一般來說,熱塑性粉末涂料是由熱塑性樹脂配以色母粒和各種助劑,混合后經(jīng)過熔融擠出造粒.再經(jīng)微細(xì)損壞和分級而成。熱塑性樹脂的相對分子質(zhì)量均較大.硬度較低、富于彈性和彎曲性,且跟著溫度的升高而變軟,對溫度的敏感性十分強(qiáng),所以使用沖擊,磕碰方法難以損壞。與熱固性樹脂、陶瓷、無機(jī)資料比較,是較難損壞的物料。而且,不同熱塑性樹脂的性能差異較大,難以用同一種方法損壞。此外,熱塑性粉末涂料首要用于流化床浸塑、火焰噴涂鋼管表里和粉末回轉(zhuǎn)成型等,要求粉末具有較圓滑的形狀,較好的流動性和熔融特性。對于這些要求用一種損壞方法也是不可行的。
由于在出產(chǎn)熱塑性粉末涂料的過程中損壞是最關(guān)鍵的工序,所以依照損壞方法,可將熱塑性粉末涂料的出產(chǎn)方法分為以下幾種:①機(jī)械損壞法;②化學(xué)損壞法;③干式混合法;④復(fù)合損壞法。
粉末涂料的機(jī)械損壞法
1機(jī)械損壞法的工藝流程
以低密度聚乙烯粉末涂料為例,工藝流程為:
(1)質(zhì)料選擇
聚乙烯粉末涂料分民用、野外工程用、管道用3種。民用粉末涂料多用于冰箱架﹑自行車,摩托車車筐、廚房、衛(wèi)生間掛具等,重在裝飾性,選用熔融指數(shù)較高的低密度聚乙烯樹脂。野外工程用粉末涂料重在耐候性、結(jié)合力,選用低密度聚乙烯樹脂和線型低密度聚乙烯樹脂合作,一般以1∶1質(zhì)量比混煉,以前進(jìn)其強(qiáng)度和耐性。管道用粉末涂料則以線型低密度聚乙烯為首要樹脂。
(2)顏料和填料選擇
顏料和填料的參加不只可以改動基料的色彩,還可以改進(jìn)聚乙烯的功用和下降本錢。選擇顏料和填料時要考慮到本身的耐化學(xué)性、抗老化性、耐候性、耐熱性、上色力、分散性以及與基料的相容性,且添加量要恰當(dāng)。關(guān)于工程用和管道用粉末涂料,一般不需加填料,以防止損壞其首要功用。
(3)添加助劑
為了前進(jìn)涂層的抗老化性和附著力等功用,需選擇抗氧劑,抗紫外線吸收劑,黏合劑等,特別是野外用粉末涂料,選擇有用的助劑是十分重要的。
(4)混合
為了使粉末涂料配方中的樹脂顏料、助劑混合均勻,在熔融擠出前應(yīng)進(jìn)行預(yù)混合。混合可以選用各種方法,用圓簡混合、圓錐混合、螺桿式混合或高速混合機(jī)混合均可。
(5)熔融擠出
要選用專用擠出機(jī)進(jìn)行混煉,應(yīng)控制好各段的溫度和擠出速率,使各種成分抵達(dá)充沛混合。熔融擠出機(jī)將在下文進(jìn)行具體介紹。
(6)損壞
機(jī)械損壞分常溫機(jī)械損壞和深冷機(jī)械損壞。深冷損壞本錢較高,只用于常溫難以損壞的物料。用得最多、本錢最低的是常溫機(jī)械損壞。常溫機(jī)械損壞也將在下文臚陳。
(7)分級(也叫選擇)
損壞后的涂料需通過過篩分級,熱塑性粉末的分級常用振動篩,大都與損壞集于一體、主動進(jìn)行。也有使用旋轉(zhuǎn)篩進(jìn)行分級。選擇是確定粉末粒徑的工序,選擇合理的分級方法,可以改進(jìn)粉末的流動性,這也是粉末出產(chǎn)的技巧之一。
1機(jī)械損壞法的首要設(shè)備
1.1熔融擠出機(jī)
擠出機(jī)及其配套設(shè)備見圖1。
