涂装工艺与设备

粉末流动性 涂敷性
被吹散的倾向
粒度 大小
喷枪的堵塞
膜厚
备注
变差 中间粒度好
易飞散 易堵塞 变薄
涂装工艺与设备
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
• 静电喷涂工艺参数
Ø 喷涂电压 Ø 喷涂距离 Ø 供粉气压 Ø 喷粉量
• 粉末特性影响 • 粉末体积电阻
Ø 体积电阻小易于放出电荷，粉末颗粒易于脱落 Ø 处在高体积电阻时，粒子电荷不易放出，难于获得较厚
涂装工艺与设备
流化床涂装
流化床涂装
• 流化床特点
Ø 流化床中的两相流动
v 导致床层内各处的温度和浓度均匀一致 v 传热、传质推动力下降，使反应进展不易完成
Ø 具有类似液体的特性
v 服从阿基米德定律 v 床层面维持水平状态 v 具有溢流特性 v 具有连通效应 v 床面间的压差符合流体静力学原理
涂装工பைடு நூலகம்与设备
接触 4.粉层高度不发生变化
特点：
1.流体速度介于临界速度与极 限速度之间
2.粉末颗粒呈现浮动状态
3.粉层高度随流体速度增加而 增加
4.床内压强不变
特点： 1.流体速度大于极限速度 2.粉末随流体迁移出流化床
涂装工艺与设备
流化床涂装
流化床涂装
• 原理
Ø 是以均匀分布的细散空气流通过粉末层，使粉末微粒翻 动呈流态化，气流和粉末建立平衡后，保持一定的界面 高度，将需涂覆的工件预热后放入粉末中，获得均匀涂 层，然后加热固化成膜
最快的地区
涂装工艺与设备
光固化涂装技术
• 原理
Ø 以UV引发涂料聚合固化
• 特点
Ø 适合于透明液体涂料
5E原则
Efficiency
(高效)
Energy Saving
(节能)
Enabling
(适应性广)
Economy
(经济)
Environmental Friendly (环境友好)
Ø 粉末涂装中对粉末涂料的配方具有特殊的要求
涂装工艺与设备
流化床涂装
流化床涂装
• 涂膜常见问题
Ø 涂层不均匀
v 工件形状对流化床的粉末流化状态的影响 v 浸涂时间长短，主要造成上下的流挂 v 由于流化床的粉末流化状态不佳造成涂膜的不均匀
Ø 涂层厚度不够
v 工件预热不够 v 浸涂时间短
Ø 附着力不够
v 前处理不达标 v 工件预热温度不够 v 工件预热太过
• 流化床的不正常现象
Ø 腾涌现象 Ø 沟流
流化床涂装
涂装工艺与设备
流化床涂装
• 流化床的优缺点
Ø 优点
v 床层温度分布均匀 v 流化床内的传热及传质速率高 v 床层和金属器壁之间的传热系数大 v 床与床之间颗粒可连续循环，这样使得大型反应器中
生产的或需要的大量热量有传递的可能性 v 为小颗粒或粉末状物料的加工开辟了途径
粉末涂装方 法
涂装工艺与设备
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粉末涂料与溶剂型涂料的涂装特点比较
项目
一次涂装涂膜厚度 /μm
薄涂性能
厚涂性能 涂装线自动化 喷溢涂料的回收利用 涂膜性能 溶剂带来的大气污染 溶剂带来的火灾危险 溶剂带来的毒性
粉末涂料 溶剂型 涂装 涂料涂装
项目
粉末涂料 溶剂型 涂装 涂料涂装
50-500
涂装工艺与设备
2020/11/25
涂装工艺与设备
粉末涂装的 特点
• 粉末涂料涂装的特点
Ø 省资源
Ø 节能
Ø 低公害 Ø 生产效率高
粉末涂装与溶剂型涂料涂装的比较
