第九章 涂装工艺.doc

重庆大学表面工程学讲稿 杨大壮第九章 涂装技术所谓涂装即指对金属和非金属表面覆盖保护层或装饰层。随着工业技术的发展，涂装已由手工向工业自动化方向发展，而且自动化的程度越来越高，所以涂装生产线的应用也越来越广泛，并深入到国民经济的多个领域。我国涂装生产线的发展经历了由手工到生产线、到自动生产线的发展过程。我国的涂装工艺可以简单归纳为；前处理喷涂干燥或固化三废处理。我国的涂装工业真正起源于50年代苏联技术的引进之后。一些援建的项目中开始建立了涂装生产线，但这些生产线一般是钢板焊的槽子加钢结构的喷（涂）漆室和干燥室（炉）组合的，由电葫芦手工吊挂工件（少数用悬挂输送机）运行。当时的酸洗槽一般均为钢板衬铅，随着时代的发展，出现了衬玻璃钢或全部采用玻璃钢的槽子。从60年代开始，由于轻工业的发展，首先在自行车制造行业出现了机械化生产的流水线和自动化生产的流水线，以及在原有槽子流水线生产的基础上加上程序控制的小车形成的程控流水线，这些主要是在上海和天津地区。这期间我国涂装工业的主要任务还是以防腐为主。但随着我国经济的发展，以及国外涂装技术的发展，通过技术引进和与国外技术的交流，我国涂装技术开始飞速的发展，在涂装自动化生产方面，静电喷涂和电泳涂漆技术的推广应用、粉末喷涂技术的研制及推广，特别是我国家电行业、日用五金、钢制家具，铝材构件、电器产品、汽车工业等领域的蓬勃发展，使涂装事业有了明显的进步，在涂装生产线中还出现了智能化的喷涂机器人。第一节 涂料的基本组成及其作用涂料是涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能(如绝缘、导电、示温、隐身等)的固态涂膜的一类液体或固体材料之总称。早期大多以植物油为主要原料，故有“油漆”之称。现合成树脂已大部或全部取代了植物油，故称为“涂料”。在具体的涂料品种名称中可用“漆”字表示“涂料”，如调合漆、厚漆等。涂料具有下列功能*防止物体表面受到气候腐蚀、化学腐蚀以及日光照射而起变化；*防止或减少物体表面直接受到摩擦和冲击；*增加物体表面美观。涂料的今昔和未来人类最早使用的涂料是由纯天然物质譬如植物油（桐油等），生漆，天然沥青，天然颜料等组合构成的，基本上是无溶剂和污染的。随着人类生产的发展，科技的进步和人们的生活水平的提高，纯粹以天然物质为基础的涂料已不能满足需要，因而出现了人工合成树脂为基础的合成涂料，满足了现代工业等高科技发展的各种需要，美化了人类生活。合成涂料的出现，使涂料的用途更加广泛，性能更加完美。未来世界的发展趋势要求涂料的种类更多，量更多更广。但是，大部分合成涂料一般都含有大量有机溶剂和有一定毒性的颜料、填料与分子助剂，在生产与使用中产生“三废”，造成对环境的污染，影响了人类健康。因此，为减少污染，提高涂料性能，绿色涂料的应用和发展研究成为当前涂料研究业的主要课题。一、涂料的组成1、基料组成涂料的基础组分，是涂料中能独立形成有一定强度的、连续的固体薄膜的物质。以有机物为主，无机物品种有限。依其成膜前后结构的变化分为转化型和非转化型两类。依其来源分为天然和合成两类。依其组成有低分子化合物（含有一定数量的活性基团）、低分子量聚合物和高分子量聚合物三类。中国国家标准按涂料成膜物质，将涂料分为17类：（1）油脂；（2）天然树脂；（3）酚醛树脂；（4）沥青；（5）醇酸树脂；（6）氨基树脂；（7）硝基纤维素；（8）其他纤维素；（9）过氯乙烯树脂；（10）烯烃树脂；（11）丙烯酸树脂；（12）聚酯树脂；（13）环氧树脂；（14）聚氨基甲酸酯；（15）元素有机物；（16）橡胶；（17）其他。涂料成膜物质对涂料性能起主导作用。 2、颜料 也是涂膜的组成部分，因它不能离开主要成膜物质而单独构成涂膜，故称为次要成膜物质。它在涂料中的主要作用是使涂膜具有所需要的各种色彩和一定的遮盖力，对涂膜的性能也有一定影响。颜料是起漆膜构色、增强抗紫外、耐老化等作用。3、填料又称体质颜料，主要的作用是在着色颜料使涂膜具有一定的遮盖力和色彩以后，补充所需要的颜料分，对涂膜起“填充作用”以增大涂膜厚度，并提高涂膜的耐久性及硬度、降低涂膜的收缩率等。另外，填料的使用还可以降低涂料成本。4、助剂也称辅助成膜物质。主要的作用是改善涂料及涂膜的某些性能，涂料中加入二甲苯、松节油、丙酮、乙醇类溶剂，是为了降低涂料的粘度，易于施工虽然一般用量很小，但对涂料性能却有显著影响，特别是对水性涂料尤为显著。5、溶剂(或水)也是辅助成膜物质。主要的作用是调节涂料的黏度及固体含量。二、涂料的分类和命名 （一） 分类（1）按涂料的形态分类和命名固态涂料、液态涂料（2） 按涂料的成膜机理分类和命名非转化型涂料、转化型涂料（3）按涂料的施工方法分类和命名刷涂涂料、辊涂涂料、喷涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、电泳涂料（4）按涂料的干燥方式分类和命名常温干燥涂料、加热干燥涂料、湿固化涂料、蒸汽固化涂料、辐射能固化涂料（5） 按涂料的使用层次分类和命名底漆、腻子、面漆（6） 按涂料的涂膜外观分类和命名：物理成膜方式溶剂或分散介质的挥发成膜、聚合物粒子凝聚成膜化学成膜方式氧化聚合型、缩合反应型（二）命名由于涂料品种多，各行各业的用漆者以及造漆者都按自己的习惯分类与称呼各种涂料，造成长期以来涂料的分类不一。