靜電涂裝的原理與分類

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一、前言
    在美國(guó)于1955年開始采用圓盤型自動(dòng)靜電涂裝系統(tǒng)用于槍托、馬桶座墊、椅子、床的零件等木制品涂裝。在日本也于1966年開始使用升降機(jī)式圓盤型用于木制電視機(jī)共鳴箱的聚酯樹脂涂料涂裝。然后普及用于餐椅的酸硬化醇酸樹脂(AMI-NOALKYDRESIN)涂料涂裝、網(wǎng)球拍的真漆(臘卡)涂裝等量產(chǎn)品涂裝用圓盤型涂裝機(jī),現(xiàn)在估計(jì)約有200家工廠采用靜電涂裝系統(tǒng),而成為量產(chǎn)木制品涂裝的主流。由于靜電涂裝能大幅度節(jié)用涂料,可大大地減低制品成,在1945年則實(shí)用于金屬制品的涂裝,于1951年開發(fā)鐘型,1953年則開發(fā)圓盤型涂裝機(jī),而在下記工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)普及靜電涂裝系統(tǒng)。即家用電氣用品、汽車及其零件、機(jī)車及其零件、腳踏車及其零件、鋼制家具、事務(wù)用器、農(nóng)業(yè)用機(jī)器、建材(金屬門窗框及門扉)、護(hù)軌、高壓瓦斯容器、儀表殼等。除了如此靜電涂裝被采用多方面金屬制品外,也適用于丙烯睛一丁二烯一苯乙烯樹脂(ABS樹脂)等各種樹脂零件??烧f靜電涂裝視為代表性工業(yè)涂裝的一種方法。更且最近數(shù)年來(lái)開發(fā)普及超高速回轉(zhuǎn)的圓盤型及鐘型涂裝機(jī),由于這些機(jī)器具有高能力,所以也被采用于超高級(jí)耳漆涂裝。
    二、靜電涂裝的原理與靜電涂裝機(jī)的分類。
    (一)靜電涂裝的原理靜電涂裝乃是以接地被涂物為正電極,涂料霧化裝裝置為負(fù)電極,并將涂料霧化裝置帶高負(fù)電壓,在二極間制成靜電界,使霧化涂料粒子帶負(fù)電,使涂料有效地被吸著于相反電極的被物面上的方法謂之靜電涂裝。那么為什么將被涂物作為正極而涂料霧化裝置作成負(fù)極呢?乃因此相反時(shí),其轉(zhuǎn)移為火花放電較難而安全的緣故。為了實(shí)施靜電涂裝,被涂物的接地乃是重要必須條件,那被涂物必須為電氣的良導(dǎo)體。木材通常被認(rèn)為電氣不良導(dǎo)體,但其含水率為8%以上時(shí),則可實(shí)行靜電涂裝,而經(jīng)驗(yàn)上也被確認(rèn)。此乃因于通常的靜電涂裝,在正負(fù)二極間所流的電流值為20~50微安培(MICRO-AMPERE),非常小,所以雖然是如木材般,電阻值較大的物體也可以實(shí)施靜電涂裝。惟在日本,冬季干燥期,木材含水率會(huì)降低至8%以下,因此涂料附著量顯著地降低。如此場(chǎng)合,則使用水蒸氣室通過木材,提高木材表面的含水率也為有效方法。
    (二)靜電涂裝機(jī)的分類
    1.依涂料霧化方式分類從前則分類為靜電霧化方式與機(jī)械的霧化方式之二種。所謂靜電霧乃是如前述圓盤型,涂料帶高壓電而供給至圓盤中心,然后圓盤回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生離心力在圓盤表面擴(kuò)展形成薄膜,而在圓盤緣邊從液絲變成漆霧的方式謂之。另一機(jī)械的霧化則涂料的方式。不過因最近發(fā)明小徑超高速圓盤或鐘,所以依涂料的霧化方式的分類稍變復(fù)雜,筆者試圖如下分類。
    (1)靜電霧化方式(低速回轉(zhuǎn)霧化頭型、刀刃式霧化頭型)。
    (2)離心力霧化方式(超高速回轉(zhuǎn)霧化頭型)。
    (3)壓氣霧化方式。
    (4)無(wú)氣霧化方式。
    (5)液壓霧化一輔助氣并用方式(無(wú)氣一壓氣霧化方式)。
    2.依涂料帶電方式分類將涂料漆霧粒子賦與負(fù)電電荷一事,在靜電涂裝程序中,是一個(gè)重要一環(huán)。包含新機(jī)種,從這一面試了分類則如下:
