电子工艺技术990308

	电子工艺技术 ELECTRONICS PROCESS TECHNOLOGY 1999年　第20卷　第3期　Vol.20　No.3　1999

环氧聚酯美术型粉末涂料及其防腐性能试验研究

车兆华　王笃诚　李晓明

　　摘　要　通过多年来的批量生产实践，阐述环氧聚酯美术型粉末涂料的组成及其对原材料的要求和在电子测量仪器表面装饰上的应用；并介绍其涂覆层经人工加速试验、耐盐雾试验和耐湿热试验的结果，以及在各种气候条件下，经一年的天然暴露试验结果。
　　关键词　环氧聚酯　　盐雾试验　　耐湿热试验　　天然暴露试验

Study on Art-type Epoxy Polyester Powdered
Paint and Its Anticorrosive Performance Test

Che Zhaohua　Wang Ducheng
Honghua Instruments Factory
Li Xiaoming
Xi′an Shicheng Industrial Co.Ltd.

　　Abstract　On the basis of large-scale practical production for many yesrs,this paper describes the composition of the art-type epoxy polyester powdered paint and its requirements for material,and its application to the surface decoration of electronic measuring instruments.Meanwhile it introduces the results of manual coating acceleration test,salt spray test,damp and hot resistance test and the natural exposed test for one year under the various weather conditions.
　　Keywords　Epoxy polyester　　Salt spray test　　Damp and hot resistance test　　natural exposed test

　　高压静电喷粉工艺或称喷塑工艺，是70年代国内外兴起的一种新的涂装工艺。是国家经委重点推广应用的新工艺项目，电子工业部要求电子产品机箱外壳采用喷塑工艺代替传统的喷漆工艺。这主要是喷塑工艺采用100%的固体粉末，通过气流和高压静电将其粉末均匀地喷涂到工件表面，经过高温固化使其形成坚固涂膜，起到美化装饰、防护和绝缘等作用。其耐磨、耐酸、碱、盐和耐温等性能，均优于一般油漆。尤其是由于没有有机溶剂的存在，大大减少了对环境和操作人员的严重污染以及发生火灾的几率；再者工艺简单，可以减小设备投资和占地面积，易实现自动化，提高生产效率。总之，它是一种省资源、省能源、低污染、无公害、简化涂装、漆膜性能优异的新型涂覆工艺。广泛应用于家电、轻工、车辆、钢木家具、仪器仪表、开关柜等行业。
　　本厂系电子工业部所属的电子测量仪器专业厂，从1987年开始采用粉末静电喷塑工艺替代喷漆工艺，用于机箱外表面的装饰防护作用，通过十年来的生产实践，累计五万多台产品，经高低温试验，三防试验(潮湿试验、盐雾试验及霉菌试验)。环氧聚酯粉末涂料皱纹型的机箱静电喷涂外观在全国各地以及出口亚热带地区的东南亚各国的军用民用中均经受了各方面严格的考验，起到了防护和装饰作用。

