现代涂装技术的发展必须符合经济效益高现,高效率,生态平衡,节约能源等四个原则。而粉末静电表面涂装正是具有优质,高效低耗,无污染等优点。因此,这项新技术在“七五”期间就被国家经委定为七十项重点研究和推广的新科技项目之一。
在推广这项新工艺时,我们首先对粉末静电表面涂装工艺的基本原理及其应用后的效益(经济效益,社会效益)作一简单的介绍。
一 粉末静电表面涂装原理:
粉末静电喷涂首先要有产生直流高压的高压静电发生器,和把粉末喷射出来的喷枪。能常情况下,工件接地,喷枪尖就接负高压,负高压是高压静电发生器供给的。当喷枪尖端靠近工件,就产生电晕放电现象,粉末从喷枪口喷射出来,经过电晕放电就带上了负电荷。这带负电荷的粉末微粒在静电力和压缩气流的作用下到达工件表面,在粉末微粒的其它部分的负电荷与工件之间具有静电吸引力,使粉末微粒吸附在工件表面上,以至敲打工件,粉末和同粒也不易脱落。
因为粉末微粒具有较高的电阻,故微粒上带的负电荷不易漏掉,从而使粉末能相当长时间吸附在工件表面,但微粒的电阻是越不大越好,电阻过大,粉末微粒上就不易带上负电荷,造成吸附力小,一般粉末微粒的比电阻在102-103Ω为宜。
通过静电喷涂,可使粉末均匀地容聚于工件表面,又因为带负电荷的微粒之间具有相斥的力。这种斥力有助于分散微粒的作用,工件表面吸附的粉末粒层达到一定厚时,不会再加厚。从而保证了当工件固化后,表面的涂膜均匀。
另外,粉末的带电量也不是越大越好。因为带电量越大,虽吸附力大,但排斥力也大,故粉末带电也要适当,一般在Q=107库∕克的程度上,喷涂操作时使用的电压一般为50-80KV,放电量为100μA以下,喷枪尖端与工件的距离10-20㎝为宜。
工件不加热,即冷喷时,涂层厚度一般为50-100微米。如果工件在喷涂之前进行加热,喷涂时在工件表面的微粒的电阻减少,微粒层的带电量减少,从而能使涂膜厚度增加,所以工 件热喷时,涂膜厚度可达500微米。
在工件凹陷处,由于静电屏蔽的作用,使用电压越高,静电屏蔽作用就越大,这时就必须降低电压进行喷涂。
二 粉末静电表面涂装工艺流程:
前处理:
与常规的溶剂喷涂工艺基本相同,对于板金冲压件可采用化学前处理法。即:去油→去锈→清洗→磷化(或纯化)等。大部份锈蚀或者表面较厚的工件,采用喷砂,抛丸等机械方法去锈,但机械除锈后应确保工件表面清洁,无法垢。前处理工艺质量好坏直接影响粉末涂膜质量,前处理不好,造成涂膜易脱落,鼓泡等现象。因此,前处理工作必须予以重视。
粉末静电表面涂装:
由高压静电发生器产生的负高压通过高压电缆线引入喷枪尖端。另外,净化处理后的压缩空气,经过供粉桶,使粉末通过粉管从喷枪口喷射出来,当前处理的工件通过喷粉室进行静电喷涂,喷涂后的工件送入烘道(或烘箱)进行固化,喷室中剩余的粉末一部分跌入喷室,另一部分经第一级旋风除尘器和第二级布袋回收器回收。
烘烤固化:
主要是使粉末静电喷涂后的工件经加热到一定温度的烘箱或烘道,根据粉末特性在规定的温度时间内固化,使交联反应完全,产生光滑致密的涂膜,并紧紧地结合在工件表面。
不同的粉末在烘烤温度和时间上是各不相同的,这是在固化工序上应注意的。
三 粉末静电表面涂装工艺的经济分析:
采用粉末静电表面涂装比喷漆工艺经济效益高,产品质量好,除了在涂料上粉末的合格高于油漆。但粉末喷涂利用率高达95%;喷漆利用率低,仅在60%左右。粉末喷涂工艺简单。工时费用也大大减少。如果前处理在24小时内就喷涂,又可省去磷化处理。场地,设备可减少。粉末喷涂的成品率高于喷漆,一般来说:喷漆件废品,次品率为10%左右。而喷塑件为1%左右,有利降低成本,返修率低,使用期长。垃圾箱处理使用半年就要返修。改成喷塑处理可达一年多。喷漆的煤气钢瓶,使用一年后掉漆生锈严重,采用喷塑处理作用二年后基本维持原样,所以喷塑件比喷漆件总的成本要降低,而且质量好,无污染。
以某厂年产250万只电表壳表面涂装生产线为例:
年产250万只电表壳表面涂装生产线为例,粉末静电与静电喷漆成本比较:
成本费组成
单位 电脉底漆静电喷漆生产线
粉末静电喷涂生产线
后者较前者
增加
节 省
油漆材料费 元∕只 0.1124 0.1820 0.0696
人员工资费 元∕只 0.1142 0.0378
0. 1061
1.