给学习、使用与科研带来不便。为了推行标准化，我国石油化学工业部综合了各种分类方法，制定了统一的涂料分类法，并于一九七五年10月以HG28975部标准形式公布。标准规定涂料分类是以油漆漆基中主要成膜物质为基础，若成膜物质为混合树脂，则按在漆膜中起主要作用的一种树脂为基础。成膜物质分为十七类。部标准中规定的涂料命名原则如下：涂料命名=颜色或颜料名称+成膜物质名称+基本名称。第二节 涂料成膜机理涂料涂饰施工在被涂物件表面只是完成了涂料成膜的第一步，还要继续进行变成固态连续膜的过程，才能完成全部的涂料成膜过程。这个由“湿膜”变为“干膜”的过程通常称为“干燥”或“固化”。这个干燥和固化的过程是涂料成膜过程的核心。不同形态和组成的涂料有各自的成膜机理，成膜机理是由涂料所用的成膜物质的性质决定的。通常我们将涂料的成膜发生分为两大类：一、物理成膜方式一般指物理成膜方式，即主要依靠涂膜中的溶剂或其它分散介质的挥发，涂膜粘度逐渐增大而形成固体涂膜。物理机理干燥只是靠涂料中液体(溶剂或分散相)的蒸发而得到干硬涂膜的一种涂料干燥成膜机理。 例如：丙烯酸涂料、氯化橡胶涂料、沥青漆、乙烯涂料等。这类涂料根据成膜过程的化学反应不同，可以分为几种类型的涂料。l 溶剂挥发型涂料 溶剂挥发型涂料是由涂层中溶剂的挥发而干燥成漆膜的。其干燥成膜过程如下：当在基材上涂刷了一层聚合物涂料后，涂层中的溶剂分子从涂层中向外扩散，扩散的速度随着涂层固化，阻力逐渐加大而慢慢减小，已挥发出的溶剂分子在涂层面上形成一层气体层，最后溶剂分子冲出气体层向外扩散选出。其整个挥发过程中，随着溶剂的不断挥发，聚合物分子随之其浓度的提高而逐渐紧密相接，最后聚合物于分紧密堆积而形成一层均匀而又连续的涂膜。溶剂挥发型的涂料在常温下能自然蒸发，达到干燥状态，但升温能加快干燥速度。 l 乳液型涂料 当把乳液型涂料涂覆在物体表面k以后，随着连续相(分散介质)的逐渐地挥发，聚合物液滴(分散相质点)就越来越紧密地堆积起来，直到相互之间都发生接触，但此时得到的只是一个聚合物质点的不连续膜，在质点之间的空隙中还含有些液体，这就有必要使质点之间互相合并，使质点之间的界面消失，从而得到一个连续均的涂膜。下面三种成膜方法的乳胶漆则可以做到这一点。以线型聚合物为成膜物质的烘干型乳胶漆。当温度升高后可使不连续聚合物质点中的聚合物分子能自由运动而连结成均匀的涂膜；以玻璃化温度较低的线型聚合物为成膜物质的乳胶漆，其玻璃化转变温度可在室温以下，其所成涂膜必然是相当地软，或者是线型聚合物的玻璃化温度并不低，但其中如有增塑剂或高沸点的溶剂，因而增加了聚合物流动性的乳胶漆，这类乳胶漆内加入的高沸点溶剂(或增塑剂)与连续相混容性好，能促进乳胶漆的聚结作用(聚合物质点之间互相拼合的过程称为聚结)，在连续相挥发时，质点之间的空隙中留下了聚结溶剂，这些聚结溶剂渗透到质点中去，使质点有较大的流动性而互相聚结，在成膜完全之后的一段时间内、聚结溶剂逐渐挥发掉； 含有在成膜后，在室温或室温以下能通过化学反应而交联固化的低分子量物质(交联剂)的乳胶漆。 二、化学反应成膜方式一般指成膜过程中发生了化学反应，及涂料主要依靠化学反应发生成膜。这种成膜就是涂料中的成膜物质在施工后聚合称为高聚物的涂膜的过程，可以说是一种特殊的高聚物合成方式，它完全遵循高分子合成反应机理。化学机理干燥的成膜过程主要是缩合、聚合等化学作用。我们可将线型的或轻度支链化的聚合物，甚至用简学的低分子化合物配制成涂料，待涂料施工后再发生交联反应，成为固态网状结构的高分子化合物，所形成的涂膜不能再被溶剂溶解，受热也不能融化。因此这类涂料亦称之为热固型涂料。例如：醇酸涂料、环氧涂料、聚氨酯涂料、酚醛涂料等 但是，现代的涂料大多不是一种单一的方式成膜，而是依靠多种方式最终成膜的。l 缩合型涂料 靠缩合反应形成网状结构的高分子化合物，并由这种化合物为基料组成的涂料称之为缩合型涂料。为了使此类涂料组分之间的反应在涂料施工之后才开始，避免过早进行化学反应，可以将相互反应性的组分按各自的容器包装或双组分或多组分包装，仅在涂料使用前才将它们混合。l 聚合型涂料 靠聚合反应形成高分子化合物的涂料称为聚合型涂料，属于这一类型的涂料，是以不饱和单体或不饱和的低分子树脂为主要原料的合成树脂涂料，这种涂料的不饱和基，通过引发的自由基反应与交联剂(如苯乙烯等)共聚合，生成网状结构的高分子化合物。例如丙烯酸酯墙面涂料等 l 与空气发生反应的涂料 涂料施工后，接触空气中的氧气而发生氧化聚合反应而形成网状结构的高分子化合物，以这种化合物为基料组成的涂料称为氧化聚合型涂料。属于这类型的是以干性油为主要原料的清油和油性调和漆等。这类涂料的干燥是一个复杂的化学反应过程，各种反应相互交错，总的来说，在空气中氧的作用下，催干剂(金属皂)金属离子在诱导期阶段大大加速了脂肪酸的吸氧速度，产生过氧化物，引起分子重排引发自由基聚合反应，使分子量大增，密度和藏度亦增 大，最终生成聚合度不等的高分子化合物。