本文簡要分析了粉末涂料行業(yè)對激光粒度分析儀的需求及應(yīng)用問題。
這篇文章的目的是讓讀者更好地理解粒度測試的基礎(chǔ)。粉末涂料產(chǎn)業(yè)是對粒度分布要求比較嚴(yán)格的行業(yè)之一。
本文介紹粒度分布對粉末涂料性能的影響，激光粒度儀的原理和特點(diǎn)，并對如何選擇適合粉末涂料行業(yè)的粒度儀提供參考意見。
一、粒度分布對粉末涂料性能的影響
首先，我們要知道為什么粉末涂料要測試這個(gè)物理量的粒度分布。綜合來看，油漆粒子的粒度分布對粉末涂料性能的影響有以下幾個(gè)大方面：
1、涂層粒徑會(huì)影響充電性能。
粉末涂料噴涂時(shí)的粘合力主要來自靜電下的庫侖力。油漆粒子一般來說，粒子大小越大，電荷越好，但粒子的重力根據(jù)粒子大小的不同，比加速力的增長速度增加得更快。也就是說，如果粒子變大到一定程度，重力會(huì)比庫侖力大得多，上分散度和涂層效果會(huì)變差。因此，理想狀態(tài)下的粉末涂料粒子路徑應(yīng)盡可能在10m-60m之間調(diào)節(jié)。粉末涂料太細(xì)或太粗，涂裝施工效率、質(zhì)量可能會(huì)下降。
2、影響涂層的平整度
粉末涂料吸附在工件上加熱后，形成高粘度流體狀態(tài)，然后逐漸變硬。研究油平時(shí)間的NIX和DODGE公式：t=kR/(t為油漆粒子收斂時(shí)間，K為常數(shù)，R為油漆粒子半徑，R為油漆油漆的表面張力，油漆粘度)，表明油漆粒子大小與油平時(shí)間成正比。粉末涂料的粒度分布不均勻或粒子太粗，會(huì)嚴(yán)重影響平整性。
3、影響涂層厚度
傳統(tǒng)粉末涂料的平均粒徑一般由30m -50m控制，涂層厚度一般在60m -100m之間。不同的工作類型有不同的涂層厚度。同時(shí)，涂層厚度也會(huì)影響對單位重量有很大影響的粉末涂料可涂面積。因此，粉末涂料的粒度分布可以說是直接影響涂料性能和經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)。
4、影響涂層的儲存性能
一些行業(yè)的研究表明，粉末涂料有比這種粒子更大的臨界粒子，粉末不容易結(jié)塊，反之容易結(jié)塊。油漆產(chǎn)品的粒徑不能低于臨界粒徑。否則產(chǎn)品的儲存性會(huì)很差。
上圖是粉末涂料的顯微圖像，其中有不少不到5微米的“有害"顆粒，這些顆粒不僅浪費(fèi)原材料和能源，還嚴(yán)重影響油漆的儲存性能，因此要盡量減少其含量。
二、激光粒度儀測量原理及特點(diǎn)
激光粒度分析儀是利用光散射(衍射)現(xiàn)象進(jìn)行粒度分析的。光的本質(zhì)是一種電磁波。一束平行光在傳播過程中遇到障礙物粒子時(shí)，光波會(huì)偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度與粒子的大小有關(guān)。激光粒子系統(tǒng)可以檢測激光束照射要測量的粉末發(fā)出的散射光，利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)分析模型解釋粉末的粒度分布。激光粒度儀是目前流行的粒度測試儀器之一，具有多種優(yōu)點(diǎn)。首先是測量動(dòng)態(tài)范圍廣。動(dòng)態(tài)范圍是機(jī)器可以同時(shí)測量的**粒子大小和*小粒子大小的比率。動(dòng)態(tài)范圍越大，測試寬分布樣品的能力越強(qiáng)，儀器的適用范圍就越廣。其次，測量速度快，對使用環(huán)境要求不高。激光粒度儀通常只需要2 ~ 3分鐘即可測試樣品的*過程，儀器設(shè)置在干燥的室內(nèi)，沒有明顯的振動(dòng)。
激光粒度儀的重復(fù)性利用光電檢測技術(shù)快速、精度高的優(yōu)點(diǎn)，一次可以進(jìn)行1000次以上的高精度信號采樣，因此測量的重復(fù)精度高，平均粒子大小的一般重復(fù)精度在1%以內(nèi)。粉末涂料粒子的粒度分布范圍及粒子特性屬于激光粒度儀的優(yōu)勢領(lǐng)域。另外，激光粒度儀的適用范圍很廣，因此可以為油漆生產(chǎn)企業(yè)檢測原料粉末(如鈦、碳酸鈣等)。
