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铝型材氟碳喷涂自动调漆新工艺技术应用试验

发布时间:2019-12-19 16:09浏览次数:

0前言

在铝型材行业, 氟碳喷涂表面处理产品因具有高耐候性得到广泛的应用.在氟碳喷涂表面处理中, 氟碳涂料喷涂使用前须经过调整工序, 又叫调漆工序, 即在涂料里加入适当的有机溶剂将其稀释, 并确保涂料稀释后的粘度、内含溶剂的挥发性及固型分含量等特性值符合作业环境.而这些特性值对后续的喷涂质量会起到关键性作用, 如:粘度关系到涂料流动输送和雾化效果, 溶剂的挥发速率则影响涂料喷涂后涂膜的流平效果等, 挥发速率过快, 涂膜流平性不好, 易产生橘皮、麻点, 甚至出现针孔、泛白等涂膜缺陷;挥发速率太慢, 涂膜易出现流挂、唇边等缺陷.因此, 为保证涂料后续喷涂质量一致性, 不同的工作环境或时间段, 涂料经调漆后的特性参数应是一致的, 而目前行业普遍采用的人工调漆方式很难达到这一要求.本文通过一系列调研、工艺设计及有关试验研究, 设计出一种自动调漆新工艺系统技术, 代替原来人工调漆方式.

1 人工调漆的缺陷

涂料经调漆稀释后的特性参数主要跟稀释溶剂的种类、使用量有关.造成涂料特性参数不能调整至一致, 主要有以下几点原因.

1) 溶剂挥发性存在不确定性.溶剂的挥发性不是恒定的, 它除了受自身的饱和蒸气压影响外, 还会随温度变化而变化.温度会改变有机溶剂的饱和蒸气压, 通常温度升高, 饱和蒸汽压加大, 溶剂的挥发速度明显增加.目前普通生产线还不能做到恒温恒湿, 作业环境条件波动影响涂料的特性参数.

2) 溶剂的多样化及人为因素带来诸多不确定性.生产线往往提供几种有机溶剂以便混合搭配使用.不同的溶剂, 其稀释能力和挥发速度不同, 查询了解各有机的挥发特性值较为麻烦困难, 操作人员较难准确掌握溶剂挥发性值, 则溶剂混合比例就不精确.不同的操作人员以及不同批次操作也存在人为误差.

3) 调漆与喷涂环境的不一致性.大部分调漆流程需先将待喷涂料用溶剂稀释调整好, 再送到各个喷房使用.如喷涂过程中遇到温湿度变化, 则调配稀释好的涂料就不利于喷涂作业, 影响产品质量, 需重新调配, 操作效率低, 操作繁琐甚至浪费涂料.

2 自动调漆新技术原理

针对人工调漆方式的不足, 创新采取电脑程序控制取代人工操作.即在电脑系统中导入溶剂的挥发数据及生产线特性数据, 并设定计算程序公式, 再由电脑自动采集空气温湿度感应器的数据, 计算溶剂混合比例, 然后控制齿轮泵定量抽取不同溶剂和涂料, 集中溶剂和涂料充分混合后再进行喷涂.

图1 自动调漆喷涂技术原理示意

图1 自动调漆喷涂技术原理示意   下载原图

 

根据图1原理所示, 具体步骤如下.

1) 空气温度湿度传感器将喷房的空气温度、湿度及被涂物件温度信息转化成数字信号传送至控制盘.

2) 控制盘按已导入的溶剂挥发数据 (趋势工程式) 自动计算出溶剂在该温度下的挥发速率SA、SB, 再根据已设定涂膜最适宜溶剂挥发速率值S计算出两种稀释涂料的比例.

 

 

式中:

SA—速干溶剂A涂料挥发速率;

SB—迟干溶剂B涂料挥发速率;

S—涂膜最适宜溶剂挥发速率值;

a—速干溶剂A涂料占比;

b—迟干溶剂B涂料占比.

3) 系统将喷涂时设定的涂料用量按该“比例”分配并转化成数字信号, 向已稀释到适宜粘度的涂料A、B连接的变频器式齿轮泵发出操纵信号, 调整变频器的频率, 从而控制齿轮泵抽取的油量.

4) 抽取出来的稀释涂料A、B进入静态混合管进行混合处理, 混合均匀后通过喷枪涂附在被涂物件上.

3 自动调漆新技术数据确认

系统自动计算控制是建立在前期导入的数据参数基础上.前期数据不准确, 直接影响后续的喷涂效果及涂膜质量, 因此必须对生产线的涂料施工最佳粘度、溶剂挥发特性以及涂膜适宜的溶剂挥发性数据进行确认.

3.1 稀释粘度

涂料粘度对喷涂质量影响较大, 若粘度过高, 不利于油漆在油漆管道中流动, 会降低雾化效果.若粘度偏低, 产品涂膜容易流挂, 也会降低涂料一次喷涂后涂膜的厚度.生产线不同, 喷涂所用涂料的最佳粘度不同, 因此, 应先确定粘度的最佳值:用同一种溶剂将涂料分别调配成常用的5~8个粘度, 然后同时在生产线上进行样板喷涂, 对比各个样板喷涂后的表面效果, 判出表面雾化和细腻度最好的样板, 则该样板所用涂料的粘度值为生产线的最佳粘度值.

3.2 溶剂挥发特性

不同溶剂的挥发性不同, 如表1所示, 且同一溶剂的挥发性也会随温度变化而变化.生产线所使用的溶剂基本可以固定, 因此对溶剂的挥发特性只需掌握它们之间比率.利用分析天平测量同一皿器内所用各个溶剂在15~30℃每3℃差异的温度下相同时间内的失重量, 将各个条件下的失重量进行比对, 比值视为溶剂的挥发速率值, 并以温度为横坐标画出各溶剂的挥发速率趋势图, 得出挥发速率与温度的关系方程式.

 

 

式中:

S—挥发速率;

t—温度;

M、N、L—计算系数.

表1 常用溶剂的挥发速度表     下载原表

表1 常用溶剂的挥发速度表

注:在不通风条件下将0.5 m L溶剂滴在滤纸上的挥发时间.

3.3 涂膜最适宜溶剂挥发速率值

在同一温度下, 用两种溶剂调配5~8个不同挥发速率值的混合溶剂, 并用其稀释溶剂到最佳粘度, 然后在生产线进行样板喷涂.对比样板的表面涂层效果, 找出涂层流平性最好的样板, 则该涂料所用混合溶剂的挥发速率为最佳挥发值S.

4 试验应用结果

根据上述方案, 选择一条卧式氟碳喷涂线进行试验.测量得出所用甲苯、二甲苯等溶剂的各项特性参数, 编辑自动配比溶剂参数公式, 并导入应用控制程序中.在不同温度段对不同厂家及色系的涂料进行试喷, 涂料选择几种具有代表性色系涂料, 包括银白、蓝、黄、深灰、黑等.试验生产的产品涂膜效果均可满足质量要求, 产品性能均符合国标要求.

试喷过程中也发现涂料混合管在换色时清洗不易, 特别是金属色涂料切换到素色涂料时, 管道内金属颜料残留等问题, 需要进一步研究改进.

5 结语

氟碳喷涂产品的涂膜质量稳定主要取决于喷涂工艺条件参数和调漆后涂料特性参数的一致性, 同时也需以溶剂含量成分稳定的氟碳涂料原材料为前提.电脑自动控制调漆喷漆新技术、新工艺, 可以有效减少人为操作所致工艺参数波动, 从而提高产品喷涂质量, 值得推广和应用.


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