钢桶静电粉末喷涂技术

文/辛巧娟 杨文亮

一、粉末静电喷涂技术的发展

50年代以来,世界工业和交通事业的迅速发展造成的环境污染日益严重。为此,许多国家相继制定了严格的环境保护法规,迫使世界各国的涂料和涂装行业不得不致力于无污染、省能源、省资源、高质量的研究。于是无溶剂粉末涂料和“粉末静电喷涂”技术应运而生。

1952年西德Knapsek Griesheim公司研究成功流化床涂装工艺,首先实现了涂料的干法涂装。由于这种工艺局限性很大,在1952年以后的10年中并未得到很大发展。1963年法国Sames公司研究成功了“粉末静电喷涂”工艺和相应的喷涂设备,使无污染的干法涂装再度引起了各国重视,并争相研究应用。1968年西德就已拥有了238 条“粉末静电喷涂”生产线。

继1965年出现热固性环氧粉末涂料之后, 1980年前后热固性丙烯酸和聚酶粉末相继问世,粉末静电涂装技术和设备的研究不断获得新的成果。

近年来,粉末涂料和粉末静电喷涂技术不断发展,并迅速普及。分析其原因是由其优越的特性决定的:

1、由于粉末涂料不含溶剂,减少了引起火灾的可能性,并防止了由溶剂造成的大气污染。

2、粉末涂料作面涂时,不需用底漆,既简化了工序,又防止了操作工人的铅中毒。

3、因无需溶剂,节约了大量的植物油和含有高热能的溶剂(如甲苯、二甲苯等),既节约了资源,又节约了能源。

4、喷涂工艺简单,实现冷喷涂工艺后极易实现涂装自动化。

5、根据产品的需要可以一次涂装40～100微米厚涂层,以满足各种要求。

6、过喷涂料粉末可以回收利用,烘烤成膜时损失极小,涂料利用率高达99%以上,所以涂装成本低。

7、粉末涂料均采用高分子聚合物,涂膜的各项性能指标优良。

8、固体粉末涂料易于贮存、运输和管理。

9、“粉末静电喷涂”工艺改善了涂装生产的工作条件,使涂装作业文明化。

因此,无论是机械工业、化学工业、轻工业、国防工业都积极采用这项先进技术，并应用在绝缘、抗腐蚀和装饰等方面,广泛用于汽车、自行车、缝纫机、电冰箱、军用装备、石油管道等的防护性涂装和装饰性涂装。目前由于该技术的成熟发展及涂料成本的降低,发达国家已将该技术应用于家用电器、包装产品以及生活用品领域。在钢桶涂装生产中的应用也首先在美国、德国被推广,并迅速成为世界性的发;陈 展趋势。

从70年代起,我国广州电器科学研究所、化工部涂料研究所等单位开始对粉末涂料和涂装技术的研究。近年由成都电器厂研究成功了冷喷涂工艺和相应的喷涂设备,使“粉末静电喷涂”技术向实用阶段跨进了一大步。目前,由于国外先进技术的大量引进,我国的“粉末静电喷涂”技术已与世界保持了同步水平,预计在包装工业中的应用也将逐步普及。

二、钢桶粉末静电喷涂设备的组成及性能

钢桶粉末静电喷涂设备主要由粉末静电喷涂机、粉末回收装置、喷涂室主大部分组成。现以国内最常见的成套喷涂设备为例加以说明。

(一)粉末静电喷涂机

喷涂机由高压发生系统、供粉系统和电气控制系统三大部分组成,有机地结合在可移动的控制柜内。

1、高压发生系统

高压发生系统是由高频发生器和高压发生器以及高压电缆等组成。为了提供足够和稳定的静电场功率，并且确保操作人员的安全，缩小设备体积,一般情况下,高频发生器和高压发生器都采用特别的设计和线路参数,超载或短路时电压迅速降至零电位。

高频发生器和高压发生器都安装于喷涂机左侧封闭的柜内,柜加有门锁,以防止操作人员触及高压部分发生危险。高压发生器置于油箱内,油箱内充以25号变压器池。高压电缆一般要求采用新型绝缘材料和新工艺制成的新产品,直径8mm,可承受工频lOOKV，5分钟的耐压试验,而无击穿闪络现象,属于小直径高压电缆,整个高压发生系统均要可靠接地,所有控制均在喷涂机控测仪表盘面上进行

2、供粉系统

供粉系统是由供粉器、电磁阀、调压阀、压力表、管道等组成。干燥清洁的压缩空气经过气管输入,分别送至调压阀,并按工艺需要调整压力,然后经电磁阀分别进入供粉器及喷枪的雾化装置。供粉器采用螺旋送料机构,按需要准确地控制供粉量。供粉器属于符合国际标准的精密供粉装置,其单位时间供粉重复精度误差不大于2% ,供粉量与压缩空气的压力和流量无关,它可以每分钟从99～250克均匀连续调节,是一种比较理想的供粉装置。

