ESTA 自动喷涂原理.ppt

1、,ESTA 自动喷涂原理,喷涂参数对于喷涂的作用和影响,雾化效果,喷涂效果,-,.,漆料的物料性能,喷涂参数,油漆喷涂工艺 喷杯结构 涂料的量 成形空气的量,旋杯转速 喷涂距离 高压,漆料的粘度 表面张力 固体颗粒物质的含量 基料体系 溶剂,漆粒性能： 大小 速度 运行轨迹 漆粒喷出时的停留时间,色彩色调 流平性 面漆结构 稳定性 光泽 发花,ESTA 喷涂原理,1.bersicht 概述 2.Zerstubungsprozess 雾化工艺 Einflussgren 影响参数 Zerstubungsmechanismus 旋转式喷杯的雾化原理 Beitrag zur Elektrostatik

2、 zur Zerstubung 静电雾化对喷涂工艺的贡献 3. Aufladungsmechanismus 涂料加压机制 Sprhentladung (Koronaentladung) 旋转式喷杯喷涂示意图 Kontaktaufladung, Auenaufladung 直接加压 Sttigungsladung, Raumladung 间接加压 4.Tropfentransport 漆粒在喷杯范围内的运行 Einflussgren 影响参数 Transport durch die Luftstrmung 借助空气流动传递漆粒 Transport durch das elektrische Fe

3、ld 借助静电磁场的作用力传递漆粒 Tropfenflugbahn 漆粒的运行轨迹 5.Tropfenabscheidung 漆粒的分布 Erzeugtes, abgeschiedenes Spektrum Auftragswirkungsgrad,ESTA 喷涂原理,1.概述,回流,涂料输送装置,阀门,成形空气,电机气流,回流阀门,ESTA 喷涂原理,1.概述 ESTA 静电喷涂的整个工艺可以划分为四大部分： 漆料的雾化 静电的加压 将雾化后的漆粒从雾化装置喷射到被涂物体， 成膜 直接加压 与间接加压，“涂料雾化”和“高压” 这两个步骤实施的先后次序有所不同。 如果设备采用的是间接加压，那么

4、涂料必须先进行雾化，然后通过在电极上产生的 静电高压使涂料带电。如果采用直接加压，那么涂料的雾化和加压过程都在喷杯的 边缘位置上同步完成。,ESTA 喷涂原理,2. 雾化工艺 2.1.影响参数 雾化旨在扩大液体所能覆盖的表面积。雾化属于物理性能方面的操作， 效果的评定主要取决于雾化后油漆覆盖面积的大小。 旋转式雾化装置，涂料首先被运送至喷杯内壁，然后借助旋转所产生的 离心力将涂料传输至喷口位置，雾化过程仅仅是通过机械作用力（离心力、空 气动力）来实现的。 FZ = m w2 R = m (2 p n)2 R m Masse; R Radius; n Glockendrehzahl; Lackd

5、ichte; Wineklbeschleunigung,雾化工艺 2.2.旋转式喷杯的雾化原理 采用旋转式喷杯的雾化喷涂装置，可以根据喷涂条件进行调节，以实现下 例各个离解机制: 漆滴雾化 线状分解 多片式雾化（片层状、涡流状）,ESTA 喷涂原理,ESTA 喷涂原理,2.雾化工艺,2.2.旋转式喷杯的雾化原理： 当喷杯的转速大于20000 min-1在高速旋转的情况下进行涂料的雾化处 理，此时漆粒不会有衰变现象出现。 在对涂料进行线状雾化的过程中，会在喷杯的喷口处形成许多液态的线状 物质，这些液态物质又会通过线状分解或是喷射漆流的分解作用重新形成漆 粒。所形成的小漆粒又可以通过会聚形成大的漆

6、滴。目前在油漆喷涂方面， 都在追求能达到该种状态的雾化喷涂工艺。通过在喷杯折角位置上设置凹槽 或压花，可以试着实现上述的喷涂工艺。 在上述规定的喷杯转速以及涂料流量不断增加的情况下，可以将一般的线 状雾化转化为片层状或涡轮状多片式雾化，多片式雾化处理之后漆粒的分布 范围要比线状雾化后漆粒的分布范围要宽的多。,Droplet formation with broad spectrum 液滴形成光谱图,Atomisation at the bell edge 在杯的杯刃处雾化状态,Formation of droplets from filaments, narrow spectrum 液滴形成丝