设备折旧费 元∕只 0.0052 0.00196
0.0084
电 费 元∕只 0.032 0.009
0.023
环保措施费 元∕只 0.028
0.028
废品损失费 元∕只 0.01228 0.0863
0.0356
其它费用 元∕只 0.1335 0.0667
0.0668
合 计 元∕只 0.5781 0.38376
0.26396
比较结果 元∕只
0.19634
费用可降三分之一,以年产250万只电表壳,粉末静电喷涂生产线全年可以比静电喷漆生产线降低48万6千元。
例2:上海华通开关厂(标准开关柜涂装的经济效益):
比较费(元) 喷漆 静电喷粉
材料费(元) 17.28 8.80
能耗 0.82
工缴费(元) 14.85 12.10
设备折旧费
合计 32.13 25.24
每台节约成本费元∕台 6.89
成本降低率% 21.4%
从表上看来,采用粉末涂装后,生产成本(涂装费)可降低21.4%,即每一个标准柜可降低成本6.89元,年产量为20万台,可节约14万元。
以上仅以财务角度计算经济效益,这样并不全面,如把质量,三废环境保护等各方面综合讨论,则全面的经济效益就更为显著。
上海缝纫机烘漆厂使用喷塑设备后,对原喷漆工艺改成粉末静电喷涂工艺后,采用自制粉末涂料,成本较油漆可降低30.8%。
广州远东电扇厂年产钻石牌电扇50万台,原来喷漆每台风叶成本为2.80元,现采用喷涂设备后,进行喷塑处理每台风叶成本为1.80元,每台风叶成本降低1元。一条流水线投资20万元,在5个月的风叶下降成本数中就被取回,喷塑电扇质量高,成本低,市场竞争力提高,还出口,为国家取了外汇。
在节省能源上,粉末静电喷涂比喷漆更显著。四川自贡机械厂有一条年产14万吨只煤气钢瓶喷塑生产流水线,原设计容量为180KW,实际装机容量为81KW,当升温到达预定温度后,实际使用45KW。
合肥电冰箱厂喷漆时烘道装机容量为40千瓦,采用粉末静电喷涂后装机容量为200千瓦,减少一半。
粉末静电表面涂装不但具有较高的经济效益,还产生较高的社会效益。
四川自贡机械一厂过去涂装煤气瓶采用喷漆,由于采用的涂料是氨基树脂漆,在喷涂上大量的有毒气体和熔济(二甲笨等)挥发出来。空气中粉尘浓度为14mg∕m3,也超过国家标准100mg∕m4。从而使操作者感到呼吸困难,恶心呕吐,严重影响了工人身体健康以及污染周围居民的生活环境。改成喷塑后,二甲笨没有了,粉末浓度及噪声均低于国家标准,从而有效地改善了工人的劳动条件。
勤县煤气具厂将喷漆改造万喷塑后,因质量大大提高,得到国家城建部奖励,获得优质产品的光荣称号。原来部里按排5万只,改成喷塑后,一下子增加到15万只。
粉末静电表面涂装比喷漆优越这点已被践证明了,因此,目前很多单位要设法上这一新工艺。原来有静电喷漆流水线亦要搞粉末静电喷涂。但有顾虑,怕投资大。其实原来已有喷漆流水线,前处理和烘道基本差不多,只需稍作改装就可以了。唯有改变的就是把喷漆室改为喷塑室,增添喷塑装置一套,约3万元投资也不大。还有的认识到粉末静电喷涂工艺好,但怕新工艺搞得不好上不去,因此还是保持原来的旧工艺。其实这顾虑完全应消除。第一,喷塑已有许多单位搞起来,有一套经验;第二,我公司从事设备选型、按装、调试、技术培训等技术咨询等一揽子服务工作,粉末原料也能保证提供供应厂家。因此大家可以放心地上这一新工艺。