淺談粉末塗料制造設備和生産工藝中應注意的問題
1引言
粉末塗料作爲高效、節能(néng)、省資源和環保型的塗料品種(zhǒng)，得到世界各國(guó)的重視，特别是得到我國(guó)的重視。
雖然我國(guó)的粉末塗料工業起(qǐ)步較晚，但是由于得到國(guó)家和全民的重視，改革開(kāi)放30年來發(fā)展很快，現在已經(jīng)成(chéng)爲世界粉末塗料生産第一大國(guó)，占世界粉末塗料總産量的一半。
據有關資料顯示：2008年的産量爲72萬t，預估2009年的産量比2008年增長(cháng)15%達到80萬t以上。
粉末塗料工業的發(fā)展也促進(jìn)了相應的環氧樹脂、聚酯樹脂、固化劑、助劑等配套原材料工業的發(fā)展，同時也促進(jìn)了配套的粉末塗料制造設備工業的發(fā)展。
現在包括外資企業在内絕大部分企業都(dōu)使用國(guó)産粉末塗料制造設備，不僅大中小型生産設備和實驗室用設備都(dōu)可以制造，産品質量也得到了很大的提高，每年有相當數量的成(chéng)套設備出口到世界各國(guó)。
粉末塗料的産品質量，不僅取決于原材料的質量，還(hái)取決于粉末塗料制造設備和工藝條件的控制。衆所周知，粉末塗料的制造設備主要由高速混合機、擠出機、冷卻輥、冷卻帶、破碎機、空氣分級磨、旋風分離器及過(guò)篩機等組成(chéng)。
從生産工藝考慮包括：原材料稱量和高速混合機預混料工序；擠出機熔融擠出混合、冷卻輥和冷卻帶冷卻及破碎機破碎工序；空氣分級磨細粉碎和旋風分離器分級及過(guò)篩機分離工序；産品包裝工序等。
關于粉末塗料的制造設備、生産工藝方面(miàn)的問題有很多文章報道(dào)[1-2]，下面(miàn)根據多年的生産經(jīng)驗，具體談粉末塗料生産設備和工藝控制中應該注意的有關問題。
2稱量和預混合
稱量是粉末塗料制造中最關鍵的工序之一，稱量用具感量的選擇和稱量過(guò)程的準确性是決定配方的準确性和粉末塗料産品品質的重要因素。
因此必須根據配方中物料的質量多少，選擇合适感量的量具進(jìn)行稱量，最好(hǎo)使用稱量方便的電子秤，有條件的情況下，在稱量過(guò)程中應進(jìn)行複核。
爲了在稱量和投料中的方便，對(duì)量大的樹脂、钛白粉、硫酸鋇等原料，經(jīng)對(duì)物料的整包裝質量複核後(hòu)，能(néng)夠整包裝投料的就整包裝投料，其餘的零頭進(jìn)行具體稱量。
稱量好(hǎo)的物料進(jìn)行預混合，在預混合中使用的設備一般是高速混合機和自動混合機。高速混合機的優點是設備簡單，價格低廉，使用也方便；缺點是設備固定在一個地方不能(néng)随意移動，料罐底部清掃不方便，換色時也稍微麻煩。
自動混合機的優點是設備自動化程度高，清掃和換色比高速混合機方便，設備可以移動，可以供多台擠出設備使用；缺點是設備大移動不方便，價格高，一次投資大。
在使用預混合設備時，應注意如下問題：
⑴認真檢查設備，尤其是電機轉動軸等部位的密封情況，及時排除密封和連接部位物料的堵塞或黏結等問題。
⑵認真清掃設備，防止對(duì)新物料的幹擾和污染。
⑶根據物料情況，選定好(hǎo)破碎時間和混料時間。
