文/张君宇 廉继英 潘薪如 刘非非 赵辽
天津平高智能电气有限公司
摘要：本文首先对粉末树脂流化床浸涂过程进行基本概述，然后结合其粉末树脂结构与性能的关系，对整体的粉末树脂流化床浸涂方法进行分析，旨在为促进我国粉末树脂流化床浸涂技术水平地提高提供参考。
关键词：粉末树脂；粉末涂料；流化床；方法分析
Fluidized Bed Dip Coating Method for Powder Resin
Zhang Junyu, Lian Jiying, Pan Xinru,Liu Feifei, Zhao Liao
(Tianjin Pinggao Intelligent ElectricCo., Ltd., Tianjin, 300000)
Abstract：In this paper, the process of powder resin fluidized bedimmersion is summarized, and then the relationship between the structure andproperties of powder resin is analyzed. The relationship between the structureand properties of powder resin. The aim is to provide reference for improvingthe technical level of powder resin fluidized bed leaching in China.
Keywords：powder resin；powder coating；fluidizedbed；method analysis
1 粉末树脂流化床浸涂基本概述
粉末树脂方法在加工过程中具有多种应用方式，比如静电喷涂、流化床浸涂等。其中粉末树脂浸涂的工艺过程与聚氯乙烯凝胶浸涂制作流程较为相似。流化床在浸涂过程中，首先通过粉末树脂流体液化，然后将其进行冷却。在整体的加工过程中生产效率较高，具有较高的节能效果，能够帮助企业提高经济效益，保护我国生态环境，值得在实际应用中广泛推广。除此之外，流化床浸涂成型的设备较为简便，操作容易，对资金要求较低，可以根据不同的加工要求，通过手工加工和流水线生产，明显提升企业经济效益。与其他工艺相比，流化床浸涂过程没有液体挥发和粉末回收问题，不会产生边角废料，极大地提高了材料的利用率。这种工艺在实际应用过程中残留应力较小，整体的性能较为优质，能够满足多层材料的复合加工要求，通过不同的组合拼接能够形成综合性能优异的产品。随着人们对于生态环境要求越来越高，该工艺能够充分满足我国可持续发展的要求，促进了人与自然的和谐发展。
2 粉末树脂结构与性能的关系
2.1 粉末树脂结构
针对多元共聚树脂，其中较为困难的是提升共聚物的玻璃化温度，尤其在粉末树脂的研制过程中，该问题更为突出。为了提高共聚物玻璃化的温度，需要从以下两个方面进行：①树脂结构；②聚合工艺的方法和技术。一般常用的树脂共聚单体包括三氯乙烯、脂肪酸乙烯基酯、烷基乙烯基醚和环氧流化粉末等，在大部分单体均聚物当中，玻璃化转变温度在0℃-35℃之间。因此，为了满足不同的工艺使用要求，需要对树脂的玻璃化转变温度进行提升，可以通过增加其他单体的方法实现该目标。通过查阅相关文献资料，目前国内外使用最多的单体增加方法是通过对树脂中增加苯乙烯，或者其他丙烯酸类化合物。
除此之外，在树脂构成条件和工艺选择较为单一的情况下，为了提高共聚树脂的玻璃化温度，可以通过聚合方法对聚合方式进行改变，从而形成不同的溶剂种类、溶剂配比情况和溶剂用量等，综合性改变各类单体竞聚率，从而调整共聚单体在树脂结构中的分布情况。这样一来，能够明显提升共聚树脂的相对分子质量，提高树脂的流动性效果，从而实现提高共聚树脂玻璃化温度的目的。
2.2 粉末树脂结构与性能的关系
粉末树脂的结构与溶剂型数值较为相似，但是其中也存在一些不同之处。结合不同的制作过程，各个厂家在粉末树脂的生产过程中使得粉末树脂与溶剂型树脂具有不同的组成特点。在实际的应用过程中，对于粉末树脂具有较高的性能要求，除了需要具备基本的树脂通用性能以外，还需要具备优异的贮存稳定效果和流动性，在高温环境下具有耐黄变性效果，并且容易加工。因此粉末树脂与溶剂型树脂相比，在工艺制作和配方选择过程中更加困难。
3 粉末树脂流化床浸涂方法
3.1 材料选择
目前我国许多厂家使用环氧粉末，由于该粉末较为脆弱，使用寿命较低，并且具备较长的加工工艺周期，对于粉末原料以及整体的生产经济投入要求较高，因此应用范围较小。如果在配方中使用不符合实际使用标准的助剂，也会增加其卫生问题出现的概率。
断路器触臂在选用流化材料过程中，需要从材料的综合性能、制作工艺和经济成本等方面进行综合性的评价。如果使用PVC粉末，虽然其对于经济投入要求较低，但是由于PVC与基本材料的附着性能较差，并且在低温时容易出现质量问题，在实际施工中塑化的温度与分解温度较为接近，增加了整体工艺流程的控制难度。与其他粉末相比，HDPE粉末具备更加优异的低温性能，与基础材料的附着力较强，整体的原料价格便宜，使用工艺较为简单，能够被广泛适用于断路器触臂的使用过程中。
3.2 粉料配制
