汽車涂料施工的八大基本概念

瀏覽次數: 發布日期:2020-06-11

以前總會用這個材料作為對新來的同事施工培訓資料,個人變認為這些概念對理解施工的很有用,特別對ESTA靜電噴涂技術.在汽車涂料施工的八大基本概念,并逐一作出解釋!



1. 霧化Atomization 
2. 霧化能量Atomization Energy (AE) ;
    a. 施杯:施杯轉速,扇面空氣 Bell - Cup Edge Speed, Shaping Air;
    b. 噴槍:霧化氣壓,扇面空氣壓Gun - Atomization Air & Fan Air;

3. 涂料流量Coatings Flow Rate (CF);

4. 關鍵霧化比:霧化能量和涂料流量比 Critical Atomization Ratios - (AE) to (CF);

5. 溶劑揮發率Evaporation Rate Behavior;

6. 噴涂固含量Foil Solids (Measured %NV);
  a. Foil Solids (%NV @ Spray) b. Foil Solids (%NV @ Film) c. Typical (%NV) Data Collection 

7. 霧化顆粒的粒徑大小與粒徑分布Atomized Droplet Size & Distribution ;
8. 霧化顆粒的堆積速度 Mass Film Deposition (MD) - (Droplet Deposit Rate);

 

第一個概念: 霧化

霧化:在涂料噴涂過程中!霧化就是機械或氣壓的作用下把受控的液態涂料爆破成細小的液滴的過程!在這個過程中,這種作用力不僅促液態涂料打散,而且給予每一液體小顆粒到達底材的速率和方向。涂料配方的性能如粘度,流變性能,溶劑的組合都將影響涂料的分解形為,從而影響到霧化效果!

 

第二個概念:霧化能量

霧化能量是用于將涂料流體爆破打散的機械力。這種爆破過程是通過調整噴涂參數變量控制的可控過程, 總共有四種噴涂參數變量,噴槍和旋杯各有兩個變量,它們是霧化過程中的霧化的驅動力。

噴槍霧化器

Bell Atomizer旋杯霧化器

             霧化氣壓            旋杯轉速
             扇面空氣壓           扇面修氣壓

對于這些變量的具體表現:噴槍的霧化氣壓,扇面空氣,和旋杯的轉速增加時,那那霧化粒子的粒徑起越小。對于旋杯的扇面氣壓越大,它會使霧化粒子的平均粒徑變大。

 

第三個概念:涂料流量

涂料流量就好理解了,它就是單位時間內液體的流動量,是噴涂過程中的最好控制的參量;涂料的流速從機械角度上來講只與以下兩個變量有關:流動壓力和回流壓力;流動壓力是指在涂料循環系統中推動流體產生流動的作用力。回流壓力是由于噴嘴的收縮結構產生流動推動力的反作用力,以上兩種作用力保證形成穩定,小幅波動的流體壓力。

 

第四個概念:流量和霧化能量的比率

    在涂料 施工過程中,我們使用一些參數來表述施工過程:對于空氣噴槍,我們經常用到17/26, 200cc/minute來表述噴槍參數,它的含義是否霧化氣壓是17PSI,扇面空氣是26psi,涂料流量為200cc/minue.使用標準化的比率表述方法,同樣的參數可表述為比率是:11.5311.76。這就是說每11.76CC的流體,使用了1psi的霧化空氣,1.53psi的扇面空氣作用。
同樣的對于旋杯,30k/28psi/100cc/min表述為旋杯的轉速為30000RPM,扇面空氣為28psi,和流量為100cc/min;同樣表述為分母的形式為:(1.07K 1  3.57),對于3.57cc的流體,使用了1.07轉旋轉速,和1psi 的扇面空氣。


   流量和霧化能量的比率中,如果(AE):(CF) 比率中,CF 權重大會產生較差的霧化效果,產生大的霧化顆粒!反之如果CF 權重小,那會產生不均一的霧化效果:霧化顆粒小,粒徑分布不均一,而且存在不能形成密接成膜的可能性

第五個概念:溶劑揮發速率

揮發速率:就是涂料釋放出其含有的可揮發份到周圍空氣中的速率。每一液體的揮發速率是不一樣的,這就是為了獲得理想的涂膜干濕度選擇涂料中溶劑的理論依據。

溶劑本身的揮發原理大家理解得相當透徹!但是關于霧化過程對揮發的作用卻很少研究!涂料的溶劑的揮發速度不僅和涂料配方有關,和噴涂的環境也是密切相關!也就是說和環境溫度,相對濕度,和經過濕膜表面的空氣流動速率相關。

