邦定前后粉末涂料粒径分布变化的研究

0 引言

作为装饰性粉末涂料品种，金属效果粉末涂料占据一定的市场地位，其用量不断增加，产品质量要求也越来越高，为适应和满足用户对金属效果粉末涂料产品质量的要求，粉末涂料生产已开始使用特定的金属粉邦定设备。

金属效果粉末涂料的邦定技术是由干混法和热处理法所构成，是通过在氮气保护、温控精确、恒转矩恒剪切的机械搅拌条件下，将金属颜料与粉末涂料底粉体充分混合，使金属粉颜料粘结在软化的粉末涂料粒子表面上的工艺过程。通过特定的金属粉邦定设备，解决了传统邦定设备由于高速摩擦生热、高剪切等因素造成的金属粉颜料受到破坏，致使金属效果粉末涂料出现色差、金属粉聚集、不上粉、无法多加金属颜料粉、金属效果差等问题。

邦定设备的原理并不复杂，但对设备设计、加工的要求很高，严格控制各项参数的精度非常重要。不同品种的金属效果粉末涂料的配方组成复杂，玻璃化温度差较大，因此邦定温度控制比较困难。投料量的不同也会导致邦定时间的变化。工艺参数控制的复杂性使金属效果粉末涂料的邦定工艺很难掌控。另外，冷却设备必须具有冷却速度快的特点，使邦定粉末涂料颗粒组成和粒径分布保持稳定。邦定效果的检验方法很多，旋风分离法、静电喷涂法、粒径分布分析法、电子显微镜法等是常见的方法。本文采用粒径分布分析法进行研究，测定和分析了邦定前底粉、邦定后及样板吸附粉的粒径分布变化，以评估金属效果粉末涂料的邦定效果。我们分别选用了几种金属效果粉末涂料底粉、两家企业提供的邦定设备进行涂料粉末邦定加工，然后测定金属效果粉末涂料邦定前底粉、金属粉颜料，以及在邦定后粉末涂料的粒径变化，再把邦定后的金属效果粉末涂料静电喷涂到样板上，并刮下样板上吸附的粉末涂料进行粒径分布测定，比较两种邦定设备加工的邦定粉末涂料粒径变化情况，分析和探讨了邦定效果与粉末涂料粒径分布之间的关系，以便控制产品质量。
进行原粉、邦定粉粒径变化方面的研究，对粉末涂料静电涂装过喷粉的回收有效利用、邦定设备特点的把握和选用，以及产品质量的控制都具有重要意义。

1 试验部分

1.1 试验用粉末涂料品种与设备

1.1.1 粉末涂料品种

金属粉末涂料配方编号为：配方1～配方6。全部都是铝粉型金属效果粉末涂料。

1.1.2 试验设备

欧美克激光粒径分布仪、马尔文粒径分布测试仪、A 公司邦定设备（简称A 设备）、B 公司邦定设备（简称B设备）。

1.2 试验方法

将按配方配制和生产的粉末涂料底粉加入配方设计量的金属颜料粉，进行邦定加工。得到的邦定粉末涂料进行静电喷涂，然后轻轻扫下静电吸附上去的粉末涂料。分别对底粉、金属粉颜料、邦定粉末涂料及静电吸附上去的粉末涂料样品，以粒径分布仪进行粒径分布分析。

2 结果与讨论

2.1 底粉、金属粉颜料和邦定粉的粒径分布比较

分别选择金属粉末涂料配方1 和配方2 的底粉、金属粉颜料和邦定粉，以欧美克设备测定累积粒径分布。结果见表1 和表2。

表1 说明，底粉加金属粉邦定后，粒径在5.13 μm以下的颗粒累积百分含量明显下降，由底粉1.95%降到邦定后的1.06%；而11 μm以下底粉和邦定粉的累积分布含量差不多。金属粉的D50小于底粉的D50，导致邦定粉的D50小于底粉的D50。
配方2 底粉、金属粉和邦定粉的累积粒径分布数据

表2 说明，底粉与金属粉颜料邦定后，粒径为5.13μm 以下颗粒累积百分含量有明显下降，由底粉的1.79%降至邦定粉末的0.17%；粉末粒径11 μm以下的累积百分含量则由7.33%降到了4.25%，即邦定后11μm以下的超细粉末明显减少。邦定后粉末D50明显减小，由43.32%降到35.17%；但D90 明显增大，由59.89μm增加到63.31 μm。

