При работе электростатический распылитель или часть распылительной чаши подключается к отрицательному электроду, а заготовка подключается к положительному электроду и заземляется. Под высоким напряжением высоковольтного электростатического генератора между концом распылителя (или распылительной пластиной, распылительной чашей) и заготовкой образуется электростатическое поле.

Сила электрического поля, действующая на частицы краски, прямо пропорциональна напряжению электростатического поля и количеству заряда частиц краски и обратно пропорциональна расстоянию между распылителем и заготовкой;

При достаточно высоком напряжении в области около конца распылителя образуется зона ионизации воздуха, и воздух будет сильно ионизироваться и нагреваться, вызывая темно-красное ореола вокруг острого края распылителя или иглы, которое хорошо видно в темноте. Когда воздух создает сильный коронный разряд.

Большинство пленочных материалов в покрытиях, а именно смолы и пигменты, состоят из высокомолекулярных органических соединений, которые в основном являются проводящими диэлектриками. Помимо пленкообразующих материалов, растворительные покрытия также включают органические растворители, сорастворители, отвердители, электростатические разбавители и другие различные добавки и другие вещества.

За исключением бензола, ксилола, растворительного бензина и т. д., большинство этих растворительных веществ являются полярными веществами с низким удельным сопротивлением и определенной проводимостью. Они могут улучшить зарядные характеристики покрытия. Молекулярная структура диэлектриков может быть разделена на два типа: полярные молекулы и неполярные молекулы.

Диэлектрик, состоящий из полярных молекул, проявляет электрические свойства под действием внешнего электрического поля; диэлектрик, состоящий из неполярных молекул, проявляет электрические свойства под действием внешнего электрического поля, тем самым создавая сродство к внешним проводящим зарядам, так что диэлектрик применяется Его внешняя поверхность может быть локально заряжена в электрическом поле.

Краска распыляется после распыления сопла. Когда распыленные частицы краски проходят через иглу сопла или край распылительной пластины или чаши, они заряжаются в результате контакта. При прохождении через зону ионизации газа, образующуюся в результате коронного разряда, они будут одновременно увеличивать свою поверхностную плотность заряда.

Под действием электростатического поля эти отрицательно заряженные частицы краски движутся по поверхности заготовки с направляющей полярностью и осаждаются на поверхности заготовки, образуя равномерную лакокрасочную пленку.

Второе, ремесло

(1) Предварительная обработка поверхности. В основном обезжиривание и удаление ржавчины, метод такой же, как и предварительная обработка нанесения жидкой краски.

(2) Зачистка шпаклёвки. Зачистите проводящую шпаклёвку в соответствии со степенью дефектов заготовки, отшлифуйте её наждачной бумагой после высыхания, а затем переходите к следующему процессу.

(3) Защита (также известная как покрытие). Если некоторые части заготовки не требуют покрытия, их можно покрыть защитным клеем перед предварительным нагревом, чтобы избежать распыления краски.

(4) Предварительный нагрев. Как правило, предварительный нагрев не требуется. Если требуется более толстое покрытие, заготовку можно предварительно нагреть до 180-20°C, что может увеличить толщину покрытия.

(5) Распыление. В высоковольтном электростатическом поле распылитель порошка подключается к отрицательному полюсу, а заготовка заземляется (положительный полюс) для образования контура. Порошок распыляется из распылителя с помощью сжатого воздуха, который заряжается отрицательно, и распыляется на заготовку по принципу притяжения разноименных зарядов.

(6) Отверждение. После распыления заготовка отправляется в сушильную камеру при температуре 180～200℃ для нагрева с целью затвердевания порошка.

(7) Уборка. После отверждения покрытия удалите защитное покрытие и зачистите заусенцы.

(8) Инспекция. Проверьте покрытие заготовки и повторно распылите любые дефекты, такие как пропуски распыления, неровности, пузырьки и т. д.