三、粉末涂料行業(yè)如何選擇合適的激光粒度設(shè)備
用戶在購買激光粒度設(shè)備時(shí)不太了解相關(guān)知識，因此經(jīng)常會(huì)感到困惑。要選擇高的激光粒度儀產(chǎn)品，建議考慮以下指標(biāo)：
1、重復(fù)性。表示機(jī)器對同一個(gè)樣品多次測量的結(jié)果的重復(fù)誤差水平。誤差越小，重復(fù)性越好。目前的激光粒子圖標(biāo)準(zhǔn)建議用D50、D10、D90的重復(fù)性來衡量整體重復(fù)性。
2、可操作性。機(jī)器是否便于操作和保養(yǎng)，這決定了機(jī)器的使用成本和功效。在這方面，干式激光粒度測量儀是有利的。
3、維護(hù)較少。通過一體化激光管**及一體化底座設(shè)計(jì)，一般使用不需要光路維護(hù)。干法窗采用密封管道式設(shè)計(jì)，窗負(fù)壓保護(hù)設(shè)計(jì)與大功率吸塵器灰塵回收裝置相結(jié)合，大限度地回收樣品，使主機(jī)完*不受灰塵影響。模塊化注入系統(tǒng)設(shè)計(jì)，易于維護(hù)和維護(hù)。
4、范圍。機(jī)器范圍越廣，使用范圍越廣，但范圍越廣，機(jī)器價(jià)格也越貴。根據(jù)需要選擇適當(dāng)范圍的儀器是合理的。建議使用0.1m-750m以上的范圍。
5、產(chǎn)業(yè)影響力。企業(yè)希望自己的測試結(jié)果能得到同行和客戶的普遍認(rèn)可。首先要考慮選定的設(shè)備供應(yīng)商在業(yè)界是否已經(jīng)擁有豐富的測試經(jīng)驗(yàn)和大量的客戶群。
6、售后服務(wù)。及時(shí)、長期、有效的售后服務(wù)是客戶設(shè)備正常使用的重要措施。
圖5 LS-POP(9)激光粒度測量儀
根據(jù)上述參考指標(biāo)，我們總結(jié)了選擇激光粒度儀的一般原則。也就是說，選擇在業(yè)界廣泛使用、市長/高的模式。機(jī)器供應(yīng)商在經(jīng)濟(jì)和交通發(fā)達(dá)的地區(qū)提供售后服務(wù)。儀器供應(yīng)商對粉末涂料行業(yè)有更深的了解，重視行業(yè)的技術(shù)需求，儀器技術(shù)參數(shù)范圍符合需求。只要按照上述幾個(gè)原則處理，就能找到適合自己的激光粒度儀。四、干、濕激光粒度分析儀應(yīng)用差異簡介
在干法激光粒子系統(tǒng)中，使用高壓空氣分散粉末，不易與粉末發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或溶解粉末。干法分散過程與粉末涂料噴涂工藝比較接近，無需專門進(jìn)行粉末測定分散預(yù)處理。因此，干法測試工作簡單、方便、容易理解。缺點(diǎn)是干法測試系統(tǒng)的組成比較復(fù)雜，儀器的整體制作價(jià)高，阿米克隆級粉末粒子的分散效果不如濕法分散方法。
濕法激光粒度儀通常使用水或有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)。液體分散介質(zhì)粘度高，分散能力強(qiáng)。同時(shí)，由于水是聲波良導(dǎo)體和溶劑，使用濕法測試可以使用超聲波振動(dòng)、添加特殊分散劑等附加分散手段。這樣，濕法測試就能輕松應(yīng)對難以分散的超細(xì)粉末。例如，粉末涂料原料的超細(xì)鈦粉目前只有通過濕法測試才能可靠地檢測粒度分布。濕法激光粒子系統(tǒng)還有結(jié)構(gòu)簡單的特性，購買成本低于一般的干法儀器。粉末涂料是不親水的粉末，在濕法測試時(shí)要進(jìn)行分散預(yù)處理，并用分散劑將粉末涂料轉(zhuǎn)為親水狀態(tài)常用的分散劑有12烷基苯磺酸鈉水溶液，濃度為0.5%。
干法激光粒子道系和濕法激光粒子道系的應(yīng)用領(lǐng)域不完*相同，不能一概而論誰更。一般來說，濕、干設(shè)備適用于粉末涂料行業(yè)，對干激光粒度儀的測試性能和工作便利性有一定的優(yōu)勢，是目前業(yè)界新標(biāo)準(zhǔn)的推薦設(shè)備。
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