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水性涂料在电梯静电涂装中应用概述-【新闻】

发布时间:2021-05-28 15:26:04 阅读: 来源:颚式破碎机厂家

水性涂料在电梯静电涂装中应用概述

1国产水性漆静电涂装在国内电梯行业首次应用成功

在涂料调配和喷枪清洗时用纯水代替有机溶剂,实现了真正的环保涂装且降低了综合生产成本;在自然条件下可静电喷涂生产而不需要在恒温恒湿的条件下进行涂装;首次实现了电泳涂装和静电喷漆共线生产,产品耐盐雾性、装饰性和生产效率有较大的提高。以环保、可施工性好、产品质量高、装饰性好、综合使用成本低,各项性能满足使用要求,具有广阔的市场前景,可以借鉴推广到其它行业水性漆的涂装。

1.1高品质、环保是涂装生产的要求

在电梯生产中,钣金件加工是主要制作工序之一。钣金件制作中碳钢材料占主要比例,碳钢材料都需要进行涂装处理,其目的主要是提高被涂装件的防护性和装饰性,目前大部分电梯的涂装为喷粉涂装,因喷粉涂装具有生产成本低、环保而得到广范应用。但喷粉涂装因换色困难、装饰性不如喷漆好,使用受到一定限制。日立电梯(上海)有限公司涂装生产线于2008年6月建成投产,涂装线设计方案在初期论证时,把追求产品的高品质、生产过程中超级环保节能作为工作指导思想,通过对原材料、设备、工艺等综合因素考虑,底漆采用电泳涂装,面漆采用水性漆静电喷涂工艺。底漆电泳涂装保证了涂装产品防护性能要求,面漆水性漆静电喷涂满足其装饰性能要求,且电泳底漆和水性面漆共线生产,实现了涂装生产高度自动化、环保节能,能明显提高涂装产品质量和生产效率。

1.2涂装线工艺布局介绍

经过反复论证比较,确定生产工艺为:

预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→表调→磷化→水洗3→水洗4→电泳底漆→UF冲洗→干燥→静电喷涂水性面漆→表干→静电喷涂水性罩光漆→流平→罩光漆干燥→下件包装

2涂装工艺介绍

2.1前处理工艺

前处理工艺对涂装生产十分重要,采用喷淋处理,共8个工序。脱脂有2道工序,分别是预脱脂、脱脂,脱脂液控制重点是:喷淋时间预脱脂1.5min,脱脂3min,喷淋压力为0.10~0.15MPa,温度为(55±5)℃,碱度在18~28pt,日常使用时表面油污一定要清除干净,应及时观察槽液的液位防止出现低液位,在加料时应注意分多次少量加入,严禁脱脂剂一次大量倒入槽内而造成结块和沉淀,影响正常使用。脱脂后水洗工位有水洗1和水洗2两道水洗,水洗工位的水质应保持干净,给水洗2水槽工位补充新鲜水,待水洗2工位水槽水满后溢流到水洗1工位,这样才能把工件表面的脱脂剂清洗干净,且水洗槽的水每周应更换一次。表调的作用是形成磷化晶核,使磷化膜更均匀致密,表调的pH为8~9,因在使用过程中表调剂会老化,必须定期更换表调剂,表调剂一般每周更换一次,同时注意磷化液不能进入到表调液中。磷化是前处理控制的重点,使用的是锌系磷化,磷化膜的主要作用是增加涂膜的耐腐蚀性和提高漆膜的附着力,总酸度为18~25pt,游离酸度为0.7~1.0pt,促进剂浓度为1~3pt,施工方式主要有浸泡式和喷淋式,喷淋式的喷淋压力越小越好,因磷化过程中会产生磷酸铁沉淀,堵塞管路和喷嘴,为减少沉渣,在加入中和剂和促进剂时应用水调稀原液且少量多次加入,对已产生的沉渣应定期进行压榨处理。

磷化完成后必须用水对磷化膜表面的沉渣进行清洗,水洗3和水洗4就是起到冲洗磷化膜表面浮渣的作用,因电泳槽液不能被污染,进入到电泳槽中的冲洗液的电导率不能超过50μS/cm,因此水洗3和水洗4的水质应是纯水,其电导率在10μS/cm以下。前处理总的要求是各工序的工艺参数必须调整到规定范围内,脱脂必须彻底干净,各水洗工序的水质应保持干净,形成的磷化膜应均匀致密。