(9) Обработка дефектов. Отремонтируйте или повторно распылите заготовки с дефектами, такими как пропуски распыления, поры, неровности, пузырьки и т. д., которые были обнаружены.

Третье, приложение

Равномерность, блеск и адгезия лакокрасочного слоя на поверхности заготовки, распыленной электростатическим распылением, лучше, чем при обычном ручном распылении.

В то же время электростатическая краска может распыляться независимо от того, является ли это обычной краской, масляной и магнитной смешанной краской, краской из перхлорэтилена, амино-смоляной краской, эпоксидной смоляной краской и т. д. Она проста в эксплуатации и может сэкономить около 50% краски по сравнению с обычным воздушным распылением.

Обычно требуется высокое давление воздуха, мелкие частицы краски и высокая скорость. Но если давление воздуха слишком высокое, эффект электричества будет разрушен. Подходящее давление краски и воздуха следует выбирать в зависимости от типа используемых красок и покрытий, места окраски и окрашиваемой заготовки и т. д.

Если краска содержит более тяжелые пигменты, можно использовать более высокое давление краски и воздуха; в противном случае давление краски и воздуха можно уменьшить. В обычных условиях давление подачи краски составляет 0,12～0,24 МПа, а давление воздуха для распыления составляет 0,15～0,20 МПа.

Первый в мире комплект оборудования для порошкового электростатического распыления был успешно разработан французской компанией SAMES в 1962 году. С тех пор технология порошкового электростатического распыления быстро развивалась в различных странах мира и постепенно заменяет технологию растворительных покрытий.

Развитие технологии порошкового электростатического распыления в нашей стране относительно запоздало, но оно имеет большой потенциал для развития. Порошковое покрытие не содержит растворителя. Порошковое покрытие распыляется на поверхность заготовки электростатическим распылением. Неприлипающий слой порошковых частиц нагревается и расплавляется, образуя прочное покрытие и прочно соединяясь с поверхностью заготовки.

Это покрытие обладает отличными антикоррозионными свойствами и декоративными функциями. По сравнению с традиционными растворительными покрытиями, оно имеет преимущества в безопасности, меньшем загрязнении, хорошей адаптируемости, высокой эффективности и не зависит от нефти в качестве сырья. Но в настоящее время у него также есть некоторые недостатки: большие единовременные инвестиции, неудобная замена цвета и т. д.

Корпус холодильника, производимый нашей компанией, использует технологию порошкового электростатического распыления, используя оборудование для порошкового электростатического распыления, изготовленное корпорацией Nordson в конце 1990-х годов. Возьмем этот комплект оборудования и его технологию применения в качестве примера, чтобы рассказать о понимании автора.

1. Типовой технологический процесс порошкового электростатического распыления

Предварительная обработка заготовки → порошковое распыление → отверждение → инспекция → готовая продукция

1.1 Предварительная обработка

После предварительной обработки заготовки для удаления масла и пыли с поверхности холоднокатаной стальной пластины можно распылять порошок. Одновременно на поверхности заготовки образуется фосфатная пленка на основе цинка для повышения адгезии после порошкового распыления.

Заготовка после предварительной обработки должна быть полностью высушена и охлаждена до температуры ниже 35 ℃, чтобы обеспечить физико-химические свойства и качество внешнего вида заготовки после порошкового распыления.

1.2 Порошковое распыление

1.2.1 Основные принципы электростатического порошкового распыления

Заготовка поступает в позицию распылительной головки порошковой окрасочной камеры через конвейерную цепь для подготовки к операции распыления. Электростатический генератор подает высоковольтное статическое электричество (отрицательный электрод) через электродную иглу сопла распылительной головки в пространство в направлении заготовки. Смесь порошка и сжатого воздуха из сопла распылительной головки и окружающего электрода ионизируется (заряжается отрицательно).

