粉末涂装技术进展概述    中国化工学会涂料涂装专业委员会副主任委员
    中国化工学会涂料涂装专业委员会副主任委员    上海光明涂装工程成套公司总经理张喜运
    上海光明涂装工程成套公司总经理张喜运    涂装技术的起源可以追溯到几千年以前，近代涂装工业的形成也已有二三百年
    涂装技术的起源可以追溯到几千年以前，近代涂装工业的形成也已有二三百年的历史。作为新技术的粉末涂装方法，始于本世纪４０年代。当时，人们只能用简单的散布法或热敷熔融法将聚乙烯树脂涂敷于金属表面，涂膜质量差，涂敷效率低，几乎不能应用于生产。到５０年代初，火焰喷涂法和流化床涂敷法的问世，才使粉末涂料与涂装开始进入工业应用时期。６０年代初，热固性环氧粉末工业化生产的出现和静电粉末喷涂装置的诞生，才使粉末涂料与涂装技术得以飞速发展。    与传统的油漆涂装相比，粉末涂料及涂装具有以下优点：①粉末涂料完全不含
    与传统的油漆涂装相比，粉末涂料及涂装具有以下优点：①粉末涂料完全不含溶剂，因此消除了过去油漆生产和施工过程中大量使用的溶剂，节省了资源，减少了环境污染；②在粉末喷涂过程中过喷的粉末能回收利用，克服了传统的油漆喷涂中过喷油漆的浪费现象，提高了涂料的利用率；③粉末涂装可以一次喷涂获得较厚涂层，避免了像传统油漆那样需要底漆、面涂、罩光等多次喷涂、多次固化工序，因此可以节省能源，提高劳动生产率，减少生产线的占地面积；④粉末涂层有比传统油漆涂层更好的耐腐蚀性、更高的抗冲击强度、更好的耐候性。同时，由于新的树脂材料、新的固化剂和流平剂及各种新的填充辅料的出现，使粉末涂层的表面装饰性日趋提高，完全可以与传统油漆相媲美。因此在人类面临能源危机和环境污染时，世界各国都非常重视粉末涂料与涂装技术的发展。美国、西欧、日本的发展速度尤为突出。７０年代这些国家和地区粉末涂料的年增长速度高达２５％～８０％，８０年代至今其增长速度虽有所降低，但仍保持在１０％以上。预计全世界１９９７年粉末涂料用量接近５５万吨。    从粉末涂装应用的领域看，过去主要集中在家用电器行业，今后也仍是一个不
    从粉末涂装应用的领域看，过去主要集中在家用电器行业，今后也仍是一个不小的市场，但是除家电行业之外还有许多有待开拓的市场，而且可能是比家电行业大得多的市场。例如，随着粉末涂料制造技术的进步，用在户外要求耐候性高的粉末涂料的问世，为建筑用铝型材、钢门窗的粉末涂装创造了条件；高速公路的防护栏杆、道路、广场上的装饰灯杆灯柱，也在粉末喷涂上取得了成功的经验；将重防腐粉末涂料应用于石油、天然气输送管道，供水和污水排放管道，化工和船舶等各种输送管道的内外喷涂，又是一个十分广阔的天地。另外，各种仪器仪表金属外壳，输变电线路中的高低压开关柜，交通运输车辆底盘、箱体及其它配件，化工防腐设备，邮电通讯设备，金属家具及办公用具，船舶制造与集装箱、金属网架制品，电子电器行业中的封装与绝缘等，即凡是有防护装饰要求的场合，都可能开辟出粉末涂装的新途径。比较而言，粉末涂装的应用在工业发达国家家电行业约占１／３，而我国则占７０％以上，可见我国在家电以外的应用领域尚待开发。    粉末涂料在整个涂料行业中所占比重越来越大，这是发展规律和必然趋势。据
    粉末涂料在整个涂料行业中所占比重越来越大，这是发展规律和必然趋势。据资料介绍，９０年代初全世界粉末涂料的产量占整个涂料产量的８％，其中欧洲高达１７％，北美高达１０％，而我国则不足１％。要达到或接近发达国家的发展水平，粉末涂料至少在整个涂料中所占的比例要达到５％以上，则每年生产和使用的粉末涂料总量应在２０万吨左右。由此看出，我国粉末涂料及其涂装市场潜力巨大。    作为新技术的粉末涂装，自诞生以来就引起工业界的普遍重视，迅速得到发展