为了使制作产品获得优异的性能和外观，在树脂粉末浸涂过程中需要加入一些防老化和颜料药剂，通过增加这些助剂与树脂进行混合，经过研磨后进行筛选、密闭和备用，从而使得树脂的力度、均匀度和形状充分满足使用要求。但是在工艺制作过程中，需要注意避免使用过细的粉末，过细的粉末在流化过程中会产生更强的静电反应，从而形成粉末结块。在树脂粒度选择时，要尽可能地均匀，将粒度范围提升，这样一来，在细颗粒树脂浸涂时能够对其凹槽起到积极的促进作用，使得后期大颗粒树脂对于工件表面进行不断的优化，降低出现结块现象的概率。一般在颗粒形状的选择过程中，最好选择外形整齐且不带尾丝的颗粒，这样能够增加产品制作的质量，提高产品合格率。
3.3 流化床
流化床的粉槽可以分为圆形和方形，其中侧壁具有不同的锥度，能够使得粉末在流化状态下进行有效地改善。根据不同的使用要求，可使用透气陶瓷隔板，增加透气效果。其中透气隔板能够明显提升流化状态下整体的配置效果，是粉末树脂浸透过程中重要的零部件。一般在多孔板上具有不同的小孔，该小孔主要处于气室上方，能够使得压缩空气在通过透气隔板下更加均匀，进气管气室下方存在较多的出气孔，出气孔的直径从气室中轴向两边进行减少，这样能够明显提升入气室压缩空气级的分布均匀效果。除此之外，气室下方具备相应的撮动器，能够对流化过程起到良好的起动效果，增加粉末流的均匀程度。尤其针对HDPE这类较软的粉末，在实际的涂化床工艺过程中需要通过降压、过滤和相应的产品干燥处理，降低材料粉末的污染情况，提高产品质量。一般产生流化的气压在1～1.2kg/cm2负压，根据不同的流化床面积大小进行调整。流化床是流化床浸涂的关键设备，为了增加工艺效果，需要对该设备进行有效地设计，提升树脂粉末的均匀效果，增强稳定性。
3.4 具体工艺流程
具体的流化床浸涂工艺流程中，首先对工件进行清洗，清除锈斑，然后经过流化处理进行备用。一般工件预热在高温烘箱内进行，预热的温度需要高于粉末的流化温度，HDPE粉末的温度一般设置在200℃左右。在预热后，工件进入流化床进行浸涂，为了增加涂层的均匀效果，在浸涂过程中避免工件进行上下移动，按照不同的涂层厚度要求对整体的浸透时间进行合理调整。一般搁架类产品的厚度要求在0.6毫米，可以将浸涂时间控制在4秒之内，在浸涂结束后，制品的表面呈现疏松状态，涂层表面粗糙，强度较低，需要立刻放入烘箱进行加热、保温和塑化。可以将塑化的烘箱温度设定在230℃，根据0.1毫米的涂层厚度要求，将塑化时间控制在一分钟之内。需要注意的是，在塑化过程中，需要对塑化时间进行严格把控，避免出现塑化较长的情况，降低其出现氧化变黄问题的概率。为了提高制品表面的平整性和光洁度，需要在塑化结束后对制品进行冷却，可以直接将其浸入水中，或者采用喷淋方法和浸泡方法。
3.5 覆盖层工艺分析
由于树脂融化的热量主要依靠工件流化床浸涂，因此在树脂厚度的选择过程中，需要与工件同步进行。结合流化床浸涂工艺粉末树脂的质量大小，可以对工件进行载热熔融，由于细小粉末的热容量有限，需要对其进行相应厚度的树脂覆盖，将其连接在工件表面，形成有效地保护功能。然后将较多的自由微粒对硫化浸涂工件表面进行覆盖，直到工件表面形成疏松且均匀的树脂覆盖层，从而增加其拉伸强度，提高外表的粗糙性。在此基础上对树脂层进行持续的熔融，直至其形成均匀且密实的保护层，最后对其进行加热和塑化，根据不同制品的要求，对塑化时间进行控制。塑化结束后，结合相应的外观检验标准和增加绝缘性能，开展相应的性能测试，对不符合制品要求的部位进行矫正和优化处理。质量合格的制件表面整体较为光滑，颜色暗淡，具有优质的低温冲击强度和耐开裂性能。因此，工作人员需要在制作过程中使得制件表面平滑，并且具备最高的冲击强度，将二者进行有效协调。
3.6 制品测试
一般在流化床浸涂制品结束后，需要进行相应的外观检测试验和厚度测量试验，对涂层的附着力进行测试，同时结合不同的制品保护层使用要求，对绝缘层的致密度进行电火花针孔击穿试验，使其满足不同制品检验标准。以低温冲击试验及耐应力开裂试验为例，在试验开展过程中，需要通过薄钢板对其进行锈迹清理，然后在钢板表面涂均匀的甲基硅油，根据不同的浸涂条件对其进行预热、浸涂和塑化流程，在冷却结束后进行剥离，从而开展相应的冲击试验。除此之外，可以对断路器触臂制品的薄片样本分别放入5%浓度盐酸、15%硫酸、4%醋酸及食用油等介质中浸泡12小时，然后对树脂制品进行观察，检查其是否存在溶胀，变色和脱层等问题。
3.7 流化床浸涂绝缘功能分析
一些带电设备在应用过程中需要进行防触电保护，利用流化床浸涂工艺能起到良好的绝缘效果。在实际绝缘功能发挥过程中容易出现一些问题，为了使得绝缘效果得到充分发挥，技术人员需要采取不同措施，提高设备绝缘性能。
4 结束语
综上所述，流化床浸涂工艺对于粉末树脂制品的应用较为广泛，除了可以制作断路器触臂外，还可以进行各种日用搁物架的制作。通过流化床浸涂可以明显提升粉末树脂流化床浸涂效果，为了满足不同条件下的使用要求，未来还需相关技术人员不断提高粉末树脂流化床浸涂方法研发力度，促进我国粉末树脂流化床浸涂技术不断创新。
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【作者简介】
张君宇（1989-），男，汉，天津人，本科，天津平高智能电气有限公司；研究方向：工艺技术。
文章发表于《当代化工研究》2020年第21期
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