Заготовка проходит через подвеску и соединяется с землей (заземляющий электрод) через конвейер, так что между распылительной головкой и заготовкой образуется электрическое поле. Порошок достигает поверхности заготовки под двойным воздействием силы электрического поля и давления сжатого воздуха и образует слой на поверхности заготовки за счет электростатического притяжения. Равномерное покрытие.

1.2.2 Основные сырьевые материалы для электростатического порошкового распыления

Используется внутреннее эпоксиэфирное порошковое покрытие. Его основные компоненты: эпоксидная смола, полиэфирная смола, отвердитель, пигменты, наполнители и различные добавки (такие как выравнивающие агенты, влагозащитные агенты, модификаторы краев и т. д.). После нагрева и отверждения порошка образуется поверхность заготовки. Необходимо покрытие.

Вспомогательным материалом является сжатый воздух, который должен быть чистым, сухим, без масла и без воды [содержание воды менее 1,3 г/м3, содержание масла менее 1,0×10-5% (массовая доля)]

1.2.3 Технология нанесения электростатического порошкового покрытия

Статическое высокое напряжение 60-90 кВ. Слишком высокое напряжение легко вызывает отскок порошка и точечную коррозию краев; слишком низкое напряжение приводит к низкой скорости захвата порошка.

Электростатический ток составляет 10-20 мкА. Если ток слишком высок, легко происходит пробой разряда порошкового покрытия; если ток слишком низкий, скорость загрузки порошка низкая.

Расход и давление составляют 0,30-0,55 МПа, чем выше расход и давление. Если оно высокое, скорость осаждения порошка будет выше, что способствует быстрому получению заданной толщины покрытия, но если оно слишком высокое, это увеличит количество порошка и износ распылительной головки.

Давление распыления составляет 0,30～0,45 МПа. Умеренное повышение давления распыления может обеспечить равномерную толщину порошкового покрытия, но слишком высокое давление приведет к быстрому износу деталей подачи порошка. Умеренное снижение давления распыления может улучшить покрытие порошком, но если оно слишком низкое, это легко приведет к засорению деталей подачи порошка.

Давление очистки пистолета составляет 0,5 МПа. Если давление очистки слишком высокое, это ускорит истирание наконечника пистолета, а если оно слишком низкое, это легко приведет к засорению наконечника пистолета.

Давление флюидизации бункера для подачи порошка составляет 0,04～0,10 МПа. Если давление флюидизации бункера для подачи порошка слишком высокое, плотность порошка уменьшится, а производительность снизится.

Расстояние между соплом распылительной головки и заготовкой составляет 150～300 мм. Если расстояние между соплом распылительной головки и заготовкой слишком мало, легко происходит пробой разряда порошкового покрытия, а слишком большое расстояние увеличивает количество порошка и снижает производительность.

Скорость конвейерной цепи составляет 4,5～5,5 м/мин. Слишком высокая скорость конвейерной цепи приведет к недостаточной толщине порошкового покрытия, а слишком низкая скорость снизит производительность.

1.2.4 Основное оборудование для электростатического порошкового распыления

● Распылительная головка и электростатический контроллер

Помимо традиционной встроенной электродной иглы, распылительная головка также оснащена кольцевым коронным разрядом для обеспечения более равномерного электростатического поля и поддержания равномерной толщины порошкового покрытия. Электростатический контроллер генерирует необходимое электростатическое высокое напряжение и поддерживает его стабильность с колебаниями менее 10%.

● Система подачи порошка

Система подачи порошка состоит из нового порошкового бункера, вращающегося сита и бункера для подачи порошка. Порошковое покрытие сначала добавляется в новый порошковый бункер, сжатый воздух проходит через микроотверстия на флюидизационной пластине в нижней части нового порошкового бункера для предварительной флюидизации порошка, а затем подается в вращающееся сито через порошковый насос.

Вращающееся сито отделяет частицы порошка со слишком большим размером частиц (более 100 мкм), а оставшийся порошок попадает в бункер для подачи порошка. Бункер для подачи порошка флюидизирует порошок до заданного уровня, а затем подает его в распылительную головку через порошковый насос и порошкопровод.

