金海陸*，楊玉敏，李慶軍，許永攀

（天津七所高科技有限公司，天津 300402）

【涂裝】

靜電噴涂系統(tǒng)換粉發(fā)生混色問(wèn)題的剖析及控制措施

金海陸*，楊玉敏，李慶軍，許永攀

（天津七所高科技有限公司，天津 300402）

介紹了大旋風(fēng)加供粉中心式快速換粉靜電噴涂系統(tǒng)中各組成部分影響換色效果的原因，提出了相應(yīng)的解決辦法，給出了清理步驟。

靜電噴涂；粉末涂料；快速換色；混色；清理步驟

如何實(shí)現(xiàn)快速和頻繁換色且不造成粉末間交叉污染，一直是靜電噴涂領(lǐng)域的專家們不斷研究的重要課題。雖然科技的進(jìn)步使快速換色成為可能，但如果噴涂系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者清理方法不合理，那么很可能不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且造成顏色交叉污染。

目前實(shí)現(xiàn)快速換色的方式有兩種：一是采用背包式過(guò)濾器，以多做幾個(gè)背包的形式實(shí)現(xiàn)快速換色；另一種是采用大旋風(fēng)加供粉中心式快速換色系統(tǒng)。第一種簡(jiǎn)單可靠，但一般只適合2 ～ 3種顏色。第二種造價(jià)適中，適合多種顏色[1-2]。本文主要介紹第二種快速換色靜電噴涂系統(tǒng)。

1 快速換色系統(tǒng)各組件介紹

快速換色靜電噴涂系統(tǒng)由噴粉室、回收管路、大旋風(fēng)回收組件、供粉中心、噴槍組件、后級(jí)過(guò)濾器和電控系統(tǒng)組成[3]。每一部分均直接影響著換色的成敗。

1. 1 噴粉室

現(xiàn)階段噴粉室的制作材料主要有金屬和塑料這兩種。金屬粉房易吸附粉末，不易清理，因此一般采用塑料粉房。制作塑料粉房的材料主要是PP(聚丙烯)和PVC(聚氯乙烯)。相比之下，PP粘粉較少。PP板又可細(xì)分為一般PP和抗靜電PP，顯然后者粘粉更少，更容易清理，但成本較高。

塑料粉房的側(cè)板一般有2種結(jié)構(gòu)──單層側(cè)板之間以螺栓連接和三明治結(jié)構(gòu)側(cè)板之間焊接。三明治粉房具有良好的反彈效應(yīng)，其側(cè)壁粘粉更少，且側(cè)板之間焊接減少了粉房?jī)?nèi)打膠密封的量，進(jìn)而降低了清理的難度[4]。對(duì)于同一種側(cè)板結(jié)構(gòu)，不同的抽風(fēng)方式對(duì)換色時(shí)間的影響也不同?，F(xiàn)階段常用的抽風(fēng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中翻板式造價(jià)高，清理有死角，若噴粉室材質(zhì)易粘粉末，則清理難度加大；中間通道式造價(jià)低，方便人工清理；底部平板加兩側(cè)圓形風(fēng)道式的人工清理工作量最少，但對(duì)設(shè)計(jì)和加工水平的要求較高[5]。試驗(yàn)表明，抽風(fēng)槽的風(fēng)速達(dá)到20 m/s以上時(shí)，抽風(fēng)通道內(nèi)基本不會(huì)有粉末堆積。無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)的噴粉室，在換色清理時(shí)都需將其清理干凈。如果是在2種相近顏色之間切換或?qū)娡慨a(chǎn)品的表面質(zhì)量要求不高，用空氣清掃槍將噴粉室內(nèi)大致吹掃干凈即可。如顏色相差較大或?qū)Ξa(chǎn)品的表面質(zhì)量要求較高，清理人員需穿戴合適的鞋套和棉手套，用防靜電的軟布蘸取純凈水來(lái)清理噴粉室側(cè)壁、底板和風(fēng)道。

