新型粉末噴涂裝備

葉敏偉

（諾信(中國(guó))有限公司，上海 201203）

新型粉末噴涂裝備

葉敏偉

（諾信(中國(guó))有限公司，上海 201203）

粉末噴涂技術(shù)的不斷發(fā)展，促進(jìn)了各種各樣的新材料和設(shè)備的產(chǎn)生。本文介紹了諾信近期推出的粉末噴涂新材料和設(shè)備，包括用作粉房壁的Apogee材料、用于粉末傳輸?shù)拿芟噍斔图夹g(shù)(HDLV)、Prodigy噴槍及其配套的噴涂換色生產(chǎn)線。這些新技術(shù)使得客戶能夠獲得干凈、快捷和低排放的表面處理。

粉末噴涂；粉房壁材；密相輸送技術(shù)；噴槍；換色生產(chǎn)線

Author’s address:Nordson (China) Co., Ltd, Shanghai 201203, China

1 前言

隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)環(huán)保要求不斷提高，傳統(tǒng)的粉末噴涂設(shè)備也在不斷更新?lián)Q代。諾信作為全球粉末噴涂設(shè)備的頂尖制造商，始終保持對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)研發(fā)和推廣的熱情，以促進(jìn)粉末噴涂技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。本文介紹最近應(yīng)用于粉末噴涂工藝的新材料及設(shè)備。

2 粉末噴涂新裝備

2. 1 新型粉房壁材料

噴房結(jié)構(gòu)需要滿足以下條件：能夠包裹工件實(shí)施噴涂作業(yè)，在噴涂作業(yè)時(shí)不污染環(huán)境，并能及時(shí)回收粉末。因此，噴房往往需要一些硬性材料來(lái)搭建，如不銹鋼、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)等。傳統(tǒng)噴房如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)粉末噴房Figure 1 Traditional powder spraying room

衡量粉房壁材料性能的指標(biāo)通常有 2種──堅(jiān)固性和粉末附著率。堅(jiān)固性自然是針對(duì)減少粉房壁的磨損或者其他損壞，而粉末粘附率卻是一個(gè)用來(lái)衡量工作效率、粉房清潔時(shí)間的重要指標(biāo)。上述 3種傳統(tǒng)粉房壁材料的性能指標(biāo)見表1。

表1 傳統(tǒng)粉房壁材料性能指標(biāo)Table 1 Performance indexes of wall materials for traditional powder spraying room

不難看出，這 3種材料都有自己明顯的優(yōu)缺點(diǎn)。如何在這些重要的指標(biāo)中尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，找到一種既堅(jiān)固，又容易清洗，同時(shí)抗腐蝕、抗溶解的新材料，一直成為諾信不停探索和研究的方向。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的科學(xué)研究，諾信推出了全新的Apogee材料。這是一種高分子聚合材料，具有以下優(yōu)點(diǎn)：較輕的質(zhì)量(與相同體積的上述 3種傳統(tǒng)材料對(duì)比)，材料極其堅(jiān)固(無(wú)需外部支撐就可用于搭建粉房)，能夠建成壁厚1.5英寸(約3.81 cm)的具有三明治結(jié)構(gòu)的噴房，抗靜電性能極佳。諾信對(duì)這種新型材料進(jìn)行了不同的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證其可靠性。

(1) 跌落試驗(yàn)：將20 kg重的鐵錘從距離材料30 m高處自由落下，材料完好無(wú)損。

(2) 碾壓試驗(yàn)：2 t重的皮卡車懸停碾壓板材，材料完好無(wú)損。該試驗(yàn)過(guò)程見圖2。

圖2 2 t皮卡車碾壓試驗(yàn)照片F(xiàn)igure 2 Photo of roller compaction test with 2 t pickup truck

