復合粉、金屬粉噴涂色差原因分析及控制措施

彭華領，胡小萍，李新義，程宗群

（佛山市三水鳳鋁鋁業有限公司，佛山 528000）

0 前言

與傳統的液體涂料不同，粉末涂料是一種不含溶劑的固體粉末狀涂料，具有無溶劑、無污染、膜層機械強度高等優點。在“雙碳雙控”、“漆轉粉”的行業背景下，粉末噴涂產品更是優勢明顯。隨著汽車、軌道交通、工程幕墻的輕量化，鋁型材制品迅猛發展，原有的白色、灰色、棕色等單一顏色的鋁型材噴涂產品已經難以滿足市場需求。復合粉、金屬粉類粉末噴涂產品，具有顏色艷麗多彩、表面觸感細膩、金屬質感飽滿等優點，而深受客戶喜愛，保持著很高的市場熱度。

相比單一組分的素色粉末而言，復合粉、金屬粉是由不同比重、不同顏色的雙組分或多組分粉末顆粒以及金屬鋁粉混合綁定而成。在鋁型材涂裝生產過程中，該類粉末的操作難度大，顏色不穩定，容易產生色差問題，并且在同行噴涂廠家也普遍存在，成為限制復合粉、金屬粉發展的最大障礙。

需要充分結合復合粉、金屬粉的吸附特性，詳細分析在生產操作過程中產生色差的主要、次要原因，并給出針對性的解決方案，徹底解決復合粉、金屬粉噴涂生產中的色差問題，供同行參考借鑒。

1 現場色差樣板

如圖1（a）所示，復合粉色差主要體現為芝麻點黑白不均勻，邊緣黑；如圖1（b）所示灰色光面金屬粉色差體現為金屬多、顏色發白，金屬少、顏色發黑。鋁合金加工行業對色差值大小的限制規定參考《鋁合金建筑型材第4 部分粉末噴涂型材（GB 5237.4—2017）》，型材與色板及同批型材之間的色差值△Eab規定不大于1.5[1]。

圖1 色差樣板

2 原因分析

2.1 回收粉使用

經研究發現，對鋁合金工件進行靜電粉末噴涂的上粉率約在50%～70%之間，即有30%～50%的粉末涂料形成粉塵或沉降在噴粉室地面，因此需對噴涂一體化設備內沉降在回收平臺和漂浮的粉末進行回收再利用[2]。

圖2為兩種回收粉的處理方式示意圖，一種為噴粉過程中回收粉不添加，單獨接出來，即回收粉0比例添加，如圖2（a）所示；另一種為回收粉正常添加使用，如圖2（b）所示。

圖2 兩種回收粉的處理方式示意圖

2.1.1 回收粉0比例添加

第二把噴槍單獨接出來的回收粉用在第一把噴槍，該添加方法有利于控制顏色的穩定性，但對噴槍設備及操作參數調控要求較高。

雖然第二個粉桶全部使用的是新粉，但第二把槍如果金屬吸附效果差，易造成底層粉末難以覆蓋，表層粉末金屬少，顏色偏黑；且大量的回收粉接出，回收粉堆積難以及時使用（生產發現單獨接出的回收占比在40%以上，有時超過55%），此外對于一些槍距近的型號，金屬易在型材邊緣過多富集，即邊緣效應嚴重。

2.1.2 正常回收

該方法要求操作人員，在上線批量生產前，要打板確認顏色與標準色板間的黑白走向，初步確認回收粉的添加比例。回收粉隨季節變化受到空氣水分和污染物質的影響，以及一些參雜的固態雜質會使得涂層外觀變差[3]。

一般情況下，回收粉金屬少偏黑，新粉金屬多偏白，同行廠家對回收粉的控制比例一般為0.2∶1～0.5∶1 之間。但個別顏色的復合粉，回收粉黑點少，顏色偏白，這主要是因為黑色組分與白色組分粒子的比重差異大。在旋風回收過程中，比重小的組分被抽走，留下比重大的組分，當然這與粉末廠家綁定效果有極大的關系，這點必須嚴加管控。