⑷爲了使物料混合均勻，對(duì)環氧和聚酯樹脂等顆粒大的物料進(jìn)行預粉碎。
⑸對(duì)于同一配方，每次投料的物料順序應保持一緻，混料時間也固定不變，在配方中量少的顔料和助劑等物料避免放在攪拌軸芯部位，盡量放在料罐的邊緣部位使物料在攪拌分散時分散得更均勻。
⑹爲了使物料混合均勻，原則上投料量不要超過(guò)混料罐容量的80%。
⑺從安全和衛生考慮，混料罐上面(miàn)應安裝排風設備，在配料和混料時及時排除産生的粉塵。
3熔融擠出混合和冷卻破碎
爲了使粉末塗料配方中的各種(zhǒng)成(chéng)分分散均勻，并使每個粉末塗料粒子中的組成(chéng)成(chéng)分完全一樣(yàng)，預混合的物料需再用擠出機進(jìn)行熔融擠出混合，使配方中的物料更好(hǎo)地分散均勻。
因爲用這(zhè)種(zhǒng)工藝處理可以保證粉末塗料粒子中的成(chéng)分一緻，從而保證粉末塗料靜電噴塗時的帶電性能(néng)和塗膜性能(néng)的穩定，所以熔融擠出混合工序是保證粉末塗料内在質量的最重要工序。
爲了防止物料繼續進(jìn)行化學(xué)反應影響粉末塗料質量，并把熔融擠出的物料冷卻和細粉碎，一般使用冷卻輥和冷卻帶進(jìn)行冷卻至室溫；同時用破碎機破碎成(chéng)可以進(jìn)行細粉碎的1mm×5mm×5mm左右的漆片。
熔融擠出機目前國(guó)内主要使用的是雙螺杆擠出機和往複式單螺杆擠出機，其中雙螺杆擠出機使用得更普遍。
從擠出機的熔融混合效果、設備的清洗容易程度、物料的溫度控制等性能(néng)方面(miàn)比較，往複式單螺杆擠出機的性能(néng)優于雙螺杆擠出機。
但設備的結構比較複雜，維修和更換螺筒和螺杆配件比雙螺杆擠出機麻煩、加工物料的要求高（例如不能(néng)進(jìn)入金屬異物）和設備的價格比較貴等是往複式單螺杆擠出機的缺點，因此需根據生産的粉末塗料品種(zhǒng)的要求選擇性價比合适的擠出機的類型。
随著(zhe)我國(guó)粉末塗料制造設備的技術進(jìn)步，設備的品種(zhǒng)增多，産品質量也有很大提高，單從擠出機來說加工精度和生産效率比以前提高很多，因此粉末塗料的分散效果得到改進(jìn)，同樣(yàng)螺杆直徑下生産量提高很多。
然而由于螺杆之間的間隙減少和螺杆轉速的提高，使物料的擠出溫度明顯提升，由原來的120℃提高到現在的140℃左右。
因此對(duì)擠出機的溫度控制提出更高的要求，同時對(duì)擠出物料的冷卻也提出更高的要求。
從雙螺杆擠出機來說，一般螺杆的送料段和熔融段之間的固體至熔體的過(guò)渡段的磨損最大，需要考慮這(zhè)一部分的螺杆材料選擇耐磨性好(hǎo)的材質，并采用容易更換的模塊結構是非常必要的。
這(zhè)樣(yàng)可以延長(cháng)設備的使用壽命和保證設備使用的穩定性。雖然單螺杆擠出機的冷卻是可以通過(guò)螺杆内部通水來控制，但是雙螺杆擠出機的螺杆内部冷卻技術的難度是很大的。
曾有單位試驗過(guò)雙螺杆内部通水冷卻的方法，然而螺杆的密封的穩定性等問題沒(méi)有得到滿意的解決。因此雙螺杆擠出機的螺杆冷卻技術還(hái)沒(méi)有得到滿意的解決，這(zhè)是控制擠出機擠出物料溫度的關鍵問題。