涂装工艺与设备
涂装前处理
• 涂装前的表面处理
Ø 粉末涂装的前处理要求与涂漆件相同
v 包括
¬ 除油、除锈、磷化（氧化、表调、钝化封闭）
Ø 粉末涂装对金属工件的表面除锈要求较高
涂装工艺与设备
流化床涂装
• 流化床的优缺点
Ø 缺点
v 颗粒的返混现象使得在床内颗粒停留时间分布不均，因而影响 产品质量。另一方面，由于颗粒的返混造成反应速度降低和副 反应增加
v 由于气泡的存在，床内气流不少以气泡状态流经床层和固体接 触不均匀，若气相是加工对象，也影响产品的均匀性和转化率 的降低。
吸收紫外光后，发生光解产生超 强质子酸，从而引发阳离子预聚物 和活性稀释剂阳离子聚合。
Ø 可见光型
Ø 水溶性型 Ø 高分子型
二芳基碘鎓盐
芳基重氮盐
三芳基硫鎓盐
芳基茂铁盐
涂装工艺与设备
光引发剂
• 光引发剂的引发作用机理
• 光引发剂的种类
Ø 向下吸走 Ø 水平吸走 Ø 底部吸走
粉末喷涂室 与粉末回收 系统
涂装工艺与设备
粉末喷漆室
粉末喷涂室 与粉末回收 系统
涂装工艺与设备
流化床涂装
熔射法涂装
• 特点
Ø 设备简单，价格低廉， Ø 可以在工作现场施工操作 Ø 可以得到厚膜 Ø 可在湿度大和低温条件下操作 Ø 涂膜厚度不易控制 Ø 施工现场涂料飞扬较多，需增加积尘装置 Ø 对大件以及表面较为复杂的工件进行涂装过程
喷涂距离与沉积效率的关系
喷涂距离/mm 沉积效率/%
喷涂条件
250
100
喷粉量60g/min
300
90
喷涂时间20s
400
56
喷涂电压90kV
涂装工艺与设备
• 静电喷涂工艺参数
Ø 喷涂电压
Ø 喷涂距离
Ø 供粉气压
v 在其它条件都一定的 情况下，供粉器的供 粉气压增大，沉积效 率下降
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
v 锈蚀产物可以在漆膜下继续扩展，加速漆膜的失效
Ø 对表面前处理的要求需和涂膜的品质要求相一 致
涂装工艺与设备
• 粉末涂装方法
Ø 流化床涂装 Ø 熔射法涂装 Ø 静电涂装 Ø 其它
v 摩擦静电喷涂法 v 静电流化床涂装法 v 静电热喷涂法 v 真空吸涂法 v 粉末电泳涂装 v UV（光固化）涂装技术
静电粉末喷涂
涂装工艺与设备
• 原理
Ø 电晕放电 Ø 粉末充电
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
涂装工艺与设备
• 原理
Ø 电晕放电 Ø 粉末充电 Ø 粉末的吸附
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
涂装工艺与设备
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
• 静电喷涂工艺参数
Ø 喷涂电压
v 在一定范围内，粉末附着量与喷涂电压成正比 v 电压超过90kV时，粉末附着量反而随喷涂电压增大
Ø 固化温度低，对底材要求不高
Ø 固化时间较短
Ø 能耗少
Ø 不含VOC物质，环境友好性高
Ø 资源利用率高
涂装工艺与设备
• UV涂料的组成
Ø 光引发剂(3~5%) Ø 预聚物(40~60%) Ø 活性稀释剂(40~60%) Ø 助剂(0.2~1%)
光固化涂装技术
涂装工艺与设备
• 涂装工艺
表
静
熔
面
电
涂装工艺与设备
光引发剂
• 光引发剂的引发作用机理