● Система рециркуляции

За исключением части порошка, распыляемого распылительной головкой, которая адсорбируется на поверхности заготовки (обычно от 50% до 70%, 70% нашей компанией), остальная часть естественным образом оседает.

Часть порошка в процессе осаждения собирается циклонным устройством для рекуперации на боковой стенке камеры порошкового распыления, а частицы порошка с более крупным размером частиц (более 12 мкм) отделяются по принципу центробежного разделения и возвращаются во вращающееся сито для повторного использования.

Частицы порошка размером менее 12 мкм поступают в устройство для рекуперации фильтрующего элемента, где порошок встряхивается импульсным сжатым воздухом в сборный бункер в нижней части фильтрующего элемента. Эта часть порошка регулярно очищается и упаковывается для продажи.

Очищенный воздух (содержащий размер частиц порошка менее 1 мкм и концентрацию менее 5 г/м3) из отделенного порошка выводится в камеру порошкового распыления для поддержания небольшого отрицательного давления в камере порошкового распыления.

Если отрицательное давление слишком большое, легко всасывается пыль и примеси извне камеры порошкового распыления. Если отрицательное давление слишком мало или положительное, легко происходит переполнение порошка. Порошок, осевший на дне камеры порошкового распыления, собирается, а затем поступает во вращающееся сито через порошковый насос для повторного использования.

Смешивание регенерированного и нового порошка составляет от (1:3) до (1:1). Благодаря этой системе рециркуляции общая степень использования порошка в компании в среднем достигает 95%.

● Камера порошкового распыления

Верхняя и боковая пластины изготовлены из светопропускающего полипропиленового пластика для минимизации количества адгезии порошка и предотвращения накопления статических зарядов, которые могут мешать электростатическому полю. Нижняя пластина и основание изготовлены из нержавеющей стали, что обеспечивает простоту очистки и достаточную механическую прочность.

● Вспомогательная система

Включая кондиционеры, осушители. Функция кондиционера заключается в поддержании температуры распыления порошка ниже 35°C во избежание агломерации порошка; другая функция заключается в поддержании небольшого отрицательного давления в камере порошкового распыления за счет циркуляции воздуха (скорость ветра менее 0,3 м/с).

Функция осушителя заключается в поддержании относительной влажности камеры порошкового распыления на уровне 45% до 55%. Воздух с чрезмерной влажностью склонен к разряду и пробою порошкового покрытия, а если влажность слишком низкая, проводимость плохая, и его трудно ионизировать.

1.3 отверждение

1.3.1 Основной принцип отверждения порошка

Эпоксидная группа в эпоксидной смоле, карбоксильная группа в полиэфирной смоле и аминная группа в отвердителе подвергаются поликонденсации и реакции присоединения, образуя сшитую макромолекулярную сеть, и одновременно выделяют небольшие молекулы газов (побочные продукты).

Процесс отверждения делится на 4 стадии: плавление, выравнивание, гелеобразование и отверждение. После повышения температуры до точки плавления поверхностный порошок на заготовке начинает плавиться и постепенно образует вихрь с внутренним порошком до полного расплавления.

После полного расплавления порошка он начинает медленно течь, образуя тонкий и плоский слой на поверхности заготовки. Эта стадия называется выравниванием. После дальнейшего повышения температуры и достижения точки гелеобразования наблюдается короткий период гелеобразования (температура остается неизменной), после чего температура продолжает повышаться, порошок подвергается химической реакции и отверждается.

1.3.2 Основной процесс отверждения порошка

Используемый процесс отверждения порошка: 180°C, выпекать 15 минут, что является нормальным отверждением. Температура и время относятся к фактической температуре заготовки и суммарному времени поддержания температуры не ниже этой температуры, а не к заданной температуре печи отверждения и времени прохождения заготовки в печи.