    作为新技术的粉末涂装，自诞生以来就引起工业界的普遍重视，迅速得到发展和提高。近年来，粉末涂装技术不论是设备制造水平、工艺技术水平等各方面都得到长足的进步，为世人所瞩目。下面就粉末涂装的主要设备的技术发展情况做如下介绍。    一、前处理
    一、前处理    １．传统的方式为槽浸式，甚至多为二合一、三合一的形式。主要原因是人们
    １．传统的方式为槽浸式，甚至多为二合一、三合一的形式。主要原因是人们对前处理质量是影响涂层质量的重要因素认识还不明确，因此经常是采取简单的工艺，使投资最少。    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
    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半自动化，脱脂效果好，磷化膜质量细密均匀。    对于批量小、品种多、大件、形状复杂工件及焊接件、表面锈蚀重的工件仍然
    对于批量小、品种多、大件、形状复杂工件及焊接件、表面锈蚀重的工件仍然需要采用槽浸式，但尽可能各工序独立，以便质量控制稳定。    ２．从喷淋机组的结构特点看，以下几点改进值得重视。
    ２．从喷淋机组的结构特点看，以下几点改进值得重视。    （１）改卧式泵为液下泵，提高泵的质量，增长使用寿命。以前多用卧式泵，
    （１）改卧式泵为液下泵，提高泵的质量，增长使用寿命。以前多用卧式泵，且泵的质量差，密封寿命短，阀门、管件接头质量差，因此漏气、漏液是前处理系统一大通病；    （２）改槽液人工检测、添加为自动检测、自动添加，以保证槽液浓度的连续
    （２）改槽液人工检测、添加为自动检测、自动添加，以保证槽液浓度的连续稳定；    （３）采用连续自动除渣方式，如斜板连续沉降槽或滤带式连续除渣机，代替
    （３）采用连续自动除渣方式，如斜板连续沉降槽或滤带式连续除渣机，代替传统的沉淀除渣方式；    （４）过去为槽内间接加热，槽内清洗除渣不方便。用槽外循环加热，除渣方
    （４）过去为槽内间接加热，槽内清洗除渣不方便。用槽外循环加热，除渣方便，但加热器容易堵塞。使用板式加热、自动清洗系统，可解决这一矛盾；    （５）喷嘴方面，在先进的设备上已可以做到喷嘴能够任意调整方向，装卸、
    （５）喷嘴方面，在先进的设备上已可以做到喷嘴能够任意调整方向，装卸、清洗方便，并且根据不同的工艺需要配备不同结构形式的喷咀，以达到最佳处理效果；    （６）顶部负压悬链保护装置，可确保顶部开口处蒸汽不外溢，大大延长悬链
    （６）顶部负压悬链保护装置，可确保顶部开口处蒸汽不外溢，大大延长悬链的使用寿命并保护车间环境不受污染；    （７）槽液温度是前处理工艺中的重要参数，实现了槽液温度的自动控制，就
    （７）槽液温度是前处理工艺中的重要参数，实现了槽液温度的自动控制，就为生产过程的连续稳定提供了可靠保证。    ３．在某种特殊的场合，例如不宜进行化学处理的工件，或必须以提高工件表
    ３．在某种特殊的场合，例如不宜进行化学处理的工件，或必须以提高工件表面粗糙度来增加涂层附着力等场合抛、喷丸等机械前处理方法也是必不可少的，继续得到人们的重视。    二、烘炉
    二、烘炉    １．很多厂家采用的电能热风循环加热方式，其特点是加热温度均匀，同截面
    １．很多厂家采用的电能热风循环加热方式，其特点是加热温度均匀，同截面温差可达±２℃，控温方便，适应性广。好的发热元件，结构紧凑，发热效率高，使用寿命长，维修方便。但是，电加热方式能耗大，运转成本高，在电源紧张地区不适应。    ２．燃油或燃气热风循环式烘炉，近年来发展非常迅速，已经成为当前烘炉发
