Das Pulverbeschichtungsverfahren umfasst hauptsächlich Koronaspritzen und Tribospritzen. Das Koronaspritzen ist in China weit verbreitet und stellt keine hohen Anforderungen an die Pulverbeschichtung. Der Faraday-Effekt verursacht jedoch tote Punkte auf komplexen Werkstücken, was das Sprühen erschwert, d. h. es ist schwierig, einige Ecken zu pulverisieren. Die Korona-Spritzpistole wurde mehrfach verbessert, aber der Faraday-Effekt kann nur verringert werden. Vermeiden lässt er sich nicht. Das Tribo-Spritzen kann das Problem der toten Punkte auf komplexen Werkstücken wirksam lösen, erfordert aber eine hohe Aufladbarkeit der Pulverbeschichtung. Aus diesem Grund haben viele Polyesterhersteller von Pulverbeschichtungen nach und nach Polyesterharze auf den Markt gebracht, die für das triboelektrische Spritzen geeignet sind, wie z. B. unsere Modelle SJ4EDT, SJ4ETDT, SJ4866DT, SJ4C und andere, die alle sehr gute triboelektrische Aufladungseffekte aufweisen und bei Kunden im In- und Ausland ideale Ergebnisse in der praktischen Anwendung erzielt haben.
2 Prinzip, Vorteile und Nachteile des Sprühens mit einer Dreifach-Kanone
Die Tribo-Pistole funktioniert durch triboelektrische Aufladung, d. h. die Pulverpartikel stoßen zusammen, reiben sich, kommen in Kontakt und lösen sich von dem speziellen Polymermaterial (Polytetrafluorethylen oder Nylon) an der Innenwand des Laufs, wodurch eine elektrische Ladung erzeugt wird.
Die Vorteile des Tribo-Gun-Spritzverfahrens sind
- Hohe Erstauftragsrate des Pulvers, die die Sprüheffizienz verbessert und die Pulverrückgewinnung reduziert.
Überwindet den Faraday-Effekt, was sich besonders beim Sprühen komplexer Werkstücke auszahlt.
Im Vergleich zu Korona-Pistolen wird das Pulver gleichmäßiger auf dem Werkstück verteilt, und die Oberfläche des Beschichtungsfilms ist glatter und flacher.
Sie kann vollständig und praktisch automatisiert werden, was die Arbeitskosten senkt.
Die Nachteile des triboelektrischen Sprühens sind vor allem die folgenden:
Triboelektrische Pistolen sind teuer und haben hohe Wartungskosten.
Das triboelektrische Spritzen stellt hohe Anforderungen an Umwelt und Verfahren.
- Das Tribo-Pistolen-Spritzen stellt hohe Qualitätsanforderungen an die Pulverbeschichtung und muss gute Tribo-Aufladungseigenschaften aufweisen.
Angesichts der vielen Vorteile des Tribo-Spritzens ist es bei in- und ausländischen Pulverlackherstellern sehr beliebt, und die Pulverlackhersteller haben entsprechende technische Anforderungen an die Tribo-Aufladungseigenschaften von Pulverlacken gestellt. In diesem Beitrag werden die Faktoren, die die Tribo-Aufladung von Pulverbeschichtungen beeinflussen, experimentell nachgewiesen.
3 Prüfteil
Es gibt Unterschiede zwischen den verschiedenen Modellen von Tribo-Pistolen, die von verschiedenen Herstellern angeboten werden. Um experimentelle Fehler auszuschließen, wurde in dieser Studie für alle Tests die manuelle Tribo-Pulversprühpistole Tribomatic 500 der Nordson Corporation verwendet. Die Testbedingungen waren Raumtemperatur 25°C, Luftfeuchtigkeit 50% und Gesamtdruck der Druckluft 6MPa.