无论是油性涂料或潮气固化型聚按酯涂料，空气都被利用来作为一种反应性组分的，因此此类涂料在贮存期间，应注意与空气的隔绝，否则会造成贮存罐中的涂料面层结皮。 综上所述，采用化学机理干燥的缩合型涂料、聚合型涂料以及与空气发生反应的涂料等，它们或通过涂料组分发生化学反应，或靠与空气中的氧气发生反应而交联固化的，在交联反应中，分子量不断变大，最后形成不溶的三维网状体型结构的漆膜 。三、涂膜的防护原理1、 使金属与腐蚀介质隔离，阻碍电化学腐蚀发生。2、 减小腐蚀速度。3、 提高了电极电位，减少了腐蚀电池两极间的电位差，减缓了腐蚀速度。第三节 涂装工艺与装备一、涂装预处理（一）涂装工艺-气候条件涂装工艺-涂装重防腐涂料时需注意因素：钢板表状况、钢板温度和涂装时的 大气环境。通常涂装工作在温度5以上，相对湿度85以下的气候条件中进行，而当表面受雨水或冰雪的影响时，则不可进行涂装。以温度计测定钢板温度，用湿度计测出相对湿度，然后计算露点，当钢板温度低于露点以上3时，由于表面凝结水份，不应涂装，必须高于露点3才能涂装。在气温为5以下的低温条件下，由于环氧型及环氧沥青防锈漆的固化速度大大减慢，甚至停止固化，因而不能施工。但可在设有升温装置的涂装车间进行分段涂装。在气温为30以上的恶劣条件下施工时，溶济挥发很快，在无气喷涂时，油漆内的溶剂在喷枪与被涂物面之间大量挥发而形成干喷。为避免干喷，应将喷枪尽可能接近物面，同时尽可能垂直进行喷涂，如采取这一措施后仍然出现干喷，可加入适量的与之配套的稀释剂进行稀释予以解决。（二）涂装工艺-涂装前的准备涂装前应检查所有油漆的品种、型号、规格是否符合施工技术条件的规定。质量不合格或变质的油漆不能使用。涂装前应对油漆的基本组成和性能以及施工方法进行了解，根据油漆各自的施工要求选择和确定适当的涂装工具。由于油漆中各种成份的比重不同，一般油漆经过贮存后出现程度不同的沉淀。因此，在涂装前必须将油漆搅拌至完全均匀。如发现漆皮或颗粒，则应使用80-120目筛网过滤。各种环氧防锈漆、环氧煤沥青重防腐涂料以及环氧防腐面漆、丙烯酸聚氨酯面漆等都是甲乙两组份的两罐装涂料。使用前必须按规定的重量比混合均匀，如果混合比例错误，将会影响干燥性能和防锈防腐性能。 环氧型及环氧煤沥青厚浆型漆、丙烯酸聚氨酯漆等涂料均属交联固化型，甲乙两组混合后放置一段时间会逐步胶化至之不能使用。因此，应按涂装面积计算使用量后再进行混合，并在规定时间内用完。对于不同品种的油漆，如粘度过大，要用与之配套的稀释剂调到理想的涂装粘度。本说明书中所说明的贮藏期限为我厂保用期限，在此期限内我厂对油漆本身的质量负责。超过贮藏期限者，并非一概不能使用，经重新检验合格的仍能使用。（三）涂装前处理工艺作为前处理技术来说，最初前处理的传统方式为槽浸式，按工艺流程逐槽浸渍。随着工艺的改进和发展，出现了二合一（即除油、除锈）和三合一（即除油、除锈、钝化）工艺。目前，国外及国内的家电行业多采用喷淋式前处理，其特点是生产效率高，操作简便，易于实现生产自动化或半自动化，脱脂效果好，磷化膜致密均匀。但是不管怎么发展，表面处理的前处理工艺都是必须的，针对不同的涂层要求及对抗腐蚀的要求，除油、除锈、磷化等处理方法要视工件原材料的状况来选择。当然，在前处理工艺中，喷砂、抛丸或打磨工艺也在不同行业的不同部门按需要选择应用。时代的发展，表面处理工艺在发展，就水洗来说最初一般使用自来水，但是随着工艺要求及发展，现在水洗已采用蒸馏水或纯净水；前处理也有采用超声波的处理工艺。1、除油除锈优质的磷化膜只有在彻底去除了油物、锈、氧化皮等异物的工件表面上形成。因为残留在工件表面的油污、锈蚀、氧化皮等会严重阻碍磷化膜的生长。此外，还会影响涂层的附着力，干燥性能、装饰性能和耐蚀性能，彻底去除这些异物是磷化的必要条件。除油和除锈是磷化之前的两个基本工序，相对而言，油比锈的危害性大，而且有油的工件直接影响除锈速度，所以，除锈应在除油的基础上进行，但对于油少锈多的工件也可以将除油与除锈两个基本工序合二为一，在一个槽中同时完成除油除锈工序，可缩短生产线，降低设备和厂房投资费用，但处理质量不如分槽好，对要求不高的场合可采用。采用此工序后，除油剂也应选择酸性药剂和除锈剂配套使用。除锈仍采用盐酸，盐酸除锈速度快，除锈干净彻底，对氧化皮也有很好的去除功能，且又是常温使用，弊病是盐酸除锈酸雾较大，有害健康，环境污染严重。随着工业的发展，环境保护和劳动条件的改善已成为人们共同关心的问题。因此，在选择药剂时应考虑环境保护的需要。所以选择除油剂时要求配制简单，去污能力强，不含常温下难清洗的氢氧化钠，硅酸盐，OP乳化剂等成分，常温下易水洗，不含毒性物质，不产生有害气体，劳动条件好；选择除锈剂时要求内含促进剂，缓蚀剂和抑制剂，能提高除锈速度，防止工件产生过腐蚀和氢脆，能较好的抑制酸雾。尤其值得重视的是酸雾抑制，酸洗除锈过程中产生的酸雾，不仅腐蚀设备和厂房，污染环境，而且可引起人们牙齿腐蚀，牙结膜发红，流泪，疼痛，咽喉干燥，咳嗽等症状，所以，有效抑制酸雾，不但是环保的需要，还是本单位自身的需要。