粉末塗料產業概論

粉末塗料(Powder Coatings)，自 1952 年德國首先出現了適用於粉末 塗料的流化床浸塗技術，1962 年法國發明了靜電粉末噴塗設備，粉末塗 料開始進入發展階段。20 世紀 70 年代石油危機的爆發，迫使人們開始 從資源合理利用的角度去改進粉末塗料及其塗裝技術，豐富了粉末塗料 品種，其主要用途也從防腐蝕擴展到裝飾性用途。經過多年的發展，粉 末塗料其產品技術已非常成熟。目前粉末塗料的應用領域包括塗覆金屬，

在汽車、家電、一般工業、家具、建築等領域均有廣泛的應用。

隨著全球工業的快速發展，污染讓全球經濟付出了沉重的代價，先 進國家率先頒佈了環境保護法案，嚴格控制揮發性有機化合物 VOC

（Volatile Organic Compounds）的排放量，加上近年來在全球暖化及環 境保護的議題下，更增加了環保塗料的需求。由於粉末塗料幾乎沒有有 機溶劑揮發(VOC)的問題，減少溶劑揮發的公害，使得全球對於粉末塗 料的需求增加，對於粉末塗料的需求有著正面推動的作用。

粉末塗料是 100%固型成份的塗料，於烘烤過程中無質量的損失，可 以採用人工或完全自動化方式噴塗，利用靜電吸附原理上粉，塗裝程序 單純易操作，過量的粉末可經由回收系統裝置而達到回收再使用。相較 於溶劑型塗料，粉末塗料幾乎可達到 100%的回收效率。比較液體塗料 與粉末塗料的能源成本，因粉末塗料沒有有機揮發物的產生，提升能源 的使用效率，且靜電塗裝的吐出量大，一次噴塗即可得厚膜，不須重複 性的噴塗，亦不必打底漆，塗裝過程中也不需要靜置等待表面乾燥，節

省設備廠房空間，烘烤時間也較液體塗裝來得短，塗裝作業迅速產能較 高，只要直接將粉末塗料噴塗於經過合適的前處理程序之鐵或鋁等金屬 基材工件上，經過烘烤完成，就可以得到性能優異的塗膜表面。粉末塗 料具有無溶劑、無污染、可回收、環保、節省能源和資源、減輕勞動強 度和塗膜機械強度高等特點，因此大家稱粉末塗料具有「四 E」性(環保、

節能、效率、經濟實惠)的塗料。

粉末塗料樹脂及其下游粉末塗料製造商之製程，包含塗料廠及塗裝 廠之製程，分述如下。

2.1.1 粉末塗料樹脂之製程

粉末塗料樹脂製程如圖 2-1 所示，這個製程之主要設備為反應釜，

並配備有攪拌裝置。其製造過程可分為下列五個步驟：

1. 加料：將醇類及酸類原料，倒入反應釜內。

2. 酯化反應：

原料加入後，加熱及加壓使溫度及壓力緩慢上升到設定值，醇與 酸開始進行酯化反應，並產生反應水。當溫度和壓力到達設定值 後，開始緩慢釋放壓力，此時反應釜內部水蒸氣會伴隨壓力而排 出反應釜，少量醇類隨水蒸氣一同逸出反應釜，水蒸氣會先進入 填充塔內，因同時有迴流水進入填充塔中，所以大部分醇類會被 冷凝下來，並迴流至反應釜，大部分製程水和少部分醇類則進入 冷凝器，冷凝下來的液體會流入迴流槽中。在迴流槽中的製程水，

部分會打入填充塔用於冷卻，部分會送至廢水槽中，未完全冷凝

3. 聚縮合反應：

此階段再加入一些原料(主要為酸)，並加熱至設定溫度，以進行 聚縮合反應，此反應在常壓進行，當產品到達一定酸價時，開始 抽真空，直到酸價和粘度達到規格要求，再破真空並將樹脂降 溫。

4. 添加料混合：

等冷卻到達設定溫度後，將功能性添加劑加入反應釜內，攪拌 30 分鐘後即可開始下料包裝。

5. 包裝：

成品由反應釜送入冷卻輸送帶進行冷卻並打碎成片狀，片狀成品 利用魯式送風機送至貯倉，並經由包裝機按客戶要求包裝規格包 裝成品，經由輸送機送至疊棧板機堆疊，最後以膠膜包覆固定，