3.1 Auswirkung der Zugabe von Tribo-Hilfsmitteln
Das Material der Reibstange und der Rohrwand in der Tribopistole ist ein spezielles Polymermaterial PTFE mit einer Dielektrizitätskonstante von 2,1. Jedes Material mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als dieser wird nach der Reibung positiv geladen. Die Dielektrizitätskonstante des in Pulverbeschichtungen verwendeten Polyesterharzes beträgt nur etwa 3,0. Der Unterschied zwischen diesen beiden Werten ist zu gering, so dass die Triboladung nicht gut ist. Um den Anforderungen des Tribo-Spritzens gerecht zu werden, kann eine Substanz mit einer hohen Dielektrizitätskonstante als Tribo-Aufladehilfe in den Pulverlack eingebracht werden. Die üblicherweise verwendeten Triboelektrizitätsverbesserer sind sterische Aminverbindungen, die keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Pulverlacks haben. Wir wählten Triboelektrizitätsverbesserer verschiedener Hersteller aus dem In- und Ausland aus, die als A (ausländische Flüssigkeit), B (ausländischer Feststoff), C (einheimische Flüssigkeit) bzw. D (einheimischer Feststoff) gekennzeichnet sind, und fügten sie der gleichen Art von Polyester/TGIC-Pulverbeschichtungsformulierung in unterschiedlichen Anteilen zu. Die Pulverbeschichtungen und die beschichteten Filmmuster wurden nach demselben Verfahren hergestellt. Die Ergebnisse des triboelektrischen Ladungstests sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1: Auswirkung von Reibungsförderern auf die Tribocharging von Pulverlacken
Wenn Pulverbeschichtungen ohne Reibungspromotoren mit einer Tribopistole gespritzt werden, beträgt die Triboaufladung unter normalen Umständen nur 0,2-0,4 μA, und es ist schwierig für die Pulverbeschichtung, kontinuierlich Pulver auszustoßen, was zu einer schlechten Pulverabdeckung auf dem Werkstück führt. Wie aus den Daten in Tabelle 1 ersichtlich ist, kann eine geringe Menge an Reibungsförderer die Triboaufladung der Pulverpartikel deutlich erhöhen. Mit zunehmender Menge an Reibungshilfe steigt der Wert der Rückkopplungsladung allmählich an, und wenn die Menge ein bestimmtes Niveau erreicht hat, bleibt die Triboaufladung der Pulverbeschichtung gleich. Das liegt daran, dass die Länge der Reibstange und der Reibrohrwand jeder Reibpistole fest ist und einen Ladungssättigungswert hat. Unterschiedliche Arten von Reibmitteln haben ebenfalls einen gewissen Einfluss auf die Triboaufladung von Pulvern, wobei flüssige Reibmittel im Allgemeinen effektiver sind als feste Reibmittel.
3.2 Einfluss der Partikelgröße des Pulvers
Ein repräsentativer Satz von Pulverbeschichtungen mit unterschiedlichen Partikelgrößen wurde durch Auswahl eines Polyesterharzes, dem 0,2% Reibungspromotor A zugesetzt worden war, durch Abkühlen des extrudierten Pulvers und anschließendes Sieben des Pulvers durch ein Sieb mit unterschiedlichen Maschenweiten erhalten. Die Beschichtungen wurden unter denselben Bedingungen auf eine Platte gespritzt, um die in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse des Tribocharging-Tests zu erhalten.
Wie aus den Daten in Tabelle 2 hervorgeht, ist die triboelektrische Aufladung der Pulverbeschichtung umso größer, je kleiner die Teilchengröße ist. Eine zu kleine Teilchengröße ist jedoch nicht förderlich für die Verbesserung der Pulverbeschichtungsrate. Der Grund dafür ist, dass je kleiner die Teilchengröße ist, desto mehr Reibung zwischen dem Pulver und dem Reibstab und den Wänden des Zylinders während des Reibvorgangs entsteht und somit die triboelektrische Ladung größer ist. Nachdem das Pulver die Reibpistole verlassen hat, werden die feinen Pulverpartikel jedoch leicht vom Luftstrom in der Spritzkabine beeinflusst, was die Pulverbeschichtungsrate verringert. Auch grobe Partikel werden leicht vom Luftstrom und der Schwerkraft beeinflusst, da sie nicht so leicht durch Reibung aufgeladen werden wie feine Partikel. Sie kommen nicht so leicht mit dem Werkstück in Berührung und neigen dazu, abzuprallen. Daher sollte die Partikelgrößenverteilung des mit der Tribopistole gespritzten Pulverlacks angemessen sein. Sie liegt im Allgemeinen zwischen 35 und 45 μm, und die Anzahl der feineren oder gröberen Pulverteilchen sollte so gering wie möglich sein.