考虑上述要求，经筛选，除油和除锈剂我们采用了祥和磷化公司的XH-16C除油除锈添加剂与验算配制而成，常温下使用，处理时间10-30min，它能提高除锈速度，防止工件产生过腐蚀和氢脆，能较好的抑制酸雾。配方：XH-16C 4%+HCL（35%）60%+H2O2、水洗除油除锈后的水洗，虽然属于涂装前的辅助工序，但同样需引起足够的重视。除油除锈后工件表面易附着某些非离子表面活性剂，及CL-等。这些物质若清洗不彻底，就可能引起磷化膜变薄，产生线状缺陷，甚至磷化不上。因此，要提高除油除锈后的水洗质量。须经多次漂洗，采用两道水洗，时间1-2min，并经常更换清水，保证清水PH值在5-7值之间。3、磷化所谓磷化，是指把金属工件经过含有磷酸二氢盐的酸性溶液处理，发生化学反应而在其表面生成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层的方法，所生成的膜称为磷化膜。磷化膜的主要目的是增加涂膜附着力，提高涂层耐蚀性。磷化的方法有多种，按磷化时的温度来分，可分为高温磷化（90-98），中温磷化（60-75），低温磷化（35-55）和常温磷化。为提供良好的涂装基底，要求磷化膜厚度适宜，结晶致密细小。中、高温磷化工艺，虽然磷化速度快，磷化膜耐蚀性好，但磷化膜结晶粗大，挂灰重，液面挥发快，槽液不稳定，沉渣多，而低、常温磷化工艺所形成的磷化膜结晶细致，厚度适宜，膜间很少夹杂沉渣物，吸漆量少，涂层光泽度好，可大大改善涂层的附着力、柔韧性、抗冲击性等，更能满足涂层对磷化膜的要求。值得注意的是，过去一直认为磷化膜厚，涂装后涂层的耐蚀性高，磷化膜本身在整个涂装体系中并不单独承担多大的耐蚀作用，它主要起到使漆膜具有强粘附性，而整个涂层系统的耐蚀力则主要取决于漆膜的耐蚀力以及漆膜与磷化膜的优良配合所形成的强粘附力。 磷化液一般由主盐、促进剂和中和剂所组成。过去使用的磷化液，大多采用亚硝酸钠（NaNO2）作促进剂，效果十分年、明显，但在NaNO2在磷化液中有很大危害：一是影响磷化液的稳定性，NaNO2在酸性条件下极不稳定，在极短的时间内就分解了。因此，不得不经常添加。NaNO2的这种特性，往往引起磷化液的主盐不稳定，磷化液沉淀较多，磷化膜挂灰严重，槽液控制困难，磷化质量不稳定；二是NaNO2是世界公认的致癌物质，长期接触危害人体健康，环境污染严重。解决的方法：一是减少NaNO2的用量；二是寻找替代物。 配方：XH-1B 4%+H2O4、钝化磷化膜的钝化技术，在北美和欧洲国家被广泛应用，采用钝化技术是基于磷化膜自身特点决定的，磷化膜较薄，一般在1-4g/m2，最大不超过10g/m2，其自由孔隙面积大，膜本身的耐蚀力有限。有的甚至在干燥过程中就迅速生黄锈，磷化后进行一次钝化封闭处理，可以是磷化膜孔隙中暴露的金属进一步氧化，或生成钝化层，对磷化膜可以起到填充、氧化作用，使磷化膜稳定于大气之中。5、磷化膜的干燥对磷化膜进行干燥处理，可起到两个方面的作用，一方面是为下道工序涂漆作准备，以除去磷化膜表面的水分，另一方面是进一步提高涂装后膜的耐蚀性。（四） 涂装前处理设备涂装机械中前处理设备用于产品的热水洗、预脱脂、脱脂、表调、磷化、钝化、纯水洗等。以去除被涂件构成物之外的所有异物，提供适合于涂装要求的良好基底，以保证涂层具有良好的防腐性能和装饰性能。其设备有间歇步进式和连续通过式，或分为喷射式、喷浸结合式。 连续通过喷淋式前处理设备 连续通过式喷浸结合前处理设备外部 连续通过式喷浸结合前处理设备内部 汽车零部件喷淋式前处理线 积放式轿车前处理线 节拍式汽车车身前处理线 型钢喷丸表面处理线 浸入式前处理线内部二、涂料涂覆（一）空气喷涂1、空气喷涂的发展历史空气喷涂，一种利用压缩空气将流体吹散成雾状后附着于被涂物表面的一种涂装技术，发明于1888年的美国，距今已有122年的历史，在此一百多年间，空气喷涂除外型略有改变外，其原理并无多大改进，是为传统空气喷涂。 传统空气喷涂虽然能为用户提供良好的雾化效果及最佳的涂装品质，但其中却也存在着一些严重的问题： 1、油漆利用率低： 一般传统空气喷枪的油漆利用率大约在35%左右，也就是说，传统空气喷涂在操作时有近65%的油漆是浪费的，它们大多分散于空气中、喷房以及地板上。 2、空气消耗量大： 传统空气喷枪在操作时需要8 17 cfm 的空气量来将流体雾化。 3、喷涂效率低： 由于传统空气喷枪一次的成膜厚度较薄，故一般需反复多次喷涂才达到要求的膜厚，但却因此无法提升生产的效率。 另外，传统空气喷枪一般需要4090 psi的空气压力才能将油漆完全的雾化，使得传统空气喷枪在喷涂时会产生大量的飞散漆雾，这些飞散的漆雾不但会造成环境的污染，并且会对人体造成严重的危害。为此，美国加州政府于1996年颁布了大气净化法则 ( Nation Emission Standards of Hazardous Air Pollutants，简称 NESHAP )，其中特别针对喷涂时飞散的漆雾做出了限制，要求所有的涂装行业在喷涂时油漆利用率必须达到50% 以上，以将低空气中有害污染物的含量。 