(3) 粉末附著率試驗(yàn)：選擇PP、PVC和PC(聚碳酸酯)等材料進(jìn)行同等條件下的粉末噴涂，與 Apogee材料進(jìn)行對(duì)比。所有試驗(yàn)體均是不良導(dǎo)體。由于不銹鋼是優(yōu)良的導(dǎo)體，因此不列入實(shí)驗(yàn)范圍。噴涂完畢，發(fā)覺(jué)Apogee沾染的粉末量最少。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 4種材料的粉末附著率試驗(yàn)照片F(xiàn)igure 3 Photos of powder adhesion test for four materials

新型Apogee與傳統(tǒng)粉房壁材料性能對(duì)比見表2?？梢钥闯觯珹pogee材料有著極其堅(jiān)固的物理性能，吸附粉末最少，具有粉末噴涂所希望的均衡性能，是粉房壁材料理想的取代品。

表2 新材料與傳統(tǒng)材料的性能對(duì)比Table 2 Comparison between performances of new and traditional materials

2. 2 最新的粉末傳輸技術(shù)——HDLV技術(shù)

傳統(tǒng)的物料(粉末)輸送通常使用文丘里技術(shù)，文丘里粉泵就是在這樣的背景下誕生的，見圖4。

圖4 文丘里粉泵粉末傳輸示意圖Figure 4 Schematic diagram of powder transport by Venturi powder pump

文丘里輸送技術(shù)是利用高速氣流形成真空抽吸來(lái)推動(dòng)粉末的流動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是有以下的局限性：

(1) 流速過(guò)高，粉末流較急，因此很難覆蓋一些難以滲透的區(qū)域。另外，高流速使得粉末對(duì)管路的沖擊摩擦大大增加，增加了備品備件的消耗。

(2) 氣流帶動(dòng)的粉末密度小。

(3) 壓縮空氣消耗過(guò)多。

因此，在粉末噴涂生產(chǎn)工藝上，文丘里輸送存在很難提升產(chǎn)品品質(zhì)、使用成本上升的問(wèn)題。

要改善傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)，僅僅從文丘里原理著手，很難獲得徹底解決。諾信在匯聚了物料輸送學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)等方面的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，推出了一種全新的粉末輸送技術(shù)──HDLV(High Density and Low Velocity)技術(shù)[1]，即密相輸送技術(shù)(Dense Phase Pneumatic Conveying)。密相輸送技術(shù)是指栓流氣力輸送，即粉料在輸送管中不再散開，而是形成料栓，依靠料栓兩端的靜壓差向前移動(dòng)，具有低速、密相及低動(dòng)力指數(shù)等特點(diǎn)。這是一種理想的輸送方式，其工作原理可用圖5表示。

傳統(tǒng)的文丘里傳輸中，粉末在氣固中的比例只有40%，而且管壁材料的磨損與流速的2次方或者3次方成正比[2]。這就意味著，哪怕速度只上升3個(gè)百分點(diǎn)，磨損率就要提高9 ～ 27個(gè)百分點(diǎn)。而密相技術(shù)的低流速、高密度粉末流作用，能夠使材料的磨損率盡可能地降低[3]。采用新的HDLV技術(shù)，解決了粉末輸送中的瓶頸問(wèn)題，大大提高了粉末的輸送效率。

表3為傳統(tǒng)文丘里粉泵同新型HDLV泵的性能比較。不難看出，使用了小口徑粉管的HDLV泵卻有著強(qiáng)大的輸送效率。一般情況下，一把使用HDLV泵的噴槍效率抵得上2把普通噴槍。

圖5 HDLV泵粉末傳輸示意圖Figure 5 Schematic diagram of powder transport for HDLV powder pump

表3 HDLV泵和文丘里粉泵的性能對(duì)比Table 3 Comparison between performances of HDLV and Venturi pumps

2. 3 新的換色理念

傳統(tǒng)的換色通常要使用大型的換色噴房，這樣的噴涂方式比較適合大面積、大批量的生產(chǎn)，一般有以下特點(diǎn)：大批量，種類較為固定，需要更換的顏色較為固定、工件較為規(guī)則。

