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| 家電粉末涂裝技術(shù)現(xiàn)狀及展望 |
發(fā)布時(shí)間：2019-8-30
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概述了家電粉末涂裝特點(diǎn)及家電產(chǎn)品涂裝系統(tǒng)；介紹了家電基材的要求、熱鍍鋅板與冷軋板基材的涂裝工藝流程，以及涂裝設(shè)備與質(zhì)量管控；闡述了低能耗、環(huán)保性、高質(zhì)量將成為電家電粉末涂裝的必然發(fā)展趨勢(shì)。 早期家電產(chǎn)品（如洗衣機(jī)、電冰箱、電飯煲等）表面涂裝大部分采用的是噴漆工藝， 通常是“一層一烘”、“兩層一烘”和“兩層兩烘”這3種型式，一般底漆采用環(huán)氧底漆或水性電泳漆，面漆使用溶劑型丙烯酸烘烤面漆或氨基醇酸烤漆。
20世紀(jì)90年代以后， 由于人們對(duì)環(huán)境保護(hù)認(rèn)識(shí)的提高和降低涂料揮發(fā)物的排放，作為無(wú)公害、利用率高、無(wú)溶劑揮發(fā)的粉末涂料開(kāi)始廣泛使用。
針對(duì)家電產(chǎn)品所處的使用環(huán)境可分成室內(nèi)產(chǎn)品和室(戶)外產(chǎn)品兩種。一般室內(nèi)產(chǎn)品使用環(huán)氧或環(huán)氧聚酯混合型粉末涂料；而對(duì)于室外產(chǎn)品采用耐候性的純聚酯粉末涂料或丙烯酸粉末涂料。
因此， 家電產(chǎn)品粉末涂裝不僅要掌握涂裝材料、涂裝技術(shù)（設(shè)備和工藝）、涂裝管理等關(guān)鍵因素，更要關(guān)注家電產(chǎn)品涂裝過(guò)程中所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，這就要求今后家電涂裝必須是“安全、綠色、環(huán)�！毙偷淖詣�(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程。
家電產(chǎn)品主要是與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的電器產(chǎn)品，如家用空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)（圖1a）、電飯煲、抽油煙機(jī)（圖1b）、消毒柜、熱水器（圖1c）、電風(fēng)扇等。這些家電產(chǎn)品的表面涂裝有下列特點(diǎn)：
①家電產(chǎn)品大部分是室內(nèi)使用，因此，要求這些產(chǎn)品外觀優(yōu)美；②因家電產(chǎn)品是人們生活必需品， 故產(chǎn)量大，適于流水線生產(chǎn)方式；③有些家電產(chǎn)品所處環(huán)境惡劣（如室外、油煙等），所以涂裝質(zhì)量要求高；④隨著家電產(chǎn)品的普及， 市場(chǎng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此，要求降低涂裝成本。家電涂裝是指家電產(chǎn)品涂裝系統(tǒng)，它們包括涂裝材料、涂裝技術(shù)和涂裝管理這3個(gè)方面，簡(jiǎn)稱(chēng)“三要素”。涂料的質(zhì)量和配套性是獲得優(yōu)質(zhì)涂層的基本條件。涂料選用不當(dāng)，例如在濕熱氣候條件下選用耐水性、耐潮濕不好的涂料，即使施工得再精心，所得到的涂層也不可能耐久，涂層會(huì)早期起泡；又如把耐候性不佳的室內(nèi)用涂料，錯(cuò)用作戶外的面漆涂層，同樣容易產(chǎn)生失光、變色和粉化等漆膜弊病。從經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，延長(zhǎng)涂層的使用壽命意味著最大的節(jié)約。