Tabelle 2: Beziehung zwischen Partikelgröße und Triboaufladung von Pulverlacken
3.3 Selektivität von Polyester
Ein Hybrid-Polyurethan (50:50), ein TGIC-gehärteter reiner Polyester (93:7), ein HAA-gehärteter reiner Polyester (95:5) und ein Isocyanat-gehärteter Polyester (80:20) wurden jeweils ausgewählt, um Pulverbeschichtungen mit dem gleichen Füllstoffverhältnis herzustellen, und die Beschichtungen wurden unter den gleichen Prozessbedingungen gespritzt, um die Testergebnisse der triboelektrischen Ladung zu erhalten, wie in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3: Ergebnisse des triboelektrischen Ladungstests für verschiedene Arten von Polyesterharzen
Abbildung 1: Triboelektrische Ladung verschiedener Arten von Polyesterharzen
Die Analyse von Tabelle 3 zeigt, dass
Die triboelektrischen Aufladeeigenschaften der verschiedenen Polyestertypen unterscheiden sich erheblich, wobei Hybridpolyester die schlechtesten triboelektrischen Aufladeeigenschaften aufweisen. Die Zugabe einer sehr geringen Menge an triboelektrischer Aufladungshilfe kann die Aufladungseigenschaften jedoch erheblich verbessern:
Die triboelektrischen Aufladungseigenschaften von HAA-gehärtetem Polyester sind deutlich höher als die von anderen Polyestertypen;
Ohne den Zusatz von Reibungspromotoren ist die Reihenfolge der Aufladbarkeit der verschiedenen härtenden Polyestertypen wie folgt: HAA-Typ > TGIC-Typ-Polyester > Isocyanat härtender Polyester > Hybridpolyester.
Die amerikanische Zeitschrift "PCI" für Beschichtungen enthält ebenfalls eine ähnliche Datenanalyse, und Abbildung 1 verdeutlicht den Unterschied in der triboelektrischen Leistung der verschiedenen Polyestertypen.
3.4 Einfluss des Luftdrucks
Es wurden Pulverbeschichtungen mit 0,2% Reibungsverstärker ausgewählt, und die Testergebnisse zur Auswirkung des Sprühluftdrucks auf die triboelektrische Ladung der Beschichtung wurden durch Anpassung des Sprühluftdrucks der triboelektrischen Pistole erzielt (Tabelle 4).
Wie aus den Daten in Tabelle 4 hervorgeht, steigt mit zunehmendem Luftdruck die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes zwischen dem Pulver und der Tribopistole. Die Triboladung der Pulverteilchen nimmt zu. Mit zunehmendem Luftdruck steigt jedoch auch die Fluggeschwindigkeit der Pulverpartikel, was das Aufschwimmen und Abprallen des Pulvers im Raum verstärkt und zu einem Rückgang der Pulvertransferrate führt. Obwohl der Wert für die statische Elektrizität auf dem Tribo steigt, garantiert er daher keine hohe Pulverübertragungsrate. Die Einstellung des richtigen Luftdrucks ist für den Tribo-Sprühvorgang besonders wichtig.
Tabelle 4 Einfluss des Sprühluftdrucks auf die Pulverladung
3.5 Andere Einflussfaktoren
Es gibt noch viele andere Faktoren, die die triboelektrische Aufladung von Pulverbeschichtungen und die Pulverübertragungsrate auf dem Werkstück beeinflussen, z. B. Luftfeuchtigkeit, Taupunkttemperatur der Druckluft, Erdung des Werkstücks, Fließfähigkeit des Pulvers usw. Das triboelektrische Sprühen stellt hohe Anforderungen an die Luftfeuchtigkeit in der Werkstatt. Eine zu hohe oder zu niedrige Luftfeuchtigkeit wirkt sich direkt auf die Pulverübertragungsrate auf dem Werkstück aus. Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit führt auch zu einem höheren Verschleiß an der Reibstange und der Rohrwand der triboelektrischen Pistole, wodurch sich die Lebensdauer der triboelektrischen Pistole verkürzt. Auf weitere Einflußfaktoren wird hier nicht näher eingegangen.