7、状体的光谱图,Detachment of lamellas, broad spectrum 簿片分离光谱,Paint flow increases from I to III 漆滴扩散的三幅图,雾化与杯速.,旋杯雾化曲线：,ESTA 喷涂原理,2.雾化工艺 2.3.静电雾化对喷涂工艺的贡献 Lit.:Bauckhage, K.; Scholz, T.; Schulte, G.;. The influence of applied high-voltage on the atomization characteristic of a commercial high-speed rotary at

8、omizer, Proceedings of the ICLASS 94, Rouen (1994),电压,漆粒的平均直径和电压的关系,14,15,16,17,18,19,20,21,0,10,20,30,40,50,60,70,80,kV,m,漆粒粒径,电压,ESTA 喷涂原理,2.雾化工艺 2.3.静电雾化对喷涂工艺的贡献 静电电压的上升，漆粒的平均粒径反而有所下降，造成这种现象的主要原 因，在于静电磁场的作用，导致漆粒表面张力有所降低。 = - d q 表面张力是影响旋转式雾化喷涂效果的一个重要因素，因此在大部分 性能参数恒定不变的情况下，表面张力的降低会直接导致漆粒直径大小的 降低。,

9、ESTA 喷涂原理,3. 涂料加压机制 一般来说，旋转式喷杯的高压上限为 100 KV 直接加压 加压的电极即为旋杯的折角 外部加压 加压的电极呈环状围绕在喷杯杯体外侧,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制 借助于磁场内形成的磁力线，被喷射出来的漆粒通过静电的作用，到达物体需 进行的油漆的部位。 电压的升高会使产生的戴流子增加，同时也会加强静电场的磁力，此时被涂物 体表面部位的磁力线密度较高,尤其是在折角、边缘部位的锐角处，这会使得涂料 的上漆率增加，从而导致此处涂层表面出现流条、气泡、发花等缺陷。,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制 旋转式喷杯喷涂示意图,喷杯,喷射漆流,包覆效应,工件,静

10、电场的电力线分布,ESTA 喷涂原理,涂料加压机制 间接加压 和直接加压的原理不同，对漆粒进行外部间接加压和对漆粒进行雾化处理，这 两个过程在时间和空间上有明显划分。 在对漆料进行外部加压的过程中，会在外部加压电极之间形成戴流子，基于戴流子的运动 性，它会和同性接地基质之间产生相互排斥作用，而和异性接地基质（车身）相互吸引，这 样就形成了一股离子流，一些细小物质由于其本身体积较小，质量较轻，因而会精确的沿着 电力线移动。,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制 借助离心力达到雾化效果的漆雾会进入离子流，并在表面张力减小的 情况下加压。 漆粒会沿着电力线达到异性物质（接地基材），在此过程中，由于漆

11、 粒本身存在质量惯性，因此容许漆粒的实际运动轨迹和传递路径有少许偏 差。 由此，可能会在基材表面形成一些不规则的漆斑，或者在雾化装置或自 动运行设备上留下一些析出物质（如污物）。,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制,直接加压,间接加压,ESTA 喷涂原理,4.漆粒在喷杯范围内的运行 4.1.影响参数 外部作用力： 电场产生的电力 质量惯性 （离心力） 重力 （质量产生的重力） 空气动力 - 成形空气 - 喷漆室内的空气流动（空气沉降速度）,ESTA 喷涂原理,4.漆粒在喷杯范围内的运行 4.1.影响参数 对漆膜的形成以及最终的喷涂效果产生一定影响，漆粒传递过程以及旋杯 结构对于以下几项性能参