    ２．燃油或燃气热风循环式烘炉，近年来发展非常迅速，已经成为当前烘炉发展的主流，其主要特点有：    （１）它不受大容量用电条件的限制，同时避免了电热元件因接触不良等造成
    （１）它不受大容量用电条件的限制，同时避免了电热元件因接触不良等造成的维修量增大的弊端；    （２）运行成本低，同样功耗的烘炉，所用电费只有电加热方式的１／３～／
    （２）运行成本低，同样功耗的烘炉，所用电费只有电加热方式的１／３～／１／４；    温度均匀，可达到同截面温差不大于±２℃，同时，很容易实现温度的自动控
    温度均匀，可达到同截面温差不大于±２℃，同时，很容易实现温度的自动控制，可在室温至３００℃间任意调节；    （４）自动化程度高，可自动进行燃烧过程的检测、调节、控制，不需增加专门的司炉工；    （５）启动快，升降快，一般从室温到工作温度２０分钟即可，停炉亦很方便
    （５）启动快，升降快，一般从室温到工作温度２０分钟即可，停炉亦很方便快捷；    （６）安全可靠。
    （６）安全可靠。    ３．远红外辐射固化技术。为了提高能源的利用效率，近年来在粉末涂装界进
    ３．远红外辐射固化技术。为了提高能源的利用效率，近年来在粉末涂装界进行了大量的远红外辐射固化技术的研究和实践。由于它彻底改变了由热空气将能量传给工件的方式，而是由涂料直接接受辐射能量引起原子的振动和转动而发热，所以大大提高了热能利用率。    远红外辐射固化技术在使用的辐射元件和加热方法上都经历了不断改进、不断
    远红外辐射固化技术在使用的辐射元件和加热方法上都经历了不断改进、不断完善的过程。它由早期使用的煤气红外辐射器、碳化硅板辐射器、碳化硅金属管辐射器等，继而研制出ＬＨＷＧ型高硅氧灯、ＤＹＦ铁锰稀土钙高辐射涂层电阻带、ＭＴＹ埋入式陶瓷元件及ＴＩＲ半导体元件等；随着ＳＨＱ石英管辐射元件的问世，使远红外技术的应用有了新的起点。    除了远红外辐射元件外，在使用技术方面也是人们着重研究的课题，其主要目
    除了远红外辐射元件外，在使用技术方面也是人们着重研究的课题，其主要目的就是要解决辐射炉存在的温差大、工件受热不均匀等问题。事实证明，采用大空间、大面积、大功率的烘炉设计方案，虽能解决温度的均匀性问题，但能耗不能明显降低，不是理想方法，而低温辐射加热技术和高红外快速固化技术可有效地解决节能与温度均匀的矛盾，实践证明，在很多场合都是成功的。    高红外加热是指利用高能量、高密度、全波段红外强力辐射的加热技术，它可
    高红外加热是指利用高能量、高密度、全波段红外强力辐射的加热技术，它可在数秒钟内使受热物体快速达到高温，大大缩短固化时间，属国际上９０年代最新加热技术，其突出优点是比传统的热风加热技术大大节能，节省投资和设备占地面积，如加热固化时间缩短９０％，设备占地面积减少８０％，投资减少３０％，是极有前途的加热固化技术。在我国近两年己实际应用这项技术，并取得了明显的经济效益，为此“高红外快速固化技术”已被国家经贸委列为“九五重点节能推广项目”。    继续完善远红外辐射技术，使其进一步提高辐射场的均匀性，以适应各种复杂
    继续完善远红外辐射技术，使其进一步提高辐射场的均匀性，以适应各种复杂的工件，同时提高辐射元件的效率和寿命，都有待我们去研究和解决。    ４．从结构形式看，基本实现了拼装式，现场安装快捷，运输方便，外型美观。
    ４．从结构形式看，基本实现了拼装式，现场安装快捷，运输方便，外型美观。    三、喷粉设备
    三、喷粉设备    近年来，喷粉设备的新技术发展很快，推动了涂装技术的进步。
    近年来，喷粉设备的新技术发展很快，推动了涂装技术的进步。    １．喷枪方面
    １．喷枪方面    （１）内藏式高压发生器，供电电缆由高压变低压，提高了生产的安全性，可
