浸塑隔离栅采用热塑性工程粉末涂料 ,一次浸塑可获得0.4～0.8mm厚的涂层 ,一般厚度为0.5mm左右。涂膜防锈能力强 ,不仅耐酸碱盐溶液腐蚀 ,而且耐紫外线辐射 ;装饰性能好 ,可以涂覆各种颜色 ,美观、卫生、手感好 ;使用寿命长 ,它以钢铁材料为骨架 ,以改性高分子树脂为外衣 ,钢塑复合 ,寿命可达15年以上。因而这种技术广泛用于高速公路、铁路、机场、城市道路、园林设施、单位和住宅的防护隔离 ,为防腐节材领域开辟了一条新途径。浸塑隔离栅采用粉末流动浸塑方法生产 ,以空气为媒体 ,不含有机溶剂 ,无环境污染 ,节省材料 ,涂层质量好 ,生产效率高 ,操作简便 ,经济效益好。随着交通和城建事业的迅速发展 ,近几年我国先后建成数十条粉末浸塑生产线 ,每年生产上万公里、约2000万m2的浸塑隔离栅 ,年消耗0.7～0.8万t户外用的热塑性工程粉末涂料。这些粉末涂料95%以上为低密度聚乙烯(LDPE)粉末涂料 ,少数为聚氯乙烯(PVC)粉末涂料。我国的热塑性粉末涂料从无到有、从依赖进口到国产化经历了10年时间 ,质量已接近国外水平。但从目前情况看 ,还存在一些问题 :一是施工性能欠佳 ,流化不均 ,影响涂膜质量 ,时有粉尘和发烟现象 ;二是内在质量良莠不齐 ,
耐候性、附着力较差 ,有的在短时间内变色 ,龟裂 ,造成工程损失 ,影响了浸塑技术和产品的声誉 ;三是粉末厂家竞相倾销 ,相互压价 ,在成本上难以保证生产出合格的粉末 ,而浸塑厂家则好坏不分 ,压款使用 ,形成不良循环。笔者专门从事粉末浸塑设备和制粉设备的研究、设计、制造以及技术推广。根据亲身的实践和国内外粉末涂料取样试验 ,仅对目前浸塑用热塑性粉末涂料做一分析 ,提出建议 ,以供读者参考。1粉末的流化度1.1粉末流化度的意义粉末的流化度是指粉末涂料在流化床中被空气流化的程度 ,它是评价粉末涂料施工性能好坏的重要依据。隔离栅浸塑采用流化床涂装方法 ,为了获得均匀的涂层 ,粉末涂料在流化床内需要形成稳定的流化状态 ,即使粉末的浓度达到均匀一致。1.2粉末的流化过程粉末的流化度的好坏可以从流化床内粉末的流化过程和流动状态来鉴别。图1为流化床即流动槽装置示意图。在流化床中 ,ΔP=ΔP1+ΔP2+ΔP3式中ΔP———需要风压 ,kPa;ΔP1———粉末层阻力 ,kPa ;ΔP2———配管阻力 ,kPa;ΔP3———微孔板阻力 ,kPa。粉末稳定流动时所需风压等于粉末流化的阻力供风管道的阻力和微孔板阻力之和。在同一流化床中 ,试验不同厂家同品种的聚乙烯粉末涂料 ,所需风量风压不一样。流化度好的粉末风量小 ,流化度差的粉末风量大。从调风装置和罗茨风机的电流大小也可以看出粉末的阻力不同。在浸塑生产厂家 ,由于粉末的流化度差 ,风机电流负荷大 ,长时过负荷运行 ,时有电机烧毁现象。图2为粉末流动层的变化状态即流化过程示意图。在流化床即流动槽内加入适量的粉末涂料 ,启动供风装置 ,随风量的增加 ,静止状态的粉末开始向上浮动。当悬浮到一定高度时 ,局部地方首先出现似泉水一样的涌流 ,槽内的粉末由不松散变得松散 ,由局部松散逐渐变成整体均匀的松散 ,槽面冒出的气泡由大变小 ,数量逐渐增多 ,形成均匀一致的小气泡 ,形状似蜂窝状 ,这时达到理想的流化状态。