因为具有这种特性,当使用辅助空气调节雾化状态和图形时,不会使供粉量发生变化,供粉量的调节只与供粉器进粉螺杆的转速有关。调节送粉螺杆的转速即可准确地改变供粉量。由于结构的保证,使供粉量单位时间的重复精度误差始终保持不大于2%,这样就为自动喷涂提供了有利条件,同时可保证获得优良均匀的涂层。

3、电气控制系统

粉末静电喷涂机的电气控制部分是由控制盘面、仪表、继电器、主令电器、接触器、电磁阀、指示元件等部件组成，是喷涂机的心脏部分。控制盘面上有测量仪表,可以测量高压电源的电压和电流、伺服电机的电流和公共控制电源与稳压电源的电压。同时可以通过盘面的控制旋钮分别控制：a.高压电源的接通分断和调整；b.回收系统主风机的启动与停止；c.滤袋除尘器振动装置的起动与停止；d.供粉的启动停止与供粉量的调节；e.空压机的起动与停止；f.钢桶旋转机构的启动停止与旋转速度的调整；g.送粉压缩空气的气压与流量；h.喷枪供粉、供电的接通断开与辅助空气的调整；i.自动喷涂时间控制；j.公共控制电源的接通与切断。盘面上还有各个执行元件的位置,显示光字牌,各主令电器都有标记框示明用途及相应位置,整个电气系统用电缆和布电线联结,并从出口端子板或接插座输出至各相关执行电机或电器,电气控制系统可靠接地。

(二)喷涂室

喷涂室是用绝缘的塑料板焊接而成,为了增加机械强度,用角钢焊成喷涂室的框架。

喷涂案正面设有推拉式门,调整门的开度,即可调整喷涂室入风口压力与气流速度,以增强气流封闭的效果。喷涂室顶上装有钢桶旋转机构,后面的下方有出风飞口,过喷涂的粉末经此进入回收系统的管道。喷涂室的框架、钢桶旋转机构等金属构件均已相互在机械上和电气上可靠地联结,并与接地点相通,以防止金属构件在静电场内产生静电集聚,而使操作人员 触及后遭受电击。

为了满足钢桶生产线的需要,还可以把喷涂室制成“通道式”的。

(三)回收装置

回收装置是由旋风式收尘器、离心通风机、布袋收尘器、排料阀、管道等组成,并固定在槽钢焊接而成的座上,使之构成一个整体。

过喷涂的粉末涂料在喷涂室气流封闭的作用下,不能外逸,经由喷涂室出风口吸人旋风式收尘器,作为第一部分回收。旋风收尘器的收尘效率不低于80%。旋风收尘器的出风口经管道与通风机的进风口相联结。在旋风收尘器中未能被收集的部分粉末涂料,经过通风机后,被压入滤袋收尘器,在滤袋的过滤作用下，粉末涂料被留在收尘器的料斗中，清洁空气从出风口排入大气。滤袋收尘器的效率不小于95%，回收装置的总效率不低于99% ,被回收的粉末涂料从排料阀放出。

三、钢桶粉末静电喷涂技术的应用

(一)设备安装要求及注意事项

1、粉末静电喷涂成套设备应安装在采光良好,用水磨石或瓷砖铺设地面的车间内。车间不允许尘土飞扬。

2、设备在安装前应进行合理布置,并按布置图进行安装。安装时需将喷涂室、回收装置安放平稳,可不用预埋地脚螺栓。

3、喷涂室与回收装置间的管道应妥善联结,不允许有漏气现象产生电滤袋收尘器的出风管应伸出车间并应高于车间的屋顶；出风管道口应设防雨罩,以免雨水降入滤袋收尘器内。

4、设备应可靠接地,接地点不得少于三个(即喷涂机、喷涂室金属构架、回收装置)。喷枪也应可靠接地。

5、喷涂机的电源、进线、出线、高压电缆和控制电缆等均应由蛇形管加以保护。

6、操作人员不应穿绝缘鞋或塑料及橡胶底鞋,应穿布鞋,以免产生触电感。

7、安装时按接线图将电源线、控制电缆等分别联结于相应的插座或端子板上,经检查准确无误时,才可以接通电极试运行。

(二)应用方法及注意事项:

1、设备运行前先检查联结电缆有无脱落、松动。如有脱落、松动应先排除,然后合上喷机的总电源,注意电源的指示灯和电源电压表的显示数据是否正常,有元开关跳闸和熔断现象。待一切正常后,开启公共控制电源,起动空压机、调节调压阀,并从压力表上分别读取送粉空气和辅助空气的读数,调节到符合工艺参数的规定值为止。

2、供粉器先不加粉末涂料,起动供粉器加料机构,调整供粉量的旋钮,从低速到高速,监听有无摩擦撞击等声音,同时监视伺服电机直流电源检测仪表是否有冲奇过载现象。待一切正常后,停机加添粉末涂料,一次可加添粉末涂料5公斤,加料后将加料口密封盖旋紧。

3、工作时,首先检查喷涂室的门是否开闭灵活,喷枪移动机构能否沿平面旋转自如,喷枪上下移动的定位块是否固定牢靠,钢桶旋转机构有无转动不灵等异常现象。待一切正常后起动钢桶旋转机构,旋转调节旋钮,观察钢桶旋转挂钩是否跟随并均匀地改变速度。