另外，由于擠出機轉速的提高使擠出機的生産量得到提高，然而變速箱的噪聲變大，噪聲加大的影響問題也需要解決。
如上所述的擠出機擠出物料的溫度升高和控制擠出物料溫度難是出現的新問題。在擠出機的加料漏鬥上，爲了防止物料架空，最好(hǎo)安裝振動或脈沖裝置來防止物料斷流，保持加料速率的穩定性也是必要的。
在使用擠出機時應注意下列問題：
⑴根據粉末塗料品種(zhǒng)，選擇好(hǎo)擠出機送料段、熔融段和均化段的控制溫度。
⑵開(kāi)始生産時，用配方中的物料或樹脂清洗擠出機；爲了防止塗膜産生質點（顆粒），經(jīng)一段時間使用（或生産一定量）以後(hòu)定期用聚氯乙烯、聚乙烯、稻谷、玉米等物料清洗擠出機，清除附著(zhe)在螺杆和螺筒上的膠化物，特别是對(duì)生産塗膜外觀要求高的品種(zhǒng)時更要注意這(zhè)個問題。
⑶根據設備的生産能(néng)力，調節好(hǎo)擠出機主電機的轉速和加料器的加料速度。
⑷從物料的化學(xué)穩定性考慮，擠出機的内部物料溫度在足以使物料熔融混合均勻的條件下，盡量在低溫下進(jìn)行熔融混合，特别是低溫固化粉末塗料品種(zhǒng)，使擠出物料溫度保持在較低的溫度，避免物料在擠出過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應，從而影響粉末塗料的質量。
⑸在擠出機停機時，必須用配方中的樹脂推出螺筒裡(lǐ)含有固化劑的物料，防止物料在螺筒中固化而影響設備的使用；而且重新開(kāi)機時，必須用生産配方中的物料擠出螺筒中的樹脂物料，而且這(zhè)些樹脂物料須單獨放置，清機時使用或作爲廢料處理，防止這(zhè)些物料進(jìn)入正常生産産品中，幹擾産品塗膜外觀等質量。
⑹在使用擠出機時，定期除去擠出機出料口的附著(zhe)物并與正常産品分離開(kāi)。因爲這(zhè)種(zhǒng)附著(zhe)物中的膠化物多，如果帶進(jìn)細粉碎工藝，容易造成(chéng)塗膜的質點（顆粒），因此把這(zhè)些物料與副産品單獨處理。
⑺在臨時停電時，一方面(miàn)加大冷卻水使擠出機中的物料迅速冷卻，另一方面(miàn)加少量樹脂用手工搖動棒搖電機推出部分物料，防止物料固化在擠出機螺筒内。
爲了使擠出的物料迅速冷卻和防止繼續進(jìn)行化學(xué)反應，一般先用冷卻輥壓成(chéng)1mm左右厚度的漆片并進(jìn)行冷卻，再用冷卻帶冷卻至室溫，然後(hòu)用齒輪破碎機破碎至可以進(jìn)行細粉碎的物料。
冷卻輥一般是用輥筒内部通冷卻水的方法進(jìn)行冷卻，根據水溫情況夏季可以使用冷凍水或冷卻塔處理的涼水。
冷卻帶的冷卻方法很多，其中有水冷卻、風冷卻、風水結合冷卻等；冷卻帶有鋼帶、履帶、網帶等形狀；冷卻帶的結構有封閉式、敞開(kāi)式等，其各有各的特點，根據用戶的要求和環境條件選擇合适的冷卻設備和冷卻方式。
在選擇和使用冷卻設備時應注意如下問題：
⑴擠出機的生産能(néng)力與冷卻設備的生産能(néng)力要相匹配，特别是夏季高溫季節冷卻設備的生産能(néng)力要滿足擠出機生産能(néng)力的要求。
