摘 要 介紹了電冰箱用冷軋鋼板粉末靜電噴涂的常用原料、施工工藝、施工設(shè)備及影響粉末靜電噴涂的因素等。 關(guān)鍵詞 電冰箱涂裝 粉末靜電噴涂 涂裝工藝 一套粉末靜電噴涂設(shè)備于 1962 年由法國(guó)的 SAMES 公司研制成功，此后粉末靜電噴涂技術(shù)在世界各國(guó)迅速發(fā)展，正逐漸取代溶劑型涂料涂裝技術(shù)。我國(guó)的粉末靜電噴涂技術(shù)發(fā)展較晚，但發(fā)展?jié)摿艽?。粉末涂料不含溶劑，粉末涂料依靠靜電噴涂到工件表面上，互相不粘連的粉末粒子層經(jīng)過(guò)加熱熔融后形成牢固的涂層與工件表面緊密結(jié)合。這種涂層具 有優(yōu)良的防腐蝕性能和裝飾功能。同傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，它具有更加安全、污染小、適應(yīng)性好、效率高和不依賴石油為原料的優(yōu)點(diǎn)。但它目前也存在一些缺點(diǎn)：一次性投資大、更換顏色不方便等。 本公司生產(chǎn)的電冰箱外殼采用粉末靜電噴涂技術(shù)，使用美國(guó)諾信公司 20 世紀(jì) 90 年代末制造的粉末靜電噴涂設(shè)備。在此以這套設(shè)備及其應(yīng)用技術(shù)為例談?wù)劰P者的認(rèn)識(shí)。 1 粉末靜電噴涂技術(shù)的典型工藝流程 粉末靜電噴涂技術(shù)的典型工藝流程為： 工件前處理→噴粉→固化→檢查→成品 1.1 前處理 工件經(jīng)過(guò)前處理除掉冷軋鋼板表面的油污和灰塵后才能噴涂粉末，同時(shí)在工件表面形成一層鋅系磷化膜以增強(qiáng)噴粉后的附著力。前處理后的工件必須烘干水分并且充分冷卻到 35 ℃以下才能保證噴粉后工件的理化性能和外觀質(zhì)量。 1.2 噴粉 1.2.1 粉末靜電噴涂的基本原理 工件通過(guò)輸送鏈進(jìn)入噴粉房的噴槍位置準(zhǔn)備噴涂作業(yè)。靜電發(fā)生器通過(guò)噴槍槍口的電極針向工件方向的空間釋放高壓靜電 ( 負(fù)極 ) ，該高壓靜電使從．噴槍口噴出的粉末和壓縮空氣的混合物以及電極周圍空氣電離 ( 帶負(fù)電荷 ) 。工件經(jīng)過(guò)掛具通過(guò)輸送鏈接地 ( 接地極 ) ，這樣就在噴槍和工件之間形成一個(gè)電場(chǎng)占粉末在電場(chǎng)力和壓縮空氣壓力的雙重推動(dòng)下到達(dá)工件表面，依靠靜電吸引在工件表面形成一層均勻的涂層。 1.2.2 粉末靜電噴涂的基本原料 用室內(nèi)型環(huán)氧聚酯粉末涂料。它的主要成分是環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、固化劑、顏料、填料、各種助劑 ( 例如流平劑、防潮劑、邊角改性劑等 ). 粉末加熱固化后在工件表面形成所需涂層。輔助材料是壓縮空氣，要求清潔干燥、無(wú)油無(wú)水 [ 含水量小于 1.3g/m3 、含油量小于 1.0 × 10-5 ％ ( 質(zhì)量分?jǐn)?shù) )] 1.2.3 粉末靜電噴涂的施工工藝 ●靜電高壓 60-90kV 。電壓過(guò)高容易造成粉末反彈和邊緣麻點(diǎn)；電壓過(guò)低上粉率低。 ●靜電電流 10 ～ 20 μ A 。電流過(guò)高容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層；電流過(guò)低上粉率低 ●流速壓力 0.30-0.55MPa. 流速壓力越．高則粉末的沉積速度越快，有利于快速獲得預(yù)定厚度的涂層，但過(guò)高就會(huì)增加粉末用量和噴槍的磨損速度。 ●霧化壓力 0.30 ～ 0.45MPa 。適當(dāng)增大霧化壓力能夠保持粉末涂層的厚度均勻，但過(guò)高會(huì)使送粉部件快速磨損。