随着人们物质文化生活水平的改善,对涂装产品外在美观度的要求越来越高,高档涂料的使用量越来越大。

但由于涂装件的规格、形状差异较大,喷涂难度不尽相同,按照传统的喷涂方式涂装,涂料的实际利用率一般在30%左右,其余的70%都浪费掉了。这不但增加了产品的成本,而且污染环境。为提高涂料的利用率,减小空气污染,很多企业都在提高涂料的利用率,比较有效的手段是采用静电喷涂。静电喷涂不仅能节省涂料,减少空气污染,而且可以使喷涂工艺机械化、连续化、减少废品率,大大提高劳动生产率,改善劳动条件。

20世纪八九十年代国内使用的固定旋杯式和圆盘升降式喷涂设备,部分满足了上述要求,但由于国内生产技术的限制,这类设备存在涂料雾化不充分,喷涂不均匀的现象,需要人工补喷,费时费力,因而静电喷涂的推广受到一定的限制。90年代后期,不少厂家陆续购买了美国、德国的设备,其特点是质量轻、雾化效率高、喷涂均匀、安装简单、易于清洗,喷涂技术易于掌握,在使用过程中发挥了巨大的经济效益和环境效益。

1、哈尔滨静电喷涂原理

静电喷头为高压静电发生器,作阳极,被喷涂件及流水线为阴极,静电喷头与被喷涂件之间存在很大的电场力。涂料中加入一定量的导电剂,喷涂施工时,压缩空气吹出的涂料带电液滴在高压电场的作用下飞向阴极被涂件,并被牢固地吸附在被涂件上。喷涂现场观察证实这种吸附力非常强,带正电的涂料液滴可被吸附到喷涂件背面,而且静电喷涂现场附近地面油漆的溅落大为降低,这种情况在非静电喷涂中是不能达到的。因此静电吸附可有效地防止涂料逃逸,提高其利用率。

静电喷涂设备的静电发生器一般可输出20～90kV的可调直流电压,输出电流50～100mA,输漆量为200mL/min,漆料的喷涂黏度为9～18s(涂4号杯),漆液的体积电阻率为20～200MΩ·cm,雾幅250～350mm。

2涂料的配方设计

2.1原漆的确定

根据喷涂件所要求的配套性、装饰性、防护性、附着力等因素选择漆料的品种;根据喷涂漆液的黏度和漆膜的厚度确定漆料的固体分和导电性,以便喷涂施工时漆料有合适的黏度和导电值。

2.2静电稀释剂的选择

原漆出厂时,其黏度等指标必须满足国家标准,有的用户的要求还要高出国家标准。因此原漆黏度远远高于喷涂施工黏度,喷涂时必须加入稀释剂(稀料)兑稀。一般稀释剂的加入量约为原漆质量的40%。静电稀释剂虽然能起到稀释作用,但其用量必须严格控制,因为静电稀释剂用量过少,漆液滴带电量不足,被喷涂件吸附效率降低;若用量过多,漆液滴导电率太高,静电喷涂设备容易漏点,造成危险。因此,选择低导电率稀释剂调整黏度是必需的。

2.3溶剂的确定

原漆出厂时,其黏度等指标必须满足国家标准,有的用户的要求还要高出国家标准。因此原漆黏度远远高于喷涂施工黏度,喷涂时必须加入稀释剂(稀料)兑稀。一般稀释剂的加入量约为原漆质量的40%。静电稀释剂虽然能起到稀释作用,但其用量必须严格控制,因为静电稀释剂用量过少,漆液滴带电量不足,被喷涂件吸附效率降低;若用量过多,漆液滴导电率太高,静电喷涂设备容易漏点,造成危险。因此,选择低导电率稀释剂调整黏度是必需的。

稀释剂的用量和品种要根据用户的喷涂设备和天气情况慎重选择。对于静电喷涂来说,漆料在压缩空气和高压静电场的共同作用下的飞行速度比非静电喷涂要快得多,因而喷涂中溶剂挥发得也多,所以静电喷涂的施工黏度要比非静电喷涂的低一些,通常还要加入一些高沸点溶剂减少其挥发。天气炎热时稀释剂挥发快,高沸点溶剂应多加一些,天气寒冷时稀释剂挥发慢,高沸点溶剂应少加。值得注意的是,静电稀释剂的沸点和溶解性因种类不同而差别很大,要结合其他稀释剂调整好黏度和导电性的平衡。

2.4静电喷涂用漆的理论计算

漆料的导电性是静电喷涂的主要工艺参数,其电阻率一般应在45MΩ·cm以下。电阻太高,导电效果不明显,浪费漆料;电阻过低,则对设备的绝缘性和防火方面的要求相应提高,施工时易出危险。通常理论值在15～40MΩ·cm之间。漆料的导电性随静电剂的加入而成指数函数上升,最终值介于原漆和静电稀释剂的电阻之间。静电剂的含量x(质量分数)与整体电阻率y(MΩ·cm)的关系可用式(1)表示[5]:y=A1e-Bx+A2xB(1)式中:A1为原漆或被调整漆料的电阻率(MΩ·cm);A2为静电剂自身电阻率(MΩ·cm);B为静电剂特征常数,无量纲,B≈10～200。

由式(1)知:当limx→0时,y=A1,即不加静电剂时原漆电阻率不变;当limx→1时,y=A1e-B+A2≈A2,即静电剂的电阻率。这与实际情况符合。

因(1)式中y值不便求解,且A2xB比A1e-Bx小得多,可忽略小计,则可得到式(2):y=A1e-Bx(2)某些涂料及静电剂的A1、A2、B值见表1。通常A2值相近的静电稀释剂B值也相近,可以以此估计,表1中未列出静电稀释剂的B值。乳酸丁酯、二丙酮醇、环己酮等沸点较高,而乙醇、丙酮的沸点低,应根据天气情况配合非导电溶剂。