故 障 故 障 原 因 排 除 方 法
1.不喷粉 (1)喷枪开关失灵。 (1)修理。 (2)供粉器内无粉或粉量太少。 (2)加入粉。 (3)输粉管堵塞。 (3)输通。 (4)吸粉管件松动漏气或脱落。 (4)修理。 (5)供粉振荡器故障。 (5)检查排除。 喷 2.工件上粉不 牢脱落 3.气多料少 4.涂层呈波浪状
厚薄不匀 5.疙瘩 6.露底 7.静电感应 8.麻点 9.剥落 (6)流化床虹吸法供料器的压力
调得过低。 (6)适当调高。 (1)静电发生器保险丝烧断 (1)更换 (2)静电发生器不带电 (2)检查排除 (3)工作接地不良 (3)接好地线
(4)静电发生器的电压表指示过低 (4)通常控制在60-90KV,不 得低于50KV (1)供粉器内粉量太少 (1)加入粉 (2)输送管道内有杂物卡住 (2)排除
(3)粉潮湿 (3)晾晒或在烘干炉内 40-50C烘干、搅散 (4)供粉振荡器故障 (4)检查排除 (5)流化床虹吸法供料器的压力调得过低 (5)适当调高 (1)喷涂的速度不匀 (1)匀速喷涂
(2)粉潮湿 (2)晾晒或在烘干炉内 40-50C烘干、搅散 (3)供粉量调得过大 (3)减小供粉量
(1)粉潮湿 (1)晾晒或在烘干炉内 40-50C烘干、搅散 (2)空气净化不好,有水珠喷出 (2)定期清理空气净化器或 更换干燥剂 (3)喷枪口积粉过多 (3)及时清理 (4)表面没擦净,有杂质颗粒 (4)擦净 (1)涂层太薄 (1)喷补均匀
(2)喷枪移动速度太快 (2)降低喷枪移动速度 (3)喷枪口积粉太多 (3)及时清理 (4)粉中颜料不足 (4)更换好粉 (1)静电发生器接地不良 (1)接好地线 (2)工件接地不良 (2)接好地线 (3)戴绝缘手套或穿绝缘鞋 (3)脱掉
(1)粉潮湿 (1)晾晒或在烘干炉内 40-50C烘干、搅散 (2)涂层过厚 (2)控制涂层不得超过150um (1)表面除锈不净 (1)重新除锈
(2)表面除油不净 (2)重新除油 (3)粉附着力差 (3)更换合格粉 10.涂层硬度低 (1)固化时间短 (1)延长固化时间 (2)固化温度低 (2)提高固化温度 11.无光泽 (1)粉型号对,是无光型 (1)更换有光型 (2)涂层太薄 (2)补涂一层
(3)固化时间短 (3)延长固化时间 (4)固化温度低 (4)提高固化温度 (5)表面粗糙.凹凸不平 (5)应对表面进行加工 12.变色 (1)粉中颜料质量差 (1)更换合格粉
(2)有不同颜色的粉混入 (2)清洁供粉器,更换同 种粉
(3)固化温度太高 (3)降低固化温度 (4)粉曝晒时间太长或烘干时炉内温度过高 (4)更换好粉 13.起泡 (1)粉质量差 (1)更换合格粉
(2)空气净化不好,有水点喷出 (2)定期清理空气净化 器工更换干燥剂 (3)工件上有水点 (3)擦净
(4)含锌的金属在加热过程中产生汽泡形成 (4)工件喷涂前进行 阳极处理 14.生锈 (1)表面除锈不净 (1)重新除锈] (2)粉质量差 (2)更换合格粉
摘要:介绍了静电喷涂的原理、工艺和静电漆料的配方设计原则,从理论和实践上证实了静电喷涂工艺具有较好的经济效益和环境效益。
关键词:静电喷涂;稀释剂;静电吸附;工艺;配方
0引言