適當(dāng)降低霧化壓力能夠提高粉末的覆蓋能力，但過(guò)低容易使送粉部件堵塞。 ●清槍壓力 0.5MPa 。清槍壓力過(guò)高會(huì)加速槍頭磨 損，過(guò)低容易造成槍頭堵塞。 ●供粉桶流化壓力 0.04 ～ 0.10MPa 。供粉桶流化壓力過(guò)高會(huì)降低粉末密度使生產(chǎn)效率下降，過(guò)低容易出現(xiàn)供粉不足或者粉末結(jié)團(tuán)。 ●噴槍口至工件的距離 150 ～ 300mm 。噴槍口至工件的距離過(guò)近容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層，過(guò)遠(yuǎn)會(huì)增加粉末用量和降低生產(chǎn)效率。 ●輸送鏈速度 4.5 ～ 5.5m ／ min 。輸送鏈速度過(guò)快會(huì)引起粉末涂層厚度不夠，過(guò)慢則降低生產(chǎn)效率。 1.2.4 粉末靜電噴涂的主要設(shè)備 ●噴槍和靜電控制器 噴槍除了傳統(tǒng)的內(nèi)藏式電極針，外部還設(shè)置了環(huán)形電暈而使靜電場(chǎng)更加均勻以保持粉末涂層的厚度均勻。靜電控制器產(chǎn)生需要的靜電高壓并維持其穩(wěn)定，波動(dòng)范圍小于 10 ％。 ●供粉系統(tǒng) 供粉系統(tǒng)由新粉桶、旋轉(zhuǎn)篩和供粉桶組成。粉末涂料先加入到新粉桶，壓縮空氣通過(guò)新粉桶底部的流化板上的微孔使粉末預(yù)流化，再經(jīng)過(guò)粉泵輸送到旋轉(zhuǎn)篩。旋轉(zhuǎn)篩分離出粒徑過(guò)大的粉末粒子 (100 μ m 以上 ) ，剩余粉末下落到供粉桶。供粉桶將粉末流化到規(guī)定程度后通過(guò)粉泵和送粉管供給噴槍噴涂工件。 ●回收系統(tǒng) 噴槍噴出的粉末除一部分吸附到工件表面上 ( 一般為 50 ％～ 70 ％，本公司為 70 ％ ) 外，其余部分自然沉降。沉降過(guò)程中的粉末一部分被噴粉棚側(cè)壁的旋風(fēng)回收器收集，利用離心分離原理使粒徑較大的粉末粒子 (12 μ m 以上 ) 分離出來(lái)并送回旋轉(zhuǎn)篩重新利用。 12pom 以下的粉末粒子被送到濾芯回收器內(nèi)，其中粉末被脈沖壓縮空氣振落到濾芯底部收集斗內(nèi)，這部分粉 末定期清理裝箱等待出售。分離出粉末的潔凈空氣 ( 含有的粉末粒徑小于 1 μ m 、濃度小于 5g/m3) 排放到噴粉室內(nèi)以維持噴粉室內(nèi)的微負(fù)壓。負(fù)壓過(guò)大容易吸入噴粉室外的灰塵和雜質(zhì)，負(fù)壓過(guò)小或正壓容易造成粉末外溢。沉降到噴粉棚底部的粉末收集后通過(guò)粉泵進(jìn)入旋轉(zhuǎn)篩重新利用?；厥辗勰┡c新粉末的混合比例為 (1:3) ～ (1:1) 。使用該回收系統(tǒng)，本公司的總體粉末利用率平均達(dá)到 95 ％。 ●噴粉室體 頂板和壁板采用透光聚丙烯塑料材質(zhì)，以限度減少粉末黏附量，防止靜電荷累積干擾靜電場(chǎng)。底板和基座采用不銹鋼材質(zhì)，既便于清潔又具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 ●輔助系統(tǒng) 包括空調(diào)器、除濕機(jī)。空調(diào)器的作用一是保持噴粉溫度在 35 ℃以下以防止粉末結(jié)塊；二是通過(guò)空氣循環(huán) ( 風(fēng)速小于 0.3m/s) 保持噴粉室的微負(fù)壓。除濕機(jī)的作用是保持噴粉室相對(duì)濕度為 45 ％～ 55 ％，濕度過(guò)大空氣容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層，過(guò)小導(dǎo)電性差不易電離。 