若继续增加风量 ,气泡又会由小变大 ,由多变少 ,急速沸腾飞扬 ,形成输送状态。流化度好的粉末 ,在给一定风量后很快形成平稳的蜂窝状小气泡式的流化层 ,手插入感觉象液态水一样均匀。流化度不好的粉末 ,无论怎样调整风量 ,总是呈现急流旋涡 ,大气泡翻滚 ,表面时高时低 ,形不成平稳的流化状态 ,手伸进去也能感到局部粉末稠密。1.3影响粉末流化度的物理参数(1)粉末颗粒形状试验表明 ,粉末的颗粒愈圆滑 ,愈接近球型 ,流化度越好。粉末颗粒呈菱角形、片状或蝌蚪状、丝带状 ,流化时的摩擦系数大 ,透气性差 ,流动不均匀 ,难以形成稳定的流化层。事实上 ,目前用控温机械粉碎的热塑性粉末 ,颗粒形状一般是不定形的多面体 ,锐角不太多 ,形状接近球型。颗粒的圆滑程度除了用放大镜观察外 ,可以测定其体积密度(又叫假密度或表现密度) ,即单位体积粉末的质量(g/cm3)。同一种粉末 ,在粒度相同的情况下 ,体积密度越大 ,说明粉末颗粒愈圆滑 ,流化度也越好。国产聚乙烯粉末的体积密度为0.28～0.35g/cm3,日产聚乙烯粉末的 体积密度为0.35～0.37g/cm3。也可以用测定其安息角(也称堆落角)大小来判断粉末的圆滑程度。粉末涂料作为粉末的集合体,除了具有自由的流动性外 ,由于粒子间的摩擦和自身重力等因素 ,还具有阻碍流动、使之堆积的性能。当自由流动的粉末从高处缓缓落下 ,在水平面上堆积成一个圆锥体达到静止时 ,锥体母线与水平面的夹角即安息角。显然 ,安息角越小粉末的颗粒越圆滑。国产聚乙烯粉末的安息角一般在33～40°,日产聚乙烯粉末的 安息角多为31～34°。(2)粉末的粒度和粒度分布粉末的粒度(也称细度)系指粉末涂料粉碎后过筛的目数。目前国产粉多数为过50目,甚至过40目 ,只有少数厂家过60目。目数越大 ,产量越低。粒度分布是粉末过一定目数筛网后各级粒度粉末所占的比例。粉末涂料实际是不同粒度粉末在一定范围内的混合物 ,测定后均有一定的粒度分布。粒度分布决定于粉末制造设备和工艺 ,根据用途不同控制其粒度分布。流化床实验和隔离栅浸塑生产实践表明 ,热塑性粉末过60目时 ,当60～80目为70%～80 % ,80～100目为15 %～20%、大于100目的细粉也很少时 ,粉末的流化度最佳。粗于60目的粉末过多时 ,不仅流化度不好 ,且涂膜平整性也差 ,容易形成厚膜 ,用粉量较多。相反 ,细于100目的粉末过多时 ,流化度不好 ,粉尘过大 ,且容易造成涂膜气孔缺陷。(3)粉末的浮动率粉末的浮动率也叫上浮率或浮上率 ,如图3所示。流动率可以下式表示式中H———上浮率 ,% ;H0———静止粉末的高度 ,mm ;Hf———稳定流化时粉末的高度 ,mm。实验证明 ,上浮率高的粉末流化度好。国产粉末的上浮率较低 ,多低于1.25% ,有的形不成稳定的流化状态。日产粉末的上浮率为1.25 %～1.35 %。2粉末的耐候性2.1粉末耐候性的意义耐候性是指粉末涂料成膜后在户外大气环境条件下曝置时的耐久性。它是涂膜功能性的主要指标。浸塑隔离栅几乎全部用于户外 ,大气环境包括太阳光、氧和臭氧、热和气温变化、水和相对湿度以及微生物、昆虫等都会对涂膜使用寿命产生影响。