随着人们物质文化生活水平的改善,对涂装产品外在美观度的要求越来越高,高档涂料的使用量越来越大。但由于涂装件的规格、形状差异较大,喷涂难度不尽相同,按照传统的喷涂方式涂装,涂料的实际利用率一般在30%左右,其余的70%都浪费掉了。这不但增加了产品的成本,而且污染环境。为提高涂料的利用率,减小空气污染,很多企业都在提高涂料的利用率,比较有效的手段是采用静电喷涂。静电喷涂不仅能节省涂料,减少空气污染,而且可以使喷涂工艺机械化、连续化、减少废品率,大大提高劳动生产率,改善劳动条件。
20世纪八九十年代国内使用的固定旋杯式和圆盘升降式喷涂设备[1],部分满足了上述要求,但由于国内生产技术的限制,这类设备存在涂料雾化不充分,喷涂不均匀的现象,需要人工补喷,费时费力,因而静电喷涂的推广受到一定的限制。90年代后期,不少厂家陆续购买了美国、德国的设备,其特点是质量轻、雾化效率高、喷涂均匀、安装简单、易于清洗,喷涂技术易于掌握,在使用过程中发挥了巨大的经济效益和环境效益。如山东德州拖拉机厂1998年4月购买了一台美国生产的JS510手握式静电喷涂设备,经测算涂料的利用率由原来的35%提高到大约62%,在4、5月份生产高峰期,该生产线每天大约可节约油漆120kg,稀释剂50kg,节约人
工4人次,节约资金约2800元,当年节约资金60多万元,经济效益明显。 1静电喷涂原理[2]
静电喷头为高压静电发生器,作阳极,被喷涂件及流水线为阴极,静电喷头与被喷涂件之间存在很大的电场力。涂料中加入一定量的导电剂,喷涂施工时,压缩空气吹出的涂料带电液滴在高压电场的作用下飞向阴极被涂件,并被牢固地吸附在被涂件上。喷涂现场观察证实这种吸附力非常强,带正电的涂料液滴可被吸附到喷涂件背面,而且静电喷涂现场附近地面油漆的溅落大为降低,这种情况在非静电喷涂中是不能达到的。因此静电吸附可有效地防止涂料逃逸,提高其利用率。
静电喷涂设备的静电发生器一般可输出20～90kV的可调直流电压,输出电流50～100mA,输漆量为200mL/min,漆料的喷涂黏度为9～18s(涂4号杯),漆液的体积电阻率为20～200MΩ·cm,雾幅250～350mm。 2涂料的配方设计 2.1原漆的确定
根据喷涂件所要求的配套性、装饰性、防护性、附着力等因素选择漆料的品种;根据喷涂漆液的黏度和漆膜的厚度确定漆料的固体分和导电性,以便喷涂施工时漆料有合适的黏度和导电值。
2.2静电稀释剂的选择
原漆的电阻率一般在400～75MΩ·cm,难以满足静电喷涂的要求,需加入静电稀释剂增加漆料的导电性。静电稀释剂为高极性溶剂,其电阻率多在10MΩ·cm以下。常用的静电稀释剂有二丙酮醇、乳酸丁酯、低碳醇类、酮类等溶剂[3],其用量视原漆的品种而定,以满足漆料的导电要求为准。金属颜料、导电炭黑等有较强的导电性,配制这类涂料时要酌情减少静电稀释剂的用量。确定了静电稀释剂的品种和用量之后将其调入原漆,再测定混合后漆料的黏度和导电性。若导电性与要求有出入,应加以调整。 2.3溶剂的确定
原漆出厂时,其黏度等指标必须满足国家标准,有的用户的要求还要高出国家标准。因此原漆黏度远远高于喷涂施工黏度,喷涂时必须加入稀释剂(稀料)兑稀。一般稀释剂的加入量约为原漆质量的40%。静电稀释剂虽然能起到稀释作用,但其用量必须严格控制,因为静电稀释剂用量过少,漆液滴带电量不足,被喷涂件吸附效率降低;若用量过多,漆液滴导电率太高,静电喷涂设备容易漏点,造成危险。因此,选择低导电率稀释剂调整黏度是必需的。
