网站地图 | Tags | 热门标准 | 最新标准 | 订阅
您当前的位置:首页 > 技术文章2 > 标准内容页

理想的线材流化床涂层技术

时间: 2011-07-06 20:00 来源: 作者: 德固赛集团高性能聚合物公司 点击:
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)

相关资料

评论列表(网友评论仅供网友表达个人看法,并不表明本站同意其观点或证实其描述)
关于本站 | 联系我们 | 下载帮助 | 下载声明 | 信息反馈 | 友情链接 | 网站地图