涂裝技術(shù)(設(shè)備及環(huán)境)的正確與否是充分發(fā)揮涂料性能的必要條件。涂裝管理是確保所制定工藝的正確實(shí)施、達(dá)到涂裝目的和涂膜質(zhì)量的必要條件。
上述涂料、涂裝技術(shù)和涂裝管理這三要素是互相依存的關(guān)系，制漆（粉）技術(shù)人員、涂裝工藝人員和涂裝作業(yè)人員對(duì)這三要素，雖各有側(cè)重，但都應(yīng)有所了解。
涂裝工藝人員不僅要熟知涂裝技術(shù)及有關(guān)的基礎(chǔ)理論，也要熟悉和研究各種涂料的性能、規(guī)格型號(hào)、施工要求、價(jià)格和國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例等。涂裝作業(yè)人員要了解所用涂料的性能、涂裝工藝及涂裝設(shè)備等方面的技術(shù)知識(shí)， 提高嚴(yán)格執(zhí)行工藝文件的自覺(jué)性和責(zé)任性。如果一個(gè)操作工人只知其然，而不知其所以然，盲目操作，就極易產(chǎn)生安全或質(zhì)量事故，造成材料的浪費(fèi)。
一般情況下，家電產(chǎn)品的基材大部分都是小于1.5 mm厚度，基本上是冷軋板和鍍鋅板；對(duì)于≥1.5 mm 的板材，適用于戶外產(chǎn)品或特種環(huán)境下的機(jī)組底座類(lèi)零件。詳細(xì)要求如下：
①厚度t≤1.5 mm （如0.5、0.6、0.8、1.0、1.2、1.5 mm等）的鈑金噴塑件，通常情況下應(yīng)選用鋅板（電鍍鋅或熱鍍鋅），其表面狀態(tài)為涂油；所有底盤(pán)組件或接水盤(pán)組件， 在條件允許的情況下， 優(yōu)先選用熱鍍鋅板。特殊環(huán)境下（如鹽礦地區(qū)、沿海區(qū)域等），應(yīng)選用耐蝕較好的熱鍍鋅板（鋅層厚度≥275 g/m2 雙面）或合金化板（鋁鋅/鋅鐵/鋅鋁等）加表面噴塑處理，且其表面狀態(tài)只涂油。
不需涂裝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件選用鈍化+涂油的熱鍍鋅板（鋅層厚度≥220 g/m2 雙面）；
②厚度在1.5 mm<t≤2.5 mm 范圍時(shí)， 原則上要求使用鍍鋅板。若無(wú)此規(guī)格的鍍鋅板時(shí)，允許用相同規(guī)格的冷軋板，但必須要進(jìn)行電泳后再?lài)娝埽措娪?噴塑）。
根據(jù)家電產(chǎn)品（如冰箱、電飯煲、抽油煙機(jī)、消毒柜等）基材不同，選取的表面涂裝工藝也不同。目前典型的家電產(chǎn)品表面涂裝工藝采用無(wú)磷脫脂、環(huán)保型轉(zhuǎn)化劑和靜電粉末噴涂。
工件上線→熱水洗（溫度50 ℃/噴淋1 min）→脫脂（二次，水性無(wú)磷脂劑，溫度50 ℃/噴淋2 min）→水洗（二次，常溫/噴淋1 min）→轉(zhuǎn)化（環(huán)保型混合轉(zhuǎn)化劑）→水洗（二次， 常溫/噴淋1 min）→純水洗→水份烘干→冷卻→表面噴塑→粉末固化→冷卻終檢→工件下線。工件上線→熱水洗（溫度50 ℃/噴淋1 min）→脫脂（二次，水性無(wú)磷脂劑，溫度50 ℃/噴淋2min）→水洗（二次，常溫/噴淋1 min）→轉(zhuǎn)化（環(huán)保型混合轉(zhuǎn)化劑）→水洗（二次， 常溫/噴淋1min）→純水洗→陰極電泳（浸泡2min/30±2 ℃），→超濾水洗（二道超濾水+純水）→電泳烘干→冷卻→表面噴塑→粉末固化→冷卻終檢→工件下線。