• 光引发剂的种类 1. 裂解型自由基光引发剂
Ø 自由基型
Ø 阳离子型
Ø 可见光型
Ø 水溶性型
2. 提氢型自由基光引发剂
Ø 高分子型
涂装工艺与设备
光引发剂
• 光引发剂的引发作用机理
• 光引发剂的种类 阳离子光引发剂的机理：
Ø 自由基型 Ø 阳离子型
流化床涂装
• 原理
Ø 是以均匀分布的细散空气流通过粉末层，使粉末微粒翻 动呈流态化，气流和粉末建立平衡后，保持一定的界面 高度，将需涂覆的工件预热后放入粉末中，获得均匀涂 层，然后加热固化成膜
固体流态化过程：
固定床阶段
流化床阶段
气流输送阶段
特点： 1.流体速度小 2.流体从粉末颗粒间隙穿过 3.有松动倾向，但颗粒仍相互
涂装工艺与设备
流化床涂装
熔射法涂装
• 原理
Ø 又称火焰喷涂法 Ø 压缩空气将粉末涂料从火焰喷嘴中心吹出 Ø 粉末涂料以高速通过喷嘴外围喷出的火焰区域 Ø 以熔融状态喷射黏附到工件表面
7-冷却空气；8-燃料气体； 9-树脂粉末；10-火焰喷枪 头；11-熔融树脂；12-涂 膜；13-被涂物
涂装工艺与设备
而下降。 v 随喷涂时间的增加，电压对粉层厚度增长率影响变小 v 喷涂距离增大时，电压对粉层厚度的影响变小 v 喷涂电压控制在60-80kV为佳
涂装工艺与设备
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
• 静电喷涂工艺参数
Ø 喷涂电压
Ø 喷涂距离
v 喷涂电压不变时，喷涂距离增大，电场强度E将减小 v E值对膜厚的影响非常的大
中，质量较难于保证
涂装工艺与设备
固体流态化
• 随自下而上通过固体的流体的流速不同，会 出现不同的流化状态
Ø 固定床 Ø 流化床
固定床
临界流化床
流化床
沸腾床
输送床
涂装工艺与设备
光引发剂
• 光引发剂的引发作用机理
涂装工艺与设备
光引发剂
• 光引发剂的引发作用机理 • 光引发剂的种类
Ø 自由基型 Ø 阳离子型 Ø 可见光型 Ø 水溶性型 Ø 高分子型
流化床涂装
流化床涂装
振动流化床结构示意图
涂装工艺与设备
流化床涂装
流化床涂装
• 流化床涂装的工艺
Ø 工艺流程
工件
前处理
预热
浸涂
固（塑化）
冷却
成品
v 工件预热
¬ 工件预热温度一般高于粉末涂料熔化温度30-60℃ ¬ 过高过低都易出现质量问题
v 流化床浸涂
¬ 工件浸沉入粉层后应保持运动 ¬ 放入方式对涂层质量影响较大
的涂层 Ø 介于二者体积电阻值之间的涂料，施工性能好，在此范
围内的低电阻值可获得厚度膜
涂装工艺与设备
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
• 粉末静电喷涂设备系统结构
压缩空气
空气净化系统
供粉器 静电喷枪
高压静电发生器
工件预处理
粉末喷漆室
粉末回收系统
涂装工艺与设备
摩擦静电喷 涂
摩擦静电喷涂
• 原理
Ø 通过粉体与喷枪以及粉体之间的摩擦使粉末颗粒带电
供粉气压与沉积效率的关系
供粉气压 （MPa）
0.05 0.07 0.1 0.15 0.2
沉积效率 （％）
喷涂条件
100
喷涂距离 250mm
97
喷粉量 60g/min
94
喷涂时间 20s
88
喷涂电压 90kV
84
环氧粉末 涂料
涂装工艺与设备
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