1.3 固化 1.3.1 粉末固化的基本原理 環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基、聚酯樹脂中的羧基與固化劑中的胺基發(fā)生縮聚、加成反應(yīng)交聯(lián)成大分子網(wǎng)狀體，同時(shí)釋放出小分子氣體 ( 副產(chǎn)物 ) 。固化過(guò)程分為熔融、流平、膠化和固化 4 個(gè)階段。溫度升高到熔點(diǎn)后工件上的表層粉末開始融化，并逐漸與內(nèi)部粉末形成漩渦直至全部融化。 粉末全部融化后開始緩慢流動(dòng)，在工件表面形成薄而平整的一層，此階段稱流平。溫度繼續(xù)升高到達(dá)膠點(diǎn)后有幾分短暫的膠化狀態(tài) ( 溫度保持不變 ) ，之后溫度繼續(xù)升高粉末發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固化。 1.3.2 粉末固化的基本工藝 采用的粉末固化工藝為 180 ℃，烘 15min ，屬正常固化。其中的溫度和時(shí)間是指工件的實(shí)際溫度和維持不低于這一溫度的累積時(shí)間，而不是固化爐的設(shè)定溫度和工件在爐內(nèi)的行走時(shí)間。但兩者之間相互關(guān)聯(lián)，設(shè)備最初調(diào)試時(shí)需要使用SMT爐溫跟蹤儀測(cè)量工件的上、中、下 3 點(diǎn)表面溫度及累積時(shí)間，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整固化爐設(shè)定溫度和輸送鏈速度 ( 它決定工件在爐內(nèi)的行走時(shí)間 ) ，直至符合上述固化工藝要求。這樣就可以得出兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此在一段時(shí)間內(nèi) ( 一般為 2 個(gè)月 ) 只需要控制速度即可保證固化工藝。 1.3.3 粉末固化的主要設(shè)備 設(shè)備主要包括供熱燃燒器、循環(huán)風(fēng)機(jī)及風(fēng)管、爐體 3 部分。本公司使用的供熱燃燒器為德國(guó)威索產(chǎn)品，使用 0 ～ 35# 輕柴油。具有發(fā)熱效率高、省油的優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱交換，送風(fēng)管級(jí)開口在爐體底部，向上每隔 600mm 有一級(jí)開口，共三級(jí)。這樣可以保證 1 200mm 工件范圍內(nèi)溫度波動(dòng)小于 5 ℃，防止工件上下色差過(guò)大?；仫L(fēng)管在爐體頂部，這樣可以保證爐體內(nèi)上下溫度盡可能均勻。爐體為橋式結(jié)構(gòu)，既有利于保存熱空氣，又可以防止生產(chǎn)結(jié)束后爐內(nèi)空氣體積減小吸人外界灰塵和雜質(zhì)。 1.4 檢查 固化后的工件，日常主要檢查外觀 ( 是否平整光亮、有無(wú)顆粒、縮孔等缺陷 ) 和厚度 ( 控制在 55 ～ 90 μ m) 。如果調(diào)試或需要更換粉末時(shí)則要求使用相應(yīng)的檢測(cè)儀器檢測(cè)如下項(xiàng)目：外觀、光澤、色差、涂層厚度、附著力 ( 劃格法 ) 、硬度 ( 鉛筆法 ) 、沖擊強(qiáng)度、耐鹽霧性 (400h) 、耐候性 ( 人工加速老化 ) 、耐濕熱性 (1 000h) 1.5 成品 檢查后的成品分類擺放在運(yùn)輸車、周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，相互之間用報(bào)紙等軟質(zhì)材料隔離，以防止劃傷并做好標(biāo)識(shí)待用 2 粉末靜電噴涂作業(yè)的常見問(wèn)題及解決方法 2.1 涂層雜質(zhì) 常見雜質(zhì)主要來(lái)源于噴粉環(huán)境中的顆粒，以及其他各種因素引起的雜質(zhì)，現(xiàn)概括如下。 (1) 固化爐內(nèi)雜質(zhì)。解決方法是用濕布和吸塵器清潔固化爐的內(nèi)壁，重點(diǎn)是懸掛鏈和風(fēng)管縫隙處。如果是黑色大顆粒雜質(zhì)就需要檢查送風(fēng)管濾網(wǎng)是否有破損處，有則及時(shí)更換。 (2) 噴粉室內(nèi)雜質(zhì)。主要是灰塵、衣物纖維、設(shè)備磨粒和噴粉系統(tǒng)積垢。解決方法是每天開工前使用壓縮空氣吹掃噴粉系統(tǒng)，用濕布和吸塵器清潔噴粉設(shè)備和噴粉室。 (3) 懸掛鏈雜質(zhì)。主要是懸掛鏈擋油板和一次吊具接水盤 ( 材質(zhì)為熱鍍鋅板 ) 被前處理酸、堿蒸氣腐蝕后的產(chǎn)物。解決方法是定期清理這些設(shè)施 (4) 粉末雜質(zhì)。主要是粉末添加劑過(guò)多、顏料分散不均、粉末受擠壓造成的粉點(diǎn)等。解決方法是提高粉末質(zhì)量，改進(jìn)粉末儲(chǔ)運(yùn)方式。 (5) 前處理雜質(zhì)。主要是磷化渣引起的大顆粒雜質(zhì)和磷化膜黃銹引起的成片小雜質(zhì)。解決方法是及時(shí)清理磷化槽和噴淋管路內(nèi)積渣，控制好磷化槽液濃度和比例。 (6) 水質(zhì)雜質(zhì)。主要是前處理所使用的水中含砂量、含鹽量過(guò)大引起的雜質(zhì)。解決方法是增加水過(guò)濾器，使用純水做為最后兩級(jí)清洗水。 2.2 涂層縮孔 (1) 前處理除油不凈或者除油后水洗不凈造成表面活性劑殘留而引起的縮孔。解決方法是控制好預(yù)脫脂槽、脫脂槽液的濃度和比例，減少工件帶油量以及強(qiáng)化水洗效果。 (2) 水質(zhì)含油量過(guò)大而引起的縮孔。解決方法是增加進(jìn)水過(guò)濾器，防止供水泵漏油。 (3) 壓縮空氣含水量過(guò)大而引起的縮孔。解決方法是及時(shí)排放壓縮空氣冷凝水。 (4) 粉末受潮而引起的縮孔。解決方法是改善粉末儲(chǔ)運(yùn)條件，增加除濕機(jī)以保證回收粉末及時(shí)使用 (5) 懸掛鏈上油污被空調(diào)風(fēng)吹落到工件上而引起的縮孔。解決方法是改變空調(diào)送風(fēng)口位置和方向。 (6) 混粉而引起的縮孔。解決方法是換粉時(shí)清理噴粉系統(tǒng) 2.3 涂層色差 (1) 粉末顏料分布不均勻引起的色差。解決的方法是提高粉末質(zhì)量，保證粉末的 L 、 a 、 b 相差不大而且正負(fù)統(tǒng)一。 (2) 固化溫度不同引起的色差。解決方法是控制好設(shè)定溫度和輸送鏈速度，以保持工件固化溫度和時(shí)間的一致性和穩(wěn)定性。 (3) 涂層厚薄不均勻引起的色差。解決方法是調(diào)整好噴粉工藝參數(shù)和保證噴粉設(shè)備運(yùn)行良好以確保涂層厚度均勻一致。 2.4 涂層附著力差 (1) 前處理水洗不造成工件上殘留脫脂劑、磷化渣或者水洗槽被堿液污染而引起的附著力差。解決方法是加強(qiáng)水洗，調(diào)整好脫脂工藝參數(shù)以及防止脫脂液進(jìn)入磷化后的水洗槽。 (2) 磷化膜發(fā)黃、發(fā)花或者局部無(wú)磷化膜而引起的附著力差。解決方法是調(diào)整好磷化槽液濃度和比例，提高磷化溫度。 (3) 工件邊角水分烘干不凈而引起的附著力差。解決方法是提高烘干溫度 (4) 固化溫度不夠而引起的涂層大面積附著力差。解決方法是提高固化溫度 (5) 深井水含油量、含鹽量過(guò)大而引起的附著力差。解決方法是增加進(jìn)水過(guò)濾器，使用純水做為最后 2 道清洗水。 總之，粉末靜電噴涂技術(shù)及其應(yīng)用方法還有很多，在實(shí)踐中需要靈活運(yùn)用。 | 會(huì)員1.png)