2.2电泳工艺

电泳涂装设备主要由电泳主槽、电泳副槽、阳极系统、超滤系统、冷却系统及UF喷淋系统构成。电泳主槽由槽体、循环管道、循环泵构成,其作用是装载电泳漆并保持其循环,主槽结构是船形的,上部长16m,底部长6m,高3.7m,电泳时间3min。电泳副槽的作用是当电泳主槽需要清理或转槽时暂时存放主槽中的电泳漆。阳极系统由直流电源、阳极膜、阳极管及阳极液循环系统构成。目前常用的是阴极电泳,电泳的部件是阴极,与其对应的是阳极,通过直流电源形成的电场,使带正电荷的阳离子被吸附到部件表面并沉积。电泳形成的机理是一个复杂的电化学过程,其主要机理是电解、电泳、电沉积和电渗4个步骤。阳极膜的主要作用是交换电泳漆中的离子,稳定槽液的pH,在电泳过程中不停地有酸根离子进入到阳极液中,会使阳极液的电导率不断升高,因此必须给阳极水箱定时补充纯水,维持阳极液的电导率在一定范围内。因阳极膜长期浸入在电泳漆中,是一种选择性透过膜,对小分子的酸根离子和氢离子可以透过,对涂料等的大分子不能透过,因此阳极膜不能有堵塞现象,特别是转槽清洗时阳极膜不能外露时间过长,否则造成膜堵塞而影响使用,堵塞严重时应更换阳极膜,在生产中阳极液最好保持循环状态,若阳极液停止循环会造成细菌滋生,也会影响到阳极膜的使用;阳极管作为一个电极在使用中会不停地被消耗而腐蚀,应定期查看腐蚀情况,当腐蚀严重时应进行更换。超滤系统由循环水泵、循环管道、初级过滤器、超滤器及超滤循环水箱构成,其工作原理是电泳漆通过循环水泵进入初级过滤器过滤后其机械杂质留到过滤袋内,过滤后的电泳漆进入到超滤器,电泳漆中的水分子及溶剂小分子被过滤后进入到超滤水箱中,涂料中的大分子通过回流管回流到电泳槽中,使用过程中超滤液进入到UF喷淋水槽中,其中UF喷淋水槽有3个,部件通过UF超滤液喷淋后,冲洗掉表面的浮漆,带有浮漆的超滤液回流到电泳槽中,通过这样的循环__电泳漆不会造成浪费,利用率超过98%;冷却系统由冷冻机、循环水泵、热交换器构成,电泳槽温度控制在(28±2)℃,电泳漆在不停地循环过程中温度会升高,电泳漆温度过高会造成漆膜过厚而起泡,电泳温度过低会造漆膜过薄,同时电泳漆温度变化大容易造成电泳漆老化而影响正常使用。电泳涂装工艺控制重点是:槽液温度、pH、固含量、颜基比、溶剂含量、电导率、电泳时间及保持电泳漆干净不被污染。电泳涂装工艺及原理见图3。

3水性面漆、罩光漆及静电喷涂工艺介绍

3.1水性漆

使用的水性面漆和罩光漆均为国产丙烯酸系列烤漆,固含量为60%~65%,贮存时间超过半年以上,贮存温度-5~40℃,铅笔硬度不小于1H,附着力为0级,耐冲击性不小于50cm,耐盐雾性能不小于240h,耐候性、耐酸碱性达到国家相关标准,运输、存储、使用安全,不会燃烧和爆炸,施工时用水调配,符合环保要求,施工性好,抗流挂性强,漆膜外观流平性较油性漆性能更好。

