度：对于给定的涂层厚度，密度越低，生产越经济； ● 相对分子量及其分布情况：通过控制相对分子量，可调节熔体粘度及其流动性，进而影响裂断伸长率和边缘覆盖度； ● 颗粒形状和粒度分布：影响流化性及流动性。粉末颗粒越接近球形，烧结粉末的流化性就越好，对诸如线材交联点之类关键部位的覆盖也就更为出色。此外，流化粉末应仅含少量精细颗粒，不含粗颗粒，以避免涂层瑕疵及粉末池中粉尘过量（图2）；
图2： 颗粒的形状和粒度分布会影响熔体的流化性和流动性
● 着色：在生产过程中添加不同的颜料，即可获得任何可以想像的、具有特殊效果的颜色，比如金属色。色素是否充分沉积以及均匀扩散直接影响产品的着色效果。严格依照技术参数生产对工厂的加工能力提出了很高的要求，工厂惟有实施高效的工作流程和质量控制才能保证产品的着色质量。 适用于涂层技术的优化设计严谨周密的设计是线材获得无缺陷涂层的关键。要使涂层粉能够自由流经粉末池中支架的所有部位，平行线材和所有吊线之间至少应间隔10mm。设置吊线时，必须保持支架有至少15mm的突出端。 由于涂覆时需要一定的热容量，因此线材的直径一般至少为2.5mm，线材的极端细粗比应为1:2。采用成熟的加热法（冲击加热法）可处理线材的最小直径为2mm。在这种情况下，2:5的极端细粗比可以使支架设计的自由度更大。 通常，支架的生产是一个半自动化过程。已切割成指定长度的线材被排列成行，然后放入模板，由高速自动焊接器将其交叉焊接成网簇。待其弯曲成基本形状后，再由独立框架线或一个完整框架将支架固定。对线材末端的焊接和加工在很大程度上影响后续涂层的质量。与所有的液体涂覆系统一样，聚酰胺12熔体依靠其表面张力来保持液滴形状。线材末端未切割整齐造成的锋利边缘或是焊点尖端会凸出表面，导致毛刺边轻微破裂。对线材末端进行倒角及压刮，或是形成球形末端可避免此类现象。倒角还能使线材边缘的涂层厚度达到约200mm，确保其基本可在洗碗机使用寿命之内免受腐蚀。 为实现理想焊接，各交叉线材被压平30％，使其具有良好的接触面。如果焊接不当而受压力变形，该区域的涂层会破裂，导致邻近区域出现膜下腐蚀。除焊点以外，附着焊滴对涂层质量也有很大影响。这些点因隐蔽而常常被忽略，但由此导致的膜下腐蚀，最终可能造成极高的替换成本。此类松散黏附的颗粒也会落入粉末池中，成为颗粒杂质附于涂层上。若是如此，在使用过程中颗粒腐蚀或洗脱可能会导致涂层出现凹陷甚至孔洞。 涂层工序 完整的涂层工序包括预处理、预热、涂覆和后流平（图3）。
图3：流化床烧结工序示意图
◆ 预处理 与所有的粉末一样，在使用 VESTOSINT?进行流化床涂覆之前非常有必要对支架进行预处理，目的是除去黏附于支架上的油脂、氧化层和灰尘。油脂会在预热时爆裂并污染涂层或是粉末池，而氧化层及灰尘将会降低涂层与线材间的粘结性。 表面预处理的效果受以下三个因素的影响： 1、被涂覆的金属基材（钢、铝等）； 2、表面状况（是否有油污或氧化层）； 3、所要求的涂层粘附强度。 因此，很难给出普遍通用的预处理建议。为获得最佳涂层，线材表面应经过碱性脱脂并进行喷砂研磨糙化。进一步的脱脂处理,恒温磷化或化学底漆涂装等可确保更好的涂层粘合性。 ◆ 预热 预热过程在恒温炉中进行，使相同直径的线材达到相同的表面温度。在流经式系统中一般使用空气循环炉。即使直接用油加热，也应避免炉具使支架再次受到污染。为了避免在此过程中造成热损失，炉体应尽可能接近粉末池，但其散发的热量应只能使粉末池的表面微微升温。 为了达到高流速，建议使用6～9个循环的预热炉。其最好分为2个区域 ：第一区域（占总流程2/3的预热阶段）的温度为350℃；第二区域（最后1/3阶段，也称冲击加热）达到500℃。