氟碳涂料涂裝工藝及其涂裝線設(shè)計(jì)
1 前 言
氟碳涂料的主體成分為聚偏二氟乙烯 ( PVDF) , 它通過高溫固化形成一種高裝飾的保護(hù)涂層 , 可以保證 20 年內(nèi)不剝落、粉化、褪色或變色。氟碳涂料用于建筑業(yè) , 是 1964 年美國(guó) Elf Afochen 公司首創(chuàng) , 自 1965 年開始 , 世界上很多宏偉的建筑物 , 如美國(guó)亞特蘭大市的 Taj Mahal 、費(fèi)城 Mell 銀行中心、香港機(jī)場(chǎng)等建筑物鋁型材 / 鋁板都用氟碳涂料涂裝。此外 , 氟碳涂料還用于幕墻、門窗 ; 高速公路護(hù)欄、指示牌 ; 戶外廣告牌 ; 室內(nèi)金屬裝飾板 ; 地鐵、隧道、化工生產(chǎn)區(qū)等惡劣環(huán)境下金屬材料的涂裝。
自氟碳涂料用于建筑業(yè)以來,實(shí)行質(zhì)量保證(20年以上)承諾,因此,無論是PVDF 樹脂的使用,涂料的生產(chǎn),以及涂裝廠均應(yīng)建立相應(yīng)的授權(quán)制度,對(duì)于噴涂加工廠,必須經(jīng)過涂料供應(yīng)商嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(包括工藝及設(shè)備,質(zhì)量管理),并要達(dá)到美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)AAMA 2605氟碳噴涂性能標(biāo)準(zhǔn)。氟碳涂料的各種優(yōu)異性能必須從原料到涂料生產(chǎn)并直到涂裝全過程在授權(quán)條件下進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制才能充分發(fā)揮。
2 氟碳涂料涂裝工藝
2.1 前處理
在涂裝前, 必須對(duì)鋁材進(jìn)行全面清洗、表調(diào)和轉(zhuǎn)化膜處理, 最終形成的轉(zhuǎn)化膜可以提高鋁材的耐腐蝕性和附著性。
2.1.1 工藝流程
預(yù)脫脂 ,50 ～ 60℃ ,5min ; 脫脂 ,50 ～ 60℃ ,5min ; 水洗 , 室溫 , 3min , 需有溢流水 ; 堿蝕 , 40 ～ 55℃ , 4min ; 水洗 , 室溫 , 3min , 需有溢流水 ; 表調(diào) , 20℃ , 3min ; 水洗 , 室溫 , 3min , 需有溢流水 ; 鉻化 , 30℃ , 3min ; 水洗 , 室溫 ,3min , 需有溢流水 ;純水洗 , 室溫 , 3min , 需有溢流水 ; 脫水 , 烘干 ,80℃ ,10 ～ 15min 。
2.1.2 控制要點(diǎn)
(1) 鋁材前處理前 , 表面的凹坑痕跡、機(jī)械劃傷必須徹底打磨、清除。
(2) 每天應(yīng)檢驗(yàn)一次浸漬式處理槽液狀況 , 根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果 , 及時(shí)補(bǔ)充、調(diào)整。
(3) 絕大多數(shù)的油污一般在預(yù)脫脂時(shí)除去 , 少量剩余的油污在脫脂中除去。可根據(jù)鋁板表面油污輕重程度 , 適當(dāng)調(diào)整處理工藝時(shí)間。
(4) 檢驗(yàn)鋁板清潔程度 , 一般是觀察水洗后鋁板表面的水膜均勻流淌狀況。若流淌水膜均勻 , 無空隙 , 則說明鋁板已清洗干凈。反之 , 則鋁板未清洗干凈 , 需重新清洗。
(5) 鉻化膜的顏色應(yīng)均勻一致 , 無污染和掛灰 , 烘干后用試紙擦拭后應(yīng)不掉色。
(6) 前處理完畢的工件表面嚴(yán)禁裸手觸摸 , 搬運(yùn)時(shí)需戴好潔凈的手套。周圍的環(huán)境應(yīng)保持潔凈 , 工件必須盡快進(jìn)行涂裝 , 一般不得超過 24h , 否則需重新進(jìn)行前處理。
2.2 氟碳涂料涂裝
2.2.1 工藝流程
上件 ; 噴底漆 , 干膜厚度 5 ～ 8μm;
流平 , 室溫 , 環(huán)境潔凈 ,10min ;
噴面漆 , 干膜厚度 20 ～ 25μm ;