3.2水性漆静电喷涂原理

高压静电涂装是以接地的被涂物作为阳极,静电喷枪作为阴极,接上负高压电,在两极间形成高压静电场,在阴极产生电晕放电,使喷出的漆滴带电,并进一步雾化。按照同性相斥异性相吸的原理,带电漆滴受静电场的作用沿电力线方向高效地吸附在被涂物上。喷枪采用内部加电的方式,水性漆因本身具有导电性,在喷涂生产中会使供漆系统导电而不能正常使用,静电涂装电压越高上漆率会越高,为满足水性漆静电涂装使用条件,必须对与喷枪接触的供油管、供气管进行有效绝缘,特别是供油系统,水性漆在供油管中流动会使整个供油系统变成一个导体,为保证静电效果必须对供漆系统进行绝缘,且绝缘的安全距离最好不小于500mm。

3.3水性漆喷涂设备构造

水性漆喷涂设备主要由两大部分构成,包括喷漆室和喷涂机。电泳后的部件经过输送链输送到UF冲洗后进入到电泳烘干炉进行固化,固化后的部件经过自然冷却后进入到面漆喷房喷涂面漆。面漆喷漆室由喷漆室体、送风系统、排风系统、水帘循环系统构成,喷漆室体尺寸为5000mm×4800mm×5800mm,由方钢做骨架、镀锌板做围板,喷漆室正面有大面积防爆玻璃做观察窗,室内有防爆照明灯;送风系统有初效、中效和高效3层过滤棉,过滤后的干净空气进入到喷漆室体的动压室后,再经过喷漆室体顶部的过滤棉均匀地压送到喷漆室内,以保证进入喷漆室空气的洁净度;排风系统由2台风量各为20000m3/h的风机进行抽风,喷漆室设计风速为0.3~0.5m/s,且送、排风的风机均为变频控制,可随时对送、排风的风量进行调整,保持喷漆室的气压为微正压;水帘循环系统由循环水池地坑、循环水槽、循环水泵、水帘板、涡旋板、漆雾挡板构成,当水帘循环水泵开启后,水泵从地坑水池中把水吸到水帘板上部的水槽中,水槽满水后水溢流到水帘板上形成均匀水幕,水幕流下的水到喷漆房的水池里,当水池里的水到达液位后回流到地坑里,如此反复循环,且涂装线停产后喷漆室水池中的水全部回流到地坑水池中,以保持喷漆室内的干净。喷漆室控制重点:喷漆室内空气的洁净度、喷漆室本身的洁净度、合适的循环风速和水帘水循环畅通。喷涂系统由往复式升降机、静电喷枪和静电旋杯、供漆系统、控制系统组成;升降机运行速度0~60m/min可调,可喷涂部件高度为0~2500mm,面漆喷漆房每个升降机上有4支静电喷枪,罩光喷房每个升降机上有2支静电旋杯喷枪;喷枪和旋杯高压静电发生器是内置式的,高压范围0~90kV可调,喷枪的雾化气压为0.08~0.20MPa,扇形气压为0.08~0.15__MPa,喷枪与部件的距离为20~30cm,每支喷枪吐出的涂料轨迹是正弦曲线,因喷涂的部件较高,为做到喷涂漆膜的均匀性,经过反复试验,4支喷枪的间距为300mm或300mm的倍数,喷涂漆膜表面均匀,见图5。旋杯式喷枪的雾化气压和扇形气压与静电喷枪基本相同。

供漆系统由涂料桶、隔膜泵、换色阀、齿轮泵及TD开关阀组成,原理是隔膜泵把涂料从涂料桶中抽吸到换色阀,从换色阀再到齿轮泵,从齿轮泵再到TD阀开关,喷涂的部件经过光栅检测部件的宽度控制喷枪TD阀开关来控制喷枪开关枪位置,保证喷枪不会出现空喷现象而节约涂料。控制系统包括:X方向喷枪开关枪位置自动检测及开关枪位置调整,Y方向喷枪开关枪位置自动检测及开关枪位置调整,喷枪高电压调整,涂料吐出量的调整,隔膜泵压力调整,扇形气压、雾化气压调整,以保证达到最佳的喷涂效果。

3.4水性静电喷涂注意事项

3.4.1水性漆黏度调配受环境温度影响较大

水性漆在施工时用纯水进行调配,因水性漆的黏度受环境温度影响较大,在喷涂施工过程中涂料调配采用称量的方法,以保证调配好的涂料固体含量保持不变,涂料调配时涂料与水的比例为1.0∶(0.4~0.6),也可采用黏度杯测量黏度,黏度范围为15~35s(涂-4杯),环境温度越高,相同固体含量的涂料黏度越低。涂料的调配黏度直接影响到漆膜的外观及施工性能,调配黏度过高喷涂的漆膜较厚,橘皮较重,若调配黏度太低会产生漆膜流挂现象。