稀释剂的用量和品种要根据用户的喷涂设备和天气情况慎重选择。对于静电喷涂来说,漆料在压缩空气和高压静电场的共同作用下的飞行速度比非静电喷涂要快得多,因而喷涂中溶剂挥发得也多,所以静电喷涂的施工黏度要比非静电喷涂的低一些,通常还要加入一些高沸点溶剂减少其挥发。天气炎热时稀释剂挥发快,高沸点溶剂应多加一些,天气寒冷时稀释剂挥发慢,高沸点溶剂应少加。值得注意的是,静电稀释剂的沸点和溶解性因种类不同而差别很大,要结合其他稀释剂调整好黏度和导电性的平衡。 2.4静电喷涂用漆的理论计算
漆料的导电性是静电喷涂的主要工艺参数,其电阻率一般应在45MΩ·cm以下。电阻太高,导电效果不明显,浪费漆料;电阻过低,则对设备的绝缘性和防火方面的要求相应提高,施工时易出危险。通常最佳理论值在15～40MΩ·cm之间。漆料的导电性随静电剂的加入而成指数函数上升,最终值介于原漆和静电稀释剂的电阻之间。静电剂的含量x(质量分数)与整体电阻率y(MΩ·cm)的关系可用式(1)表示[5]: y=A1e-Bx+A2xB(1)
式中:A1为原漆或被调整漆料的电阻率(MΩ·cm);A2为静电剂自身电阻率(MΩ·cm);B为静电剂特征常数,无量纲,B≈10～200。
由式(1)知:当limx→0时,y=A1,即不加静电剂时原漆电阻率不变;当limx→1时,y=A1e-B+A2≈A2,即静电剂的电阻率。这与实际情况符合。
因(1)式中y值不便求解,且A2xB比A1e-Bx小得多,可忽略小计,则可得到式(2): y=A1e-Bx(2)某些涂料及静电剂的A1、A2、B值见表1。
通常A2值相近的静电稀释剂B值也相近,可以以此估计,表1中未列出静电稀释剂的B值。乳酸丁酯、二丙酮醇、环己酮等沸点较高,而乙醇、丙酮的沸点低,应根据天气情况配合非导电溶剂。
表1 涂料及静电剂的A、B值
虽然利用公式y=A1eBx和表1参数可进行漆料电阻率方面的计算,但在实际操作中用电阻率测定仪监控漆料电阻率是非常方便的,在实际中应用较多。 2.5静电剂在漆料中的导电性机理
静电剂作为极性分子,本身具有偶极矩,在外电场的作用下产生诱导极化,偶极矩增强。原漆料中虽然也有一定量的极性分子,但由于数量少、极性低,不足以满足静电喷涂所需的电阻率。当向漆料中加入静电稀释剂时,大量具有较强极性的分子在高压电场的作用下产生定向极化,增强了导电性。漆料中静电稀释剂的含量越大,其导电性越强。因此静电稀释剂的含量一般不宜超过10%。表2和表3列出了常用丙烯酸氨基静电涂料配方。
静电喷涂工艺条件成熟,配方设计简单易行,涂料利用率可由35%提高到60%左右。静电喷涂方法可有效提高油漆的利用率、减少空气污染,具有很强的经济效益和社会效益,值得推广。
几种典型前处理工艺
1 汽车车身类此类工件均为冷轧板冲压焊接而成，要求工件不能有锈蚀，即使有极少量锈点也应在上件前打磨掉。采用阴极电泳底漆，对前处理要求较高。典型工艺为：（1）手工预擦； （2）预脱脂 喷淋，50～70℃，1min （3）脱脂 喷淋-浸泡-喷淋，50～70℃，0.5～2.0～0.5min （4）水清洗二道 喷淋，常温，1min （5）表调 喷淋，常温，1min （6）磷化喷淋-浸泡-喷淋，50～60℃，1.0～3.0～0.5min （7）水清洗 喷淋，常温，1min （8）循环去离子水洗喷淋，常温，1min （9）新鲜去离子水洗 喷淋，常温，1min 6.2 家用电器类一般也是由冷轧板冲压而成，极少量锈蚀预先打磨掉。主要工件是冰箱、洗衣机、空调器、家用小电器等。前处理后是粉末涂装，也有部分是静电或空气喷漆。典型工艺为：（1）预脱脂 喷淋，50～70℃，1min； （2）脱脂 喷淋，50～70℃，1.5min； （3）水清洗 喷淋，常温，1min；（4）表调 喷淋，常温，0.5min； （5）磷化 喷淋，30～45℃，2.5min； （6）水清洗二道 喷淋，常温，1min；
