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1、涂装工艺与设备,湖北汽车工业学院材料工程教研室 李 志 辉 L 13986915727,涂装工艺与设备,2,粉末涂装的特点,粉末涂料涂装的特点 省资源 节能 低公害 生产效率高,粉末涂装与溶剂型涂料涂装的比较,3,涂装前处理,涂装前的表面处理 粉末涂装的前处理要求与涂漆件相同 包括 除油、除锈、磷化（氧化、表调、钝化封闭） 粉末涂装对金属工件的表面除锈要求较高 锈蚀产物可以在漆膜下继续扩展，加速漆膜的失效 对表面前处理的要求需和涂膜的品质要求相一致,4,粉末涂装方法,粉末涂装方法 流化床涂装 熔射法涂装 静电涂装 其它 摩擦静电喷涂法 静电流化床涂装法 静电热喷涂法 真空吸涂法 粉末电泳涂装
2、UV（光固化）涂装技术,See you！,6,粉末涂料与溶剂型涂料的涂装特点比较,7,流化床涂装,原理 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,流化床涂装,固体流态化过程：,固定床阶段,流化床阶段,气流输送阶段,8,流化床涂装,原理 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,流化床涂装,9,流化床涂装,流化床特点 流化床中的两相流动 导致床层内各处
3、的温度和浓度均匀一致 传热、传质推动力下降，使反应进展不易完成 具有类似液体的特性 服从阿基米德定律 床层面维持水平状态 具有溢流特性 具有连通效应 床面间的压差符合流体静力学原理,流化床涂装,10,流化床的不正常现象 腾涌现象 沟流,流化床涂装,11,流化床的优缺点 优点 床层温度分布均匀 流化床内的传热及传质速率高 床层和金属器壁之间的传热系数大 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 为小颗粒或粉末状物料的加工开辟了途径,流化床涂装,12,流化床的优缺点 缺点 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
4、返混造成反应速度降低和副反应增加 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。 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。 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。 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,流化床涂装,13,流化床涂装,流化床涂装的主要设备,流化床涂装,振动流化床结构示意图,14,流化床涂装,流化床涂装的工艺 工艺流程 工件预热 工件预热温度一般高于粉末涂料熔化温度3
5、0-60 过高过低都易出现质量问题 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,流化床涂装,工件,前处理,预热,浸涂,固（塑化）,冷却,成品,15,流化床涂装,涂膜常见问题 涂层不均匀 工件形状对流化床的粉末流化状态的影响 浸涂时间长短，主要造成上下的流挂 由于流化床的粉末流化状态不佳造成涂膜的不均匀 涂层厚度不够 工件预热不够 浸涂时间短 附着力不够 前处理不达标 工件预热温度不够 工件预热太过,流化床涂装,16,流化床涂装,原理 又称火焰喷涂法 压缩空气将粉末涂料从火焰喷嘴中心吹出 粉末涂料以高速通过喷嘴外围喷出的火焰区域 以熔融状态喷射黏附到工件表面,熔射法涂装,
6、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,17,熔射法涂装,特点 设备简单，价格低廉， 可以在工作现场施工操作 可以得到厚膜 可在湿度大和低温条件下操作 涂膜厚度不易控制 施工现场涂料飞扬较多，需增加积尘装置 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,熔射法涂装,18,静电粉末涂装,原理 电晕放电,静电粉末喷涂,19,静电粉末涂装,原理 电晕放电 粉末充电,静电粉末喷涂,20,静电粉末涂装,原理 电晕放电 粉末充电 粉末的吸附,静电粉末喷涂,21,静电粉末涂装,静电喷涂工艺参数 喷涂电压 在一定范围内，粉末附着量与喷
7、涂电压成正比 电压超过90kV时，粉末附着量反而随喷涂电压增大而下降。 随喷涂时间的增加，电压对粉层厚度增长率影响变小 喷涂距离增大时，电压对粉层厚度的影响变小 喷涂电压控制在60-80kV为佳,静电粉末喷涂,22,静电粉末涂装,静电喷涂工艺参数 喷涂电压 喷涂距离 喷涂电压不变时，喷涂距离增大，电场强度E将减小 E值对膜厚的影响非常的大,静电粉末喷涂,喷涂距离与沉积效率的关系,23,静电粉末涂装,静电喷涂工艺参数 喷涂电压 喷涂距离 供粉气压 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,静电粉末喷涂,供粉气压与沉积效率的关系,Why,24,静电粉末涂装,静电喷涂工艺参数 喷
8、涂电压 喷涂距离 供粉气压 喷粉量 粉层厚度的初始增长率与喷粉量成正比 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 一般喷涂施工中喷粉量控制在100-200g/min,静电粉末喷涂,25,静电粉末涂装,静电喷涂工艺参数 喷涂电压 喷涂距离 供粉气压 喷粉量 粉末特性影响,静电粉末喷涂,26,静电粉末涂装,静电喷涂工艺参数 喷涂电压 喷涂距离 供粉气压 喷粉量 粉末特性影响 粉末体积电阻 体积电阻小易于放出电荷，粉末颗粒易于脱落 处在高体积电阻时，粒子电荷不易放出，难于获得较厚的涂层 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,静电粉末