Однако, эти два параметра взаимосвязаны. При первоначальном вводе оборудования в эксплуатацию необходимо использовать трекер температуры печи для измерения температуры поверхности и суммарного времени для 3 точек (верхней, средней и нижней) самой большой заготовки и регулировать заданную температуру печи отверждения и скорость конвейерной цепи в соответствии с результатами измерений (это определяет время прохождения заготовки в печи) до тех пор, пока не будут выполнены требования вышеупомянутого процесса отверждения.

Таким образом, можно получить соответствующую связь между двумя параметрами, поэтому в течение определенного периода времени (обычно 2 месяца) требуется только регулирование скорости для обеспечения процесса отверждения.

1.3.3 Основное оборудование для отверждения порошка

Оборудование в основном включает три части: нагревательную горелку, циркуляционный вентилятор и воздуховод, а также корпус печи. Нагревательная горелка, используемая нашей компанией, является продуктом немецкой компании Weishaupt, использующей легкое дизельное топливо 0～35#. Она обладает преимуществами высокой эффективности нагрева и экономии топлива.

Циркуляционный вентилятор осуществляет теплообмен. Первое отверстие воздуховода находится в нижней части печи, а каждые 600 мм вверх расположены три отверстия. Это гарантирует, что колебание температуры в пределах заготовки размером 1200 мм будет менее 5°C, и предотвращает чрезмерную разницу в цвете между верхней и нижней частями заготовки.

Воздуховод обратного потока расположен в верхней части корпуса печи, что обеспечивает максимально равномерное распределение температуры в верхней и нижней частях корпуса печи. Корпус печи имеет мостовую конструкцию, которая не только способствует сохранению горячего воздуха, но и предотвращает уменьшение объема воздуха в печи после окончания производства и попадание внешней пыли и примесей.

1.4 Инспекция

После отверждения заготовки основной ежедневный осмотр включает внешний вид (гладкая и блестящая поверхность, наличие дефектов, таких как частицы, усадка и т.д.) и толщину (контроль в пределах 55-90 мкм).

При первой отладке или замене порошка необходимо использовать соответствующий измерительный прибор для проверки следующих параметров: внешний вид, блеск, цветовая разница, толщина покрытия, адгезия (метод поперечного разреза), твердость (метод карандаша), ударная прочность, соленая атмосфера (400 ч), атмосферостойкость (искусственное ускоренное старение), термостойкость и влагостойкость (1000 ч)

1.5 Готовая продукция

После проверки готовая продукция сортируется и размещается в транспортных средствах и оборотных ящиках, разделяется друг от друга мягкими материалами, такими как газеты, для предотвращения царапин и маркируется для использования.

2. Распространенные проблемы и решения при электростатическом порошковом напылении

2.1 Примеси в покрытии

Распространенные примеси в основном поступают из частиц в среде порошкового распыления и примесей, вызванных различными другими факторами. Они суммированы следующим образом:

(1) Примеси отверждения в печи. Решение: тщательно очистить внутреннюю стенку печи отверждения влажной тканью и пылесосом, уделяя особое внимание зазору между подвесной цепью и воздуховодом. Если это крупная черная примесь, необходимо проверить, поврежден ли фильтр воздуховода, и при наличии повреждений заменить его вовремя.

(2) Примеси в камере порошкового распыления. В основном пыль, волокна одежды, абразивные частицы оборудования и система осаждения пыли. Решение: использовать сжатый воздух для продувки системы порошкового распыления перед началом работы каждый день и тщательно очистить оборудование для порошкового распыления и камеру порошкового распыления влажной тканью и пылесосом.

(3) Примеси подвесной цепи. В основном продукты маслоотбойника подвесной цепи и поддона распределителя воды (материал - оцинкованный лист) после коррозии парами кислоты и щелочи предварительной обработки. Решение: регулярно очищать эти устройства.