圖1 噴粉室常用的抽風(fēng)結(jié)構(gòu)Figure 1 Frequently used Suction structure for powder booth

圖2 進(jìn)風(fēng)風(fēng)管結(jié)構(gòu)Figure 2 Structure of air inlet pipe

圖3 安裝法蘭時(shí)打密封膠Figure 3 Sealing with glue when installing flange

圖4 三維曲面焊接風(fēng)管Figure 4 Welding duct of three-dimensional surface

1. 3 大旋風(fēng)回收組件

大旋風(fēng)回收組件最易積粉的區(qū)域集中在大旋風(fēng)本體、出風(fēng)筒外壁、下錐斗和回粉管。

在旋風(fēng)體尺寸、進(jìn)口風(fēng)速及進(jìn)口尺寸設(shè)計(jì)合理的情況下，旋風(fēng)體是不需要進(jìn)行清理的。但如果旋風(fēng)體進(jìn)風(fēng)口位置太靠近出風(fēng)筒或進(jìn)風(fēng)口方向與切向偏差稍大，那么就會(huì)造成出風(fēng)筒側(cè)壁有積粉現(xiàn)象。此時(shí)需要采用專門的大氣量清掃工具進(jìn)行清理。為避免出現(xiàn)這種狀況，在設(shè)計(jì)旋風(fēng)筒時(shí)需保證切向進(jìn)風(fēng)口的延長(zhǎng)線與出風(fēng)筒外緣的間距大于20 mm或盡量采用180°蝸殼式切向進(jìn)風(fēng)方式，以增大進(jìn)風(fēng)口與中心渦流區(qū)的距離，增大粉末分離的接觸面，縮短粉末沉降的距離，也提高分離效率[6]。

下錐斗是臨時(shí)存放回收粉末的地方，與粉末接觸時(shí)間較長(zhǎng)，清理起來(lái)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。為減少錐斗積粉和降低清理難度，可在錐斗側(cè)壁安裝氣動(dòng)振子，通過(guò)振動(dòng)使粉末落入椎斗內(nèi)，減少其在側(cè)壁上停留的時(shí)間。另外為減少粉末與側(cè)壁的粘連以及粉末結(jié)塊，需在粉房隔離間安裝空調(diào)進(jìn)行降溫，一般需降溫至38 °C以下。

雖然換色清理時(shí)會(huì)對(duì)回粉管進(jìn)行脈沖反吹，但如果回粉管材質(zhì)沒有經(jīng)過(guò)特殊處理，其內(nèi)壁仍會(huì)有粉末殘存。如果對(duì)換色要求不高，經(jīng)過(guò)反吹清理后，回收的粉末可直接用于噴涂。若要求較高，可用海綿球清理其內(nèi)壁。仍達(dá)不到要求時(shí)，還可根據(jù)顏色種類準(zhǔn)備多套回收粉管。

1. 4 供粉中心

供粉中心中影響換色結(jié)果的因素有供粉箱、捉粉管和抽風(fēng)風(fēng)量。

對(duì)于換色要求不高的情況，一般只需先將粉桶吹掃干凈，再對(duì)捉粉管內(nèi)壁進(jìn)行反吹，然后簡(jiǎn)單清理外壁即可。換色要求高時(shí)，不僅需更換供粉箱(因?yàn)榱骰鍍?nèi)殘存的粉末不能完全被清除)，而且對(duì)捉粉管進(jìn)行反吹后需逐一進(jìn)行人工清理。

抽風(fēng)風(fēng)量對(duì)換色結(jié)果的影響如下：風(fēng)量過(guò)小不僅導(dǎo)致粉末外溢，而且可能導(dǎo)致供粉中心內(nèi)清理不徹底，造成顏色污染；風(fēng)量過(guò)大則會(huì)浪費(fèi)能源和粉末。一般設(shè)計(jì)風(fēng)量為3 000 ～ 4 000 m3/h。