具体调配参数应根据现场喷涂湿膜表面状态作出最佳调整,以湿膜表面状态较润湿、涂层均匀、无流挂现象、无粗糙漆粒、无漏底现象表明涂料调配黏度合适,特别是夏季一天中环境温度变化较大,早、中、晚涂料的施工黏度也应做适当的调整。水性面漆和水性罩光漆是采用湿碰湿工艺生产的,夏季面漆不经过表干直接喷涂罩光漆,当环境温度低于10℃时,若要喷涂罩光漆时需对面漆进行表干加热,条件为60~80℃,2~5min。

3.4.2环境湿度的影响

因水性漆静电涂装是在自然条件下进行的,在使用中发现,当环境相对湿度超过90%时,会出现高压超电流报警现象(正常使用的电压为70~85kV,电流0~30μA,报警电流200μA)。通过分析高压超电流报警产生的原因是环境湿度过高,供漆系统的绝缘材料表面因水雾凝结而导电,产生放电现象。为解决上述问题,考虑改造喷漆室,使喷枪及供漆系统处于恒温恒湿的环境中,因喷漆室的送、排风风量为40000m3/h,要使其处于恒温恒湿的环境下运行费用太高而无法承受,为做到水性漆在自然条件下静电涂装,解决供漆系统绝缘材料表面水雾凝结成为关键,怎样在低成本下对供漆系统进行有效除湿,通过分析及现场试验,把涂料桶、隔膜泵、换色阀、齿轮泵全部安放到调漆间中,对调漆间进行除湿,因调漆间处于相对密封的环境中,且空间较小除湿容易做到,只需安装2P空调就可以做到有效除湿。怎样有效解决喷漆房的除湿成为水性漆在自然条件下能否顺利进行的关键,因喷漆房送、排风的风量较大,要对整个喷漆房除湿,会消耗大量的能量,费用太高。通过试验对喷漆室内喷枪绝缘棒及供油管采用局部除湿的方法,阻断因表面凝结水雾而产生放电现象,在环境湿度较高的情况下,喷枪的放电电流立即变小,取得了预期效果,原理见图7。

3.4.3水性漆喷涂后用水清洗应快速进行

水性漆在喷涂后应尽快对供漆系)统及喷枪进行清洗,若停放时间过长,涂料表干后用水清洗是比较困难的,因此每天在下班后必须立即用水充分把隔膜泵、油管、换色阀、齿轮泵及喷枪清洗干净,否则会造成供漆系统和喷枪的堵塞,影响正常使用。另外有一点需重点提出的是因水性漆有导电性,涂料与喷枪枪针接触后,电流会沿供漆管路传导到供漆桶,在生产过程中添加涂料时应关闭高压,否则会受到电击。

4总结及重点说明

⑴本条涂装生产线自动化程度高,从“前处理→电泳→水性面漆→水性罩光漆”全部采用自动化生产,且各工序生产连续作业,生产效率高。

⑵在国内电梯厂首家采用国产水性漆静电喷涂,水性漆静电涂装在自然条件下喷涂施工,喷漆室未配备恒温恒湿装备,节约了能源,降低了生产成本。⑶电泳涂装和静电涂装实现了共线生产。底漆是电泳涂装,面漆是静电涂装,且底漆和面漆共线生产,输送方式是空中悬挂连续运转方式,因电泳涂装是入槽带电的,工件是阴极,进入电泳槽后才通电,工件靠输送链条传送,在电泳过程中工件带电而输送链是不能带电的,因此电泳挂具与输送链之间必须有效绝缘;而面漆静电涂装要求是挂具与涂装线线体必须良好接通且接地,为解决电泳涂装和静电涂装共线生产问题,在静电喷漆房增加挂具导电滑板,导电滑板与涂装线线体相连接,从而有效地解决了上述问题。⑷通过一年多的生产使用,从设备、工艺流程、原材料上均满足其要求,为水性漆涂装在国内的普及推广积累了经验。

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