擠出機(jī)是首要設(shè)備,要求螺桿長徑比較大,一般應(yīng)抵達(dá)30∶1 ,螺桿形狀合理,混料均勻無死角,可根據(jù)質(zhì)料的不同進(jìn)行調(diào)整,用單螺桿擠出機(jī)就能抵達(dá)混煉作用?,F(xiàn)在比較經(jīng)濟(jì)實用的擠出機(jī)如河北永青縣泰山塑料機(jī)械廠出產(chǎn)的擠出機(jī),其類型、功用見表1。該擠出機(jī)的特點(diǎn)是選用側(cè)排氣、氮化機(jī)筒﹑氮化螺桿、可控調(diào)速機(jī)﹑各段自動控溫。
1.2損壞機(jī)
損壞機(jī)是出產(chǎn)熱塑性粉末涂料的關(guān)鍵設(shè)備,以往出產(chǎn)熱塑粉多用深冷機(jī)械損壞法,使用塑料具有脆化溫度的特征,將被損壞物料冷卻至–100℃以下,憑仗機(jī)械力損壞。為了取得低溫,多選用液氮作致冷劑,將液氮通到損壞機(jī)內(nèi),或?qū)p壞機(jī)置于冷凍室內(nèi)通入液氮,憑仗液氮?dú)饣瘞ё吆芏酂崃?/span>,使物料溫度降到脆化溫度以下。深冷損壞可以得到細(xì)而圓滑的粉末,但設(shè)備出資大,液氮消耗多,損壞每噸物料需求添加數(shù)千元的成本。為了下降熱塑性粉末的出產(chǎn)成本,根據(jù)熱塑性樹脂的特征,鄭州金屬涂塑研究所規(guī)劃制作了專門用于損壞熱塑性粉末涂料的二級閉路循環(huán)常溫機(jī)械損壞機(jī),并取得國家專利。經(jīng)過多年工業(yè)化出產(chǎn)使用作用良好,促進(jìn)了我國熱塑性粉末的國產(chǎn)化。這種損壞機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理見圖2。
如圖2所示,物料由質(zhì)料斗經(jīng)送料器定量進(jìn)入一級損壞設(shè)備,粗損壞后的物料由抽風(fēng)機(jī)經(jīng)管路吸到旋風(fēng)別離器內(nèi),然后經(jīng)閉風(fēng)旋轉(zhuǎn)閥落到分級篩中,約有對折損壞物過篩抵達(dá)制品粒度,搜集包裝:篩上物進(jìn)入二級損壞設(shè)備進(jìn)行細(xì)損壞,損壞后的物料又經(jīng)吸風(fēng)管路回來分級篩。物料在封閉的回路中循環(huán)加工,直至損壞到適宜的粒度。由于一級損壞后的細(xì)粉制品及時被別離,半制品再進(jìn)入二級損壞設(shè)備進(jìn)行損壞,所以可以減少細(xì)粉,改進(jìn)損壞物的粒度散布。
為了將損壞室的溫度控制在熱塑性樹脂的熔融溫度以下,除了選用上述的抽風(fēng)設(shè)備,將損壞后的物料及時抽走、同時吸進(jìn)涼風(fēng)來冷卻損壞室的溫度外,在損壞設(shè)備定盤的夾套內(nèi)通以冷卻水。冷卻水可以用自來水.井水、冷凍水,由循環(huán)泵將冷卻水輸入夾套內(nèi)循環(huán)冷卻。物料的損壞主要靠高速剪切,而不是靠擠出碰擊,剪切和抵觸發(fā)生的熱量及時被風(fēng)和水帶走和溝通,可以使損壞室的溫度控制在60℃以下,從而完成對熱塑性樹脂的損壞。用上述損壞機(jī)損壞聚乙烯等熱塑性樹脂,出產(chǎn)功率見表2。
上述二級損壞機(jī)也可以做成一級損壞機(jī),裝置調(diào)試和維護(hù)更便當(dāng),價格也相對廉價。