1　工艺流程和施工方法

1.1　喷涂材料
　　喷涂材料为H05、H07浅驼色或中驼色环氧聚酯皱纹型塑料粉。
　　IS-HZ05-32NG　32-086浅豆沙灰环氧聚酯皱纹型粉末涂料。
　　涂装条件：表面清洁、无油无锈、干燥。
　　固化条件：180℃，20～30min。
1.2　工艺流程
　　本厂的喷涂材料主要为铝材、钢板和铸铝三种，鉴于产品电气性能要求，要求机箱内表面导电，起屏蔽作用，外表面装饰保护，因而喷塑的前处理不同。
　　工艺流程分别为：
　　铝材上下盖板：铝板下料机械成型检验化学导电氧化H^．DY检验组合屏蔽上挂具静电喷塑(输出直流电压70～85kV，压缩空气0.2～0.3MPa)固化(180℃，20～30min)检验。
　　冷轧薄钢板：上下盖板和底盖机加成型检验镀锌钝化D^．Zn15　DC检验预烘检查组合屏蔽上专用挂具喷塑(条件同前)固化(180℃，30min)检验。
　　压铸铝框架：ZL102，含硅量为10%～13%。压铸铝框架外协加工入厂检验钳工钻孔去毛刺化学导电氧化H^．DY检验上专用挂具喷塑(条件同前)检查喷塑面固化(180℃，30min)检验。
1.3　施工方法
　　本厂现有两套静电喷塑设备，一套系手工单工位喷塑，零件喷塑后，人工移至电热烘箱内加热固化。设备选用宝应电器设备厂生产的SF—C型粉末静电喷涂设备，其特点是：集喷粉室、粉末回收系统、清理系统、供粉器、高压静电发生器及电气控制系统为一体，体积小、重量轻、占地少、节约能源等。特别适用于多品种、少批量企业应用，主要是换色简便易行，只需更换静电喷枪和纸质回收滤蕊，或清理干净即可。另一套系“八五”改造完成的喷塑生产线，该生产线前处理在电镀厂房内进行，然后通过QXT240-50轻型链条传送，进入两套双工位喷粉室喷塑，经20m长的远红外线加热烘道固化，检验下线。喷枪4把，其中两把为进口WAGNER2020型带电晕星高压静电喷枪，另两把为国产喷枪。悬挂输送线速度0.5～0.8m/min，无级变速，设置有过载保护装置，保证安全可靠，运行平稳无“爬坡”现象。
　　喷塑施工前，首先检查系统运行是否正常，启动烘道加热或电烘箱预热，开机，调整静电输出电压在70～85kV，供粉气压在0.2～0.3MPa，其操作方法基本上与喷漆相似，启动静电喷粉枪从上到下，由左及右均匀喷涂并启动工件旋转按钮，让工件自转，以便获得连续均匀的涂覆层。喷枪至工件距离保持在250～300mm。喷涂完毕后，应让静电喷枪枪嘴接触喷粉室内金属挂钩，进行放电处理。此外，绝对禁止操作中将静电喷枪对准人，以免发生烫伤事故。

2　环氧聚酯皱纹型粉末涂料的组成及其对材料的要求

　　环氧粉末涂料，因环氧树脂结构中含有高度极性的脂肪链羟基和环氧荃，能与介质表面特别是金属表面上的游离键起反应形成化学键，所以具有极好的附着力。另外环氧树脂结构中的醚键，苯环赋予了环氧树脂极佳的抗化学性及耐腐蚀性，且其各交联点之间的距离较大，其韧性好。但其最大的缺点是由于结构中有高含量的芳基，使其耐光性和耐侯性差。而聚酯粉末涂料具有优异的耐候性，其涂膜的耐腐蚀性和机械强度也很好。两者按一定比例搭配，组成的环氧聚酯粉末涂料系装饰性与抗腐蚀性兼顾，具备两者优点的粉末涂料。
2.1　一般组成
　　环氧聚酯皱纹型粉末涂料的组成见表1。

表1　环氧聚酯皱纹型粉末涂料的组成

原料	代表产品	质量
树脂	环氧树脂E-12	58%～60%
	聚酯树指
固化剂	双氰胺和甲基咪唑	4%
添加剂	聚乙烯醇缩丁醛	4%
颜料	钛白、炭黑、浅黄(氧化铁红)	14%+1%
填加剂	轻质碳酸钙	15%

2.2　对主要材料的要求
　　树脂应具备以下基本要求：
　　(1)树脂应容易粉碎，粉末的粒度分布应该稳定。
　　(2)制成的粉末涂料，在贮存过程中应不结团成块；对环氧树脂来说，其软化点宜在85～95℃，若软化点增高，流平性变差，若软化点低于60℃，粉末贮存时易结块。
　　(3)烘烤固化时，涂料的熔融粘度要低，易流动，以便获得平整的涂膜。树脂中不含有任何胶质颗粒，以避免形成块状物，影响流平。
　　(4)树脂对所使用的固化剂应具有高反应性能，待熔融流平后，树脂和固化剂能迅速交联固化，得到稳定的涂膜性能。
　　(5)树脂应具有高度的载色力，即具有强的着色力和遮盖力。
　　树脂固化剂，用于粉末涂料亦应具备以下要求：首先应与成膜材料有良好的混匀性；固化剂在室温时有潜伏性，性能稳定，在环境温度变化时影响不大，而在150℃时固化剂开始产生固化反应，且不应有挥发性的副产物生成，对人体无害。一般多采用双氰胺和咪唑类化合物为环氧粉末涂料的固化剂。