    (1)接觸帶電方式
    (2)離子帶電方式注:上述接觸帶電方式的代表性機(jī)種則有回轉(zhuǎn)霧化頭型,而靜電霧化方式、離心力霧化方式則屬于此類方式。其它尚有噴漆槍型涂裝機(jī),在槍內(nèi)部的涂料通路賦予高電壓,然后予以機(jī)械的霧化者。離子帶電方式則對(duì)槍尖端具有短針狀電極的涂裝機(jī)而言。將微?;苛纤璧臋C(jī)械能與涂料開關(guān)“開(ON)”,同時(shí)從高電壓發(fā)生裝置施加高電壓于涂裝機(jī)。)所示噴漆尖端電極的近傍,因有針狀電極,所以電界極不均,而空氣被強(qiáng)烈的離子化。然而在針狀電極尖端附近,空氣的絕緣局部已被破壞,而發(fā)生非常安定的輝光電暈(GLOWCORONA)持續(xù)放電。通常這電暈放電在少為黑暗室內(nèi)則可以肉眼看得到,而是紫藍(lán)色的放光光點(diǎn)。這部分為非常強(qiáng)烈離子化圈域,但實(shí)際有效的離子化圈域更大。所示涂料粒子帶負(fù)電,所示電界方向飛翔而附著于被著物。壓氣霧化、無(wú)氣霧化及無(wú)氣一壓氣霧化方式則屬于此方式。
    3.依靜電涂裝機(jī)的霧化頭與高電壓發(fā)生裝置的關(guān)系位置而分類。
    迄至最近,一般高電壓發(fā)生裝置設(shè)置于涂裝間外側(cè),距霧化頭5公尺或10公尺位置為其常識(shí),但最近則開發(fā)霧化頭內(nèi)臟于升電壓機(jī)構(gòu)或整流機(jī)構(gòu)內(nèi)的裝置。而前者稱為電力供給遙控型(POWERSUPPLYREMOTETYPE)。后者則稱為裝內(nèi)(PACK-IN)型。然而遙控型的電力供給則從大型濕式(內(nèi)部使用絕緣油)逐漸轉(zhuǎn)移小型干包(DRY-PACK)型(吏用成型樹脂)。裝內(nèi)型則有變壓型、高電壓發(fā)生型(COCKCROFT)或謂之格柵(CASCADE)型、電氣動(dòng)力(EGD)型及渦輪發(fā)電型等??荚嚧笞?cè)結(jié)構(gòu)工程師
    4.其它分類有的分為自動(dòng)式與手動(dòng)式,或因并用機(jī)器人或自動(dòng)升降機(jī),而稱為機(jī)器人用,升降機(jī)式等。這些分類方式被認(rèn)為使用區(qū)分上的分類。
    靜電涂裝的功能有關(guān)靜電涂裝的優(yōu)點(diǎn),就成本管理、質(zhì)量管理及生產(chǎn)管理(工程管理、交貨期管理)的三個(gè)立場(chǎng)予以分析。
    (1)從成本管理的立場(chǎng)而言:由于采用靜電涂裝,使用壓氣噴漆槍時(shí),大幅度減少多余漆霧(OVER-SPRAY)或反跳(BLOWBACK),顯著節(jié)省涂料。舉例(日本)說明,在木制碗碟柜的門框,實(shí)施聚酯樹脂涂料涂裝時(shí),一年減少400000美元的涂料費(fèi)。此乃由壓氣噴漆槍涂裝改采用小徑超高速回轉(zhuǎn)型的升降機(jī)式圓盤涂裝方式所得到的成果。涂料的減少可幫助涂裝間內(nèi)的清潔。所以雖然是間接功效,也可以減少為了維護(hù)、清掃所需的費(fèi)用及時(shí)間。
    (2)就質(zhì)量管理上的立場(chǎng)而言:在靜電涂裝的噴霧漆形內(nèi),因被微粒化的涂料粒子帶負(fù)電,所以互相排斥。此排斥作用帶來(lái)漆形內(nèi)粒子的分布更趨于均勻的效果,而產(chǎn)生減輕涂布不均的效果。因超高速回轉(zhuǎn)型涂裝機(jī),其涂料粒子微?;雀?,粒徑分布幅度亦小。所以可顯著提高涂膜厚度的均一性。
    (3)就生產(chǎn)管理上立場(chǎng)而言:減少由靜電引力所產(chǎn)生的反跳或繞圈(LAPAROUND)效果(指因靜電引力的作用多余漆霧附著于被涂物背面的現(xiàn)象而言)不僅是減少涂料秏用量,且可縮短涂裝時(shí)間。尤其是使用霧化能力較大自動(dòng)涂裝機(jī),其涂裝速度則快。又能穩(wěn)定生產(chǎn)且易于管理。(能涂材端、材邊等面也是其大功能)