新型粉末噴涂裝備

葉敏偉

（諾信(中國)有限公司，上海 201203）

新型粉末噴涂裝備

葉敏偉

（諾信(中國)有限公司，上海 201203）

粉末噴涂技術的不斷發展，促進了各種各樣的新材料和設備的產生。本文介紹了諾信近期推出的粉末噴涂新材料和設備，包括用作粉房壁的Apogee材料、用于粉末傳輸的密相輸送技術(HDLV)、Prodigy噴槍及其配套的噴涂換色生產線。這些新技術使得客戶能夠獲得干凈、快捷和低排放的表面處理。

粉末噴涂；粉房壁材；密相輸送技術；噴槍；換色生產線

Author’s address:Nordson (China) Co., Ltd, Shanghai 201203, China

1 前言

隨著生產技術的不斷發展，人們對環保要求不斷提高，傳統的粉末噴涂設備也在不斷更新換代。諾信作為全球粉末噴涂設備的頂尖制造商，始終保持對新產品、新技術研發和推廣的熱情，以促進粉末噴涂技術的持續發展。本文介紹最近應用于粉末噴涂工藝的新材料及設備。

2 粉末噴涂新裝備

2. 1 新型粉房壁材料

噴房結構需要滿足以下條件：能夠包裹工件實施噴涂作業，在噴涂作業時不污染環境，并能及時回收粉末。因此，噴房往往需要一些硬性材料來搭建，如不銹鋼、PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)等。傳統噴房如圖1所示。

圖1 傳統粉末噴房Figure 1 Traditional powder spraying room

衡量粉房壁材料性能的指標通常有 2種──堅固性和粉末附著率。堅固性自然是針對減少粉房壁的磨損或者其他損壞，而粉末粘附率卻是一個用來衡量工作效率、粉房清潔時間的重要指標。上述 3種傳統粉房壁材料的性能指標見表1。

表1 傳統粉房壁材料性能指標Table 1 Performance indexes of wall materials for traditional powder spraying room

不難看出，這 3種材料都有自己明顯的優缺點。如何在這些重要的指標中尋找一個平衡點，找到一種既堅固，又容易清洗，同時抗腐蝕、抗溶解的新材料，一直成為諾信不停探索和研究的方向。

經過一段時間的科學研究，諾信推出了全新的Apogee材料。這是一種高分子聚合材料，具有以下優點：較輕的質量(與相同體積的上述 3種傳統材料對比)，材料極其堅固(無需外部支撐就可用于搭建粉房)，能夠建成壁厚1.5英寸(約3.81 cm)的具有三明治結構的噴房，抗靜電性能極佳。諾信對這種新型材料進行了不同的實驗，以驗證其可靠性。

(1) 跌落試驗：將20 kg重的鐵錘從距離材料30 m高處自由落下，材料完好無損。

(2) 碾壓試驗：2 t重的皮卡車懸停碾壓板材，材料完好無損。該試驗過程見圖2。

圖2 2 t皮卡車碾壓試驗照片Figure 2 Photo of roller compaction test with 2 t pickup truck

(3) 粉末附著率試驗：選擇PP、PVC和PC(聚碳酸酯)等材料進行同等條件下的粉末噴涂，與 Apogee材料進行對比。所有試驗體均是不良導體。由于不銹鋼是優良的導體，因此不列入實驗范圍。噴涂完畢，發覺Apogee沾染的粉末量最少。試驗結果如圖3所示。

圖3 4種材料的粉末附著率試驗照片Figure 3 Photos of powder adhesion test for four materials

新型Apogee與傳統粉房壁材料性能對比見表2。可以看出，Apogee材料有著極其堅固的物理性能，吸附粉末最少，具有粉末噴涂所希望的均衡性能，是粉房壁材料理想的取代品。

表2 新材料與傳統材料的性能對比Table 2 Comparison between performances of new and traditional materials

2. 2 最新的粉末傳輸技術——HDLV技術

傳統的物料(粉末)輸送通常使用文丘里技術，文丘里粉泵就是在這樣的背景下誕生的，見圖4。

圖4 文丘里粉泵粉末傳輸示意圖Figure 4 Schematic diagram of powder transport by Venturi powder pump

文丘里輸送技術是利用高速氣流形成真空抽吸來推動粉末的流動，其結構簡單，但是有以下的局限性：

(1) 流速過高，粉末流較急，因此很難覆蓋一些難以滲透的區域。另外，高流速使得粉末對管路的沖擊摩擦大大增加，增加了備品備件的消耗。

(2) 氣流帶動的粉末密度小。

(3) 壓縮空氣消耗過多。

因此，在粉末噴涂生產工藝上，文丘里輸送存在很難提升產品品質、使用成本上升的問題。

要改善傳統的輸送系統，僅僅從文丘里原理著手，很難獲得徹底解決。諾信在匯聚了物料輸送學和空氣動力學等方面的經驗的基礎上，推出了一種全新的粉末輸送技術──HDLV(High Density and Low Velocity)技術[1]，即密相輸送技術(Dense Phase Pneumatic Conveying)。密相輸送技術是指栓流氣力輸送，即粉料在輸送管中不再散開，而是形成料栓，依靠料栓兩端的靜壓差向前移動，具有低速、密相及低動力指數等特點。這是一種理想的輸送方式，其工作原理可用圖5表示。

