[科普中國(guó)]-塑料涂覆

介紹

塑料涂覆的方法很多，有火焰噴涂、流化噴涂、粉末靜電噴涂、熱熔敷、懸浮液涂覆等?？梢杂米魍扛驳乃芰戏N類也很多，最常用的是PVC、PE、PA等。涂覆用的塑料必須是粉狀的，其細(xì)度在80～120目。

涂覆好的工件最好乘熱放入冷水中急冷至水溫時(shí)取出。急冷后可以降低塑料涂層的結(jié)晶度、提高水含量，使涂層韌性好、表面光亮、黏結(jié)力增加，且可克服由于內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致涂層脫落。

為了提高涂層與基體金屬之間的黏結(jié)力，涂覆前，工件表面應(yīng)當(dāng)無(wú)塵和干燥，沒(méi)有銹跡和油脂。多數(shù)場(chǎng)合下工件都需要進(jìn)行表面處理。處理的方法有噴砂、化學(xué)處理以及其他機(jī)械方法處理。其中噴砂處理效果較好，噴砂能使工件表面粗糙，從而增加了表面積并形成鉤角，使黏結(jié)力提高。噴砂后的工件表面要用清潔的壓縮空氣吹去灰塵，并在6h內(nèi)噴涂塑料，否則表面將會(huì)氧化，影響涂層的附著力。1

直接由粉狀塑料進(jìn)行涂覆有以下優(yōu)點(diǎn)：①可使用那些只能以粉狀形式供應(yīng)的樹(shù)脂。②一次涂覆即可得到很厚的涂層。③形狀復(fù)雜或帶有銳利邊緣的制品都能很好涂覆。④多數(shù)粉耢塑料具有極好的貯存穩(wěn)定性。⑤不需溶劑，物料配制過(guò)程簡(jiǎn)單。不過(guò)粉料涂覆也存在一些觸點(diǎn)或局限，例如制件若需預(yù)熱，其尺寸就會(huì)受到限制。因?yàn)橥扛菜芰闲枰欢〞r(shí)間，對(duì)大尺寸制件來(lái)說(shuō)，噴涂尚未結(jié)束，有些地方已冷卻到要求溫度以下了。在塑料粉末噴涂過(guò)程中，粉料散失可高達(dá)60%，必須收集再用，使工藝過(guò)程符合經(jīng)濟(jì)要求。

火焰噴涂使粉狀或糊狀塑料通過(guò)噴槍發(fā)射的火焰變?yōu)槿廴诨虬肴廴跔顟B(tài)，并隨火焰的氣流射到物體表面而結(jié)成塑料涂層，這就是火焰噴涂。涂層厚度0．1～0．7 mm。用粉狀塑料進(jìn)行火焰噴涂時(shí)，工件應(yīng)預(yù)熱。預(yù)熱方法可以采用烘箱預(yù)熱。噴涂不同塑料時(shí)，預(yù)熱溫度也不同。

噴涂時(shí)的火焰溫度需嚴(yán)格控制，太高易燒毀塑料或損傷塑料的性能；太低會(huì)影響?zhàn)じ叫Ч?。一般噴涂最初一層塑料時(shí)，溫度是許用范圍中最高的，這樣可以增進(jìn)金屬與塑料的黏附效果。在噴涂以后各層時(shí)，溫度可略為降低。噴槍口與被噴工件距離為100～200 em。當(dāng)?shù)谝粚铀芰戏勰┧芑螅纯纱罅砍龇奂雍?。直至需要的厚度。如果工件為平面，則將平面放在水平位置，手持噴槍來(lái)回移動(dòng)進(jìn)行噴涂；如工件為圓柱形或內(nèi)孔，則須裝在車(chē)床上作旋轉(zhuǎn)噴涂。工件旋轉(zhuǎn)的線速度為20～60 m/min。當(dāng)噴涂層厚度達(dá)到要求而停止噴涂時(shí)，工件應(yīng)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至熔融的塑料凝固為止，然后再進(jìn)行急冷。

雖然火焰噴涂的生產(chǎn)效率不很高，過(guò)程中常帶有刺激性的氣體，并且還需要相當(dāng)熟練的技術(shù)。但其設(shè)備投資不大，對(duì)罐、槽內(nèi)部和大型工件的涂層比用其他方法有效，因此，工業(yè)上仍不失為一種重要的加工方法。

流化噴涂流化噴涂的工作原理是：將樹(shù)脂粉末放在一個(gè)內(nèi)部裝有一塊只能通空氣而不能通粉末的多孔隔板的筒形容器的上部，當(dāng)壓縮空氣由容器下部進(jìn)入就能將粉末吹起并使之懸浮于容器中。此時(shí)若將經(jīng)過(guò)預(yù)熱的工件浸入其中，樹(shù)脂粉末就會(huì)因熔化黏附在工件上而成為涂層。

流化噴涂中工件所得涂層厚度決定于工件進(jìn)入流化室的溫度、比熱容、表面系數(shù)、噴涂時(shí)間和所用塑料的種類，但在工藝中能夠加以控制的只有工件的溫度和噴涂時(shí)間兩種，在生產(chǎn)中均須由實(shí)驗(yàn)來(lái)決定。

噴涂時(shí)，要求塑料粉流化平穩(wěn)而均勻，沒(méi)有結(jié)塊和渦流現(xiàn)象以及散逸的塑料微粒較少等。為了達(dá)到這種要求，技術(shù)上應(yīng)該作出相應(yīng)的措施。添加攪拌裝置時(shí)可以減少結(jié)塊和渦流，而在塑料粉中加入少許滑石粉則對(duì)流化有利，不過(guò)滑石粉會(huì)影響涂層質(zhì)量。為防止塑料微料的散逸，應(yīng)嚴(yán)格控制空氣的流速和塑料粉顆粒的均勻度。但是散逸總是難免的，所以流化床上部應(yīng)設(shè)回收裝置。