用堆高機運至倉庫儲存。

圖 2-1、粉末塗料樹脂之製程 資料來源：個案 D 公司製程說明

2.1.2 粉末塗料廠之製程

粉末製造商，包括粉末塗料製造廠及塗裝廠，由塗料製造廠將粉末 塗料聚酯樹脂、顏料等原料，加工研磨成粉末狀後，交由塗裝廠噴塗至 金屬製品物件上。

粉末塗料製造廠製程如圖 2-2 所示，這個製程之主要設備為預拌機、

擠壓機等。其製造過程可分為下列四個步驟：

1. 秤量裝料及混合：將粉末塗料聚酯樹脂、固化劑、顏料、填料、

流平劑、除氣劑及功能性助劑等原料，倒入預拌機內混合。

原料

(酸+醇+添加劑)

反 應 釜

製程廢氣

填充塔

製程廢水

燃燒爐

聚酯樹脂 過濾器

冷卻鋼帶

成 品 料 倉

製成品 CO2+水 冷凝器

回 流 槽

卻輸送帶冷卻。

3. 破碎分級：以打碎機粗碎，再以空氣分級研磨機進行研磨及分級，

以獲得適當粒徑的粉末。

4. 秤量包裝：按客戶要求包裝規格包裝成品。

圖 2-2、粉末塗料廠之製程

資料來源：DSM Resins, Ployester Resins for Powder Coatings

2.1.3 塗裝廠之製程

粉末塗裝廠製程如圖 2-3 所示，這個製程之主要設備為塗裝室、烤 爐等。其製造過程可分為下列三個步驟：

1. 來料檢視及前處理：

金屬工件製品經裁剪、沖壓等程序至成品後，不可避免的就是生 銹或沾油。檢視工件上是否有不良加工油或鐵銹、鐵屑等，進行 脫脂和除銹。此一處理過程稱為前處理。除銹以噴砂或砂紙等方

樹脂、顏料等原料

預拌機

擠壓機

冷卻及粗破碎

集塵

研磨分級

式進行，脫脂則以蒸氣或溶液等浸泡式或噴洗式進行。接下來進 行烘乾，主要將前處理後的水份除去，通常以紅外線爐或熱風循 環爐來烘乾水份。前處理的最終目的就是被噴塗物的表面要乾淨、

無油漬、無灰塵。可依需求再以磷酸鹽類做皮膜處理使工件表面 形成一層保護膜。

2. 塗裝室噴塗及烘烤：

粉末塗料噴塗，利用靜電噴槍或摩擦噴槍讓粉末粒子分別帶正或 負電荷，經空氣輸送讓塗料附著於物件表面。在噴塗後，接著進 行烘烤，通常在隧道烤爐以 200 °C 15~20 分鐘烘烤完成，並在輸 送帶上自然放冷。未附著之塗料可以回收再使用，惟需經過篩處 理，與新粉混合使用。粉末塗料之塗裝原理，分為一般帶電方式 及摩擦帶電方式。一般帶電方式為利用高壓電極的作用，使位於 噴槍管末端附近的空氣分子產生離子雲，粉體粒子在行經此離子 雲時，吸取負離子而帶負電，與已接地的基材的正電子所吸引，

而形成均勻的塗膜在基材表面上。摩擦帶電方式為當粉體粒子行 經以強陰電性的鐵氟龍槍管時，與槍管壁摩擦而帶正電，與感應 之基材所吸附，因感應磁場較弱，法拉第效應較輕微，及不存在 自由離子，故無反離子現象，可使形狀較複雜的基材，得到較均 勻的粉體塗佈。

3. 下料品管及包裝上架：

最後進行下料，進行品質檢驗，及包裝入庫。

圖 2-3、粉末塗裝廠之製程

資料來源：Corro-Coat，Automatic Powder Application

粉末塗料行業發展，由基本的防鏽功能拓展到裝飾上色，加上節能 及環保等議題，雖然促使全球對於粉末塗料的發展需求，但面對現今全 球化競爭，產品生命週期短暫、快速交貨、多樣少量等議題，不論是粉 末塗料行業，或是其他產業都是相同的。尤其在台灣塗料業多屬於中小 企業，面對環保法規日益嚴格，下游業者外移到大陸及東南亞設廠等因 素衝擊，加上產品種類雷同，競爭劇烈，無論是提升企業競爭力或轉向 高附加價值的產品，都是企業經營的課題。精實生產的觀念與做法，是 製造業重要的精神核心，面對上述議題，精實生產站在客戶的需求決定 價值、減少浪費、降低庫存等做法，能夠讓企業獲得不錯的營運績效與 成果。

下料品管 包裝上架 1. 下料 2. 品管 3. 包裝 4. 置庫 來料檢視及前處理

1. 來料檢視 2. 排料 3. 除銹脫脂 4. 掛料 5. 烘乾

塗裝室噴塗及烘烤 1. 粉料噴塗 2. 烘烤 3. 置冷