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粉末靜電噴塗技術及設備的發展與應用

文章出處:未知 人氣:發表時間:2018-05-22 08:34
當今全球環境形勢日益嚴峻,推進全球環境保護刻不容緩。對于塗裝業來說,更是迫切需求環保塗料和無公害塗裝工藝。由于粉末塗料幾乎不含VOC,而且回收利用率高,此外,粉末靜電噴塗效果在機械強度、附着力、耐腐蝕、耐老化等方面明顯優于噴漆工藝,成本也在同效果的噴漆之下[1]。目前,在家用電器、機械儀表、廚具、家具、汽車、建築材料、園林設施、交通設施、管道防腐等諸多領域,粉末靜電塗裝技術的應用仍然處于增長趨勢[2]。

    本文總結了粉末靜電噴塗的原理特點和發展過程,重點分析了靜電噴塗設備在不同領域的應用功效以及相應的技術特點。

    1 粉末靜電噴塗的工作原理與特點

    1.1粉末靜電噴塗的工作原理

    粉末靜電噴槍是實現噴塗作業的重要工具,通過使用噴槍将粉末塗料噴塗到工件表面。具體的工作原理是:靜電粉末噴槍與高壓靜電發生器相連,當噴槍電極接通高壓靜電後,賦予噴槍端部較高電壓,由噴槍端部針狀電極的電暈放電,使空氣發生電離。同時粉末塗料由供粉系統中的空氣動力将其輸送至噴槍噴出,霧化的粉末在電暈放電區捕獲負電荷成為帶電微粒,使粉末塗料顆粒帶上負電荷。待塗工件接地,噴出的粉末塗料與工件之間産生高壓靜電場。在氣流和電場的作用下粉末塗料按照受力的方向飛至待塗工件,受庫倫靜電引力的作用吸附在工件表面,當工件上的粉末積聚到一定厚度時,發生靜電相斥,粉末便不再堆積。然後再經過加熱熔融、流平固化形成均勻、光滑、平整的塗層,來滿足噴塗要求[3-5]。

    1.2粉末靜電噴塗的特點

    粉末塗料是一種粉末狀無溶劑的塗料,是由特制樹脂、顔填料、固化劑及其他助劑以一定的比例混合,再通過熱擠塑和粉碎過篩等工藝制備而成,總的分為熱固型和熱塑型2類[6]。該塗料幾乎不含揮發性有機物VOC,利用率高,固廢物少,回收率高,是一種當之無愧的綠色環保型塗料;粉末靜電噴塗的優勢也很明顯,具體表現如下[7]:

    1)高效節能性:一次噴塗即可達到所需要的塗膜厚度,厚度均勻且容易控制,相較于傳統的塗裝工藝生産率可提高30%~40%,能耗降低約30%,減少塗裝次數,節省工件堆放等待的場地。

    2)靈活适應性:大多數粉末塗料都可以采用靜電粉末噴塗法進行噴塗,不受工件形狀大小的限制;也可以同溶劑型塗料或電泳沉積塗料進行混合型塗裝使用。

    3)塗膜優越性:粉末塗料樹脂的相對分子質量比溶劑型塗料樹脂大,這樣使得塗膜的物理機械性能和耐化學介質性等性能比溶劑型塗料的好,具體表現為其耐酸、堿、鹽腐蝕性要好,附着力高。

    4)成品率較高:在未固化前,若工件有需要改善和局部漏噴的地方,可進行二次重噴,直到達到加工要求,成品率遠遠高于傳統的油漆工藝。

    5)再利用率高:過噴的粉末可通過設備中的粉末回收系統進行收集并分離,再與新粉混合使用,回收利用率可達98%以上。

    6)操作簡單化:粉末噴塗工藝簡單,隻需預處理、粉末噴塗、固化等工序便可完成,簡化了傳統的多工序噴塗手段,且操作簡單方便。

    7)使用方便性:粉末塗料在常溫下,貯存穩定,不需要像溶劑型塗料那樣,随季節調節黏度,也不需要噴塗後放置一段時間,使溶劑揮發後再進行烘幹。隻需加熱烘烤熔融固化,即可形成平整光亮的永久性塗膜,達到裝飾和防腐蝕的目的。