现代喷涂设备概述
空气喷涂设备：空气喷涂系利用压缩空气将涂料雾化的喷涂方法，广泛应用于汽车、家具及各行各业，可以说是一种操作方便、换色容易、雾化效果好、可以得到细致修饰的高质量表面的涂装方法。喷枪结构简单、价格低廉，能根据工件的形状大小随意调节喷形（圆形或扇形）、及喷幅（扇形的大小），以最大限度地提高涂料收益率。所以到目前为止，此种喷涂方法仍在受欢迎。但是，此种喷涂法的涂料传递效率只有25%-40%，波浪状的喷雾常易引起反弹及过喷等缺点。不但浪费了涂料，对环境也造成了相当的污染。由于涂料与压缩空气直接接触，所以对压缩空气要求净化处理，否则压缩空气中的水份和油混入涂料，就会使涂层产生气泡和发白失光等弊病，因此，需要在压缩空气管路中加接分离吸附过滤器或冷冻干燥过滤器等分水滤气装置来净化压缩空气，特别在南方及雨季空气湿度较大时，更显必要。
空气喷枪按供料方式可以分为压力式、虹吸式和重力式三种。压力式喷枪通过压力罐或双隔膜泵的压力将涂料输送到喷枪。喷枪本身不带罐，减轻了喷枪重量，降低了操作工作劳动强度，特别适合连续表面不间断操作，避免加料引起停工，提高工作效率，以达到最佳喷涂质量。可以用任何位置和角度操作喷枪。虹吸式喷枪的下部带有涂料罐、压缩空气在喷枪的前半部产生低压真空，大气压力就将涂料从涂料罐中吸到喷枪，涂料罐分为600ml和1000ml两种，可根据喷涂量的大小选用。喷枪通上压缩空气就能工作，无须其他设备。但一般只能水平面操作，喷枪的倾斜受限制。虹吸式适用于各种涂料。
重力式喷枪的上部带有涂料罐、靠重力将涂料输送到喷枪，根据涂料罐相对喷枪轴线的位置，可分为侧边式和中央式。在操作过程中，中央式使喷枪倾斜受到限制，而侧边式能使操作工以不同的位置进行喷涂，而涂料罐仍保持垂直。侧边式的缺点是涂料罐的尺寸较小，一般为400ml，生产效率较低。但重力式的最大优点是涂料浪费极小。清洗非常方便，耗用溶剂少。
类别二：高压无气喷涂机
高压无气喷涂机：高压无气喷涂是一种较先进的喷涂方式，采用增压泵将涂料增至高压（常用压力120-390kg/cm2）,通过很细的喷孔喷出使涂料形成扇形雾状。在喷大型板件时，可达600m2/h，并能喷涂较厚的涂料，由于涂料里不混入空气，有利于表面质量的提高。并由于较低的喷幅前进速率及较高的涂料传递效率和生产效率，因此无气喷涂在这些方面明显地优于空气喷涂。
高压无气喷涂设备按动力分可分为电动式和气动式二类，电动式以220V交流电作动力，不需要压缩空气，而且噪音低，不但可以车间使用，并且适合流动作业及外墙面、高空作业使用。气动式以5-8kg/cm2压缩空气作动力，适合在车间及野外现场施工使用。由于压缩空气与涂料不接触，故对压缩空气无净化要求。在野外无电源场合及移动场合，可用汽油机驱动的高压无气喷涂机，同样能够工作，并且无牵无挂，移动方便。
无气喷涂的不足之处在于它的出漆量较大且漆雾也够柔软，故涂层厚度不易控制，作精细喷涂时不如空气喷涂细致，由于工作效率很高，比较适用于单一漆种大型工件的大批量生产，喷枪带有回转清洁喷嘴，适合颗粒较粗的涂料，方便操作。
空气辅助无气喷涂设备：空气喷涂能提供良好的表面质量，
但是反弹大，涂料利用率低，工作效率低，而高压无气喷涂则与之相反，它能提高涂料利用
喷粉和前处理