如此一来，尽管粗细线材的热容量不同，仍可保证其表面温度的一致性，而这一点是获得均匀涂层的先决条件。 ◆ 涂层 应将预热好的工件尽快浸入PA12流化池中，尽可能避免因长距离拖曳造成的热损失。在流化池中，随着空气从气室鼓入，穿过钻有细孔的基底盘，所有涂层粉统一向上流动。对于大型粉末池，建议将气室分成可独立调控的数个区域，以便优化控制流化条件。流化所用的空气必须不含油，理想湿度在50％～70％之间。 这和粉末的抗静电处理工序相配合，可防止粉末颗粒带静电。 基底盘的多孔板需用宽网眼金属网格加以保护，防止吊架上的热工件落下造成损坏。其下方应加以支撑，以避免可能重达数吨的粉末下陷，而造成粉末流动不均匀。 在高速流经式系统中，粉末池的运行温度会快速升至70℃左右, 有时甚至达到90℃。与其它涂层粉末相比，VESTOSINT(r)的使用温度可达85℃，但不应长时间超过这一温度。如果无法确保这一点，建议重新设计粉末池的尺寸以获得最佳的表面体积比，或有选择地控制外壁温度来达到要求。 对于低流速系统，也应给外壁加热使运行温度达到40～70℃。这一措施还能抵消粉末的静电，降低产生孔状瑕疵的可能性。 通过降低输送架或升高粉末池，将待涂装工件浸入粉末池是两种常用的方法。支架类线材应用牢固的缆线挂起，最好是不锈钢缆。因为细金属线可能会造成瑕疵，所以基本上不用。VESTOSINT?粉末向上流触及线材下侧，并在支架慢慢提升时触及线材上侧，进而流经线材的各个侧面，即使是两根线材交界的隐蔽处也是如此。为避免产生瑕疵，涂层粉料在气动导向的作用下在池中侧向移动。将工件移离池中时，用操作杆轻击悬架，使松散吸附上去的粉末落回粉末池。这样可避免产生气孔以及高度非球状涂层等缺陷，从而可能带来后续的问题。例如洗碗机支架上的一个非均匀球状涂层，可能会导致支架辊的安装问题，如图4。
图4：气孔可能会引发膜下腐蚀，最终导致高昂的替换成本
浸入时间在3～5秒之间，并且直接影响涂层的厚度。在最初的几秒内，涂层的生成速度基本呈线性，所以4秒后可得到厚约400mm的涂层。消耗掉的VESTOSINT?粉末可以通过手动加料或填充控制系统得以不断补充。对于高流速系统而言，最适合的方法是采用大容器自动调控补充粉末。 ◆ 后流平和水冷却 许多涂层工艺系统尤其是流经式工艺系统常使用后加热炉（1-2个循环，温度可高达300℃）。对于结构复杂的设计，这可以使未熔化的粉末得以顺畅地熔融。后流平炉也起到增加产品分子量的作用，这对弹性有显著影响。尤其是对于洗碗机的支架，其涂层随后还需经过最后一道水冷工序。工件离开后加热炉或粉末池约30～45秒之后，在熔体固化前浸入水池。瞬间的骤冷可防止形成较大的聚酰胺晶体，因而与气冷方式相比，VESTOSINT?的弹性可提高约10倍。 粉末回收和杂质抽提 涂层的品质取决于VESTOSINT(r) 涂层粉质量是否保持一致。因此在自动填充时，还提供使粉末再循环所需的必要装置，除了填充系统以外，还包括过滤灰尘及粗颗粒的连续过滤网，及一台金属磁性分离器，用于分离可能导致腐蚀、气孔和凹陷问题的金属微粒。对无粉末循环装置的粉末池，必须定期进行全面的修整。除了无法避免的粉末损失（约占池体积1％）以外，这也势必需中断或重新安排生产。 最终处理 在进行水池冷却后，吊线会被切成约1cm的长度，切口涂以双组分涂料或盖上塑料帽，确保腐蚀不会下移。随后，对部件进行直观质量控制检查，以确保涂层无任何瑕疵。原载《国际电器制造商情》(end)
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