    2 粉末靜電噴塗應用的發展曆程及研發現狀

    2.1國内外研發史

    粉末塗料最早要追溯到1938年,歐洲嘗試研究用金屬火焰噴鍍的方法,将聚乙烯作成塑料粉末用于金屬制件的塗裝。四十年代中期又研究了用塑料粉末塗飾物體表面[8]。1952年西德Knapsk Grieshein公司的蓋梅爾研究成功流化床塗裝工藝,首先實現了塗料的幹法塗裝,使熱塑性粉末的施工工藝實現了工業化,但因其工藝局限性大,在之後的十年中并沒有得到更大的發展。1963年法國的Sames公司[9]研究成功了粉末靜電噴塗技術和相應的噴塗設備,并于1968年在歐洲正式用于工業生産。自此,粉末塗料才真正進入了粉末塗裝時代。尤其是到了1966年,美國頒布了《66》法規,開始對具有揮發性質且污染空氣的塗料溶劑予以限制,而粉末塗料憑借其零揮發、無污染的優勢迅速崛起[10]。粉末靜電噴塗技術廣泛地應用于大批量的工件生産,随之建立起粉末靜電噴塗生産流水線和研發出相對完整的成套設備,世界上各工業強國也都相繼引入開發[11]。

    相比于世界各工業強國,我國的粉末塗料發展起步較晚。1965年廣州電器科研所成功研制了絕緣型環氧粉末塗料,并由常州絕緣材料廠生産,在電機轉子和變壓器鐵芯中得到了初步試用。1968上海無線電二十四廠用粉末靜電噴塗技術塗裝儀器設備的外殼獲得成功,由此正式拉開了我國粉末靜電噴塗技術發展的序幕。我國的“七五”計劃将靜電粉末噴塗工藝作為重點研發推廣的新技術之一[12]。某省機械研究所通過借鑒國外八十年代先進的粉末内循環靜電塗裝設備,采用國産化元、配件研制生産的ZJ系列粉末靜電塗裝設備,基本上達到八十年代國外粉末靜電塗裝設備的水平[13]。1982年,成都電器廠自主生産的JF-SC-Ⅱ型粉末靜電噴塗設備成套性較好,性能穩定[14]。1985年,北京靜電設備廠和北京農機科學研究院共同研制的SJFP-2型手提式靜電粉末噴塗設備在北京通過部級鑒定,當時在國内達到領先水平[15]。1990年,浙江大學無線電廠研發生産的全自動密封循環回收靜電粉末噴塗設備被列入國家重點新産品項目,設備的自動化程度高,适用于環氧、聚脂、尼龍和聚乙烯[16]。

    目前,國外已經出現了大量工藝先進、自動化程度高的大型生産線。随着關鍵技術的突破和國民經濟的快速發展,我國一躍成為全球最大的粉末塗料生産國和使用國。實現粉末靜電噴塗的自動化、智能化、系列化是必然的發展趨勢[17-19]。

    2.2粉末靜電噴塗設備的研發現狀

    2.2.1粉末噴塗裝置

    随着粉末噴塗越來越廣泛的應用,該領域的研究人員針對不同的應用場合和加工條件研制出多種類的靜電噴塗設備。

    噴槍是實現粉末噴塗的重要工具,早年間我國自行研制的SJFP-2手提式噴槍将過去龐大的高壓靜電發生器微型化後封裝在噴粉槍内,采用低壓輸入,高壓輸出的方式,主要為人工操作[15]。随着自動化程度的不斷加深,安裝在移動裝置上的機械臂用噴槍成為形式所需,黃海華[20]發明的一種機械臂用粉末靜電噴槍,将靜電發生器、噴嘴、霧化裝置(電極座、導電卷)集合到一個直槍體上,外部連接管路隻需接入供粉管,電源線(低壓),控制線(低壓)即可使用,提高了整體性能,降低成本,有效避免了現有噴槍中容易出現的靜電洩露、線纜折斷、易打火花等安全隐患。

此文關鍵字:水性漆齒輪泵,旋杯,disk塗裝機,蘭氏塗裝設備

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