1. 5 噴槍組件

噴槍組件的清理效果是最直接影響換色結(jié)果的因素。換色時(shí)需清理的噴槍組件包括噴槍、粉管和粉泵。換色要求不高或顏色相差不大時(shí)，對(duì)供粉中心的捉粉管和粉管進(jìn)行反吹就好。換色質(zhì)量要求高時(shí)，在自動(dòng)脈沖反吹后仍需將噴槍和粉泵拆解開來(lái)清理，以及用專門的海綿球?qū)Ψ酃軆?nèi)壁進(jìn)行清理。顏色差別大時(shí)，需更換粉管。

1. 6 后級(jí)過(guò)濾器

后級(jí)過(guò)濾器對(duì)換色的影響主要體現(xiàn)在對(duì)離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓的選擇上。離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量小，則噴粉室內(nèi)積存粉末多，回收管路內(nèi)有殘留，大旋風(fēng)內(nèi)壁吸附浮塵多，清理?yè)Q色的難度和工作量會(huì)增大。離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量大不僅浪費(fèi)能源，而且可能造成回收風(fēng)管和大旋風(fēng)內(nèi)壁燒結(jié)粉末增多，換色清理的難度也會(huì)增大。離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓要與回收系統(tǒng)相匹配。離心風(fēng)機(jī)風(fēng)壓小會(huì)帶來(lái)回收能力不足，分離效率差，粉末外溢等問(wèn)題；離心風(fēng)機(jī)風(fēng)壓大則引起粉末上粉率降低，濾筒反吹效果差及能源浪費(fèi)等問(wèn)題。因此選擇合適的離心風(fēng)機(jī)是快速換色系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵之一。它的風(fēng)壓要根據(jù)靜電噴粉系統(tǒng)各部件的特性選擇，如大旋風(fēng)快速換色系統(tǒng)中，大旋風(fēng)壓降為1 200 ～ 2 000 Pa，二級(jí)過(guò)濾壓差為4 00 ～ 1 600 Pa，風(fēng)筒壓差約為500 Pa，一般回收風(fēng)機(jī)壓差要比系統(tǒng)總壓降高1 000 Pa左右，故大旋風(fēng)風(fēng)機(jī)選擇5 000 Pa壓差。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量由噴粉室開口尺寸決定。設(shè)計(jì)噴粉室時(shí)要保證其開口截面平均風(fēng)速≥0.5 m/s，但不宜過(guò)大，一般選0.5 ～ 0.8 m/s。

1. 7 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)對(duì)換色也有一定的影響，如噴粉室內(nèi)反吹組件的吹掃順序、時(shí)間間隔、脈沖寬度都直接關(guān)系到人工清理的強(qiáng)度和換色的時(shí)間。實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)粉房的回收方式來(lái)確定反吹的吹掃順序，吹掃時(shí)間間隔根據(jù)生產(chǎn)狀況和氣包存氣量來(lái)設(shè)定。在不影響下次吹掃氣壓的情況下，吹掃時(shí)間間隔應(yīng)盡可能短，一般設(shè)為3 ～ 4 s。脈沖反吹間隔的設(shè)定以管道產(chǎn)生脈動(dòng)紊流為宜，反吹時(shí)間根據(jù)換色要求而定。如果需要更換的粉末與需要噴涂的粉末在顏色上相差較小(如同色系白色換灰白)，一般1次反吹即可；若顏色相差較大(如白色換黑色)，則需進(jìn)行2 ～ 3次反吹。換色清理時(shí)增大回收風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，有利于加快人工清理的速度。

2 換色清理順序

換色清理的順序不僅影響換色時(shí)間的長(zhǎng)短，而且直接關(guān)系到換色的成敗。顏色相近(如白色與灰白)的粉末更換一般需要10 min，顏色相差較大(如白色與紅色)的粉末更換一般至少需要30 min。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一套適合大多數(shù)快速換色系統(tǒng)的換色流程，步驟如下：