2.2 底粉与邦定粉的粒径分布差别

金属粉末涂料配方3 和配方4 的底粉和邦定粉样品测定的微分粒径分布和累积粒径分布，结果见表3 和表4 中。
配方3 底粉和邦定粉的微分粒径分布和累积粒径分布数据

表3 说明，底粉加金属粉邦定后，粒径5.13 μm以下的颗粒累积分布由2.15%下降到0.39%；粒径11 μm以下的颗粒累积分布由8.63%下降到3.29%，显示邦定后微细粉末明显减少。主要是由于大量微细粉末被邦定到大粒子表面或与金属粉颜料粘贴的结果。同时粒径50.6 μm 颗粒由11.57%增加到14.91%；粒径74.2μm的颗粒由5.52%增加到7.3%对比表4，数据变化幅度较大，分析原因是与添加的金属粉颜料粒径大（金属粉D50 为31.09 μm）有关。从粗粉（50.6 μm～74.2μm）的粒径分布变化说明，由于金属粉的邦定使部分粉末粒径变大。
配方4 底粉和邦定粉的微分粒径分布和累积粒径分布数据

表4 说明，底粉加金属粉颜料邦定后，粒径5.13μm以下颗粒累积分布由2.3%下降到0.09%；11 μm以下的颗粒累积分布由10.66%下降到3.28%。说明邦定后超细粉末含量明显减少，与表3 的结论一样。同样可以认为是邦定到金属粉的结果，同时粒径50.6 μm的颗粒由12.88%增加到13.77%；74.2 μm的颗粒分布由3.43%增加到3.86%。表明由于金属粉颜料的邦定导致粉末粒径变大，但变化幅度比表3 小，其原因与添加金属粉颜料的粒径小（D50为11.94 μm）有关。

2.3 邦定设备对邦定粉的粒径分布影响

选择金属粉末涂料配方5、配方6 的底粉，比不同厂家设备（A 设备和B 设备）进行邦定加工，其累积粒径分布的测试结果列于表5、表6 中。

配方5 的底粉用不同厂家设备（A 设备和B 设备）邦定金属粉后的累积粒径分布数据*

表5 说明，就配方5 而言，底粉2.884 μm以下粒径的累积分布为1.83%，A 设备邦定后为0.00%，B 设备邦定后为0.58%;底粉5.012 μm以下累积分布为4.12%，A 设备邦定后为0.54%，B 设备邦定后为2.02%；底粉10.00 μm 以下累积分布为11.83%，A 设备邦定后为3.43%，B 设备邦定后为7.53%。说明，用A 设备和B 设备邦定后超细粉都明显减少，而且相比之下，用A 设备邦定后粉末涂料的超细粉减少更多，说明A 设备对超细粉末的邦定效果明显比B 设备好。另外，从D50来看，A设备邦定后的粒径明显更大，也说明A 设备的邦定效果比B 设备好。
不同邦定设备对配方6 进行邦定加工前后的累积粒径分布数据

配方6 的试验结果表明，底粉2.884 μm以下累积分布为2.69%，A 设备邦定后为0.14%，B 设备邦定后为0.68%;底粉5.012 μm以下累积分布为6.13%，A 设备邦定后为0.90%，B 设备邦定后为2.41%；底粉10.00μm以下累积分布为16.47%，A 设备邦定后为4.54%，B设备邦定后为9.72%。这一结果以及D50 的结果也说明，A 设备的邦定效果明显优于B 设备。

2.4 邦定粉静电喷涂后粒径分布

分别选择A、B 设备邦定的配方5、配方6 样品（原粉），经静电喷涂后，扫下表面吸附的粉末涂料，与原粉分别测定微分粒径分布曲线（见图1～图3），累积粒径分布试验数据列于表7、表8。

表7 说明，A 设备邦定的粉末涂料5 μm和10.00μm以下的颗粒累积粒径分布原粉和吸附粉基本一致，B 设备邦定粉末涂料二者的差别较大；从20 μm、30μm、40 μm、60 μm以下的颗粒累积粒径分布测定结果看，B 设备加工的原粉和样板吸附粉比A 设备一致性更好。

图1 和图2 说明，用A 设备和B 设备加工的原粉与吸附粉的粒径分布有一定差别，从原粉与吸附粉的微分粒径分布曲线的重叠性看，A 设备比B 设备好一些，但这种差别不是特别明显。
经B 设备邦定配方6 粉末涂料原粉和样板吸附粉的微分粒径分布曲线

表8 说明，A 设备邦定粉的粉末涂料5 μm 和10.00 μm以下的颗粒累积粒径分布原粉和样板吸附粉相近，B 设备邦定粉的粉末涂料二者差别较大。就20μm、30 μm、40 μm、60 μm以下累积粒径分布来看，B设备加工的原粉与样板吸附粉比A 设备一致性更好。图3 和图4 说明，A 设备加工的原粉和样板吸附粉的微分粒径分布曲线重叠性比B 设备好一些，但这种差别不明显。
邦定后的配方5 粉末涂料原粉和样板吸附粉累积粒径分布