⑵冷卻輥的直徑、長(cháng)度，冷卻帶的寬度、長(cháng)度等設備參數要完全滿足擠出物料冷卻至破碎時所需要的溫度，特别是夏季高溫季節生産量和生産溫度的要求。
⑶根據産品塗膜外觀質量的要求，選擇封閉式或敞開(kāi)式的冷卻設備。對(duì)塗膜外觀要求比較高的家用電器用粉末塗料的生産，最好(hǎo)選擇封閉式冷卻系統，這(zhè)有利于防止環境中的粉塵等污染物對(duì)粉末塗料質量的影響，特别是對(duì)塗膜外觀清潔度和質點（顆粒）等的影響。
⑷從粉末塗料産品質量的穩定性考慮，一般破碎物料的溫度不要超過(guò)35℃，最好(hǎo)是33℃以下，特别是夏季生産時環境溫度較高，注意破碎物料的溫度不要太高，防止粉末塗料産品溫度過(guò)高而影響粉末塗料的貯存穩定性。
⑸從細粉碎的效率考慮，破碎漆片的厚度和大小不要太大。
⑹擠出物在冷卻後(hòu)移動和在破碎摩擦過(guò)程中容易産生靜電，爲了防止設備帶靜電，所有設備都(dōu)要接地，特别是裝漆片的移動料槽也要做好(hǎo)接地，防止靜電對(duì)人體的刺激而造成(chéng)意外傷害。
4細粉碎和分級過(guò)篩
經(jīng)熔融擠出混合後(hòu)破碎的物料，爲了達到靜電粉末塗裝要求的粉末塗料粒度分布，還(hái)需要用空氣分級磨（俗稱ACM磨）進(jìn)行細粉碎，然後(hòu)用旋風分離器分離除去超細粉末塗料，再用過(guò)篩設備除去過(guò)粗粉末塗料，得到适用于粉末塗料靜電塗裝的産品。
細粉碎工藝是保證粉末塗料粒度分布和靜電粉末塗裝效果的重要環節。在這(zhè)個工藝中，空氣分級磨的性能(néng)是決定粉末塗料粒度分布的關鍵設備。
如果設備的性能(néng)好(hǎo)，粉末塗料的粒度分布适用于靜電粉末塗裝的要求，粗粉和超細粉含量少，産品的收率很高，達到96%以上。
在空氣分級磨中，粉碎的物料通過(guò)副磨進(jìn)行分級，達到設定粒度要求的粉末進(jìn)入旋風分離器進(jìn)行分離，未達到要求的粗粉仍留在空氣分級磨中進(jìn)行再粉碎。
進(jìn)入旋風分離器的粉末，分離出的超細粉末送至布袋過(guò)濾器進(jìn)行回收，粗粉輸送至篩粉機進(jìn)行分離；通過(guò)篩粉機篩網的是産品，未過(guò)篩網的過(guò)粗粉是副産品。在整個細粉碎和過(guò)篩過(guò)程中，引風機起(qǐ)到輸送物料的作用。
在使用空氣分級磨時應注意如下問題：
⑴空氣分級磨的生産能(néng)力應與擠出機的生産能(néng)力配套，特别是還(hái)要考慮到空氣分級磨生産能(néng)力受氣溫的影響，在夏季生産能(néng)力下降的實際問題。
⑵空氣分級磨的生産能(néng)力還(hái)要跟篩粉機的生産能(néng)力相配套。
⑶空氣分級磨粉碎的粉末塗料粒度分布滿足靜電粉末塗裝要求，通過(guò)空氣分級磨的主磨電機速度、副磨電機速度、加料電機速度的調節來控制粉末塗料的粒度分布，還(hái)通過(guò)旋風分離器的分離效果、引風機的風門大小等參數來控制超細粉的含量，一般超細粉的含量應不超過(guò)2%。
⑷因爲氣溫影響粉末塗料的粉碎效果，特别是夏季和冬季的粒度分布差别較大，具體表現在生産量上，爲了保證粉末塗料的粒度分布穩定，在不同季節測定粒度分布，并及時調整粉末塗料的粒度分布相接近，使粉末靜電塗裝效果不發(fā)生較大的變化。