12、数有一定的影响和作用。 漆粒的分离效果 喷射漆流的膨胀程度 漆粒在喷射流中的停顿时间 雾化后漆粒中的成分分布 涂料分离过程中漆粒相互撞击形成的脉冲 喷涂有效系数 喷射漆流的均匀程度 漆粒的形状、喷射漆流的速度 漆流的密度,ESTA 喷涂原理,4. 漆粒在喷杯范围内的运行 4.2.借助于空气流动传递漆粒 除电压值以外，成形空气也是影响漆流喷射形状以及漆粒运动速度的一 个主要参数，涡流的形状取决于空气压力的大小，成形空气的供给情况（ 空气配给环）以及喷杯的结构形状，对于漆粒的运行轨迹起着决定性的作 用。,ESTA 喷涂原理,4.漆粒在喷杯范围内的运行 4.2.借助空气流动传递漆粒,ESTA 喷涂原

13、理,4.漆粒在喷杯范围内的运行 4.3.借助于静电磁场的作用力传递漆粒 在静电磁场下，对于漆粒会有一个作用力，这个作用力的大小取决于磁场 强度（磁场强度随着电晕放电的电量增加而增加）以及在漆粒上的加戴量。 Fel = Q E u = Q ET / (3 L d) 这一作用力的方向同磁力线的方向相同，会在一定程度上加快漆粒的运动 速度。,ESTA 喷涂原理,漆粒在喷杯范围内的运行 4.3. 借助于静电磁场的作用力传递漆粒 借助于静电磁场的作用力传送漆粒的过程中，漆粒不会沿着磁力线运动， 这是因为喷杯高速旋转所产生的涡流及其本身的重力，以及喷杯内辐射状 离心的漆粒所产生的离心力都会对漆粒的运行轨造

14、成一定影响，当然，磁 力线本身对于漆粒达到油漆对象的 途径也有一定影响。,ESTA 喷涂原理,漆粒在喷杯范围内的运行 4.4.漆粒的运行轨迹 喷杯和油漆对象之间会形成一个较大的涡流，在这个区域内漆粒会进行 单次或多次运动，同时会有一些漆粒从涡流中甩出，在涡流中还存在漆流 的回流，漆粒回流的程度会在电压被切断的瞬间急剧增大。,ESTA 喷涂原理,4.漆粒在喷杯范围内的运行 4.4. 漆粒的运行轨迹 Lit.:Scholz, T.; Experimentelle Untersuchungen zur Mehrphasenstrmung im Sprhkegel eines elektrostati

15、sch untersttzten Hochrotationszerstubers; Fortschritt- Berichte VDI; Reihe 7 Strmungstechnik; Nr. 346,喷射漆流分为二个主要的漆粒流：,径向漆粒流，以辐射状从喷杯中喷出 圆锥形喷射流中轴向的回流漆粒流,ESTA 喷涂原理,漆粒在喷杯范围内的运行 4.4.漆粒的运行轨迹 采用静电式旋杯喷涂设备进行油漆喷涂，涂层厚度呈辐射状分布，这里 所谓的辐射状，是指在静止状态下取得涂料的喷射形状，其涂层厚度由 四周向中心递减，涂层厚度分布不均匀，主要是由于雾化喷涂装置的结 构所造成的，但是通过加大成形空气的量，

16、可以在一定的程度上缓和这 一现象。,ESTA 喷涂原理,粒径的分布 采用空气雾化装置进行油漆喷涂时，小颗粒漆粒容易随着物体表面气流方 向的转换而变化运行方向， 以至于可能无法准确达到被涂表面；而大颗粒漆粒由于其本身的质量较大，故不易偏离其运行轨道。（10 m漆粒到达被涂面约 10 %, 40 m 约80 %.） 相反采用静电旋杯进行油漆喷涂时，小颗粒漆粒由于其本身质量较轻，容易沿着磁力线到达物体表面，而大颗粒漆粒容易在离心力作用下被甩出，成形空气和磁力还不足以使大颗粒的漆粒克服离心力作用，进而到达被涂物体表面。,ESTA 喷涂原理,5. 粒径分布,%,m,ESTA 喷涂原理- 5.粒径分布,采

