噴涂的過程是從存儲設備中抽取精細粉體（通常是聚合物），將其流化后再通過帶電噴嘴噴射到基質上。粉體能否有效、均質地流化變得十分關鍵。理想的狀態下過程中細顆粒不會形成團聚物堵塞噴嘴或者影響單個顆粒充電，避免黏附于基質時形成團塊。倉儲設備中粉體能夠順暢流動也非常關鍵，粉體渦流也不會流化不良。

識別和量化工藝中與較好性能相關的粉體屬性，優化新配方，節省時間和原材料成本，評估加工工藝的適用性，避免噴涂產品的浪費。

過程性能和產品質量的差異

選用三批用于電暈充電系統的聚合物樣品。樣品A在噴嘴流通性、基質粘附性上表現良好，樣品B的表現尚可接受；而樣品C則在這兩方面的表現不佳，容易導致噴嘴堵塞，運輸到干燥爐的過程中就從基質表面脫落。而粒徑分析的結論表明，三批粉體具有相同的中值粒徑和粒徑分布，理論上三批樣品都符合標準。

使用FT4粉體流變儀™對三批樣品進行測試分析。在多項測試中都可以看出樣品之間存在明顯差異，對此也給出了合理解釋，以便之后剔除不合格批次。

測試結果

動態測試
 

在三批樣品中，樣品A產生的基本流動能（BFE）和比流動能（SE）高，它們都表明該樣品具有較大的粘性和機械互鎖作用，有助于在基質上形成均勻涂層。然而樣品C產生的BFE和SE低，無法達到形成均勻涂層所需的粘結作用，導致過早脫落。

可壓性

在三批樣品中，樣品C的可壓縮程度大，表明在強制流動的條件下傾向于壓縮緊實，例如，從存儲罐中抽取粉體傳送入流化室的過程。可壓性越強，越能形成團聚物，抑制了噴嘴的噴涂和充電操作。

透氣性

樣品A粉床壓降小，透氣性好，運輸時，該樣品的流動性好，并且一經流化，容易在氣流中流動。樣品C粉床壓降大，透氣性差，可能導致粉體流化不穩定，出現波動。

剪切盒測試

剪切盒測試中三批樣品無明顯的差異，剪切應力值接近，在2.5%的RSD范圍內。可見此測試方法與加工性能缺少關聯性，說明剪切測試時固結、低流動的環境無法說明流化操作中動態、充氣時的行為。

結論

FT4使用多種方法測試三批粉體樣品的差異，清晰、可重復地鑒別出了動態、可壓性、透氣性的差異，與加工性能也有良好的相關性。同時結果也表明由于所處應力和流動形式不同，單純使用剪切盒測試難以表征該工藝下粉體的特性。在三批樣品中，樣品A的基本流動能、比流動能和透氣性好，可壓性低。這表明，要形成均勻的涂層，需要一定的粘性，但也會易于結團并且粉流不穩定，終也可能導致加工問題。樣品C的基本流動能和透氣性差，可壓性大，運輸到流化室時對壓制敏感，形成團塊堵塞噴嘴，導致充電不均。

可見粉體流動性并非材料的固有屬性，不同批次的樣品能夠得到某些標準，但是使用多元表征手段，模擬特定的工藝中的流動能力。可見獲得成功的產品，粉體原料需要與工藝條件完美配合。粘性粉體可能有助于涂層，但也可能導致結塊堵塞。可見不能只依靠單一表征手段，因此需要借助FT4的多種測試手段區分不同批次間的差異，模擬單元操作，深入研究粉體對各種加工和環境條件的響應。

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麥克默瑞提克（上海）儀器有限公司

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