(4) Примеси порошка. Основные причины: избыток добавок в порошке, неравномерное диспергирование пигмента и пятна порошка, вызванные экструзией порошка. Решение: улучшить качество порошка и усовершенствовать методы хранения и транспортировки порошка.

(5) Примеси предварительной обработки. В основном это крупные частицы примесей, вызванные шлаком фосфатирования, и хлопья мелких примесей, вызванные желтой ржавчиной фосфатирующей пленки. Решение: своевременно очищать шлак, накопившийся в фосфатировочном баке и распылительной магистрали, и контролировать концентрацию и соотношение жидкости в фосфатировочном баке.

(6) Водные примеси. Это в основном примеси, вызванные чрезмерным содержанием песка и соли в воде, используемой в предварительной обработке. Решение: добавить фильтр для воды и использовать чистую воду в качестве последних двух этапов промывочной воды.

2.2 Усадка покрытия

(1) Усадка, вызванная остаточным поверхностно-активным веществом, вызванная плохой предварительной обработкой обезжиривания или плохой промывкой водой после обезжиривания. Решение: контролировать концентрацию и соотношение бака предварительного обезжиривания и бака обезжиривания, уменьшить количество масла на заготовке и усилить эффект промывки.

(2) Водная усадка, вызванная чрезмерным содержанием масла.

Решение: добавить фильтр на входе воды, чтобы предотвратить утечку масла из насоса водоснабжения.

(3) Усадка, вызванная чрезмерным содержанием воды в сжатом воздухе. Решение: своевременно удалять конденсат сжатого воздуха.

(4) Усадка, вызванная влажным порошком. Решение: улучшить условия хранения и транспортировки порошка и добавить осушитель для обеспечения своевременного использования регенерированного порошка.

(5) Усадка, вызванная маслом на подвесной цепи, сдуваемым кондиционером на заготовку. Решение: изменить положение и направление выхода воздуха кондиционера.

(6) Усадка, вызванная смешиванием порошка. Решение: тщательно очистить систему порошкового распыления при смене порошка.

2.3 Хроматическая аберрация покрытия

(1) Разница в цвете, вызванная неравномерным распределением порошковых пигментов. Решение: улучшить качество порошка, чтобы обеспечить, чтобы L, a и b порошка не сильно отличались, а положительные и отрицательные значения были равномерными.

(2) Разница в цвете, вызванная различными температурами отверждения. Решение: контролировать заданную температуру и скорость конвейерной цепи, чтобы поддерживать постоянство и стабильность температуры и времени отверждения заготовки.

(3) Разница в цвете, вызванная неравномерной толщиной покрытия. Решение: отрегулировать параметры процесса порошкового распыления и обеспечить хорошую работу оборудования для порошкового распыления, чтобы обеспечить равномерную толщину покрытия.

2.4 Плохая адгезия покрытия

(1) Неполная промывка водой на этапе предварительной обработки приводит к плохой адгезии из-за остатков обезжиривающего агента, остатков фосфатирования на заготовке или загрязнения моечной ванны щелочью. Решение: усилить промывку водой, отрегулировать параметры процесса обезжиривания и предотвратить попадание обезжиривающей жидкости в моечную ванну после фосфатирования.

(2) Плохая адгезия, вызванная пожелтением, помутнением или частичным отсутствием фосфатного покрытия. Решение: отрегулировать концентрацию и соотношение раствора фосфатирующей ванны и повысить температуру фосфатирования.

(3) Плохая адгезия, вызванная недостаточной сушкой влаги в углах заготовки. Решение: повысить температуру сушки.

(4) Плохая адгезия к большим участкам покрытия, вызванная недостаточной температурой отверждения. Решение: повысить температуру отверждения.

(5) Плохая адгезия, вызванная чрезмерным содержанием масла и соли в воде из глубокой скважины. Решение: добавить фильтр на входе воды и использовать чистую воду в качестве последних двух промывочных вод.

Вкратце, существует еще много технологий порошкового электростатического распыления и способов их применения, которые необходимо гибко использовать на практике.