17、用ESTA喷涂金属色漆,- 所有的底色漆都可以采用静电喷涂工艺进行喷涂 - 采用传统的静电喷杯 - 新的颜色采用 ESTA HR 制备 - 塑胶材质也可采用相同喷涂工艺 涂层可以进行局部修补，也可进行整体修补 现在可采用单层静电喷涂工艺喷涂金属漆（ESTA 100）,不影响金属色泽 但必须使用M喷杯，如ECOBell-M / Honda-M,Drr ECOBell-M,picture from DRR Company,cm,cm,喷射漆流的形状以及漆膜厚度的分布,film thickness m,film thickness m,Ecobell,Ecobell M,Slide from DRR

18、 Company,BASFCoatings AG,ESTA,Pneumatic 空气喷涂,Overspray 过喷涂,Effect pigments ( for ex. . Aluminium flakes) 效应颜料（铝粉） Pigments with low density 低的颜料密度 Pigments with high density 高的颜料密度,空气雾化装置与旋转式雾化装置的区别,8,10,12,14,16,18,20,金属铝的颗粒含量 ,气压 5 bar 270 ml/ min,气压 5 bar 540 ml/min,ESTA-HR 30000 /min 100,ml/min,

19、湿的样漆,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,1.概述 在评价喷漆设备油漆喷射质量时，应注意以下几项性能参量: 油漆漆粒大小及 分布均匀程度 喷漆过程中，喷杯圆锥雾粒的形状 喷射流中漆粒的速度及分布 喷杯圆锥内漆粒的速度 喷漆时的油漆漆粒密度 漆粒在冲击油漆物体表面时的脉冲 油漆漆粒的动能 漆粒相互碰撞的频率,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,1. 概述 高速旋杯的漆粒运动速度,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,-50,0,50,100,150,Spraymitte,Sprayrand,mm,m/ s,漆粒运动的平均速度,漆粒在喷射漆流中的位置,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,1.概述,旋

20、杯漆流中心的漆粒运动速度,0,2,4,6,8,10,12,-10,-5,0,5,10,15,漆粒运动速度,总数 ,m/s,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,1.概述,旋杯漆粒大小的分布,0,2,4,6,8,10,0,20,40,60,80,100,漆粒大小,总数 ,%,m,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,2.涂料流量对于喷涂效果的影响,m/s,mm,旋杯漆粒运动的速度,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,2.涂料流量对于喷涂效果的影响,mm,m,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,2.涂料流量对于喷涂效果的影响 涂料流量的加倍会加重喷射漆流中央漆粒的回流现象，并使得漆粒回流的 区域范围有所扩大。

21、 在成形空气量的恒定不变情况下，喷射漆流的宽度会从240 mm扩大至280 mm。（喷射距离为200mm） 涂料流量的增大对于漆粒直径没有太大的影响，涂料流量的加倍只能使漆粒直径扩 大约1.52m,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,2.旋杯流量对于喷射漆流的影响 增大涂料的流量，其主要表现为圆锥形喷射漆流的宽度增加，漆流的密度 增大（漆粒总数；漆粒流的密度），同时，产生的粗颗粒的漆粒的比例也 会相对有所下降。 将涂料的流量增大一倍，以上三种现象的划分比例为： 漆粒的直径从38.5增大至40 m ： 占10 左右 喷射漆流的宽度从240扩大至约280mm： 占40 左右 漆粒流的密度增大： 占5

22、0 左右,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,3.成形空气对喷涂效果的影响,m,cm,蓝,红,绿,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,3.成形空气对于喷涂效果的影响 随着成形空气释放量的降低，圆锥形喷射漆流的宽度有所扩大。 成形空气的量达到70 NI / min 时，喷射漆流的中心位置上的涂层厚度会较周围来得小，即 形成一个涂层凹陷，这一现象可以通过适当扩大漆流回流区域或减小漆粒流的密度来抑止。 随着成形空气量的加大，喷射漆流中央部位上的涂层厚度会有明显的增加，这一现象可以通过减小漆粒回流来抑止。,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.电压高低对喷涂效果的影响,电压值为0 kv,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.电压高低对于喷涂效果的影响,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.电压高低对于喷涂效果的影响,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4. 旋杯电压值的高低对于喷涂效果的影响 如不对设备施加高压，则会在喷涂过程中导致巨大