4、高压发生系统投入运行前,应严格检查各接地点是否接地良好；非接地极和高压电缆是否脱落、松动和接地短路现象；喷枪头部(负电极)是否离接地部份过近(一般保持250mm以上的距离)。待一切正常后,将高压电源电压调节旋钮按反时针方向旋至零位,然后按高压电源启动按钮,接通高压系统电源。此时应注意仪表盘上的稳压电源指示电压表,其读数是否在24V处稳定,电流表的读数是否超过正常负载值,如有异常现象,应断开高压系统电源,查明原因,待情况正常后徐徐按顺时针方向旋动高压电源调节旋钮,并密切注视高压电源的电压指示仪表和电流指示仪表有无跳跃,或不指示或过载现象。若旋动高压电源调节旋钮,电压和电流均平稳、慢慢地上升,表示高压系统工作正常。当电压上升至50KV左右时,可听见喷枪枪头发出轻微的嘶嘶声,如此时电流不超过100μA,可将电压一直上升至额定值(100KV),若喷枪头距接地电极(钢桶)为30Omm,枪头可发出辉光放电,并伴有较重的嘶嘶声,如此时电流不超过150～200μA,证明高压系统工作正常,可供粉带荷。

5、供粉系统工作正常,即可检查回收系统的工作情况。首先打开送粉空气电磁阀和辅助空气电磁阀,然后启动供粉器机构,同时启动回收装置的通风机,喷枪不加直流高压,进粉量由小至大,喷涂室的门开距为一米,此时用肉眼观察从通风机出风口起至袋式收尘器的各个部位有无粉尘漏出。若安装后首次试车还应该按照有关环境保护法规的规定,用粉尘测量仪在工 人操作部位、车间和回收装置排风口取样测量,以上部位的粉尘含量应符合国家标准,才能认为回收系统正常。回收系统风机启动前起动振动装置,然后开启通风机使囚收装置投入运行,停机时先将通风机关闭,l0分钟后再关闭振动装置。

6、高压系统、供粉器、回收装置、电气控制系统经过检查确认工作正常,全套设备即可供粉带荷运行,正式喷涂钢桶。开机前操作人员应检查设备的清洁,高压电缆、喷枪、供粉苦苦应用干燥的纱布擦拭干净,高压电飞缆和喷枪上的污迹可用于燥纱布沾上四氯化碳擦拭,喷涂机本体及其零部件也要用干燥纱布擦拭干净。操作人员应穿布底鞋,以免造成因对地电位差很大而引 起的电击感。

7、开机喷涂的程序如下:

(1)检查高压电源调节旋钮,将其旋至零位；

(2)检查钢桶旋转机构速度控制旋钮,将其旋至中间位置；

(3)检查供粉器送粉机构旋钮,将其旋至中间位置；

(4)闭合电源总开关；

(5)引起动空气压缩机；

(6)起动袋式收尘器振动装置(l0分钟后方可起动通风机)；

(7)调节送粉空气调压阀,使其压力稳定于按工艺要求的压力；

(8)调节辅助空气调压阀(一般大于送粉空气压力)；

(9)打开送粉空气电磁阀；

(10)打开辅助空气电磁阀；

(11)悬挂钢桶；

(12)接通高压系统电源,并将电压调整至工艺要求的数值；

(13)引起动回收系统通风机；

(14)开动供粉器、送粉装置(开始带荷喷涂)；

(15)调整辅助空气调压阀以调整喷粉图形；

(16)喷涂终止(按规定的时间或肉眼观察已喷涂完毕),将高压调整旋纽沿反时针方向调至最小位置,并切断高、压系统电源和供粉器的送料机构；

(17)关闭送粉空气电磁阀及辅助空气电磁阀；

(18)钢桶出位,送至加热聚合工序。

8、注意事项

(1)开始喷涂时必须先打开送粉及辅助空先电磁阀,让压缩空气将管道内及喷涂枪内的粉末吹干净后,才可将供粉机构打开以免发生打嘀现象；停止喷涂时程序与此相反,先停止供 粉,然后才能关闭电磁阀。停止供粉至关闭电、磁阀的时间间隔,在施工现场视管道内积粉情况而定。

(2)使用手持喷枪喷涂,开机程序完全相同,开机前手持喷枪的电源插座套在固定喷枪端部并接上地线,并将喷枪移动机构沿水平移动到喷涂室侧面,把固定式喷枪向下倾斜固定。

(3)供粉器空气粉末混合阀如有堵塞现象,可打开喷涂机,取下混合阀,用铜毕将堵塞粉末清除干净。

(4)班前、班后均应对高压电缆、喷枪、高压发生器等进行清洁,用干燥清洁的纱布把地面上的灰尘清除干净。

(5)停机前,回收系统先关闭风机,让振动装置工作10分钟后,方可停机。

(6)停机后,应将喷涂机用防尘罩罩好.并切断总电源。

（中国包装报）