3　一般环氧聚酯粉末涂料的技术要求

　　一般环氧聚酯涂料的技术要求见表2。

表2　环氧聚酯粉末涂料的技术要求

项目	技术条件	试验方法
外观	漆膜平整、色泽符合样板	GB1729-79
柔韧性	1mm	GB1731-79
铅笔硬度	＞2H	SJ2168-82
附着力	100%无剥落	划格法
冲击	＞40×10⁴Pa	GB1732-79
耐水性	240h	GB1733-79
耐酸性(3%HCl)	240h	GB1763-79
耐碱性(25%烧碱)	240h	GB1763-79
耐汽油性(120^＃汽油)	240h	GB1734-79
耐盐雾	1000h	GB1771-79

　　以上技术指标系无锡造漆厂暂行的企业标准，该厂从英国曼达—多摩拉克公司引进关键设备及有关技术生产环氧—聚酯粉末涂料。而对于其他厂家生产的粉末涂料涂覆层的综合性能试验指标见表3(由电子部五所测定)。

表3　综合性能试验指标

单位	底材	塑粉名称	产地	盐雾168h	潮热240h	广州站保护	万宁站保护	山根站保护	人工长霉
781厂	铝	Z—聚酯环氧粉末	华佳	二级	二级	中	良	差	0级
781厂	钢	Z—聚酯环氧粉末	华佳	二级	二级	差	差	劣	0级
32所	钢	Z—聚酯粉末涂料	杭州			良	中	劣	0级
38所	钢	Z—聚酯粉末	杭州			优	良	劣
38所	钢	Z—聚酯粉末	杭州			良	中	劣
781厂	铝	Z—环氧聚脂	华佳	二级	二级	优

　　盐雾试验(7d，168h)：GJB150.11-86军用设备环境试验方法盐雾试验
　　湿热试验(10d，240h)：GJB1509-86军用设备环境试验方法湿热试验
　　广州站保护1年：指在广州站天然暴露试验1年后的保护性综合评定结果。亚湿热城市气候。
　　山根站保护1年：指在山根站天然暴露试验1年后的保护性综合评定结果。湿热海洋性气候。
　　万宁站保护1年；指在万宁站天然暴露试验1年后的保护性综合评定结果。湿热乡村气候。
　　保护性涂料的综合评定：按照粉化、起泡、生锈、开裂、剥落五个单项指标进行综合定级。
　　装饰性涂料的综合评定：按照失光、变色、粉化、起泡、生锈、开裂、剥落、沾污、斑点、泛金十个单项指标进行综合定级。
　　其三防性能均低于氨基烘漆及丙烯酸油漆。分析其原因：一方面系环氧聚酯粉末的质量问题，多系各组份技术指标未达到要求；再者是施工工艺不严格，尤其是底层处理工艺不佳，造成涂覆层三防性能低下，难以满足军事工业装备对三防性能的要求。

4　环氧聚酯皱纹粉末涂料人工加速及天然暴露试验结果

4.1　标准样件
　　钢板或铝板，规格：250mm×150mm，下部20mm处胶带保护，不应有粉末涂覆层。
4.2　测试时间
　　1994年5月～1995年5月
4.3　天然暴露试验地点及条件(见下页表4)

表4　天然暴露试验地点及条件

试验地点	气候类型	试验条件
广州站	亚湿热城市气候	户外、地下室、库房
海南万宁站	湿热乡村气候	户外、棚下、库房
海南山根站	湿热海洋性气候	户外、棚下、库房

　　1)电子部五所广州天然暴露试验站，位于广州市西北郊，属于沿海亚热湿工业城市气候。
　　2)电子部五所万宁天然暴露试验站，位于海南岛中部的东海岸万宁县境内。年平均气温在21～27℃，年平均相对湿度为80%～90%；年平均降雨量为2056.4mm，日照时间较长，且该站周围是广阔的田野，属于海洋乡村环境。
　　3)兵器工业部第五十九研究所山根天然暴露试验站，位于海南省万宁县境内，气候条件除与万宁站相同外，该站紧靠海岸，距潮汐线仅有500m，属典型的海洋环境。
4.4　环氧聚酯皱纹粉末涂覆层人工加速试验结果
4.4.1　试验设备
　　1)盐雾试验箱：SQ-500型　　日本
　　2)调温调湿箱：WS/08-01型重庆试验设备厂
4.4.2　试验条件及结果
　　盐雾试验：浓度为(50±10)g/L的氯化钠溶液；
　　pH＝6.5～7.2；喷雾压力：70～170kPa；
　　盐雾沉降率：1～2mL/(80cm^2．h)；
　　试验温度：(35±2)℃；喷雾方式：连续喷雾；
　　湿热试验：试验箱温度：30～60℃；
　　相对湿度：85%～95%。
　　24h为一个周期，每周期分升温、高温高湿、降温、低温高湿四个阶段。
　　环氧聚酯皱纹涂层人工加速试验结果见表5。