Die obige Testanalyse zeigt, dass die Hauptfaktoren, die die triboelektrische Aufladung des Pulvers auf der Tribopistole beeinflussen, die Reibungshilfe, die Partikelgröße des Pulverlacks, die Art des Pulverlacks, der Sprühluftdruck und die Sprühumgebung sind.
Das Tribo-Pistolenspritzen komplexer Werkstücke hat eine hervorragende Pulveraufladung und eine perfektere Beschichtungsqualität, so dass das Tribo-Pistolenspritzen immer beliebter wird. Für Pulverlackhersteller ist es besonders wichtig, die triboelektrischen Aufladungseigenschaften von Pulverlacken zu verstehen. Durch die Auswahl des richtigen Tribo-Harzes oder die Zugabe von Tribo-Hilfsmitteln und durch das Pulverisieren und Sprühen unter angemessenen Prozessbedingungen können zufriedenstellende Beschichtungsergebnisse und wirtschaftliche Vorteile erzielt werden.
Die oben genannten Testdaten wurden unter bestimmten Bedingungen gewonnen. Es wurden verschiedene Tribo-Pistolen-Tests unter unterschiedlichen Spritzbedingungen durchgeführt, und die Daten unterschieden sich zwangsläufig. Die Statistiken können jedoch die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf die Triboaufladung von Pulverbeschichtungen widerspiegeln. Wenn Sie eine andere Meinung haben, können Sie diese gerne korrigieren und diskutieren.
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| Polythiol/Polymercaptan | ||
| DMES Monomer | Bis(2-mercaptoethyl)sulfid | 3570-55-6 |
| DMPT Monomer | THIOCURE DMPT | 131538-00-6 |
| PETMP-Monomer | PENTAERYTHRITOL-TETRA(3-MERCAPTOPROPIONAT) | 7575-23-7 |
| PM839 Monomer | Polyoxy(methyl-1,2-ethandiyl) | 72244-98-5 |
| Monofunktionelles Monomer | ||
| HEMA-Monomer | 2-Hydroxyethylmethacrylat | 868-77-9 |
| HPMA-Monomer | 2-Hydroxypropylmethacrylat | 27813-02-1 |
| THFA-Monomer | Tetrahydrofurfurylacrylat | 2399-48-6 |
| HDCPA Monomer | Hydriertes Dicyclopentenylacrylat | 79637-74-4 |
| DCPMA-Monomer | Dihydrodicyclopentadienylmethacrylat | 30798-39-1 |
| DCPA Monomer | Dihydrodicyclopentadienyl-Acrylat | 12542-30-2 |
| DCPEMA-Monomer | Dicyclopentenyloxyethylmethacrylat | 68586-19-6 |
| DCPEOA-Monomer | Dicyclopentenyloxyethylacrylat | 65983-31-5 |
| NP-4EA Monomer | (4) ethoxyliertes Nonylphenol | 50974-47-5 |
| LA Monomer | Laurylacrylat / Dodecylacrylat | 2156-97-0 |
| THFMA Monomer | Tetrahydrofurfurylmethacrylat | 2455-24-5 |
| PHEA-Monomer | 2-PHENOXYETHYLACRYLAT | 48145-04-6 |
| LMA Monomer | Laurylmethacrylat | 142-90-5 |
| IDA Monomer | Isodecylacrylat | 1330-61-6 |
| IBOMA Monomer | Isobornylmethacrylat | 7534-94-3 |
| IBOA Monomer | Isobornylacrylat | 5888-33-5 |
| EOEOEA Monomer | 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylat | 7328-17-8 |
| Multifunktionelles Monomer | ||
| DPHA Monomer | Dipentaerythritolhexaacrylat | 29570-58-9 |
| DI-TMPTA Monomer | DI(TRIMETHYLOLPROPAN)TETRAACRYLAT | 94108-97-1 |
