摩擦靜電噴涂的原理

1. 與高壓靜電噴涂的區別

摩擦靜電噴涂不需要高壓靜電噴涂時使用的高壓靜電發生器, 不需要在噴粉槍與工件之間建立高壓靜電場。關鍵在于它的噴粉槍槍體要用強電陰性材料制成, 當兩種電陰性不同的材料相互摩擦時, 弱電陰性材料會帶上正電, 而強電陰性材料則會帶上負電 。 在使用弱電陰性成膜物的粉末涂料時, 在噴涂過程中, 粉末涂料粒子之間的碰撞以及粉末與強電陰性材料制成的槍體之間的摩擦就會使粉末涂料帶上正電荷, 而槍體內壁產生負電荷 (此負電荷可以通過接地電纜而引入大地) 。 所以當選用合適的強電陰性材料作噴粉槍的槍體時,粉末涂料在壓縮空氣的推動下,在槍體中運動時就會與槍體內壁及輸粉管內壁發生摩擦而帶上正電荷, 帶有正電荷的粉末涂料粒子離開槍體后, 在空氣流的推動下就會飛向接地的工件并被吸附到工件表面上。吸附形成的松散涂膜經過固化處理就會形成均勻、連續、光滑的涂膜。由此可知,與高壓靜電噴涂不同的是,此時粉末涂料上帶的電荷不是由外電場提供的, 而是通過粉末涂料與槍體發生摩擦時帶上的。

2.材料電陰性規律

高分子材料的電陰性由弱到強的順序大致為: 聚氨酷<環氧樹脂<聚酰胺<聚酯<聚氯乙烯<聚丙烯<聚乙烯<聚四氟乙烯。 上述高分子材料大都可以作為涂料中的成膜物, 所以用它們制成的粉末涂料與其他高分子材料制成的槍體發生摩擦時就可以形成帶電粒子,而且粉末涂料與槍體材料的相對電陰性差別越大,粉末涂料的帶電效果就越好, 相反, 相對電陰性差別越小, 粉末涂料的帶電效果就越差, 所以常選用聚四氟乙烯作摩擦噴槍槍體材料, 而選用聚氨酯、 環氧樹脂作粉末涂料中的成膜物, 目的就是為獲得更好的帶電效果。

3. 摩擦靜電噴涂形成的電場特征

帶電的粉末涂料粒子自身形成的空間電場的電場強度取決于它空間的電荷密度和電場的幾何形狀, 即決定于粉末粒子的帶電量, 粉末在氣一粉混合物中所占的比例和噴槍口的噴射圖形 。 由噴槍口噴出的氣一粉混合物, 由于氣流的擴散效應和帶有同種電荷的粉末之間的斥力作用, 它的體積是逐漸增大的, 因此電荷密度在下降, 電場強度逐漸減弱, 而且電場減弱的方向與氣流運動的方向是一致的, 而粉末的受力方向是與氣流運動方向相同的 。 這是摩擦靜電噴涂形成的空間電場的特點 。 正因為它的靜電場不是由高壓外電場形成的, 所以在電場的正負極之問不存在由于電力線分布不勻造成在工件的凹陷部分缺少電力線的法拉第屏蔽現象。

4.摩擦靜電噴涂的過程

摩擦靜電噴涂原理如圖6-3所示 。 利用向流化床供應壓縮空氣使供粉桶中的粉末涂料懸浮分散, 再通過向文丘里泵中通氣產生負壓作用,把粉末涂料吸入摩擦噴槍中,在與摩擦噴槍槍體的摩擦過程中使粉末涂料帶上正電荷并通過噴嘴噴向被涂工件,在工件表面吸附并形成涂膜 。 由于不存在由外電場形成的電力線作用, 粉末涂料顆粒不會在噴涂工件的外部邊緣堆積而可以進入工件的凹陷處和其他難以涂覆部位。                                  .

粉末涂料向工件移動的動力主要是空氣的推力, 在空氣推力作用下, 粉末涂料可以達到工件不同角度的各個部位, 并能較好地附著,形成致密的涂層。如上所述,由于不存在外電場,摩擦靜電噴涂能很好地克服法拉第屏蔽效應而能提高工件的一次上粉率,減少粉末的回收量。