为了配合NESHAP 中对油漆利用率的相关规定，世界各国科学家们于20世纪90年代中期发明了高空气量，低雾化压力空气喷涂 ( High Volume Low Pressure，简称 HVLP ) ，其原理为利用大量的压缩空气及少量的雾化压力(10 19 psi ) 来将油漆雾化而达到增加油漆利用率并降低漆雾飞散的目的。 HVLP 问世后便立刻取代了传统空气喷涂并被全球大多数的涂装厂商所使用着，HVLP 尽管能将油漆利用率提升至 65%，但这其中还是存在着两点严重的问题： 1、无法雾化高黏度油漆：由于HVLP 是藉由高空气量及低空气压力来将油漆雾化，而非传统空气喷涂的高雾化压力，故HVLP 在喷涂时对油漆的黏度便有所限制，一般来说，其可喷黏度在Ford # 4 18秒以下，如超过18秒便无法将油漆完全雾化，如此一来，便大大的降低了HVLP的适用性。 2、投资成本增加：相对于传统空气喷涂8 17 cfm 的空气消耗量来说，HVLP 1225 cfm 的空气消耗量则明显大出许多，这会使原本的空压机已不敷使用，必须更换更大的空压机，如使用在中央供气系统的厂房内使用，则需整厂更换更大尺寸的空气管路，如此一来，投资便会大大地增加。 有鉴于以上有关 HVLP 的缺陷，欧洲的喷涂设备制造商为了解决此问题而于1998年设计出了低空气量，低雾化压力空气喷涂 ( Low Volume Low Pressure，简称LVLP )，其雾化压力与 HVLP 相差不大( 10 21psi )，但空气消耗量却只有12 17 cfm，且可喷涂油漆黏度也较HVLP的Ford # 4 18秒高出许多，LVLP的可喷涂黏度达Ford # 4 25秒，加上65%的高油漆利用率，使得LVLP摇身成为20世纪末最出色的空气喷涂技术。 但 LVLP 却没有如预期般的在短时间内取代传统空气喷涂及 HVLP ，其关键就在于速度，尽管 LVLP 能提高油漆的利用率，降低空气的消耗量，扩大LVLP的油漆适用范围，但由于LVLP 是以低压低空气量的基础为雾化原理，故其喷涂时速度明显地比传统空气喷枪慢的许多，使其影响了整体的生产速度，增加了生产的成本。 在了解到 HVLP 及 LVLP 各方面的优缺点后，累积了百余年空气喷涂研发经验的科学家们终于在2000年发明了目前最新，也是效果最好的一种空气喷涂技术中压低流量空气喷涂( Low Volume Medium Pressure，简称 LVMP )，通过专利的空气帽及独特的枪体结构设计，使 LVMP 不但喷涂时的速度及雾化效果都优越于 HVLP 与 LVLP ，且空气消耗量只需 9 12 cfm，有效的降低了能源的损耗，另外，尽管 LVMP 的雾化压力较 LVLP 高出些许(30 psi)，但其油漆利用率却惊人地高达72， 基于以上种种优势，LVMP 俨然成为21世纪初涂装业界最具代表性的一项发明。 从传统空气喷枪 LVMP ，一路走来，这一百多岁高龄的老技术，为了迎合时代的洪流，也为了全球广大的用户，不断地蜕变、改进，以致我们今天能有幸享受这丰盛的技术果实，因此，我们有理由相信，在未来的日子里，空气喷涂一定能不断地为用户提供最好的雾化效果及最低的能源损耗，使广大的用户能真正做到提升涂装品质、降低涂装成本，提高涂装效率。2、空气喷涂操作方法（1）涂料雾化颗粒细，雾化效果就好，涂膜外观质量也好。雾化特性可用下式来描述：d0（3.6105Qi）0.75式中 d0涂料雾粒平均粒径，m Qi空气耗量与出漆量的比值。当Qi值较小时，空气耗量与出漆量比值对雾化效果影响很大，此时提高空气耗量或降低出漆量，都将明显地改善雾化效果。要增加空气量，可通过提高空气压力来实现，但要注意更高的空气压力会使漆雾飞散更严重。（2）出漆量出漆量应根据生产需求来决定。依工件大小，分别选用小型或大型喷枪。对吸式喷枪或重力式喷枪，提高压缩空气压力对增大出漆量很有限，并受到雾化的限制。要大幅度增加出漆量的最好办法是换用较大口径的喷枪。例如，面漆最大可用1.5mm口径，底漆最大可用2.5mm口径的喷枪。压送式喷枪的出漆量可依涂料压力任意调节，故喷枪口径相对较小。（3）喷雾幅度空气压力对喷雾图幅的影响不是很大，因此通常只能通过辅助空气孔来调节，根据工件大小调至适宜幅度。（4）漆雾沉积量及膜厚均匀性漆雾沉积量随喷涂距离延长按比例降低，小型喷枪的喷涂距离为1525cm，大型喷枪的喷涂距离为2030cm。喷距太远涂膜薄而粗糙无光；太近则厚而流挂，加上气流反弹作用，还会产生橘皮现象。膜厚均匀性与喷枪移动速度和图形搭接有关。喷枪应正对工件表面，以3060cm/s的速度匀速移动。太快会造成露底，太慢会产生流挂，在停顿0.1s时就会造成严重流挂。因此开枪点和停枪点不得正对喷涂区域。喷雾图形一般中间厚，外围薄，为了保证整个涂层膜厚的均匀性，圆形图形采取1/2搭接，椭圆形采取1/3搭接，扁平形采取1/4搭接。（5）涂料黏度对雾化性的影响涂料黏度除了影响出漆量外，也极大地影响雾化效果。不同涂料由于其特性差别，喷涂黏度是不一样的。例如，硝基漆等快干涂料为1618s，丙烯酸烘漆和氨基烘漆为1825s，醇酸漆为2530s。