傳統的文丘里傳輸中，粉末在氣固中的比例只有40%，而且管壁材料的磨損與流速的2次方或者3次方成正比[2]。這就意味著，哪怕速度只上升3個百分點，磨損率就要提高9 ～ 27個百分點。而密相技術的低流速、高密度粉末流作用，能夠使材料的磨損率盡可能地降低[3]。采用新的HDLV技術，解決了粉末輸送中的瓶頸問題，大大提高了粉末的輸送效率。

表3為傳統文丘里粉泵同新型HDLV泵的性能比較。不難看出，使用了小口徑粉管的HDLV泵卻有著強大的輸送效率。一般情況下，一把使用HDLV泵的噴槍效率抵得上2把普通噴槍。

圖5 HDLV泵粉末傳輸示意圖Figure 5 Schematic diagram of powder transport for HDLV powder pump

表3 HDLV泵和文丘里粉泵的性能對比Table 3 Comparison between performances of HDLV and Venturi pumps

2. 3 新的換色理念

傳統的換色通常要使用大型的換色噴房，這樣的噴涂方式比較適合大面積、大批量的生產，一般有以下特點：大批量，種類較為固定，需要更換的顏色較為固定、工件較為規則。

假設一家工廠一天換5 ～ 6次顏色，每次換色的時間大概在10 ～ 15 min左右，那么每天消耗在換色上的時間為 50 ～ 90 min。在這段時間內，噴房要停止工作，而所有的爐體都在白白消耗能量。由此可見，大型換色噴房只適合大生產的使用狀況。如果是以下特性的工件需要噴涂，如小批量、多批次、顏色繁多(甚至一天換幾十次顏色)、工件較為復雜等，那么常規的換色噴房可能就不適合其生產條件了。

如果是產品批量較小，種類卻很多，同時需要用多種顏色進行表面處理，那么換色時，停機清理產生的時間和能源損失大大高于回收粉的成本。在此情況下，就需要一種全新的換色手段。而此前所述的HDLV技術，正可運用于這樣的換色手段之中。圖 6為使用了諾信全新Prodigy噴槍的噴涂換色生產線。新的工作方式使得所有的噴涂工作均在一條線上完成，一個或者兩個噴房就可以完成多種顏色的噴涂工作。全新的換色理念要求不再回收粉末。因此，諾信有針對性地推出Prodigy噴槍，以符合新的換色理念的需求。

圖6 新型換色生產線Figure 6 New color changing production line

圖7 Prodigy噴槍及其配套的各種顏色的粉桶Figure 7 Prodigy spraying gun and the affiliated barrels containing various color powder

然而，粉末不回收所帶來的需求是：換色時間短(數十秒內完成)，以減少停機造成的損失；上粉率高，浪費的粉末少(利用上粉率盡量減少粉末的損失)。而Prodigy噴槍具有以下特性：裝備有HDLV粉泵，配有全自動換色系統，能在20 s內完成換色，最高能配備28種顏色。因此，Prodigy噴槍達到新的換色理念的要求。圖7為Prodigy噴槍及其裝配的不同顏色的粉桶。

新的換色方式使得客戶在面對難以噴涂的工件或者有頻繁換色需求時，多了一種工藝上的選擇。

3 結語

作為一個涂裝行業的領軍者，諾信不停探索新的產品以及技術，并將之運用到實際生產中，并希望能與各行各業合作，一起將高效、低碳的噴涂方式提供給廣大的用戶，一起推動整個粉末噴涂行業的進步與發展。

[1] KONRAD K. Dense-phase pneumatic conveying: a review [J]. Powder Technology, 1986, 49 (1): 1-35.

[2] 王海軍. 文丘里管射流裝置的結構及工作原理[J]. 西南科技大學學報, 2004, 19 (2): 41-44.

[3] 高敬國, 徐德龍, 趙江平. 粉體密相氣力輸送理論與技術進展[J]. 中國粉體技術, 1999, 5 (5): 35-37.

Novel powder spraying equipments //

YE Min-wei

The development of powder spraying technology has accelerated the production of various new materials and equipments. In the article, the novel powder spraying material and equipments recently launched by Nordson were introduced, including Apogee material used on powder room wall, dense phase pneumatic conveying (HDLV) technology applied to powder transport, as well as Prodigy spraying gun and affiliated color-changeable spraying production line. A clear, fast and low-emission surface treatment can be achieved for clients by the novel technologies.

powder spraying; wall material for powder spraying room; high dense and low velocity pneumatic conveying technology; spraying gun; color changing production line

TQ639.3

A

1004 – 227X (2011) 10 – 0073 – 03

2011–05–31

2011–06–27

葉敏偉（1979–），男，上海人，本科，市場經理，主要從事粉末噴涂的技術革新及應用。

作者聯系方式：(E-mail) pye@nordson.com。

[ 編輯：韋鳳仙 ]