提升涂料利用率的技术路线

液体喷涂涂料利用率的提升是涂装业最重要的课题之一,从早期20%-30%的利用率,到如今90%以上甚至接近100%的利用率,从雾化技术的变革到应用氮气、革新涂料的探索,见证了喷涂装备技术的不断发展。

传统高压雾化 

传统高压喷枪的喷涂气压一般为4.0巴,涂料是靠压缩空气的压力完成雾化的。因此,传统喷枪的风帽雾化压力必须要够高才能有足够的能量把涂料雾化好,可是高的雾化压力会令雾化后的涂料产生一个较大的流速,当涂料流速过快地喷射在工件表面时,就会产生一定的反弹形成过喷,大大降低了涂料的传递效率(即上漆率),它的理论传递效率一般仅为35%-45%左右(应用在汽车内表面等喷涂时可能低于30%),除了产生不必要的污染外亦浪费涂料。

HVLP高流量低气压雾化 

HVLP(High Volume Low Pressure)高流量低气压喷涂技术,是目前涂装行业较先进的现代喷涂技术。它是以极低的风帽雾化压力(0.7巴,进气压力为2.0巴)雾化涂料,从而减少过喷带来的涂料损耗及环境污染,配合相对较高的压缩空气流量(耗气量约为每分钟430公升)来补充能量,完成雾化。HVLP最先是由美国阿波罗公司在20世界70年代引入市场,1988年由美国加里佛尼亚州南海岸空气质量管理局提出并制定相关的1151环保管理条例,当时规定只有喷枪风帽处空气雾化压力低于0.7巴(≤0.7巴),而涂料传递效率高于65%的喷枪,亦即HVLP喷枪才可在区内使用。

HVLP环保省漆系列喷枪的特点是节省涂料(实际使用比传统喷枪节省15-30%的涂料)及减少污染,然而其每分钟约430升的耗气量较传统喷枪略高,故需要较强而稳定的压缩空气供应系统及与传统喷枪稍为不同的喷涂手法。

RP低流量中气压雾化 

RP(Reduced降低了的;Pressure风帽气压)省漆高效系列喷枪雾化技术,结合了传统喷枪与HVLP喷枪的优点,其风帽空气压力约在1.2-1.3巴之间;涂料传递效率在65%以上,但耗气量比传统喷枪更低(每分钟295升,进气压力2.5巴),操作上跟传统喷非常接近。

氮气喷涂 

传统的空气喷涂技术是以压缩空气作为涂料的载体,而加温氮气喷涂技术则是以纯度99.5%的加温氮气作为涂料的载体,利用加温氮气替代传统的压缩空气进行喷涂,可以降低喷涂压力,减少涂料的反弹,有效地提高涂装效率,节省涂料和溶剂的消耗.目前氮气喷涂已经在国外一些工厂得到实践应用,如奥迪弗吉亚工厂、现代墨西哥工厂的保险杠,也有一些家具喷涂上采用此技术。

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图:氮气喷涂技术追求的4个20%


静电喷涂 

在流水线作业中,依靠电场传输涂料来提升油漆利用率的技术得到快速普及。一般溶剂型的涂料都采用内加电技术,水性漆由于导电的因素有外加电和几种不同的内加电方式,车身内部等狭小空间喷涂一般采用弹匣、涡轮增压传输器等内加电或隐藏式极针的外加电方式,小型工业喷涂的水性漆也有采用整体绝缘的内加电方式。自动喷涂一般采用高压发生器产生电荷,手工喷涂以固瑞克内置涡轮发电和ASAHI的静电发生器为代表。ASAHI的静电环、水性内置接地电极针等技术基本挖掘了水性漆静电手工喷涂的全部潜力。

目前使用静电喷涂大面积的上漆率在75%以上,但是静电喷涂要特别注意安全设计,静电针的能量、喷涂间设施的接地、水性漆系统绝缘技术的防护等都需要严格按照规范。

静电场雾化 

传统的空气油漆雾化器主要使用空气动力学的气压来喷涂油漆,然后用空气油漆雾化器将雾化粒子喷涂到车身上。因此,油漆颗粒会被空气从车身上喷散开来,导致涂层效率较低。因此诞生了低空气流量技术、静电和旋杯辅助传输等技术,且得到推广应用体现了很好的节约涂料效果。

喷漆利用率提升的最高境界彻底取消空气雾化,涂料靠静电场自然吸附到产品之上,丰田汽车去年就发布了这样一种汽车烤漆雾化设备。新型无气式喷漆雾化器使用静电喷涂油漆(静电雾化),而这种静电带粒子涂层的方式利用重力使漆烤附在车身上(静电喷涂)。静电雾化和静电喷涂技术大大减少了散射的雾化颗粒数量,实现超过95%的喷涂效率,目前该装备已经进入实用阶段。大量部署的话丰田集团可将二氧化排放量减少大约7%,单车油漆用量和VOC排放都将减少,喷涂烤漆产线的运行成本大量降低。

无气漆雾化器的尖端具有旋转圆柱形头,可优化喷涂的油漆量。静电雾化技术原本是运用于美容处理装置和其它喷涂微小液体的仪器里,而丰田把它运用在汽车制造上。具体来说,喷漆器的尖端是圆柱形的,有大约600个特殊凹槽插入尖端,该凹槽经过旋转以产生离心力,使涂料流入凹槽并透过静电产生雾化。

高精度电流控制,实现近距离喷涂的可行性。车身本身钣金件的不均匀性,会导致圆柱形头和车身之间的距离波动,而使电流不稳定。然而无气式喷漆雾化器会不断监测电流的变化,并自动控制电压,保持圆柱形头和车身之间的距离约为10mm。因此,静电雾化和静电喷涂在固定电流下成为可能,反过来又抑制油漆颗粒尺寸的变化,结果是带来高品质的喷涂。

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图:涂料通过凹槽上甩出后依靠静电场作用到达工件表面


印刷喷涂技术 

目前已开发出来多种形式的涂料施工手段可以让涂料利用率接近100%,如电泳、粉末喷涂等,但液体喷涂的100%尚在初步探索和局部尝试的阶段,如一汽红旗车身图案的喷涂,杜尔、ABB、SAMES都联合涂料供应商和用户开发了无过喷新技术,已成功应用于汽车的双色车顶批量生产。此外,家具也可以轻松实现装饰性效果,无过喷的喷涂设备向打印一样将涂料全部喷涂在产品表面,实现100%无涂料飞溅和清晰边界、快速换色、定制表面设计。

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图:精确的喷涂路径使表面喷漆和涂层具有清晰的边界


每一种喷涂设备的技术原理会有所不同,但是最终的目的是最大程度提高涂料利用率和喷涂效果,可以根据实际的用途来选择不同的喷涂技术。



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