靜電噴涂粉末涂料行業(yè)用粒度儀的選用及常見問題
靜電噴涂粉末涂料行業(yè)用粒度儀的選用及常見問題
黃峻峰 王永利
(珠海歐美克科技有限公司)
本文淺析了靜電噴涂粉末涂料行業(yè)對激光粒度分析儀的需求及應(yīng)用問題。通過本文使讀者更加了解粒度測試知識、提高測試水平，是筆者編寫本文的目 的。粉末涂料行業(yè)是對粒度要求比較嚴(yán)格的行業(yè)之一，粒度儀在粉末涂料行業(yè)中的使用越來越普遍，但部分廠家及使用者在粒度儀的選擇和使用的知識方面仍有欠 缺;因此，本文分別介紹了粉末涂料粒度測試的必要性、激光粒度儀的優(yōu)點、如何選擇儀器、常見使用問題，文章內(nèi)容偏重實際應(yīng)用介紹，附帶少量的理論論述。
一、靜電噴涂粉末涂料行業(yè)為何需要粒度測試
涂料顆粒的粒度分布對靜電噴涂粉末涂料性能的具體影響：
1、 外觀、流平性
一般來說，粉末粒徑越小，涂料固化時流平性就越好，涂膜的外觀也越平整、光滑，但是粉末的帶電性與粒徑的平方成正比，粉末太細(xì)帶電性降低，涂裝施工效率就會下降，超細(xì)粉(粒徑<10μm)基本上不帶電。
2、 上粉率
上粉率與粉末涂料本身的帶電性能有重要關(guān)系。提高涂料顆粒的帶電量，上粉率將提高。顆粒的帶電量和顆粒粒徑的平方成正比。增大顆粒粒徑，涂料顆粒帶電量增加，上粉率提高。但顆粒的粒徑也不能太大，粒徑太大，涂料顆粒的重力作用超過空氣動力和靜電力，反而使上粉率降低。
3、 回收率
粉末涂料在生產(chǎn)和使用過程中都存在回收粉末的問題，通常，粉末粒徑<10μm的超細(xì)粉回收率低，當(dāng)粉末粒徑>10μm時粉末涂料回收率迅速上升，并且粉末的回收率隨著粒徑的增大而增加。
基于以上幾點理由，可以這樣說，粉末涂料顆粒的粒度分布很大程度上影響了粉末涂料的使用性能和使用效率。因此，需要有粒度檢測設(shè)備監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量及協(xié)助新產(chǎn)品新技術(shù)研發(fā)。圖一是某涂料的粒度測試結(jié)果，供大家參考。
二、靜電噴涂粉末涂料行業(yè)普遍使用激光粒度儀的理由：
1、 激光粒度儀具有多項優(yōu)點，已成為當(dāng)前最流行的粒度測試儀器之一，具有以下多個方面的優(yōu)點：
動態(tài)范圍大，它是指儀器能同時測量的最大粒徑與最小粒徑的比值大。動態(tài)范圍越大，使用越方便，測試寬分布樣品的能力越強。
測量速度快，一個樣品的測試全過程一般只需兩、三分鐘。
重復(fù)性好，由于樣品取樣量相對于其他儀器要多得多，對同一次取樣又進(jìn)行超過100次的光電采樣，因而測量的重復(fù)精度高，平均粒徑的典型精度可達(dá)3%以內(nèi)。
操作方便，對環(huán)境要求低。相對于現(xiàn)有的各種顆粒儀器而言，它具有不受環(huán)境溫 度影響，對操作人員要求低等優(yōu)勢。
2、 粉末涂料顆粒的粒度分布范圍及顆粒特點屬于激光粒度儀的優(yōu)勢領(lǐng)域。而且由于激光粒度儀適用面廣，還可以為生產(chǎn)企業(yè)檢測涂料生產(chǎn)原料粉體(例如鈦白粉、碳酸鈣等)。
3、 隨著激光粒度儀普及和國產(chǎn)激光粒度儀的發(fā)展進(jìn)步，儀器的價格也不再動輒幾十萬元，十萬元以內(nèi)就可以買到性價比很高的產(chǎn)品。
三、靜電噴涂粉末涂料行業(yè)如何選擇粒度儀器供應(yīng)商
用戶選購粒度儀器時，很關(guān)心性價比，企業(yè)和研究機構(gòu)如何選擇性價比較高的粒度儀產(chǎn)品，建議大家考慮以下指標(biāo)：
1、 重復(fù)性。指儀器對同一樣品進(jìn)行多次測量所得結(jié)果的重復(fù)誤差水平，誤差越小，則重復(fù)性越好?，F(xiàn)行的激光粒度儀國際標(biāo)準(zhǔn)建議，用D50、D10、D90的重復(fù)性來衡量整體重復(fù)性。
2、 真實性。測試結(jié)果用其他測試方法驗證或與同類型儀器比較，差別應(yīng)在合理范圍內(nèi)。
3、 易操作性。儀器是否便于操作和保養(yǎng)，這決定了儀器的使用成本及效能。
4、 量程。量程越寬，使用范圍越廣，但是量程寬也會導(dǎo)致儀器價格貴。根據(jù)需要選擇合適量程的儀器才是理性的。一般量程在0.2μm-500μm范圍的就夠了。
5、 行業(yè)影響力。企業(yè)都希望自己的測試結(jié)果能得到同行和客戶普遍認(rèn)可，這首先要考慮選擇的儀器供應(yīng)商在本行業(yè)中是否已經(jīng)有豐富的測試經(jīng)驗及大量的客戶群。
6、 售后服務(wù)。及時、有效的服務(wù)是保證客戶儀器正常使用的重要措施。