施工时必须按一定的稀释比调至各自的喷涂黏度。涂料黏度也极大地受到环境温度变化而改变，因此大量喷涂作业时宜将涂料温度恒定在2030，以免温度较低时，因涂料黏度太高而雾化不良，造成涂膜不平整、外观差。（二）高压无气喷涂高压无气喷涂，也称无气喷涂，它使用高压柱塞泵,直接将油漆加压,形成高压力的油漆,喷出枪口形成雾化气流作用于物体表面（墙面或木器面）。相对于有气喷涂而言，漆面均匀，无颗粒感,由于与空气隔绝,油漆干燥干净。无气喷涂可用于高粘度油漆的施工，而且边缘清晰，甚至可用于一些有边界要求的喷涂项目。视机械类型，也分为气动式无气喷涂机、电动式无气喷涂机、内燃式无气喷喷涂机等多种。优点第一、极高的涂装效率。喷涂效率高达每小时500-1200平方米，是传统滚筒施工的10倍以上。第二、极佳的表面质量。喷涂涂层平整、光滑、致密、无刷痕、滚痕、和颗粒。第三、延长涂层使用寿命。高压无气喷涂能使涂料颗粒深入墙体空隙，使漆膜与墙面形成机械咬合，增强涂料附着力，延长使用寿命。第四、轻而易举地攻克拐角、空隙和凹凸不平的难刷部位。第五、节省涂料。刷涂厚度极不均匀，一般在30-250微米，涂料利用率低，而无气喷涂很容易获得厚度为30微米的涂层，相对节省涂料20-30%。（三）静电喷涂自1945年法国SAMES公司将静电技术用于湿漆喷涂以来,出现了静电喷漆。静电喷漆由于表面质量好,节省油漆,附着力强等优点而越来越多的应用于各种工业用途。静电喷涂工艺原理是将塑料粉末通过高压静电设备充电，并在电场的作用下均匀的吸附在被加工的工件表面上，然后经过高温烘烤，塑料颗粒就会融化成一层致密的保护层牢牢附着在工件表面。静电喷涂工艺流程是前处理(除油、除锈、磷化)；静电喷涂；高温固化(参照塑粉要求温度，一般为160210度)；出炉冷却。为了设备制造方便,一般让喷枪装上电极,发射负电子,让工件接地,相当于正极.静电高压为0-120KV.适用油漆的电阻率在1兆欧姆-100兆欧姆之间。常用设备有手动静电喷枪,自动静电喷枪,旋碟,旋杯。旋碟在欧米茄型喷房内使用,工件围绕旋碟旋转,油漆从旋碟底步转盘直线甩出。一般旋碟空转达30000转/分钟.实际常用于自行车,摩托车车架,铝型材等喷漆。旋杯即水平放置的旋碟形式,和自动空气喷枪喷涂方式一样,区别在于旋杯的雾化更细腻,更省漆,效率更高.旋杯空转达60000转/分钟.实际常用于汽车喷涂,各种形状的零部件均适用,比旋碟使用更灵活,使用范围更广。静电喷漆是借助于高压电场的作用，使喷出细密的带负电的漆雾。通过静电引力而沉积在带正电的工件表面。静电喷漆使用的高压电，通常是在六万伏以上。当电压为一万伏时，如果喷枪距工作减少于一厘米，就会放电打火，而喷漆的易燃气体，遇到火花就会起火。为了防止静电喷漆引起火灾，应注意以下几点：静电喷漆操作室应与高压发生器分开。静电喷漆操作室的电气设备（电灯和电机）应采用防爆式的；喷漆操作室应有良好的通风；喷枪与工件应保持一定的安全距离并设法固定，不使其振荡而错位；喷漆场所应有充足的灭火工具。静电喷涂工艺(静电喷塑)与传统的喷漆工艺相比较，具有的显著优势，不需稀料，施工对环境无污染，对人体无毒害；静电喷涂工艺涂层外观质量优异，附着力及机械强度强；喷涂施工固化时间短；涂层耐腐耐磨能力高出很多；不需底漆；施工简便，对工人技术要求低；成本低于喷漆工艺；有些施工场合已经明确提出必须使用静电喷涂工艺处理；静电喷粉喷涂过程中不会出现喷漆工艺中常见的流淌现象。（四）粉末喷涂粉末喷涂是用喷粉设备(静电喷塑机)把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异(粉末涂料的不同种类效果)的最终涂层；粉末喷涂的喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺，成本也在同类的喷漆之下。粉末喷涂的优点l 节约成本99%以上的过喷粉末可以回收使用、涂层没有流挂、清理简单、无需溶剂、无须调节黏度、无需流平时间、当空气循环至工作区域内时无需提供温度补偿装置、可以控制废品率在较低状态，喷涂后进入固化炉之前的工件表面涂层如不合格可以将粉末吹掉，重新喷涂。l 涂层质量优良通过对粉末树脂等成分的调节控制，可以实现涂层的多种实用理化性能，如持久的耐候性，良好的弹性，高光泽，良好的绝缘性，高强度等等，涂层同时具备良好的耐磨性，耐腐蚀性，耐冲击性，耐化学作用和耐候性等等 。粉末生产厂商现在可以提供丰富多彩的颜色种类。l 应用方便粉末喷涂性能的规律性以及喷涂的包覆作用使得操作人员无须具备太高的技术水平、配上自动枪，升降机等装置后可很容易地实现自动化生产、可以一次完成涂覆，缩短了生产时间。（五）电泳涂装电泳涂装(electro-coating)是利用外加电场使悬浮于电泳液中的颜料和树脂等微粒定向迁移并沉积于电极之一的基底表面的涂装方法。电泳涂装的原理发明于是20世纪30年代末，但开发这一技术并获得工业应用是在1963年以后，电泳涂装是近30年来发展起来的一种特殊涂膜形成方法，是对水性涂料最具有实际意义的施工工艺。