• 静电喷涂工艺参数
Ø 喷涂电压 Ø 喷涂距离 Ø 供粉气压 Ø 喷粉量
• 特点
Ø 能较好的克服屏蔽 Ø 可获得较厚涂层，不产生反电离现象 Ø 设备简单 Ø 对粉体有选择性 Ø 喷枪粉体通道小，气压控制要求高 Ø 防潮、压缩空气要干燥 Ø 喷粉量不能过大
涂装工艺与设备
光固化涂装 技术
光固化涂装技术
• UV光固化涂料的发展
Ø 国外
v 1968年Bayer研发了第一代UVCC木器涂料 v 全球年增长率保持10～15％ v 欧、美、日三地UVCC产量占全球UVCC市场95％的
熔射法涂装
熔射法涂装
• 特点
Ø 设备简单，价格低廉， Ø 可以在工作现场施工操作 Ø 可以得到厚膜 Ø 可在湿度大和低温条件下操作 Ø 涂膜厚度不易控制 Ø 施工现场涂料飞扬较多，需增加积尘装置 Ø 对大件以及表面较为复杂的工件进行涂装过程
中，质量较难于保证
涂装工艺与设备
• 原理
Ø 电晕放电
静电粉末涂 装
10-30 粉尘污染
有，但少 没有
难
易
粉尘爆炸问题
有，但不 大
没有
易
难
涂装劳动生产效率
高
一般
易
难
专用涂装设备
需要
不需要
可以
不可以 专业生产操作技术
不需要
需要
好
一般 涂料调色和换色
麻烦
简单
没有
有
溶剂（能源）浪费
没有
有
没有
有
涂料运输方便程度
方便
不方便
没有
有
涂料的储存
比较方便 不方便
涂装工艺与设备
流化床涂装
v 颗粒流化时，相互碰撞，脆性固体材料易成粉末而为气体夹带， 除尘要求高且损失严重。
v 由于固体颗粒的磨损作用，管件和容器的磨损严重，设备更新 要求高。
v 不利于高温操作，由于流态化要求颗粒必须是固态，由于高温 下颗粒易于聚集和粘结，因而不能在高温下操作，从而影响了 产物的生成速度
涂装工艺与设备
• 流化床涂装的主要设备
份额 v 全球涂料市场，UVCC占其它涂料产品份额为15％，
预计到2015年达到30％
涂装工艺与设备
光固化涂装 技术
光固化涂装技术
• UV光固化涂料的发展
Ø 国外 Ø 国内
v 我国于70年代开始研发UVCC v 80年代，发展缓慢 v 90年代，得到快速的发展 v 目前UVCC的产量年增长率为40～60％，是全球发展
融
处
涂
流
理
装
平
• 设备
光固化涂装 技术
光固化涂装技术
U
V
检
成
固
验
品
化
涂装工艺与设备
供粉器
供粉器
• 将粉末涂料连续、均匀、定量地供给喷粉枪 • 种类
Ø 横向抽吸式流化床供粉器 Ø 纵向抽吸式流化床供粉器
涂装工艺与设备
供 粉 器
供粉器
涂装工艺与设备
高压静电发
高压静电发生器
生器
• 供给喷枪所需的高压静电
Ø 种类
v 电子管式 v 晶体管式 v 微处理式
¬ 高电压 ¬ 低电流 ¬ 自动保护电路
涂装工艺与设备
静电喷枪
静电喷枪
涂装工艺与设备
静电喷枪
静电喷枪
涂装工艺与设备
粉末喷漆室
• 喷涂操作的场所 • 要求
Ø 具有合适的大小 Ø 良好的空气流通方式 Ø 便于清洗和换色 Ø 便于粉末回收
• 空气流通方式
v 粉层厚度的初始增长率与喷粉量成正比 v 随时间的增加，喷粉量对粉层厚度增长率的影响不仅
变小，还会使沉积效率下降 v 一般喷涂施工中喷粉量控制在100-200g/min
涂装工艺与设备
静电粉末涂 装
静电粉末喷涂
• 静电喷涂工艺参数
Ø 喷涂电压
Ø 喷涂距离
涂敷工艺性能
Ø 供粉气压 Ø 喷粉量
• 粉末特性影响