運(yùn)用機(jī)械損壞機(jī)的要害在于控制進(jìn)料速率。進(jìn)料速率過快,熱塑性樹脂會出現(xiàn)溫度升高,甚至發(fā)生熔結(jié)現(xiàn)象。另外應(yīng)合理調(diào)整損壞動盤與定盤間的空隙,根據(jù)過篩的目數(shù)調(diào)整空隙。常溫機(jī)械損壞可以損壞各種密度的聚乙烯物料?,F(xiàn)在國表里大部分聚乙烯粉末涂料都是用常溫機(jī)械法出產(chǎn)的,由于本錢最低,操作便當(dāng),1人可以一同操作幾臺損壞機(jī)。
試驗證明,要損壞聚丙烯、聚酰胺11和聚酰胺12及聚酰胺1010,就需求用冷凍法,即將物料和機(jī)械損壞機(jī)置于冷凍室內(nèi),用液氮冷至-100 ℃以下,才華順利損壞。用機(jī)械損壞法出產(chǎn)粉末涂料,最后的分級也很要害,應(yīng)根據(jù)粉末涂料的用途進(jìn)行分級,以使粉末具有出色的流動性。
3化學(xué)損壞法
化學(xué)損壞法是將質(zhì)料樹脂放入反應(yīng)釜中,加人溶劑,使樹脂膨潤﹑溶解,再加人助劑,在一定溫度和壓力下進(jìn)行攪拌混合,然后固液別離,分出樹脂晶體,再分級成粉末。用化學(xué)法出產(chǎn)聚乙烯粉末,最早在歐洲瑞士柯其倫公司初步出產(chǎn),日本于20世紀(jì)70年代也有運(yùn)用,住友精化曾用化學(xué)法出產(chǎn)微細(xì)聚乙烯粉末,粒徑達(dá)10~20 um。圖3為出產(chǎn)結(jié)晶性塑料粉末工藝流程,適用于PE、PP.PA。
圖4為出產(chǎn)非結(jié)晶性塑料粉末工藝流程,適用于PES、PI、PEI。
一般來說用化學(xué)破壞法出產(chǎn)的粉末顆粒較油滑,且粒度較細(xì),粒度散布范圍較窄。但化學(xué)法出產(chǎn)粉末的工藝較雜亂,本錢也較高。
干式混合法
所謂干混法是將樹脂粉末按所定粒度分級后再在其間摻入顏料、助劑進(jìn)行高速攪拌混合制成粉末涂料。所用樹脂在出產(chǎn)工藝過程中往往直接可以取得―定粒度的粉末。干混法適用于HDPE.PVC、PP等。干混法出產(chǎn)粉末,由于各種成分只是經(jīng)過機(jī)械攪拌混合,未經(jīng)過熔融擠出混煉,所以要求其充沛渙散是困難的。有時需求升溫混合,例如聚氯乙烯粉末就是經(jīng)過高速攪拌,使粉末因沖突而升溫進(jìn)行混合,加上聚氯乙烯粉末具有多孔性,對增塑劑及其他助劑有較好的吸附性,所以多用干混法出產(chǎn)粉末涂料。圖5為干混合法出產(chǎn)粉末涂料的工藝流程。
(1)粉末質(zhì)料
無色粉末質(zhì)料,粉末的粒徑為100 ~ 300 um。
(2)顏料
顏料可根據(jù)需求選擇,一般為無機(jī)顏料。
(3)添加劑
添加劑的品種隨粉末質(zhì)料和用途而異。主要是穩(wěn)定劑,如紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑.抗氧劑,抗老劑等。
(4)混合
選用高速混合機(jī),控制好時間和溫度,用熱摻和可以進(jìn)步分散作用。
干混法的長處和缺陷如下。
長處:①出產(chǎn)方法簡略,適合小批量、多品種出產(chǎn);②設(shè)備價格低廉,操作簡略;③出產(chǎn)成本較低。
缺陷:①樹脂與添加劑不彼此熔融,對外觀要求嚴(yán)厲的產(chǎn)品不適宜;②關(guān)于薄膜涂裝有時會出現(xiàn)表面缺陷;③對進(jìn)步添加劑的分散性有困難。
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