(1) 進(jìn)行粉管反吹。如2種顏色相差較大，必須將粉管從粉泵上拔下后進(jìn)行逐一清理。

(2) 清理噴粉室內(nèi)壁、噴槍外壁及風(fēng)道。在此之前需開啟回粉功能，使回收的粉末回到供粉桶。

(3) 將回粉管放到供粉中心吸風(fēng)口處，同時(shí)移除供粉桶。清理捉粉管外壁、氣缸組件及供粉中心內(nèi)壁，并進(jìn)行捉粉管反吹，根據(jù)換色要求確定反吹次數(shù)。

(4) 手動(dòng)清理捉粉管和粉泵組件。如果2種顏色相差較大，必須拆解粉泵并逐一清理。

(5) 清理噴槍，并對(duì)噴粉室進(jìn)行再次清理。

(6) 關(guān)閉回粉功能，打開大旋風(fēng)下錐斗，清理并旋出篩網(wǎng)，同時(shí)將下錐斗置于旋風(fēng)體正下方。

(7) 開啟回粉管反吹，反吹次數(shù)根據(jù)客戶對(duì)產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求和粉末之間色差對(duì)比度而定。

(8) 用清掃槍清理下錐斗和大旋風(fēng)。

(9) 添加新粉并試噴1 min，粉末不回收。

(10) 用新粉噴涂工件。

3 結(jié)語(yǔ)

本文剖析了快速換色靜電噴涂系統(tǒng)中各組件影響換色效果的原因并給出了具體的應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)為快速換色系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了改進(jìn)方向和具體措施。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的快速換色清理步驟對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)具有指導(dǎo)意義。

[1] 南仁植. 粉末涂料與涂裝技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2000: 242-251.

[2] 沈立. 循環(huán)供粉系統(tǒng)中的噴涂換色[J]. 材料保護(hù), 1990, 23 (8): 18-21.

[3] 楊玉敏. 家電行業(yè)粉末涂裝生產(chǎn)線[J]. 涂料技術(shù)與文摘, 2015, 36 (3): 27-35.

[4] 葉敏偉. 新型粉末涂裝設(shè)備[J]. 電鍍與涂飾, 2011, 30 (10): 73-75.

[5] 天津七所高科技有限公司. 一種高效換色粉房: 201420830068.8 [P]. 2015–06–17.

[6] 金國(guó)淼. 除塵設(shè)備[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005: 40-44.

[ 編輯：杜娟娟 ]

2017年國(guó)內(nèi)外涂料涂裝行業(yè)展會(huì)及交流會(huì)預(yù)告

11月15日?11月17日

第二十二屆中國(guó)國(guó)際涂料展

地點(diǎn)：上海新國(guó)際博覽中心

單位：新展星展覽(深圳)有限公司

電話：0755–6138 8100

以上展會(huì)均納入雜志年度展會(huì)推廣計(jì)劃，詳細(xì)信息可登陸www.sfceo.net了解。若需確認(rèn)展會(huì)日程可靠性，請(qǐng)與聯(lián)絡(luò)單位聯(lián)系。

Analysis and control measures for color mixing problem happened in powder changing of electrostatic spraying system

JIN Hai-lu*, YANG Yu-min, LI Qing-jun, XU Yong-pan

The reasons why the component parts of an electrostatic spraying system having large cyclone recovery unit and rapid powder changing/supplying center affect the color mixing were introduced. Some countermeasures were presented, and the cleaning procedure was given.

electrostatic spray; powder coating; quick color changing; color mixing; cleaning procedure

Tianjin 707 Hi-tech Co., Ltd., Tianjin 300402, China

10.19289/j.1004-227x.2017.14.008

TQ639.3

：B

：1004 – 227X (2017) 14 – 0764 – 04

2016–10–19

2017–02–27

金海陸（1987–），男，河南商丘人，碩士，工程師，主要從事靜電粉末噴涂方面的研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) jinhailu-gd@163.com。