流平 , 室溫 , 環(huán)境潔凈 ,10 ～ 15min ;
噴罩光漆 , 干膜厚度 10 ～ 15μm ;
流平 , 室溫 , 環(huán)境潔凈 ,10min ;
固化烘干 ,240 ± 5℃ ,20min ;
自然冷卻 , 降至室溫 ; 檢驗(yàn) ( 包括膜厚、色差、表面質(zhì)量 ); 下件。
2.2.2 工藝要求
(1) 二涂一烤 : 底漆→面漆→固化。一般不含金屬閃光粉的氟碳涂料 , 且無其他特殊要求的 , 均采用底漆、面漆二涂一烤工藝。
(2) 三涂一烤 : 底漆→面漆→罩光漆→固化。金屬閃光氟碳涂料所含的金屬閃光粉易受外界空氣的氧化 , 為防止其氧化、變色 , 通常采用氟碳清漆罩光。
另外 , 對(duì)于某些嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境 ( 如海濱、化工生產(chǎn)區(qū)等 ) 也可以采用氟碳清漆罩光來提高氟碳涂料的耐候性 , 采用底漆、面漆、罩光漆三涂一烤工藝。
(3) 四涂二烤 : 底漆→ 隔離漆→ 固化→ 面漆→ 罩光漆→固化。一般涂裝廠的生產(chǎn)線為二涂一烤或三涂一烤工藝 , 但對(duì)于顏色有特殊要求的氟碳涂料,在底漆與面漆之間增加一道隔離漆,以確保面漆有良好的遮蓋力,滿足無色差的要求。為此,采用底漆、隔離漆、面漆、罩光漆四涂二烤工藝。
2.2.3 噴涂控制要點(diǎn)
(1) 首先根據(jù)某一工程的要求 , 如工程總量 (m2) 、供貨周期、涂料顏色、膜厚等 , 制定涂裝施工工藝 , 確定主要工藝參數(shù) ; 根據(jù)溫度、濕度 , 確定溶劑品種、配比、輸送速度、機(jī)噴參數(shù) ( 靜電高壓、扇形氣壓、霧化氣壓、噴槍距工件距離、升降機(jī)速度、出漆量 ) 、固化溫度 ; 按指定的涂裝施工工藝 , 制作標(biāo)準(zhǔn)的樣板 , 樣板必須通過各項(xiàng)性能檢測(cè)。
(2) 整個(gè)工程也許需幾個(gè)月或更長(zhǎng)的時(shí)間才能完成 , 每天必須認(rèn)真、準(zhǔn)確記錄噴房的溫度、濕度。若在噴涂過程中 , 溫度、濕度變化較大時(shí) , 必須及時(shí)調(diào)整溶劑的品種、配比 , 控制溶劑的揮發(fā)速度在一定的范圍內(nèi) , 以確保噴涂質(zhì)量穩(wěn)定 , 顏色一致 , 無色差 ( ΔE ≤ 0.5) 。
(3) 機(jī)噴的主要參數(shù)確定后,基本上保持不變。操作者若發(fā)現(xiàn)機(jī)噴參數(shù)變化或異常,則應(yīng)及時(shí)調(diào)整。
(4) 對(duì)于異形工件或需補(bǔ)噴的工件 , 采用手工靜電噴槍噴涂氟碳面漆 , 以保證與機(jī)噴效果一致。手工噴涂操作人員必須具備一定的技能 , 控制手工噴涂的膜厚、均勻性與機(jī)噴相近 , 確保色差控制在允許的范圍內(nèi)。
(5) 氟碳涂料輸送吸口處應(yīng)有過濾裝置,涂料桶應(yīng)有氣動(dòng)攪拌器,保證供給的涂料攪拌均勻、潔凈。
3 氟碳涂料涂裝線設(shè)計(jì)
3.1 前處理
工件 : 通常要兼顧鋁板和鋁型材的處理要求,其外形尺寸為6000mm × 2000mm × 1200mm。工藝方式 : 最經(jīng)濟(jì)的前處理方式是浸漬式 , 不僅造價(jià)便宜 , 同時(shí)運(yùn)行成本也低。
槽體 : 一般設(shè)10只浸漬處理槽 , 可采用磚塊混凝土結(jié)構(gòu) , 內(nèi)襯軟性耐酸塑料板。槽體內(nèi)腔尺寸為 7000mm × 1500mm × 2500mm。
加熱 : 若有熱源 , 可充分利用現(xiàn)有熱源。若沒有熱源 , 可選用 32.5 × 104J 燃油導(dǎo)熱油鍋爐進(jìn)行加熱。用管狀加熱器置于槽體底部加熱槽液。槽體用耐酸不銹鋼制成 , 無其他特別要求。
烘干槽 : 內(nèi)腔尺寸 7000mm × 2500mm × 2500mm, 內(nèi)壁為鋼板 , 鋼板與混凝土間距 150mm , 中間填滿保溫巖棉 , 片狀管式散熱器置于烘干槽底部 , 側(cè)壁設(shè)置上吸下送循環(huán)送風(fēng)系統(tǒng)。