根據(jù)上述的具體指標(biāo)，我們總結(jié)出選擇粒度儀供應(yīng)商的大致原則：同行普遍使用，市場占有率高;供應(yīng)商地處經(jīng)濟、交通發(fā)達(dá)地區(qū)提供售后服務(wù)便利;供 應(yīng)商對靜電噴涂粉末涂料行業(yè)了解較深，重視行業(yè)技術(shù)需求，儀器技術(shù)參數(shù)范圍符合需求。只要按照以上幾點原則處理，就能夠找到最適合自己的激光粒度儀。
四、激光粒度分析儀在靜電噴涂粉末涂料行業(yè)應(yīng)用過程中的常見問題
1、 認(rèn)識激光粒度分析儀的測試報告
常規(guī)測試報告的內(nèi)容有測試參數(shù)、特征粒徑、分布曲線、分布表格等。靜電噴涂粉末涂料行業(yè)比較關(guān)注的是特征粒徑(D50)、10μm以下顆粒含量 和70μm以上顆粒含量等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在粒度測試報告中都會有明確顯示。如有不是很清楚的地方可以致電儀器供應(yīng)商的售后服務(wù)咨詢。一般來說還可根據(jù)行業(yè) 自身特點提出定制特別關(guān)注參數(shù)，有實力的廠商應(yīng)該是能夠滿足用戶的一些數(shù)據(jù)需求的。圖二是某涂料粒度分布數(shù)據(jù)表。大家可以看出里面清楚顯示了粉體的 10μm以下顆粒含量和70μm以上顆粒含量。
2、 干、濕法測試結(jié)果的差異分析
目前，部分客戶(尤其是外商或外資企業(yè))習(xí)慣使用干法激光粒度分析儀，大部分國內(nèi)客戶目前使用歐美克的濕法激光粒度分析儀。由于進(jìn)樣方式不同， 干法測試結(jié)果一般大于濕法結(jié)果，由此產(chǎn)生了一些疑問。其實兩個結(jié)果之間不存在誰更準(zhǔn)的問題，因為涂料粒度分布沒有絕對真值，測試結(jié)果的細(xì)微差別是允許存在 的。如有強烈需求，也可以通過校正方法使兩種儀器測試結(jié)果更接近一點。干、濕法測試結(jié)果的差異不會成為激光粒度儀應(yīng)用過程中的障礙。
3、 如何對儀器狀態(tài)進(jìn)行客觀評價
儀器的狀態(tài)不良會嚴(yán)重影響測試結(jié)果可靠性。激光粒度儀的儀器狀態(tài)主要包括光路校準(zhǔn)情況、激光光能穩(wěn)定性、光學(xué)器件是否清潔、進(jìn)樣器工作是否穩(wěn) 定。一般來說激光粒度儀軟件都會有背景光能顯示窗口，前三個項目問題都可以通過此窗口得到答案。不同廠家的儀器判斷方法會有細(xì)微的區(qū)別，在此以較普及的 LS—POP系列儀器為例介紹一下。儀器光路是否校準(zhǔn)是以“0環(huán)”和“1環(huán)”光能信號的高低判斷的，一般要求“0環(huán)”調(diào)節(jié)到光能刻度60左右(至少能達(dá)到 40以上)，“1環(huán)”要在20以下(這里的“某環(huán)”其實代表的就是一個個順序排列的光電探測器)。光能穩(wěn)定性通過觀察“0環(huán)”穩(wěn)定性判斷?！?環(huán)”在一分 鐘的周期內(nèi)波動幅度不應(yīng)該超過5%。光學(xué)器件是否清潔主要通過觀察15—25環(huán)的高度判斷，一般要求這些環(huán)的高度不超過5。進(jìn)樣器是否穩(wěn)定，一是聽水泵運 轉(zhuǎn)聲音是否平穩(wěn)，二是觀察測試窗口鏡頭內(nèi)是否有氣泡，這兩項正常進(jìn)樣器就基本沒問題。
4、 濕法激光粒度儀測試靜電噴涂粉末涂料的分散方法及檢測技巧
靜電噴涂粉末涂料親水性不佳，在水中有漂浮現(xiàn)象。分散過程中，通常加入少量十二烷基苯磺酸鈉或者洗潔精的水溶液(濃度1—2%)作為分散劑，這 樣就可以保證涂料顆粒充分浸潤到水中。為保證團聚顆粒被分散開，還需要將涂料顆粒懸浮液放在超聲波中振蕩分散1—2分鐘。往進(jìn)樣器中添加樣品時注意手法， 既要保證取樣均勻又要保證不將氣泡帶進(jìn)進(jìn)樣器導(dǎo)致影響測試結(jié)果。關(guān)于儀器參數(shù)測設(shè)置，折射率選擇2.6，分析模式選擇Rosin-Ram模式(單峰分布模 式)即可。樣品添加量保證遮光比在10%左右，遮光比太小或者太小都會影響測試結(jié)果真實性。粉末涂料顆粒在進(jìn)樣系統(tǒng)中也不宜循環(huán)太長時間。因為時間過長會 有部分顆粒重新粘結(jié)團聚，導(dǎo)致測試結(jié)果不正確。儀器不是萬能的，它只是我們手中的工具。只有注意了前面所說的要點，對樣品進(jìn)行了充分的分散，使用正確的測 試手法和測試參數(shù)，才能得出可靠的測試結(jié)果。
以上就是本人對靜電噴涂粉末涂料行業(yè)如何挑選合適本行業(yè)的激光粒度儀以及如何正確使用好儀器的一些認(rèn)識。這些認(rèn)識都是建立在對以往工作經(jīng)驗的總結(jié)基礎(chǔ)上的，不足之處還請大家補充指正。
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