采用智能化喷涂设备与环保涂料,打造优质产品表面

涂装工艺是家具产品制造工艺的重要环节之一,能够有效防护产品的外观质量,还可以起到装饰美化的作用。如何选用高质量、自动化的喷涂设备以及环保涂料是做好涂装的关键—Sandy Sun

 

涂装是现代产品制造工艺中的一个重要环节,对于家具的制造而言也不例外。防锈、防蚀的涂装质量是保证产品质量的重要方面,也可以起到美化产品外观的作用。产品外观不仅反映了产品防护、装饰性能 , 也是构成产品价值的重要因素之一。

涂装是一个系统工程,它包括涂装前对被涂物表面的处理、涂布工艺和干燥三个基本工序以及涂层系统。我们需要选择好适宜的涂料和喷涂设备,确定出良好的喷涂环境条件,才能够提高作业效率,保证最终的产品质量。

 

涂装工艺的发展历程

“涂装”的定义就是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,涂装工艺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,并深入到工业、经济等多个领域。

近几年,中国的涂装行业已取得了巨大的进步,逐步满足各个领域的发展需求。尤其是通过技术引进,与外商合作等途径,大幅度提高了行业的技术水平和能力。

然而,根据《2013-2017年中国涂装行业市场需求预测与战略投资规划分析报告》显示,尽管国内涂装行业在涂装材料、涂装工艺技术和装备方面,已基本能满足机床、机械、家具、建筑等行业的需求,为国民经济发展做出了突出贡献,但国内涂装技术与国外先进技术相比仍有很大差距。目前不少企业使用的喷涂设备大多数都从国外引进,尤其增加了中小型企业的运营成本,也导致国内的涂装企业很难摆脱仿制阶段。未来,如何加强行业的自主创新能力,使得国内喷涂领域向自动化、智能化方向进一步发展,值得业内人士继续研究。

 

喷涂设备的种类

为了提高喷涂作业的效率,进一步实现涂装工艺的自动化,选用合适的智能化喷涂设备是关键因素。据了解,目前市场上的喷涂设备按照自动化程度可分为:手动喷涂设备、半自动喷涂设备和全自动喷涂设备三种。

虽然自动喷涂设备使用较为广泛,但手动设备仍没有完全被取代,一方面这类设备的购买成本较低,另一方面通过手动操作喷涂设备可以让使用者拥有更多自由发挥的空间,通过自己亲自动手精心打造出更理想的产品外表。其中手动喷漆枪是典型的手动喷涂设备之一,即喷涂料的工具,它主要用于产品表面的处理,利用压缩空气的方式,然后使涂料变为雾化的小水珠,使用时就像喷雾一样,在气流的带动下喷涂到物体的表面。手动喷漆枪主要由喷嘴、喷冒以及枪体组成的,同时手动喷漆枪还需要连接气压装置,这样才会有气压使得涂料进行雾化。有一点需要注意,使用完喷漆枪之后,需要进行清洗以及保养,要将喷漆枪罐内的剩料清理干净,最好使用稀释剂清洁一遍,并将稀释剂倒入漆罐内进行喷发以清洁漆道,直至喷枪内漆道洗洁净为止,否则枪内的漆道残留物留存过久容易损坏设备。

工业4.0概念的逐步深入已扩大了自动化喷涂设备的使用范围,它解决了现有施工人员控制喷涂机进行喷涂存在劳动强度大、效率低、人数多,涂层质量不稳定,均匀性差,浪费涂料等的问题。根据有关资料介绍,自动喷涂机及配件主要分为2轴、3轴和4轴,通过具体的复杂程度来确定喷漆机的轴数。也可以分为喷枪,全自动喷涂机,涂胶机,电弧喷漆机,喷胶机,高压无气喷漆机,双组份喷漆机,喷漆枪,空气喷枪,气动式双隔膜泵,自动搅拌压力输送桶,静电喷粉设备,新型喷粉设备,火焰粉末喷漆系统等等。

随着科学技术的发展,已经有部分落后的喷涂设备渐渐被新型喷涂机所替代。新型喷涂机与过去传统的喷漆方法相比有着明显的优势:首先,自动喷涂机具有极高的涂装效率,每小时可喷涂500-1200平方米,是传统滚筒施工的10倍以上;其次,使用自动喷涂机能够打造出极佳的产品表面质量,让涂层平整、光华、致密、细腻,几乎没有刷痕、滚痕和颗粒;使用自动喷涂机能延长涂层保留的时间,增强涂料附着力;在进行喷涂作业的过程中,自动喷涂机能轻而易举地攻克任何物体的拐角、空隙和凹凸不平的难刷部位,且节省大量涂料。

 

