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汽车粉末涂料及静电喷涂技术?

发表日期:2015-08-26

 1、前言

    21世纪被称为面向环境的新世纪,环境保护备受全球关注,并已成为人类最迫切的研究课题。在环境法规严格的欧美各国,汽车涂装较早地开始了低voc(挥发性有机物)的涂料水性化、粉末化、涂装设备的开发,且已在大量生产线上运用成功。随着汽车生产量的大幅度增加,对涂膜外观和功能等附加值,以及减轻对环境负荷的各种要求,迫使涂装设备涂装施工系统发生变化。本文仅就新世纪汽车粉末涂料及静电喷涂技术作一介绍。

    2、汽车粉末涂料的组成及特点

    2.1汽车粉末涂料的组成

    粉末涂料由树脂、固化剂(热固性粉末涂料中)、颜料、填料和助剂(包括流平剂、稳定剂等)等组成,和一般的涂料差不多,只是不含挥发性溶剂,所以它是一种环保型涂料。

    2.2汽车粉末涂料的特点

    ·粉末涂料不含有机溶剂,避免了有机溶剂带来的火灾、中毒和运输中的不安全问题。虽然存在粉尘爆炸的危险性,但是只要把体系中的粉尘浓度控制适当,爆炸是完全可以避免的。

    ·不存在有机溶剂带来的大气污染,符合环保要求。

    ·粉末涂料是100%的固体体系,可以采用闭路循环体系,喷溢的粉末涂料可以回收再用,涂料的利用率可达95%以上。

    ·粉末涂料用树脂的分子量比溶剂型涂料的大,因此涂膜的性能和耐久性比溶剂型涂料有很大的改进。

    ·粉末涂料在涂装时,涂膜厚度可以控制,一次涂装厚度可达30-50um,相当于溶剂型涂料几道至十几道的厚度,减少了施工的道数,既利于节能,又提高了生产效率。

    ·在施工应用时,不需要随季节变化调整粘度;施工操作方便,不需要很熟练的操作技术,厚涂时也不易产生流挂等涂膜弊病;容易实行自动化流水线生产。

    ·容易保持施工环境的卫生,附着于皮肤上的粉末可用压缩空气吹掉,或用温水、肥皂水洗掉,不需要用有刺激性的清洗剂。

    ·粉末涂料不用溶剂,是一种有效的节能措施。因为大部分溶剂的起始原料是石油原油,则减少溶剂的用量,就相当于直接节省了原油的消耗。

    3、静电喷涂法对粉末涂料的要求

    ?从粉末涂料带电、喷涂、附着和涂膜情况考虑,合适的细度范围为10-80um之间,且分布范围越窄越好,见下表。

粉末涂料

    ?从粉末涂料的带电和加热时熔融流平情况考虑,接近球状的粒子效果较好。?粉末涂料的体积电阻要适当,太低时粉末不易带电,太高时粉末也不易吸附在工件上。

    ?粉末涂料的表面电阻要高,若低,则容易使工件棱角处的电荷泄漏,引起粉末涂料从工件上掉下来。这种电荷消失的速度是以一定表面电阻为界限而迅速增加的。

    4、汽车粉末静电喷涂法

    4.1汽车粉末静电喷涂设备

    粉末静电喷涂设备主要由带电粉末喷枪、供粉装置、供气系统及回收装置等四大部分组成。

    4.2汽车粉末静电喷涂工艺

    4.2.1汽车粉末静电喷涂的基本原理

    汽车粉末静电喷涂的基本原理与液态涂料的静电涂装法相同。在接地的金属工件和喷枪电极之间施加了高压直流电(30-90kv),用压缩空气把粉末涂料从喷粉枪喷出分散到空气中,这些粉末粒子同受到喷枪电极电晕放电形成电场而产生电离的空气粒子相碰撞,形成带电荷的粉末粒子,结果粉末粒子就吸附在接地的金属工件表面。由于粉末涂料的体积电阻较高(1010-1016Ω.cm),所以被吸附在工件上的粉末粒子释放电荷速度较慢,因此带电粉末粒子能不断地吸附在工件表面,直到绝缘破坏,不再增加膜层厚度。但在喷涂过程中应注意避免涂膜发生针孔现象。

    4.2.2汽车粉末静电喷涂工艺

    汽车粉末静电喷涂有四道工序:

    ①工件的预处理——酸洗磷化

    工件经过预处理应达到无油、无锈、表面平整,焊接处应彻底清除焊渣。其工艺流程是:电化学去油-->热水洗-->冷水洗-->酸洗-->冷水洗-->热水洗-->磷化-->冷水洗-->吹风-->烘干。

    ②粉末静电喷涂

    采用多枪自动操作系统,分别从上、下、左、右等多方向喷射,使粉末喷涂均匀,厚薄一致。喷枪距工件150-250mm,其静电粉末喷涂工艺流程如下图所示。

粉末涂料

    ③烘烤固化

    采用红外线隧道式烘炉及红外线烘箱均可。箱式炉的温度要保持在180±5℃之间,烘烤时间为25±5min。隧道式烘炉的炉温为170-180℃,烘烤时间应保持20-25℃。烘烤的部件应距烘炉底部及侧壁80-100mm。

    ④冷却验收

    烘烤后出炉的部件温度比较高,应马上淬水冷却,并进行检验,以保证涂层质量。

    4.3汽车静电粉末喷涂法的特点

    ·涂膜厚薄均匀且容易控制。

    ·涂料的适应性强,大多数粉末涂料都可以采用静电粉末喷涂法进行涂装。

    ·对被涂物的适应性强,可以喷大小工件,也适于涂装不同形状的工件。

    ·施工操作简单,涂装工件废品率低。

    ·不含任何溶剂,在使用中不存在溶剂带来的安全和卫生问题。

    ·可以同溶剂型涂料或电泳沉积涂料进行混合型涂装。

    5、结束语

    粉末涂料作为无溶剂涂料的代表,与水性涂料一样在汽车涂料涂装产业引起世界的注目,在近10年得到持续高速增长。粉末涂料仅次于水性涂料,约占总生产量的20%,取代溶剂型涂料有逐步增大之势。粉末静电喷涂将是新世纪汽车行业中可持续发展的一种环保型喷涂新技术。


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