在噴涂過程中存在兩種不同階段性的揮發行為:
A.在噴涂過程中的揮發速率:指的是在噴涂瞬間的揮發有機份的揮發。由于在實驗室或客戶生產線上很難收集到特定揮發組份的經驗值,大家達成共識的是流量和霧化能量的比率對噴涂過程中的揮發速率起到直接作用,也就是霧化能量越高,涂料流量越小,那么噴涂時和揮發速率就越大。反之也成立。

B.在濕膜上的溶劑的揮發速率:指殘留在霧化顆粒中的溶劑揮發!在濕膜狀態下,這部分溶劑必需穿過濕膜揮發到周圍空氣中!流量和霧化能量的比率對濕膜上的溶劑的揮發速率只是起間接作用,因為霧化效果決定了留在涂料液滴中溶劑的量!但是噴涂閃干區的環境對它起作直接影響!

第六個概念:箔膜在線噴涂固含份

箔膜在線噴涂固含份:收集和研究箔膜固體份是非常有效的用來量化噴涂揮發量和濕膜揮發量。從實驗上,我們能注意到在噴涂后立即收集到的固體份的值能夠準確地量化在霧化的強力噴涂過程中產生的可揮發份揮發度。這是一個有結果性的對流量和霧化能量的比率的可測系統!另外對濕膜閃干過程中箔膜固體份的收集能夠表征在膜層形成過程中在濕膜表面上溶劑的揮發情況!
在比較理想的條件下,對于 典型的旋杯/空氣噴槍兩道上色漆的涂裝線,有以下8種在線固含量可以收集:
1.旋杯空氣噴:在旋杯噴涂后立即收集。
2.旋杯和空氣噴槍之間的閃干后的固含量:在空氣噴槍噴涂前收集。
3.旋杯噴涂濕膜層固含量(通過計算固含量2-固含量1)。
4.空氣噴槍噴涂固體份:在空氣噴槍噴涂后立即收集(只有空氣噴槍噴涂層);
5.總的噴涂層的噴涂固體份:在空氣噴槍噴涂后立即收集(只有空氣噴槍噴涂層)(包括旋杯和空氣噴槍噴涂層,收集固體份的箔膜在整個噴涂前放上,在空氣噴槍噴涂后取下,它是固含量1,3,4的總和)
6.所有閃干完成后的固含量:在水性色漆的預烘烤前或在溶劑型色漆的清漆前的固含量;
7.總的濕膜閃干固含量(計算=固含量6-固含量5)
8.水性色漆的預烘烤后的固含量:在清漆前;

第七概念:霧化顆粒的粒徑大小與粒徑分布

霧化顆粒的粒徑及粒徑分布情況是決定涂料霧化顆粒在基材表面堆積質量以及堆積后濕膜溶劑的揮發速度一個很重要的因素。例如,太多的大尺寸的霧化顆粒會產生很濕的堆積濕膜涂層,從而使成成膜過程成為不可控,相反的太多小
尺寸的霧化顆粒形成很薄的,不平整的涂層表面。所以我們說當霧化后的涂料氣霧是由可控的粒徑分布較小的小顆粒組成的,那么我們就可以說這種噴涂是有利于涂層的形成,而且隨后的揮發份的揮發是連續的,而且整個噴涂過程是能夠有效的掌控。

第八概念:漆膜堆積

   膜厚理所當然的是指經過固化后的涂層的厚度,而這里所提的涂膜的堆積指的是作為以時間為參數涂層的厚度以及涂層是如何形成的。涂層的形成是由霧化顆粒粘接形成具有內聚力的膜層的過程。由很尺寸小,干的霧化顆粒形成的涂層與由大的濕的霧化顆粒開涂層的性能是差別很大的,它們具有不同的溶劑揮發速度,不同的遮蓋力,最終形成不同的涂層外觀。即使具有相同膜厚的涂層,也會因為不同膜厚的堆積方式而達不到相同的性能表現!
  涂膜的堆積通常只是用涂層的膜厚的衡量,但實際上了解涂層是如何堆積的比測量涂層的實際膜厚更為重要。在概念6中箔膜固含量,一系列的噴涂施工步驟能夠很好的解釋每一噴涂層形成的條件。

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