喷枪的雾化技术及其发展趋势

喷枪的雾化技术及其发展趋势(Technical development and trends in spraying and

atomization)

当涂料涂覆于各种质材的工件表面时，要获得良好雾化的涂料取决于许多因素。涂料、喷枪的选择和喷涂技法无疑是重要的。对于喷涂工具——空气雾化喷枪的详尽了解是获得高质量涂装效果最好的方法。

三种主要的喷枪进料方式

喷枪输送涂料的主要方式包括1.重力式(上壶)、2.虹吸式(下壶)和3.压送式三种方式(图一)。1、重力式喷枪的涂料壶设计在喷枪上部，涂料是依靠自身重力加上压缩空气在通过喷嘴及风帽时形成的文丘里效应产生真空令涂料喷出；2、虹吸式(下壶)喷枪则主要依靠文丘里效应将涂料从虹吸杯(下壶)中抽取出来，因此在同样的条件及涂料流量要求下，虹吸式喷枪的喷嘴口径要比重力式喷枪的大；3、压送式喷枪的涂料输送则是依靠涂料输送设备加压来进行的，一般通过涂料压力罐或隔膜泵来进行，由于涂料是压送出来的，而且可通过施加不同的压力调节涂料流量, 一般选用的喷嘴口径较上述两类喷枪更小。

喷枪的部件

喷枪基本结构包含枪身、喷嘴套装（风帽、喷嘴和枪针，简称三件套）、控制部件和其它附件等（如图二）。为了能达到一个完美的喷涂效果，是离不开喷枪的核心部件的。喷枪的喷嘴套装（图三）通常是经过计算机检测和监控下生产的，一些负责任及专业的厂家更会对每套喷嘴套装进行手工调校，实操测试后组合成套的。因此，在更换喷嘴套装时，三件套严禁出现随意组合现象，否则，会影响完美的涂装效果。

空气雾化的关键：风帽、喷嘴和枪针

市场上销售的世界品牌喷枪的喷嘴和枪针是由坚固耐磨、耐腐蚀的V4A钢经过精密的机械加工成形的，喷嘴内部是一个锥形涂料通道，与枪针的前面尖端部位吻合，能行成一个涂料阀门作用。空气喷枪喷嘴的主要作用体现在以下三方面：1、为针阀（枪针尖端部位）提供阀座，以限制或切断涂料的通路；2、控制涂料流量；3、将涂料导流至雾化气流中。选用适当口径的喷嘴，通常由涂料的粘度、所喷涂料的性能、所需涂层厚度和待喷面积的大小等参数来决定。喷枪的基本功能就是运用压缩空气将涂料击成雾滴，并将其吹送到被涂物上。目前空气雾化喷枪大都采用外部混合式雾化方式。

空气喷嘴（图四）提供了主要的雾化方法。通过位于涂料喷嘴和风帽之间的空间（即中心雾化孔）完成主要的雾化，来自该空间的空气柱和涂料流互相配合产生涂料的第一级雾化。辅助雾化孔与空气喷嘴的角是一致的，并位于风帽的端面，这些孔有两个作用：1.使喷雾图形不扩展太快，并保持喷嘴的风帽端面清洁，如这些孔堵塞或不存在，将引起涡流或回流；2.对高流速涂料雾化特别有效，这产生涂料的第二级雾化；风帽的扇面控制孔提供气流形成扇形图形，没有这些扇面控制孔的空气射流，雾化的气流将是圆形而不是椭圆形。喷枪风帽上的气孔数量及大小是配合喷枪的整体设计的，故此不可根据气孔数量及大小判断喷枪的雾化好坏。

三种雾化技术的特点

(1)传统高压雾化方式：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会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），它的传递效率一般仅为35％－45％左右，除了产生不必要的污染外亦浪费涂料。

(2)HVLP高流量低气压雾化方式：HVLP（H igh V olume L ow P ressure）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。什么是高流量低气压？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。

(3)RP低流量中气压雾化方式：RP(R educed＝降低了的；P ressure＝风帽气压)省漆高效系列喷枪是最先进的雾化技术，它结合了传统喷枪与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。

HVLP环保省漆喷枪和RP省漆高效喷枪有一个共同的特点，即雾化气压较低，涂料的传递效率都高于65％以上，在喷嘴结构上也还有一个共同的特点，就是都采用了当今最先进的一项设计即空气扰流板设计（图五），这样就确保了雾化空气均匀地从风帽内部喷射出，当雾化空气均衡后，其雾化的涂料也就非常均匀，从而也就保证了涂料颜色的喷涂均匀。

由于RP省漆高效喷枪的涂料传递效率已非常接近HVLP喷枪，以往在美国只能使用HVLP喷枪，但从去年起，RP省漆高效喷枪已获得美国20多个地区的认可及批准使用。

表1 三种雾化技术喷枪技术比较

喷枪对涂料的椭圆形喷幅主要可分为有三层（图六）：最里面一层为湿润层，中间是雾化层，外面是过喷雾化层。

面漆主要是给被涂物件表面着色和装饰作用；面漆喷枪要求颜色喷涂均匀，并且流平性要好，所以面漆喷枪强调雾化效果，喷幅必须是雾化层应比湿润层要宽大。

底漆是填充待涂物件表面的砂痕或沙眼。底漆喷枪主要是要求填充性要好、并不强调其过喷雾化太大。底漆喷枪的喷幅必须是湿润层应比雾化层要宽大，它只需要将底漆均匀地喷涂到工件的待涂表面即可，雾化层应比湿润层窄小，尤其是过喷雾化层更不宜过大；底漆喷涂要求填充性要好，而填充性主要靠湿润层来完成。

雾化技术的发展趋势

喷枪是作为将涂料雾化后完美的涂附在被涂物上的一种工具。以前，喷漆师傅采用的都是传统高压空气喷枪进行操作，而这种喷枪由于传递效率过低，导致大量的涂料和溶剂向大气环境中散发，严重污染大气。如今，随着汽车工业和涂装业的不断发展和人们环保意识的不断提高，各国政府和汽车公司开始逐步采用环保型的涂装材料，使涂料在喷涂过程中产生的有害挥发性物质排放量达到环保要求。所以，汽车涂料和工业涂料正向高固体化、水性化、低VOC排放化的方向发展。欧盟也曾提出了将汽车喷漆、金属装饰用油漆以及清漆中所含挥发性有机化合物(VOC)用量减少50%的法