假設(shè)一家工廠一天換5 ～ 6次顏色，每次換色的時(shí)間大概在10 ～ 15 min左右，那么每天消耗在換色上的時(shí)間為 50 ～ 90 min。在這段時(shí)間內(nèi)，噴房要停止工作，而所有的爐體都在白白消耗能量。由此可見，大型換色噴房只適合大生產(chǎn)的使用狀況。如果是以下特性的工件需要噴涂，如小批量、多批次、顏色繁多(甚至一天換幾十次顏色)、工件較為復(fù)雜等，那么常規(guī)的換色噴房可能就不適合其生產(chǎn)條件了。

如果是產(chǎn)品批量較小，種類卻很多，同時(shí)需要用多種顏色進(jìn)行表面處理，那么換色時(shí)，停機(jī)清理產(chǎn)生的時(shí)間和能源損失大大高于回收粉的成本。在此情況下，就需要一種全新的換色手段。而此前所述的HDLV技術(shù)，正可運(yùn)用于這樣的換色手段之中。圖 6為使用了諾信全新Prodigy噴槍的噴涂換色生產(chǎn)線。新的工作方式使得所有的噴涂工作均在一條線上完成，一個(gè)或者兩個(gè)噴房就可以完成多種顏色的噴涂工作。全新的換色理念要求不再回收粉末。因此，諾信有針對(duì)性地推出Prodigy噴槍，以符合新的換色理念的需求。

圖6 新型換色生產(chǎn)線Figure 6 New color changing production line

圖7 Prodigy噴槍及其配套的各種顏色的粉桶Figure 7 Prodigy spraying gun and the affiliated barrels containing various color powder

然而，粉末不回收所帶來(lái)的需求是：換色時(shí)間短(數(shù)十秒內(nèi)完成)，以減少停機(jī)造成的損失；上粉率高，浪費(fèi)的粉末少(利用上粉率盡量減少粉末的損失)。而Prodigy噴槍具有以下特性：裝備有HDLV粉泵，配有全自動(dòng)換色系統(tǒng)，能在20 s內(nèi)完成換色，最高能配備28種顏色。因此，Prodigy噴槍達(dá)到新的換色理念的要求。圖7為Prodigy噴槍及其裝配的不同顏色的粉桶。

新的換色方式使得客戶在面對(duì)難以噴涂的工件或者有頻繁換色需求時(shí)，多了一種工藝上的選擇。

3 結(jié)語(yǔ)

作為一個(gè)涂裝行業(yè)的領(lǐng)軍者，諾信不停探索新的產(chǎn)品以及技術(shù)，并將之運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，并希望能與各行各業(yè)合作，一起將高效、低碳的噴涂方式提供給廣大的用戶，一起推動(dòng)整個(gè)粉末噴涂行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

[1] KONRAD K. Dense-phase pneumatic conveying: a review [J]. Powder Technology, 1986, 49 (1): 1-35.

[2] 王海軍. 文丘里管射流裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理[J]. 西南科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, 19 (2): 41-44.

[3] 高敬國(guó), 徐德龍, 趙江平. 粉體密相氣力輸送理論與技術(shù)進(jìn)展[J]. 中國(guó)粉體技術(shù), 1999, 5 (5): 35-37.

Novel powder spraying equipments //

YE Min-wei

The development of powder spraying technology has accelerated the production of various new materials and equipments. In the article, the novel powder spraying material and equipments recently launched by Nordson were introduced, including Apogee material used on powder room wall, dense phase pneumatic conveying (HDLV) technology applied to powder transport, as well as Prodigy spraying gun and affiliated color-changeable spraying production line. A clear, fast and low-emission surface treatment can be achieved for clients by the novel technologies.

powder spraying; wall material for powder spraying room; high dense and low velocity pneumatic conveying technology; spraying gun; color changing production line

TQ639.3

A

1004 – 227X (2011) 10 – 0073 – 03

2011–05–31

2011–06–27

葉敏偉（1979–），男，上海人，本科，市場(chǎng)經(jīng)理，主要從事粉末噴涂的技術(shù)革新及應(yīng)用。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) pye@nordson.com。

[ 編輯：韋鳳仙 ]