工件運(yùn)輸 : 采用鋼結(jié)構(gòu)單梁懸掛吊車,裝有 2t 的電動(dòng)葫蘆 2 ～ 3臺(tái)。
純水設(shè)備 : 滿足每小時(shí)供給2t純水的要求。
3.2 涂裝線設(shè)計(jì)
3.2.1 廠房
氟碳涂料涂裝線理想的廠房為 100m × 20m × 7.5m( 長(zhǎng)× 寬× 高 ),流水線按長(zhǎng)環(huán)型布置。考慮到設(shè)備的安裝和夏季通風(fēng),廠房的檐口標(biāo)高應(yīng)在7.5m以上,頂部要有一定數(shù)量的通風(fēng)窗。車間必須采光良好,通風(fēng)良好,凈化良好,保溫良好,特別是北方,還要增添適當(dāng)?shù)墓┡O(shè)施。車間內(nèi)潔凈度對(duì)涂裝作業(yè)至關(guān)重要,為防止頂部灰塵,重要區(qū)域要求吊頂。墻面可采用涂料處理,地面采用水泥地坪漆,也可用水磨石或地磚鋪設(shè),車間地面要經(jīng)常用水清洗,應(yīng)考慮供水和排水設(shè)施。
3.2.2 噴房
噴房采用多級(jí)水簾凈化噴房。上部設(shè)置強(qiáng)制送風(fēng)系統(tǒng) , 經(jīng)均壓、過濾后送風(fēng)進(jìn)噴房?jī)?nèi)。噴房底部全部為水池 , 起到凈化噴房的作用 , 水池上鋪放鋼制格柵 , 方便操作人員走動(dòng)。水中按要求定期放入一定量的涂料絮凝劑 , 漆霧由水簾凈化器吸附在水中 , 經(jīng)絮凝劑絮凝成漆渣。定期捕撈漆渣 , 可焚燒或掩埋處理。考慮設(shè)備和操作人員的安全 , 頂部要安裝自動(dòng)滅火裝置。噴房的通風(fēng)性、潔凈度、溫度、濕度對(duì)氟碳涂料噴涂質(zhì)量影響極大 , 所以一定要設(shè)計(jì)好、控制好。
3.2.3 固化烘道
采用直通式熱風(fēng)循環(huán)烘道,熱源使用液化石油氣或天然氣。熱風(fēng)發(fā)生器用電腦控制、無級(jí)調(diào)火熱風(fēng)發(fā)生器,為防止熱量損失,進(jìn)、出段門調(diào)節(jié)器設(shè)置隔熱風(fēng)幕,并根據(jù)工件尺寸的大小,選擇調(diào)整門洞開口大小。循環(huán)送風(fēng)系統(tǒng)為下送、上抽結(jié)構(gòu),以降低烘道的上、下自然溫差。沿烘道長(zhǎng)度方向上的送回風(fēng)管,每間隔700mm左右對(duì)稱設(shè)置調(diào)整風(fēng)門,用來調(diào)整整個(gè)烘道的溫度梯度曲線,使其達(dá)到狀態(tài)。為保證烘道的清潔度 , 烘道內(nèi)壁板及循環(huán)送回管道均用不 銹鋼板制造 , 并在熱風(fēng)發(fā)生器后端設(shè)置防塵、防火星不銹鋼過濾網(wǎng)。由于烘道的工作溫度高 (250℃), 要求保溫層厚度為250mm,保溫材料為硅酸鋁纖維棉氈,同時(shí)烘道外部的循環(huán)風(fēng)管及風(fēng)機(jī)均需有200mm以上的保溫層。
3.2.4 懸掛輸送機(jī)
輸送機(jī)的水平標(biāo)高應(yīng)一致 , 不設(shè)升降段 , 這樣便于型材的噴涂加工。考慮到操作人員的方便 ,上、下工件區(qū)域可設(shè)置高架平臺(tái)。輸送機(jī)采用變頻調(diào)速控制 , 便于輸送速度的調(diào)整和延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。輸送線全長(zhǎng)布置防塵、防油積油盤 , 以防止油污滴掛到噴涂工件表面。
3.2.5 流平室
流平室應(yīng)潔凈,通風(fēng)良好,通常為封閉結(jié)構(gòu)。底部開一定數(shù)量的通風(fēng)窗,窗口裝有不銹鋼濾網(wǎng)。頂部有排風(fēng)系統(tǒng)將工件散發(fā)的漆霧排出室外。流平室兩側(cè)需設(shè)置大面積采光玻璃,局部裝照明燈,以方便檢驗(yàn)人員觀察噴涂表面質(zhì)量。