    （１）内藏式高压发生器，供电电缆由高压变低压，提高了生产的安全性，可靠性；    （２）四进风装置，即出粉、雾化、喷幅和离子化空气共同控制喷粉效果，以
    （２）四进风装置，即出粉、雾化、喷幅和离子化空气共同控制喷粉效果，以适应多种工件和不同场合，特别是离子化空气的应用，使雾化后的粉末二次充电，可明显提高一次上粉率；    （３）“Ｌｏｎｏｓｔａｔ离子静电”电流预设式静电喷枪，为避免涂层产生
    （３）“Ｌｏｎｏｓｔａｔ离子静电”电流预设式静电喷枪，为避免涂层产生桔皮、克服法拉第暗区和厚边效应等，有明显效果。    （４）无反弹板喷嘴，用离子化风屏控制喷幅在３０°～１５０°范围内无级
    （４）无反弹板喷嘴，用离子化风屏控制喷幅在３０°～１５０°范围内无级可调，可实现自动遥控，不需停机调幅，对同线多种工件的自动生产线的连续化生产颇有意义。    ２．喷粉室
    ２．喷粉室    （１）粉室自动清洁系统ＢＲＳ是快速、彻底的粉房清理装置；
    （１）粉室自动清洁系统ＢＲＳ是快速、彻底的粉房清理装置；    （２）中央吸风道分布在粉房的全部地板，以保证喷粉室内的气流均匀，从而
    （２）中央吸风道分布在粉房的全部地板，以保证喷粉室内的气流均匀，从而保证了工件涂层的均匀性；    （３）粉室底板的喷射器吸粉装置应及时清除并有效地防止粉房积粉；
    （３）粉室底板的喷射器吸粉装置应及时清除并有效地防止粉房积粉；    （４）粉房顶部、底部的椭园形设计使气流组织分布更趋合理，有利于提高上
    （４）粉房顶部、底部的椭园形设计使气流组织分布更趋合理，有利于提高上粉率。粉房材料全部采用不锈钢材料，以防止粉房变形，并使换粉清粉更加容易。    ３．回收装置目前虽然是布袋式回收、旋风加布袋式回收、滤芯式或滤板式回
    ３．回收装置目前虽然是布袋式回收、旋风加布袋式回收、滤芯式或滤板式回收等仍在使用，但多小旋风加滤芯或小旋风加滤板式的先进的回收方法已开始应用，此外还有更为先进的技术也已出现，例如：    （１）后过滤器具有清洁吸风口的设计；
    （１）后过滤器具有清洁吸风口的设计；    （２）真空自动脉冲逆洗清粉装置，使压缩空气用量节省８０％，并提高了回
    （２）真空自动脉冲逆洗清粉装置，使压缩空气用量节省８０％，并提高了回收装置的使用寿命；    （３）变色龙粉房将粉房与回收结合为一体，它采用钢结构支架，聚乙烯薄膜
    （３）变色龙粉房将粉房与回收结合为一体，它采用钢结构支架，聚乙烯薄膜作为粉房壁，工作时由马达带动薄膜转动，粉房内壁更换实现自动化。对于换色频繁的喷涂作业，清理非常方便。    ４．供粉系统
    ４．供粉系统    （１）涂装室两侧等距离给粉技术，可提高进粉均匀性，减少对输粉管的磨耗，
    （１）涂装室两侧等距离给粉技术，可提高进粉均匀性，减少对输粉管的磨耗，并节省５０％的空气用量；    （２）振动直接浮动吸粉装置，省去供粉桶，直接使用原厂的粉箱，并节约５
    （２）振动直接浮动吸粉装置，省去供粉桶，直接使用原厂的粉箱，并节约５０％～６０％的空气用量；    （３）粉末传送压抑阀的设计装置，可以直接把回收粉末由集粉器送到供粉器
    （３）粉末传送压抑阀的设计装置，可以直接把回收粉末由集粉器送到供粉器内，勿需使用流化床及小旋风分离，节省空气用量８０％；    （４）自动加粉的供粉装置，利用重量法控制供粉器粉量，自动添加新粉，使
    （４）自动加粉的供粉装置，利用重量法控制供粉器粉量，自动添加新粉，使生产连续化；    （５）定量供粉装置，减少粉末的回收量，并可提高涂层的质量。目前已出现