⑸在夏季車間環境溫度較高，影響破碎漆片的細粉碎效果，最好(hǎo)在空氣分級磨的進(jìn)風口安裝冷風機，降低粉碎物料和粉碎設備的溫度，保證粉碎産品的溫度低于35℃，防止粉末塗料結塊，保證粉末塗料的松散性和貯存穩定性。如果有條件，生産車間使用中央空調更好(hǎo)。
⑹對(duì)于粉末塗料成(chéng)品中添加助劑如松散劑等時，過(guò)去一般采用從空氣分級磨的進(jìn)風口添加，這(zhè)種(zhǒng)方法有利于助劑的分散均勻，但是容易使助劑抽吸到布袋過(guò)濾器中，助劑的損失嚴重；
近來采用在旋轉閥下面(miàn)往篩粉機裡(lǐ)添加的方法，這(zhè)樣(yàng)不僅可以做到助劑沒(méi)有損失，還(hái)可以做到助劑的分散均勻，根據用戶的設備情況和助劑品種(zhǒng)選擇合适的生産工藝。
⑺防止設備産生靜電，做好(hǎo)設備接地。
⑻從環境保護和安全考慮，存放産品的附近安裝排風裝置，防止粉塵污染和粉塵爆炸等危害。
⑼爲了提高生産速度和生産效率，破碎漆片的料槽的底部和空氣分級磨的進(jìn)料口直接用管道(dào)連接，可以避免物料的搬運，利用料槽底部的送料機和引風機的吸引力把破碎物料吸進(jìn)空氣分級磨進(jìn)行粉碎。
在使用篩粉機和布袋過(guò)濾器時應注意如下問題：
⑴篩粉機的篩網目數，根據粉末塗料塗裝工藝要求和塗膜厚度要求或者粉末塗料粒度分布要求進(jìn)行選擇，對(duì)于要求薄塗層的要選擇目數高的，要求厚塗層的選擇目數低的篩網。
⑵必須經(jīng)常檢查篩網的破損情況，不要等到篩網破損以後(hòu)再更換，最好(hǎo)根據篩網磨損情況的生産經(jīng)驗，每次篩網生産量達到一定程度後(hòu)及時更換，避免中途篩網破損而影響産品質量。
⑶爲了防止産品中的超細粉末過(guò)多，及時檢查布袋過(guò)濾器的過(guò)濾效果，必要時對(duì)布袋進(jìn)行清洗或更換新的布袋。爲了容易清掃和回收使用超細粉末，在生産品種(zhǒng)單一、産量又大的粉末塗料時，盡量使用布袋容易清掃和更換布袋的設備。
⑷在過(guò)篩後(hòu)留下的粗粉中，因爲容易引起(qǐ)塗膜質點（顆粒）的成(chéng)分多，如果集中粉碎會影響粉末塗料的産品質量，所以根據産品塗膜外觀的要求，對(duì)于産品質量要求高的把粗粉作爲副産品處理，要求不高的每次少量分多次分散加到細粉碎物料中粉碎處理。
5産品包裝
爲了防止粉末塗料吸潮和包裝的牢固，最好(hǎo)采用雙層塑料袋包裝，從粉末塗料的貯存穩定性考慮，最好(hǎo)在粉末塗料物料溫度低于35℃以下時進(jìn)行包裝。在大批量生産中，最好(hǎo)進(jìn)行自動或半自動包裝以減輕勞動強度，提高生産效率。
6結語
粉末塗料制造設備和工藝的控制與粉末塗料用原材料質量一樣(yàng)，同樣(yàng)是決定粉末塗料産品質量的重要因素。
特别是選擇好(hǎo)粉末塗料制造配套設備以後(hòu)，要控制好(hǎo)各個工序設備的工藝參數，重視關鍵設備例如高速混合機、擠出機、冷卻帶、破碎機、空氣分級磨、篩粉機等在使用中的注意事(shì)項是保證産品質量的關鍵。