常见的喷涂技术

众所周知,传统的粉末涂装工艺基本上已经无法满足现代工艺的要求,速度和效率跟不上市场要求,因此,企业必须采用新的涂装技术以适应涂料发展的需求。

静电喷涂法是目前最常见的喷涂方法之一。它与通常的粉末静电喷涂一样,根据卷材的宽度和线速来确定喷枪的数量和排布,利用电晕放电原理使雾化涂料在高压直流电场作用下荷负电,并吸附于荷正电基底表面放电的涂装方法。静电喷涂设备由喷枪、喷杯以及静电喷涂高压电源等组成。这种喷涂方法使得涂料利用率变高,在高压静电场喷涂时,带有负电荷的涂料微粒,沿电力线方向被涂饰到工件表面上,因此,基本上没有涂料射流反弹和漆雾飞散现象,漆雾损失很小,涂料利用率可达到85%以上;由于高压静电场的作用,涂料微粒分散度高,在射流中分布也较均匀,因而在被涂饰工件表面形成的涂层也较平整、均匀,漆膜的光泽、附着力均较高,此外,生产实践表明,在静电喷涂连续流水生产线上,传送带的运行速度可以达24m/min,远远超过其他的喷涂流水线。对于那些不可能采用淋涂、辊涂的框架结构的木制件如桌、椅、框等,静电喷涂的综合经济效益尤为明显。

另一种常见的喷涂技术是热喷涂技术,它是表面过程技术的重要组成部分,约占表面工程技术的三分之一,其利用热源将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法,热喷涂技术在普通材料的表面上,通过形成特殊的工作表面,使最终的产品有着防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等效果,同时达到节省材料,节约能源的目的。更重要的是,热喷涂技术不受基体的限制,可以应用于热喷涂的基体材料种类繁多,包括金属、陶瓷、水泥、耐火材料、石料、石膏等无机材料,还包括塑料、橡胶、木材、纸张等有机材料,更不受工件尺寸和施工场所的限制,涂层沉积速率快,厚度可控,相比其他喷涂方式,这种操作工艺更为简便。

还有一种热喷涂技术,早在1981年由美国的Browing发明,全称为“超音速火焰喷涂”技术。根据李长久教授在1996年发布的《超音速火焰喷涂及涂层性能简介》一文介绍,超音速火焰喷涂的工作原理是,由小孔进入燃烧室的液体燃烧,如煤油,经雾化与氧气混合后点燃,发生强烈的气相反应,燃烧放出的热能使产物剧烈膨胀,此膨胀气体流经Laval喷嘴时受喷嘴的约束形成超音速高温焰流。此焰流加热加速喷涂材料至基体表面,形成高质量涂层。这种喷涂工艺速度更快,能够实现结合强度更高、更优质紧密的涂层表面,其应用范围值得进一步扩大。

 

注意选用环保型涂料

为了保证经过喷涂工序之后的产品质量,不仅需要使用高质量的喷涂设备和高效的技术,使用适宜的涂料也很重要。如果涂料本身并不环保,最终的产品也会在一定程度上有损使用者的健康。

因此,了解环保型涂料的特点和构成非常重要,企业在选用涂料时能够做出明确的判断。首先,涂料本身的性能指标、安全指标在符合各自产品标准的前提下,同时要符合国家环境标志产品提出的技术要求;最主要的是,VOC含量必须极低,低VOC涂料的TVOC在30g/L以下,零VOC涂料的TVOC在1g/L以下,甲醛含量不得超过10mg/L,有些具有健康功能性环保涂料不仅没有污染,还具有抗菌、除臭、净化空气、呼吸调湿等功效,既能够改善环境,还能够对人体的健康有益。

有一种木器专用的环保涂料被称为木蜡油,它是植物油蜡涂料国内的俗称,它类似于油漆但又区别于油漆,是一种天然的木器涂料,它和一些基于石化类合成树脂所生产的油漆完全不同,原料主要以精练亚麻油、棕榈蜡等天然植物油与植物蜡并配合其它一些天然成分融合而成,连调色所用的颜料也达到了食品级。因此它不含三苯、甲醛以及重金属等有毒成分,没有刺鼻的气味,可替代油漆用于家庭装修以及室外花园木器。

还有一种典型的环保型涂料:活性炭墙材。它能够吸附分解散发的游离甲醛、苯、氨、氡TVOC等有害物质完全不用担心二次污染,同时杀菌消除异味,从能效上来说,具备保温隔热性能,大大的节约了电能和采暖费用,这种涂料还具有很强的稳定性,使墙面不易褪色、翻皮、脱落。经性能试验其寿命可长达30年以上。

关于环保涂料的具体界定标准问题,国家《环境标志产品技术要求水性涂料》指明了具体的要求:首先,水性木器漆理化性能应满足:产品中不得加入苯、甲苯、二甲苯、乙苯、卤代烃、甲醛及甲醛的聚合物以及重金属铅、镉、铬、汞的化合物;其次,水性聚氨酯涂料固化剂中游离TDI单体含量不得大于5000mg/kg;除此之外,环保涂料标准还涉及很多具体的指标,比如净味,真正的环保涂料是没有味道或者很少气味,而且经过喷涂的产品还要耐擦洗,即使经过了很长的使用时间也依旧如新。

一般情况下,最快、最有效地辨别出环保型涂料的方法就是直接查看涂料产品的检测报告,观察它的VOC含量是否达标。此外,无论是生产企业还是消费者,在购买涂料时不仅要观察它是否环保,还要注意其耐擦洗性、防霉性、遮盖性和颜色是否符合要求,只有兼顾这些影响因素,才能确保最终产品的涂层质量过关。

 

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