| Acrylamid-Monomer | ||
| ACMO Monomer | 4-Acryloylmorpholin | 5117-12-4 |
| Difunktionelles Monomer | ||
| PEGDMA-Monomer | Poly(ethylenglykol)dimethacrylat | 25852-47-5 |
| TPGDA Monomer | Tripropylenglykol-Diacrylat | 42978-66-5 |
| TEGDMA-Monomer | Triethylenglykol-Dimethacrylat | 109-16-0 |
| PO2-NPGDA Monomer | Propoxylat-Neopentylenglykol-Diacrylat | 84170-74-1 |
| PEGDA-Monomer | Polyethylenglykol-Diacrylat | 26570-48-9 |
| PDDA-Monomer | Phthalat Diethylenglykol-Diacrylat | |
| NPGDA Monomer | Neopentylglykol-Diacrylat | 2223-82-7 |
| HDDA-Monomer | Hexamethylen-Diacrylat | 13048-33-4 |
| EO4-BPADA Monomer | ETHOXYLIERTES (4) BISPHENOL-A-DIACRYLAT | 64401-02-1 |
| EO10-BPADA Monomer | ETHOXYLIERTES (10) BISPHENOL-A-DIACRYLAT | 64401-02-1 |
| EGDMA Monomer | Ethylenglykol-Dimethacrylat | 97-90-5 |
| DPGDA-Monomer | Dipropylenglykol-Dienoat | 57472-68-1 |
| Bis-GMA-Monomer | Bisphenol A Glycidylmethacrylat | 1565-94-2 |
| Trifunktionelles Monomer | ||
| TMPTMA Monomer | Trimethylolpropantrimethacrylat | 3290-92-4 |
| TMPTA-Monomer | Trimethylolpropantriacrylat | 15625-89-5 |
| PETA Monomer | Pentaerythritoltriacrylat | 3524-68-3 |
| GPTA ( G3POTA ) Monomer | GLYCERIN-PROPOXYTRIACRYLAT | 52408-84-1 |
| EO3-TMPTA Monomer | Ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat | 28961-43-5 |
| Photoresist Monomer | ||
| IPAMA-Monomer | 2-Isopropyl-2-adamantylmethacrylat | 297156-50-4 |
| ECPMA Monomer | 1-Ethylcyclopentylmethacrylat | 266308-58-1 |
| ADAMA Monomer | 1-Adamantylmethacrylat | 16887-36-8 |
| Methacrylat-Monomer | ||
| TBAEMA Monomer | 2-(Tert-Butylamino)ethylmethacrylat | 3775-90-4 |
| NBMA Monomer | n-Butylmethacrylat | 97-88-1 |
| MEMA Monomer | 2-Methoxyethylmethacrylat | 6976-93-8 |
| i-BMA Monomer | Isobutylmethacrylat | 97-86-9 |
| EHMA Monomer | 2-Ethylhexylmethacrylat | 688-84-6 |
| EGDMP-Monomer | Ethylenglykol-Bis(3-mercaptopropionat) | 22504-50-3 |
| EEMA Monomer | 2-Ethoxyethyl-2-methylprop-2-enoat | 2370-63-0 |
| DMAEMA Monomer | N,M-Dimethylaminoethylmethacrylat | 2867-47-2 |
| DEAM Monomer | Diethylaminoethylmethacrylat | 105-16-8 |
| CHMA Monomer | Cyclohexylmethacrylat | 101-43-9 |
| BZMA-Monomer | Benzylmethacrylat | 2495-37-6 |
| BDDMP-Monomer | 1,4-Butandiol Di(3-mercaptopropionat) | 92140-97-1 |
| BDDMA-Monomer | 1,4-Butandioldimethacrylat | 2082-81-7 |
| AMA Monomer | Allylmethacrylat | 96-05-9 |
| AAEM Monomer | Acetylacetoxyethylmethacrylat | 21282-97-3 |
| Acrylate Monomer | ||
| IBA Monomer | Isobutyl-Acrylat | 106-63-8 |
| EMA-Monomer | Ethylmethacrylat | 97-63-2 |
| DMAEA Monomer | Dimethylaminoethylacrylat | 2439-35-2 |
| DEAEA Monomer | 2-(Diethylamino)ethylprop-2-enoat | 2426-54-2 |
| CHA Monomer | Cyclohexylprop-2-enoat | 3066-71-5 |
| BZA Monomer | Benzylprop-2-enoat | 2495-35-4 |