具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点，迅速在汽车、建材、五金、家电等行业得到广泛的应用。电泳涂装它是将具有导电性的被涂物作为阴极（或阳极）浸渍在用纯水稀释的、固体浓度为18%左右的电泳涂料槽液中,在槽中另设置与其相对应的阳极（或阴极），在两极间通一定时间的直流电，在被涂物上析出均匀且水溶解的涂膜的一种涂装方法。电泳涂装是一个极为复杂的电化学反应过程，其中至少包括电泳、电沉积、电渗、电解四个过程。电泳涂装按沉积性能可分为阳极电泳（工件是阳极，涂料是阴离子型）和阴极电泳（工件是阴极，涂料是阳离子型）；按电源可分为直流电泳和交流电泳；按工艺方法又有定电压和定电流法。目前在工业上较为广泛采用的是直流电源定电压法的阳极电泳。适用于汽车摩托车车身及零部件表面底漆涂装、工艺品装饰涂装、机电产品防腐涂装等。 1-经表面处理后的工件；2-电源；3-工件；4-喷水冲洗；5-槽液过滤；6-沉积槽；7-循环泵 阴极电泳超滤装置 汽车车身阴极电泳线外部 汽车零部件阴极电泳线 轿车阴极电泳线内部阴极电泳超滤装置 电泳涂装与其他涂装方法相比较，具有下述特点（1）采用水溶性涂料，以水为溶解介质，节省了大量有机溶剂，大大降低了大气污染和环境危害，安全卫生，同时避免了火灾的隐患；（2）涂装效率高，涂料损失小，涂料的利用率可达90%95%；（3）涂膜厚度均匀，附着力强，涂装质量好，工件各个部位如内层、凹陷、焊缝等处都能获得均匀、平滑的漆膜，解决了其他涂装方法对复杂形状工件的涂装难题；（4）生产效率高，施工可实现自动化连续生产，大大提高劳动效率；（5）设备复杂，投资费用高，耗电量大，其烘干固化要求的温度较高，涂料、涂装的管理复杂，施工条件严格，并需进行废水处理；（6）只能采用水溶性涂料，在涂装过程中不能改变颜色，涂料贮存过久稳定性不易控制。电泳涂装的设备电泳涂装的设备是由电泳槽、搅拌装置、涂料过滤装置、温度调节装置、涂料管理装置、直流电源装置、电泳涂装后的水洗装置、超滤装置、烘烤装置、备用罐等组成。电泳槽槽体的大小及形状需根据工件大小、形状和施工工艺确定。在保证一定的极间距离条件下，应尽可能设计小些。槽内装有过滤装置及温度调节装置，以保证漆液一定的温度和除去循环漆液中的杂质和气泡。搅拌装置可使工作漆液保持均匀一致，多采用循环泵，漆液的循环一般每小时46次，当循环泵开动时，槽内漆液液面应均匀翻动。涂料管理装置的作用在于补充调整涂料成分，控制槽液的PH值，用隔膜电极除去中和剂和用超滤装置排除低分子量成分等。电泳电源的选择，一般采用直流电源。整流设备可采用硅整流器或可控硅。电流的大小与涂料的性质、温度、工作面积、通电方式等有关，一般为3050A/m2。水洗装置用于电泳涂装前后工件的冲洗，一般用去离子水，但需加压设备，常用的是一种带螺旋体的淋洗喷嘴。烘烤装置用来促进电泳涂料的干燥成膜，可采用电阻炉、感应电热炉和红外线烘烤设备。烘房设计要有预热、加热和后热三段，应根据涂料的品种和工件的情况制订。影响电泳涂装的主要工艺参数1、电压电泳涂装采用的是定电压法，设备相对简单，易于控制。电压对漆膜的影响很大；电压越高，电泳漆膜越厚，对于难以涂装的部位可相应提高涂装能力，缩短施工时间。但电压过高，会引起漆膜表面粗糙，烘干后易产生“橘皮”现象。电压过低，电解反应慢，漆膜薄而均匀，泳透力差。电压的选择由涂料种类和施工要求等确定。一般情况下，电压与涂料的固体分及漆温成反比，与两极间距成正比。钢铁表面为4070V，铝和铝合金表面可采用60100V，镀锌件采用7085V。2、电泳时间漆膜厚度随着电泳时间的延长而增加，但当漆膜达到一定厚度时，继续延长时间，也不能增加厚度，反而会加剧副反应；反之，电泳时间过短，涂层过薄。电泳时间应根据所用的电压，在保证涂层质量的条件下，越短越好。一般工件电泳时间为1至3分钟，大型工件为3至4分钟。如果被涂物件表面几何形状复杂，可适当提高电压和延长时间。3、涂料温度涂料温度高，成膜速率快，但漆膜外观粗糙，还会引起涂料变质；温度低，电沉积量少，成膜慢，涂膜薄而致密。施工过程中，由于电沉积时部分电能转化成热能，循环系统内机械摩擦产生热量，将导致涂料温度上升。一般漆液温度控制在1530。4、涂料的固体分和颜基比市售的电泳涂料的固体分一般为50%左右，施工时，需用蒸馏水将涂料固体分控制在10%15%。固体含量太低，漆膜的遮盖力不好，颜料易沉淀，涂料的稳定性差。固体分过高，粘度提高，会造成漆膜粗糙疏松，附着力差。一般颜基比为1比2左右，高光泽电泳涂料的颜基比可控制在1比4。由于实际操作中，涂料的颜料量会逐渐下降，必须随时添加颜料分高的涂料来调节。5、涂料的PH值电泳涂料的PH值直接影响槽液的稳定性。PH值过高，新沉积的涂膜会再溶解，漆膜变薄，电泳后冲洗会脱膜。PH值过低，工件表面光泽不一致，漆液的稳定性不好，已溶解的树脂会析出，漆膜表面粗糙，附着力降低。一般要求施工过程中，PH值控制在7.58.5之间。在施工工程中，由于连续进行电泳，阳离子的铵化合物在涂料中积蓄，导致PH值的上升。可采用补加低PH值的原液，更换阴极罩蒸馏水，用离子交换树脂除去铵离子，采用阳极罩等方法降低PH值。