圖3為新設計的隔離粉桶示意圖，在粉桶中間焊接隔離擋板，噴槍的前半部分（如20 把槍的前面10 把）連接隔離粉桶的前半部分，回收粉在前半部分正常回收使用，后10 把噴槍連接隔離粉桶的后半部分，該處全部添加新粉，該設計確保回收粉可以正常使用，新粉將回收粉覆蓋[4]。

圖3 隔離粉桶示意圖

該粉桶要求槍架上的噴槍按順序排列，粉泵能夠依次對應噴槍，噴槍控制系統能夠便捷控制前后部分。

2.2 流化

控粉中心粉桶中的粉末流化同樣要注意控制。添加粉末后，若未及時將粉末攪拌均勻，會造成流化不充分，很多粉末在流化桶的邊緣堆積不動，如圖4（a）所示，導致進入噴槍生產的粉末金屬含量存在很大不同。

圖4 粉末流化狀態

必須要確保粉桶中粉末容量不低于一半，添加粉末后要及時攪拌，中途多觀察流化狀態，確保流化均勻，如圖4（b）所示。尤其是添加回收粉后，因為回收粉粒度分布兩級分化，即太粗和太細粉占重要比例，若流化不均勻極易造成涂層色差[5]。當然，粉桶粉末不建議呈類似沸騰狀態，因為那樣會引起金屬（或比重小的組分）飄在粉桶上方，被抽風直接吸走，造成金屬少易產生色差。

2.3 批次色差

不同批次粉末本身存在金屬含量的差異，尤其對高金屬含量（一般為4%以上）的粉末，上立式噴涂線生產前，必須要先在臥式噴涂線打樣板確認顏色，若差異過大，要及時調整。

2.4 操作參數

噴槍本身有關參數（如噴槍的位置和方向、噴射壓力、霧化能力等）直接決定了涂裝效果，使噴槍工藝參數最優化可獲得更好的噴涂效果和產品質量[6]。復合粉、金屬粉對于靜電、粉壓、霧化壓力、鏈速、掛料間距等操作較為敏感，必須結合生產線噴槍金屬上粉效果以及型材尺寸、裝飾面要求加以調整。

3 控制措施

粉末涂料在生產過程中生產工藝會發生變化，原材料批次尤其是顏料批次之間的色澤會發生變化，粉末廠家雖會進行配方數據調整，但也會略有彩度和色相差異[7]。此外，由于臥式線打板使用的是回收粉，會造成與上線生產存在可預見的顏色偏差。因此，對于復合粉、敏感金屬粉顏色的色差控制，主要在以下幾個方面：

（1）每批次新粉必須先在臥式噴涂線打板確認顏色。根據顏色的黑白走向，調整批量上線生產時的操作參數，或退回粉末廠家重新調整。

（2）嚴格控制粉桶中回收粉的添加比例。回收粉的添加是造成色差的主要因素，生產中必須嚴格控制。

（3）生產時，粉桶中粉末容量不低于一半，并確保充分均勻的流化效果。

（4）鏈速控制在2.5～3.5 m/min，高壓靜電電壓控制在60～70 kV，出粉量控制在60%～80%，霧化氣壓控制在15%～30%為宜。具體要結合坯料裝飾面要求、型材壁厚等因素而定。

（5）適當增大槍距（退槍），建議槍距在20～30 cm 為宜。減少靜電吸附特性高的粉末顆粒在邊緣富集，尤其是黑色粉粒邊緣聚集過多造成黑邊。

（6）調整掛料方式，適當增大工件間距。掛料方式建議由“3+3+3”型調整為“2+2+2”型、“2+1+2”型，對于尺寸大，裝飾面要求高的型號可由“2+2+2”型調整為“2+1+2”型、“1+1+1”型，調整后的掛料方式如圖5所示。

圖5 調整后三種掛料方式示意圖

4 結論

（1）立式粉末噴涂生產中回收粉添加比例、噴槍靜電、槍距為復合粉、高金屬含量粉末色差產生的主要原因，粉末流化、掛料間距等為色差產生的次要原因，需在生產操作中加以管控。

（2）采用隔離式粉桶，將回收粉、新粉分開添加使用，能夠大幅度提高回收粉的使用量并大大減少成品色差，改善生產顏色的穩定性。