浸塑隔离栅在户外一般要用15年以上 ,无明显变色 ,不产生裂缝和龟裂现象 ,保持其涂膜的完整性和装饰性 ,所以对粉末涂料的耐候性要求对浸塑隔离栅至关重要。2.2影响耐候性的因素图4为各种原子间 的降解能和光的波长之间的关系。太阳光只有波长为250～1400nm的光线能够辐射到地球表面,其中波长780～1400nm的是红外线 ,约占太阳总辐射量的42%～62% ,主要以热能辐射物体 ;波长380～780nm的是可见光 ,约占太阳总辐射量的39%～53 % ,主要以热能和光化学反应影响物体 ;波长250～400nm的是紫外线 ,主要以光化学反应影响物体。实验表明 ,对塑料最有破坏力的就是波长290～400nm的紫外线 ,尤其波长300nm左右的紫外线是导致聚乙烯劣化的主要因素。温度的升高会加速和促进塑料涂膜的光化学反应。一般来说 ,温度每升高10℃ ,反应速度就增加1倍。室外曝置时 ,温度主要取决于气温 ,也与涂膜颜色及反射程度有关。气温的时间差和季节差等温度变化也影响涂膜的耐候性。雨水的作用除了使塑料产生水解反应和吸水变形外 ,还具有侵蚀损伤作用。水还能冲刷掉隔离栅的表面污垢和老化生成物 ,降低了它们的保护效果而加速涂层的老化趋势。此外渗透的水还可能因供水而产生冻害。近几年来 ,人们为了提高粉末涂料的耐候性 ,对热塑性粉末在原料选择、助剂配制、混炼挤出以及粉碎方面做了许多卓有成效的工作。2.3耐 候性的检验耐候性检验一般采用自然气候暴露试验和人工加速老化试验方法。前者试验结果比较真实,但需要时间 ;后者是模拟大气条件进行试验 ,要有样板对照 ,并推理计算相当于户外的老化时间。自然气候曝露试验需要有曝晒场。在美国有著名的佛罗里达曝晒试验场 ,在日本有鹿儿岛曝晒试验场。我国热塑性粉末的人工加速老化试验主要由交通部交通工程监理检测中心来进行 ,该试验用美国的氙弧灯人工加速耐候性试验箱 ,氙灯功率为3kW,黑板温度为65℃ ,每2h降雨18min ,试样辐射照度为(1074±50)W /m2,照射时间1000h ,累积总辐射能量为3.87×106kJ/m2。判别尺度为人工加速老化试验后 ,涂层不允许产生裂缝、破损等损伤现象 ,允许有轻微褪色。试验仅对来样负责 ,并未对涂层机械性能降低程度进行试验 ,也没有试样对比 ,所以 ,实验结果尚不能确切说明产品的耐候性能。国外人工加速老化试验一般试验时间较长 ,且老化后根据涂膜的断裂伸长率和光泽保持率来评价其耐候性。并运用经验公式进行人工加速老化与自然老化时间换算。对于浸塑隔离栅的耐候性 ,5年之内出问题并造成损失的要索赔 ,浸塑隔离栅的一般使用寿命为15年以上。3涂膜的附着力3.1附着力的意义金属表面浸塑后 ,涂膜与金属间应有一定的结合力涂膜应比较牢固地附着于工件上 ,保持涂层的防腐和装饰性能。对于浸塑隔离栅 ,特别是面积较大的立柱和边框来说 ,涂膜的附着力更为重要。3.2影响附着力的因素一是浸塑工件的表面状态。有锈蚀的工件浸塑后附着力较差 ,经表面处理的工件 ,结合力较好 ,镀锌件浸塑后附着力最差 ,浸塑前
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