若PH值过低时，可加入乙醇铵来调节。6、涂料电阻被涂物件从前一道工序带入电泳槽的杂质离子等引起涂料电阻值的下降，从而导致漆膜出现粗糙不均和针孔等弊病。在涂装施工中，需对涂料进行净化处理。为了得到高质量涂膜，可采用阴极罩设备，以除去铵及钙、镁等杂质正离子。7、工件与阴极间距离距离近，沉积效率高。但距离过近，会使漆膜太厚而产生流挂、橘皮等弊病。一般距离不低于20cm。对大型而形状复杂的工件，当出现外部已沉积很厚涂膜，而内部涂膜仍较薄时，应在距离阴极较远的部位，增加辅助阴极。电泳涂装的方法及技巧（1）一般金属表面的电泳涂装，其工艺流程为：预清理上线除油水洗除锈水洗中和水洗磷化水洗钝化电泳涂装槽上清洗超滤水洗烘干下线。（2）被涂物的底材及前处理对电泳涂膜有极大影响。铸件一般采用喷砂或喷丸进行除锈，用棉纱清除工件表面的浮尘，用80#120#砂纸清除表面残留的钢丸等杂物。钢铁表面采用除油和除锈处理，对表面要求过高时，进行磷化和钝化表面处理。黑色金属工件在阳极电泳前必须进行磷化处理，否则漆膜的耐腐蚀性能较差。磷化处理时，一般选用锌盐磷化膜，厚度约12m，要求磷化膜结晶细而均匀。（3）在过滤系统中，一般采用一级过滤，过滤器为网袋式结构，孔径为2575m。电泳涂料通过立式泵输送到过滤器进行过滤。从综合更换周期和漆膜质量等因素考虑，孔径50m的过滤袋最佳，它不但能满足漆膜的质量要求，而且解决了过滤袋的堵塞问题。（4）电泳涂装的循环系统循环量的大小，直接影响着槽液的稳定性和漆膜的质量。加大循环量，槽液的沉淀和气泡减少；但槽液老化加快，能源消耗增加，槽液的稳定性变差。将槽液的循环次数控制68次/h较为理想，不但保证漆膜质量，而且确保槽液的稳定运行。（5）随着生产时间的延长，阳极隔膜的阻抗会增加，有效的工作电压下降。因此，生产中应根据电压的损失情况，逐步调高电源的工作电压，以补偿阳极隔膜的电压降。（6）超滤系统控制工件带入的杂质离子的浓度，保证涂装质量。在此系统的运行中应注意，系统一经运行后应连续运行，严禁间断运行，以防超滤膜干枯。干枯后的树脂和颜料附着在超滤膜上，无法彻底清洗，将严重影响超滤膜的透水率和使用寿命。超滤膜的出水率随运行时间而呈下降趋势，连续工作3040天应清洗一次，以保证超滤浸洗和冲洗所需的超滤水。（7）电泳涂装法适用于大量流水线的生产工艺。电泳槽液的更新周期应在3个月以内。以一个年产30万份钢圈的电泳生产线为例，对槽液的科学管理极为重要，对槽液的各种参数定期进行检测，并根据检测结果对槽液进行调整和更换。一般按如下频率测量槽液的参数：电泳液、超滤液及超滤清洗液、阴（阳）极液、循环洗液、去离子清洗液的PH值、固体含量和电导率 每天一次；颜基比、有机溶剂含量、试验室小槽试验 每周2次。（8）对漆膜质量的管理，应经常检查涂膜的均一性和膜厚，外观不应有针孔、流挂、橘皮、皱纹等现象，定期检查涂膜的附着力、耐腐蚀性能等物理化学指标。检验周期按生产厂家的检验标准，一般每个批次都需检测。 （六） 喷漆室涂装机械中喷涂设备: 用于产品的中涂、面漆、彩条喷涂和静电喷漆、喷粉等。主要产品有：水帘喷漆室、水旋喷漆室、文氏喷漆室、干式喷漆室、喷烘两用室、喷粉室及其配套设备如：空气喷涂系统、无气喷涂系统、静电喷涂系统、静电喷粉系统、除尘系统、空调送风系统等。 面包车水旋喷漆室(喷涂设备) 静电喷涂室(喷涂设备) 水旋喷漆室(喷涂设备) 刹车片喷粉线(喷涂设备) 水帘喷漆室(喷涂设备) 喷烘两用房(喷涂设备) 油淋喷漆室(喷涂设备) 二级回收喷粉线(喷涂设备)缝纫机喷粉涂装线(喷涂设备)l 干式喷漆室l 水帘喷漆室水帘喷漆室为工件喷涂提供：(1)洁净的工作环境；(2)充分收集漆雾。水帘喷漆室的配置按工件大小、形状、重量及生产纲领可有多种方式：有开式、闭式之分；有连续式、间歇式之分；有工件自转或固定之分；有单侧喷涂及双侧喷涂之分。近年又发展出油帘喷漆室、下水帘喷漆室等。结构上应包括：送风过滤系统、工件吊挂（输送、自转）装置、水帘系统、水洗系统、排风系统、水槽、照明装置及室体。漆雾回收的原理：漆雾回收可分成二个部分：一是喷涂工件时，漆雾与水帘碰撞混合，水帘会溶入部分漆雾落入水槽；二是未溶入水帘的漆雾经水帘板底部缝隙进入水洗室，与雾化喷嘴喷出的水雾充分混合，气水分离沉降后流入水槽。在水槽中定期加入漆雾凝聚剂形成漆渣。 设计要点：1.确定合理的配置形式。2.确定合理的喷漆室水平面空气平均流速。3.送风、排风系统合理匹配，保证喷漆室内微正压。4.水帘厚度应均匀，应注意上水槽的结构形式及供水管路分配。5.水帘板下部至水槽液面的距离应合理。6.水洗雾化喷嘴及管路应便于拆卸、更换及清理。7.气水分离沉降应充分且便于清理。l 无泵式喷漆室l 水旋式喷漆室l 射流式喷漆室三、涂膜干燥（一）涂膜干燥的方法涂膜干燥方法分自然干燥、烘干和辐射固化三类。1、自然干燥自然干燥是指将涂膜放置在大气中常温下干燥固化，习惯上又称晾干或气干。自然干燥仅适合于挥发型、乳液凝聚型、氧化聚合型及某些外加固化剂的聚合型涂料。影响自然干燥涂膜质量的因素有温度、湿度、气候（晴阴、雨、雾