9、喷涂,27,静电粉末涂装,粉末静电喷涂设备系统结构,静电粉末喷涂,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,28,摩擦静电喷涂,原理 通过粉体与喷枪以及粉体之间的摩擦使粉末颗粒带电 特点 能较好的克服屏蔽 可获得较厚涂层，不产生反电离现象 设备简单 对粉体有选择性 喷枪粉体通道小，气压控制要求高 防潮、压缩空气要干燥 喷粉量不能过大,摩擦静电喷涂,29,光固化涂装技术,UV光固化涂料的发展 国外 1968年Bayer研发了第一代UVCC木器涂料 全球年增长率保持1015 欧、美、日三地UVCC产量占全球UVCC市场95的份额 全球涂料市场，
10、UVCC占其它涂料产品份额为15，预计到2015年达到30,光固化涂装技术,30,光固化涂装技术,UV光固化涂料的发展 国外 国内 我国于70年代开始研发UVCC 80年代，发展缓慢 90年代，得到快速的发展 目前UVCC的产量年增长率为4060，是全球发展最快的地区,光固化涂装技术,31,原理 以UV引发涂料聚合固化 特点 适合于透明液体涂料 粉末涂装中对粉末涂料的配方具有特殊的要求 固化温度低，对底材要求不高 固化时间较短 能耗少 不含VOC物质，环境友好性高 资源利用率高,光固化涂装技术,5E原则 Efficiency (高效) Energy Saving (节能) Enabling (
11、适应性广) Economy (经济) Environmental Friendly (环境友好),32,UV涂料的组成 光引发剂(35%) 预聚物(4060%) 活性稀释剂(4060%) 助剂(0.21%),光固化涂装技术,33,光固化涂装技术,涂装工艺 设备,光固化涂装技术,表面处理,静电涂装,熔融流平,UV固化,检验,成品,34,供粉器,将粉末涂料连续、均匀、定量地供给喷粉枪 种类 横向抽吸式流化床供粉器 纵向抽吸式流化床供粉器,供粉器,35,供粉器,供粉器,36,高压静电发生器,供给喷枪所需的高压静电 种类 电子管式 晶体管式 微处理式 高电压 低电流 自动保护电路,高压静电发生器,37
12、,静电喷枪,静电喷枪,38,静电喷枪,静电喷枪,39,粉末喷涂室与粉末回收系统,喷涂操作的场所 要求 具有合适的大小 良好的空气流通方式 便于清洗和换色 便于粉末回收 空气流通方式 向下吸走 水平吸走 底部吸走,粉末喷漆室,40,粉末喷涂室与粉末回收系统,粉末喷漆室,41,流化床涂装,特点 设备简单，价格低廉， 可以在工作现场施工操作 可以得到厚膜 可在湿度大和低温条件下操作 涂膜厚度不易控制 施工现场涂料飞扬较多，需增加积尘装置 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,熔射法涂装,42,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 固定床 流化床,
13、固定床,临界流化床,流化床,沸腾床,输送床,43,光引发剂,光引发剂的引发作用机理,44,光引发剂,光引发剂的引发作用机理 光引发剂的种类 自由基型 阳离子型 可见光型 水溶性型 高分子型,45,光引发剂,光引发剂的引发作用机理 光引发剂的种类 自由基型 阳离子型 可见光型 水溶性型 高分子型,1. 裂解型自由基光引发剂,2. 提氢型自由基光引发剂,46,光引发剂,光引发剂的引发作用机理 光引发剂的种类 自由基型 阳离子型 可见光型 水溶性型 高分子型,阳离子光引发剂的机理： 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。,芳基重氮盐,二芳基碘鎓盐,三芳基硫
14、鎓盐,芳基茂铁盐,47,光引发剂,光引发剂的引发作用机理 光引发剂的种类 自由基型 阳离子型 可见光型 水溶性型 高分子型,樟脑醌,钛茂,可见光引发剂 UVCC光引发剂一般对波长在300400nm的紫外光敏感,可见光引发剂对500nm以上的可见光敏感。 应用于信息、计算机、激光技术等领域。,48,预聚物,特点 主要成膜物质 分子量大，粘度高 对涂膜性能起决定作用 种类 不饱和聚酯 环氧丙烯酸酯 聚氨酯丙烯酸酯 聚氨酯丙烯酸酯 聚酯丙烯酸酯 聚醚丙烯酸酯,预聚物发展的方向： 1. 有机硅预聚物 2. 有机氟预聚物 3. 低粘度预聚物 4. 水溶性预聚物,49,活性稀释剂,现有稀释剂种类 单官能度
15、 苯乙烯、乙酸乙烯酯、N乙烯基吡咯烷酮、 单官能度丙烯酸酯等 二官能团 TPGDA(三缩丙二醇二丙烯酸酯) HDDA(己二醇二丙烯酸酯) NPGDA(戊二醇二丙烯酸酯)等。 三官能团 TMPTA(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯) PETA(季戊四醇三丙烯酸酯),50,活性稀释剂,活性稀释剂的发展方向： 烷氧基化 乙氧基化 (CH2CH2O) 丙氧基化 (CH2CH2CH2O) 烯基醚化 乙烯基醚化(CH2CHO)、 丙烯基醚化(CH2CHCH2O) 特点 粘度低 稀释能力强 活性高 毒性低,51,助剂,消泡剂 具有铺展、渗透性 降低气泡膜的表面张力 流平剂 提高涂料的流动性 克服涂膜的缩空、针孔、 橘皮、流挂等弊病 润湿、分散剂 用来提高颜料在涂料中的悬浮稳定性,52,预留页面,