流化噴涂的優(yōu)點(diǎn)是能涂覆形狀復(fù)雜的工件、涂層質(zhì)量高、一次涂覆就可得到較厚的涂層、樹(shù)脂損失少、工作環(huán)境清潔等，缺點(diǎn)是加工大型工件困難。

粉末靜電噴涂在靜電噴涂中，樹(shù)脂粉末依靠靜電力固定于工件表面，而不是依靠熔融或燒結(jié)。其原理是利用高壓靜電發(fā)生器所形成的靜電場(chǎng)，使噴槍中噴射出的樹(shù)脂粉末帶上靜電荷，而接地的工件成為高壓正極，于是工件表面很快沉積一層均勻的塑料粉末。在電荷消失前，粉末層附著很牢固，經(jīng)加熱塑化和冷卻后，即可得到均勻的塑料涂層。

粉末靜電噴涂是20世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來(lái)的，該法容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。如果涂層不需要很厚，靜電噴涂不要求工件預(yù)熱，因而可用于熱敏性物料或不適于加熱的工件涂覆。它也不需要大型貯器，這在流化噴涂中卻是必不可少的。繞過(guò)工件的粉末會(huì)被吸引到工件反面，所以濺失的粉料要比其他噴涂少得多，而且只需在一面噴粉，就可把整個(gè)工件涂覆。但大型工件還需從兩面噴涂。

帶有不同斷面的工件，會(huì)給后加熱帶來(lái)困難。若斷面差別過(guò)大，可能較厚部位的涂層尚未達(dá)到熔融溫度，而薄處的涂層已熔融或降解。在這種情況下，樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性是很重要的。

帶有整齊內(nèi)角和深孔的制件，不易完全為靜電噴涂所涂覆，因?yàn)檫@些區(qū)域存在靜電屏蔽而排斥粉料，妨礙涂層進(jìn)人角或孔內(nèi)，除非噴槍可插入其中。此外，靜電噴涂所要求的顆粒較細(xì)，因?yàn)檩^大的顆粒易從工件上脫落，而比150目更細(xì)的顆粒，靜電作用更有效。

熱熔敷法熱熔敷法的工作原理是在已經(jīng)預(yù)熱好的工件上用噴槍噴上塑料粉末，借工件的熱量使塑料熔融，冷卻后就能使工件蒙上塑料涂層。必要時(shí)還須經(jīng)過(guò)后烘處理。

熱熔敷法工藝控制關(guān)鍵是工件的預(yù)熱溫度。預(yù)熱溫度過(guò)高時(shí)，常會(huì)導(dǎo)致金屬表面嚴(yán)重氧化，涂層黏著性降低，甚至可能會(huì)引起樹(shù)脂分解和涂層起泡變色等現(xiàn)象。預(yù)熱溫度過(guò)低，樹(shù)脂流動(dòng)性差，不易得到均勻的涂層。熱熔敷法一次噴涂往往不能獲得所需厚度，因此，要反復(fù)噴涂多次。在每次噴涂后均需加熱處理，使涂層完全熔化、發(fā)亮，然后再噴涂第二層。這樣不僅可使涂層均勻、光滑，而且還能顯著提高力學(xué)強(qiáng)度。高密度聚乙烯加熱處理溫度為170℃左右，氯化聚醚為200℃左右，時(shí)間1 h為宜。

熱熔敷法所得涂層質(zhì)量高、美觀、黏結(jié)力大、樹(shù)脂損失小、容易控制、氣味少，其噴槍不帶燃燒系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可利用普通噴漆用噴槍。

懸浮液的涂覆懸浮液涂覆是將三氟氯乙烯、氯化聚醚、聚乙烯等懸浮液先用適當(dāng)方法涂覆在工件上，然后經(jīng)加熱塑化使其成為黏結(jié)較牢的塑料涂層。懸浮液涂覆的工藝流程如下圖所示，整個(gè)過(guò)程與前述各種方法有很多相同之處，故不再重復(fù)，只是涂覆一項(xiàng)有必要說(shuō)明一下。其方法有以下幾種：

其方法有以下幾種：

1．噴涂
將懸浮液裝入噴槍槽內(nèi)，以表壓不大于0.1 MPa的壓縮空氣使涂液均勻地噴射在工件表面上。為減少懸浮液的損失，應(yīng)盡量降低壓縮空氣的壓力。工件與噴嘴之間的距離，應(yīng)保持在10～20cm，噴射面應(yīng)盡量與料流方向保持垂直。
2．浸涂
使工件先浸在懸浮液內(nèi)，數(shù)秒鐘后將其取出，此時(shí)一層懸浮液即會(huì)黏附在工件表面，多余的料液可任其自行流下。此法適用于體積較小而外表面又需全部涂覆的工件。
3．涂刷
涂刷就是用漆刷或毛筆將懸浮液涂拭在工件表面使其帶上涂層。涂刷適用于一般局部涂覆或平面比較狹窄的單面涂覆工件。由于涂刷層經(jīng)塑化后表面不夠光滑平整，而且每次涂刷的料層又不能過(guò)厚，所以目前極少采用。
4．澆涂
將懸浮液傾倒在轉(zhuǎn)動(dòng)的中空工件中而使其內(nèi)表面完全被懸浮液所覆蓋，然后把多余的料液倒出而使其形成涂層的方法為澆涂。此法適用于小型反應(yīng)釜、管道、彎頭、閥門(mén)、泵殼以及三通等工件的涂覆。2