水性涂料的靜電噴涂

為控制涂裝固定污染源大氣污染物的排放，保障人體健康、保護(hù)生態(tài)環(huán)境并改善空氣質(zhì)量，國(guó)內(nèi)外各大汽車企業(yè)已普遍采用水性涂料，尤其是在新建的涂裝生產(chǎn)線中。

采用傳統(tǒng)溶劑性涂料的機(jī)器人靜電噴涂為內(nèi)部充電方式，其涂料利用率可達(dá)90%以上。采用水性涂料外部充電方式的機(jī)器人靜電噴涂，其涂料利用率約為60%，且因?yàn)殪o電爪外伸造成污染較大，無(wú)法實(shí)施帶電內(nèi)噴(車身內(nèi)表面噴涂)。如今，水性涂料內(nèi)部充電方式(彈匣式或注射式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜)技術(shù)不斷成熟，涂料利用率可達(dá)到70%，已經(jīng)有實(shí)際使用案例，并可實(shí)現(xiàn)靜電內(nèi)噴。目前，ABB、SAMES、FANUC、HonDA EG和川崎等幾家主流機(jī)器人廠家投入了大量精力對(duì)水性涂料內(nèi)部充電方式進(jìn)行研究。

靜電噴涂的原理

靜電噴涂是使涂料帶上負(fù)電荷，并讓被涂物接地。當(dāng)帶有負(fù)高電壓的涂料被噴向被涂物時(shí)，由于靜電感應(yīng)，被涂物表面產(chǎn)生正電荷，于是在涂裝機(jī)器與被涂物之間形成一條條噴涂的軌跡。在靜電引力的作用下，涂料附著于被涂物表面，而負(fù)電荷通過(guò)接地放電。

靜電噴涂的主要優(yōu)點(diǎn)是靜電引力可以提高涂著效率。但需注意的是，專用的機(jī)器/噴槍需要采用專用的安全結(jié)構(gòu)和安全措施。

水性涂料的靜電噴涂及絕緣方法

1.水性涂料的靜電噴涂

溶劑涂料的電阻值大(通常為0.4～4?MΩ)，基本上不通電，因此不需要絕緣等特別手段就能在旋杯和噴槍內(nèi)增加高電壓，溶劑涂料在傳統(tǒng)的靜電涂裝中成立。

水性涂料具有電阻小、通電性良好的特性。通過(guò)高壓發(fā)生器增加(+)的電荷，并通過(guò)設(shè)備(機(jī)器人和涂料管路)放電。在增加高電壓的瞬間，各機(jī)器通過(guò)地線產(chǎn)生電流，這樣產(chǎn)生靜電的就不只是旋杯周圍，水性涂料通過(guò)導(dǎo)電性的涂料(水)會(huì)產(chǎn)生漏電，因此水性涂料在傳統(tǒng)的靜電涂裝中不成立。所以在水性涂料的靜電涂裝中必須設(shè)置一套具備絕緣功能的專用涂裝機(jī)器系統(tǒng)。

2.水性涂裝的絕緣方法

(1)供給系統(tǒng)總絕緣方式 即機(jī)器人、泵和罐體全都絕緣，主要特征為設(shè)備投資大，齒輪泵(電動(dòng)機(jī))等設(shè)備的絕緣較難實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用較少。

(2)車身直接增加電壓方式 即給車身增加正電壓，主要特征為靜電容量大、危險(xiǎn)且車身的顆粒附著多，在實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有應(yīng)用。

(3)外部充電方式 即由外部電極向噴出的涂料粒子增加電壓，主要特征為間接加電導(dǎo)致?lián)p耗大、涂著效率低，在實(shí)際生產(chǎn)中有相關(guān)應(yīng)用。

(4)內(nèi)部充電方式 即以物理方式切斷供給系統(tǒng)，主要特征為中轉(zhuǎn)槽的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需進(jìn)一步研究換色損失的最小化，在實(shí)際生產(chǎn)中有相關(guān)應(yīng)用。

外部充電與內(nèi)部充電的比較

1.基本說(shuō)明

(1)外部充電方式(見(jiàn)圖1) 該方式與內(nèi)部充電的機(jī)器人系統(tǒng)相比，一次性投資金額少。但相比于內(nèi)部充電(70%)而言，外部充電(60%)產(chǎn)生的涂料廢液較多，這導(dǎo)致材料使用量增加，成本增高;涂裝效率低;合格率下降;涂裝設(shè)備臟污，外部污染嚴(yán)重(清掃頻率高)，噴槍主體和機(jī)器人污染嚴(yán)重，影響品質(zhì)(易導(dǎo)致飛濺);噴房/分離槽污染嚴(yán)重等。

(2)內(nèi)部充電方式(見(jiàn)圖2) 與外部充電的機(jī)器人系統(tǒng)相比，該方式理論上的換色損耗極少或幾乎沒(méi)有，但投資金額大、占用空間大、維護(hù)運(yùn)行成本高(消耗品多)且維修工時(shí)多。

2.比較說(shuō)明

對(duì)水性涂料機(jī)器人靜電噴涂外部充電方式與內(nèi)部充電方式進(jìn)行比較(見(jiàn)表)，綜合考慮涂著效率、投資成本、維護(hù)性和清洗時(shí)所消耗的涂料以及溶劑的損失，可以看出兩種方式各有所長(zhǎng)。根據(jù)機(jī)器人水性涂料靜電噴涂市場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，以及長(zhǎng)期以來(lái)各大機(jī)器人、水性旋杯供應(yīng)商(如ABB、Sames以及杜爾等)的新技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用，可以看出，在一開(kāi)始的技術(shù)摸索期，人們混合采用內(nèi)/外部充電方式;之后，由于內(nèi)部充電方式換色時(shí)的損耗問(wèn)題無(wú)法得到解決，人們傾向于使用外部充電方式;在最終克服和解決了換色損失的技術(shù)難題后，未來(lái)內(nèi)部充電方式將得到全面普及和應(yīng)用，內(nèi)部充電技術(shù)的發(fā)展速度也將越來(lái)越快。

結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步，尤其是軟件、自動(dòng)化等技術(shù)的不斷完善和提高，水性涂料機(jī)器人靜電噴涂的內(nèi)部充電和外部充電系統(tǒng)將在投資成本、維護(hù)性和適應(yīng)性等方面實(shí)現(xiàn)突破和提升，更好地滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用;同時(shí)不斷提升油漆涂著效率、減少涂料損失和清洗時(shí)的溶劑耗量，真正做到降低VOC的排放，更節(jié)能、更環(huán)保，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、消除或減輕污染的最終目的。