表5　人工加速试验结果

试验项目	时间 t/d	变色	起泡	生锈	脱落	其他	等级 GB1740
耐盐雾	2	0	0	0	0	0	1级
试　验	4	0	0	0	0	0	1级
(7d)	7	0	0	0	0	0	1级
耐湿热	4	0	0	0	0	0	1级
试　验	7	0	0	0	0	0	1级
(10d)	10	0	0	0	0	0	1级

4.5　环氧聚酯皱纹粉末涂覆层天然暴露试验结果(见表6)

表6　天然暴露试验结果

累计暴晒月份	暴晒地点	老化现象及单项评定等级												综合评定 GB1766评定
累计暴晒月份	暴晒地点	失光率 (%)	失光等级	色差	变色等级	粉化等级	起泡评定	生锈评定	开裂等级	剥落等级	长霉等级	泛金等级	划痕等级	保护性等级	装饰性等级
1994年 5月～6月	广州站	0.0	0	3.03	2	1	0	0	0	0		0	0	优	中
	万宁站	19.4	1	1.67	1	1	0	0	0	0		0	0	优	良
	山根站	41.9	2	2.05	1	1	0	0	0	0		0	0	优	良
1994年 5月～8月	广州站	81.4	4	3.05	2	1	0	0	0	0		0	0	优	差
	万宁站	81.4	4	3.65	2	1	0	0	0	0		0	0	优	差
	山根站	88.4	4	3.31	2	1	0	0	0	0		0	0	优	差
1994年 5月～11月	广州站	93.5	4	3.11	2	1	0	0	0	0	0	0	0	优	差
	万宁站	93.5	4	5.64	2	1	0	0	0	0		0	0	优	差
	山根站	88.6	4	3.64	2	1	0	0	0	0		0	0	优	差
1994年5月～ 1995年2月	广州站	93.5	4	3.55	2	1	0	0	0	0		0	0	优	差
	万宁站	93.5	4	6.10	3	1	0	0	0	0		0	0	良	差
	山根站	93.5	4	7.20	3	1	0	0	0	0		0	0	良	差
1994年5月～ 1995年5月	广州站	94.2	4	3.62	2	1	0	0	0	0		0	0	优	差
	万宁站	93.5	4	6.90	3	1	0	0	0	0		0	0	良	差
	山根站	93.5	4	7.68	3	1	0	0	0	0		0	0	良	差

　　由以上对环氧聚酯粉末涂覆层的人工加速试验和天然暴露试验结果可清楚地看出其涂覆层防腐性能，按GB-1740综合评定为1级；按国标GB-1766综合评定其防护性等级均为优等，天然暴露9个月以后，在海南省万宁站和山根站海洋性气候条件下其防护综合评定为良好，说明其防护性能优良可靠。然而其失光率经3个月以后的天然暴露失光在80 %以上，失光等级定为4级，变色等级也在2级或3级，说明装饰性能较差，而防霉性能良好。

5　结论

　　环氧聚酯皱纹型粉末涂料涂覆层的三防性能取决于各组份技术指标合格、严格的施工工艺，尤其是底层处理工艺。对钢铁零件采用镀锌钝化工艺，对铝件采用化学氧化工艺处理。其涂覆层能够满足军事工业装备对三防性能的要求，但装饰性能尚需进一步改进。

作者单位：（车兆华　王笃诚）红华仪器厂(西安　710032)
　　　　　（李晓明）西安事诚实业有限公司(西安　710003)

参考文献

1　陈安迪等.粉末涂料与涂装技术.合肥：安徽科学技术出版社，1986
2　电子产品防护技术研讨会论文集，1996

收稿日期：1999-01-12