    （５）定量供粉装置，减少粉末的回收量，并可提高涂层的质量。目前已出现由电容控制的精确进料系统替代由压力控制的均匀进料装置。    ５．电器控制方面
    ５．电器控制方面    （１）气密双层隔离控制箱，防尘、防爆、防噪音，大大提高了电气运转的可
    （１）气密双层隔离控制箱，防尘、防爆、防噪音，大大提高了电气运转的可靠性；    （２）静电绝缘保护装置（ＫＭ系统）的应用，为防止打火、减少清除吊具的
    （２）静电绝缘保护装置（ＫＭ系统）的应用，为防止打火、减少清除吊具的绝缘涂层的工作量，效果显著；    四、电脑辅助静电涂装系统
    四、电脑辅助静电涂装系统    该系统的主要功能是，喷涂时可以按工件形状自动识别，自动按工件形状做有
    该系统的主要功能是，喷涂时可以按工件形状自动识别，自动按工件形状做有效喷涂。它可以对Ｘ-Ｙ-Ｚ三轴同时记忆及控制，只要无工件的地方就停止喷涂。    它的优点是：①节省涂料，因为没有多涂和超涂的现象，可得到高的涂着效率
    它的优点是：①节省涂料，因为没有多涂和超涂的现象，可得到高的涂着效率（可达９０％以上）；②节省人力，使喷涂完全自动化成为可能；③提高涂层质量，降低不合格品率，克服唇边及流挂等弊端；④有利于环境保护。    五、其他方面
    五、其他方面    １．悬输机双机驱动同步控制技术，主要是解决较长的悬链用一台驱动装置不
    １．悬输机双机驱动同步控制技术，主要是解决较长的悬链用一台驱动装置不能满足运转要求时，如何保证两台驱动装置的同步运行问题。它的工作原理是：两台电机分别由两台主、副变频器驱动，副变频器内装有同步卡，两台电机的转速分别由各自的检测元件编码器测量后送入同步卡进行比较，如果二者转速不等产生偏差，则此信号经过放大器、ＰＩＤ调节器再送入副变频器，调节其输出频率，从而使其电机转速与主变频器驱动的电机一致（即同步），偏差消除。    ２．ＰＣＭ技术的引进成功，使我国彩涂钢板的连续作业成为现实。目前在我
    ２．ＰＣＭ技术的引进成功，使我国彩涂钢板的连续作业成为现实。目前在我国己有多条ＰＣＭ生产建成投产，它把钢板的轧制与表面处理、喷涂、固化、卷板连为一体，实现了大型涂装生产线的自动化、连续化。    ３．微机控制的电动升降机，已可做到反向点和速度的无级遥控调整，反向点
    ３．微机控制的电动升降机，已可做到反向点和速度的无级遥控调整，反向点位置、速度的自动补偿。    ４．前面列举的涂装设备的一些新技术，主要是静电喷涂方面。实际上，其他
    ４．前面列举的涂装设备的一些新技术，主要是静电喷涂方面。实际上，其他类型的粉末涂装设备与技术，也在不断改进和提高，如：流化床法、真空吸涂法、火焰喷涂法、热喷涂法、静电振荡法等等，都在不同的场合和工件上得以应用，使其设备和技术日臻完善。    目前，我国的粉末涂装事业，不论在规模上和技术水平上都得到了迅速的发展，
    目前，我国的粉末涂装事业，不论在规模上和技术水平上都得到了迅速的发展，取得了显著的成绩，全国的设备制造厂家已由８０年代的几十个发展到现在的几百个，从设计、制造到安装调试，全部国产化不成问题，很多设备和技术已经达到或超过世界先进水平。    但是，我们与世界先进水平的差距，特别是喷枪、电器元件、粉末回收系统及
    但是，我们与世界先进水平的差距，特别是喷枪、电器元件、粉末回收系统及设备制造的精细度等方面的差距还比较明显，为迅速改变这种状况，使我国涂装技术达到世界先进水平，当前主要任务就是消化吸收国外先进技术，结合我国实际研制性能优异的产品，同时进行理论研究，把涂装技术推向新水平。各科研机构要打破条条分割的界限，募集一批优秀的，包括机械、电子、化工、环保等在内的涂装专业人才，建议国家给予财力、物力上的支持。（全文完）