“工欲善其事，必先利其器”。在家電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中越來(lái)越重視產(chǎn)品表面質(zhì)量的情況下， 涂裝設(shè)備及其涂層質(zhì)量的影響，引起了各企業(yè)的高度重視。通過(guò)對(duì)涂裝設(shè)備進(jìn)行較大幅度的投入， 提高了家電產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，降低了原材料和能源的消耗，改善了勞動(dòng)條件，減少了環(huán)境污染，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
涂裝設(shè)備是指涂裝生產(chǎn)過(guò)程中使用的設(shè)備及工具。家電涂裝設(shè)備目前一般包括：前處理（脫脂、清洗、轉(zhuǎn)化等）、涂料施工設(shè)備（電鍍、電泳、噴漆、噴粉等）、烘干和固化設(shè)備、涂裝吊掛具等。
從涂料轉(zhuǎn)換成具有特殊功能的涂層，涂裝設(shè)備起到了“橋梁”作用。它是涂裝的“硬件部分”，也標(biāo)志著涂裝的工藝水平。涂裝設(shè)備為涂裝系統(tǒng)五因素（即涂料、設(shè)備、環(huán)境、工藝和管理，簡(jiǎn)稱(chēng)“三硬二軟”）中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。圖2為靜電粉末噴涂的進(jìn)口噴粉主機(jī)設(shè)備系統(tǒng)示意圖。
要將家電產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題消滅在涂裝實(shí)施的過(guò)程之中，消滅在萌芽狀態(tài)，是提高涂層體系質(zhì)量最重要環(huán)節(jié)。因此，要重點(diǎn)做好專(zhuān)業(yè)涂裝施工單位的質(zhì)量檢驗(yàn)與管理。操作者自檢、班組長(zhǎng)督檢、質(zhì)檢員專(zhuān)檢，控制好出廠質(zhì)量關(guān)，可以減少涂裝需求、涂裝供給、涂裝監(jiān)理以及涂料供應(yīng)商各方的糾紛和處理質(zhì)量問(wèn)題的工作量。
家電涂裝質(zhì)量的好壞與涂料、設(shè)備和涂裝工藝均有關(guān)系，它直接影響家用產(chǎn)品的使用壽命、銷(xiāo)售量等。一般認(rèn)為，家電產(chǎn)品涂裝質(zhì)量的好壞最終體現(xiàn)在涂層質(zhì)量的優(yōu)劣上，所以比較重視對(duì)涂層性能的檢測(cè)。家電產(chǎn)品涂裝質(zhì)量主要有：涂層外觀、色差、光澤、附著力、硬度和厚度等。
近幾年來(lái)，國(guó)家在發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)的同時(shí)，大力提倡企業(yè)清潔生產(chǎn)、創(chuàng)建環(huán)境友好企業(yè)，注重污染防治。家電行業(yè)又提出了“低碳減排、綠色生產(chǎn)”的口號(hào)，要求家電行業(yè)的涂裝更關(guān)注環(huán)境保護(hù)和資源的節(jié)約， 為了達(dá)到家電行業(yè)涂裝全過(guò)程的“綠色生產(chǎn)”，下列前瞻性技術(shù)的應(yīng)用將是家電行業(yè)涂裝未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。
3.1“綠色環(huán)�！奔{米技術(shù)
納米陶瓷硅烷復(fù)合膜技術(shù)是借鑒并復(fù)合了硅烷技術(shù)（見(jiàn)圖3）和納米陶瓷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)而形成的。它在一定程度上消除了納米陶瓷體系中因處理而不斷累積的氟離子（極易造成鋼鐵等基體銹蝕， 誘發(fā)涂層附著力下降）。納米陶瓷與硅烷在金屬表面協(xié)同處理可得到無(wú)定形的復(fù)合膜（一般膜厚為20～200 μm，如圖4所示），其涂層附著力與耐蝕性能等理化指標(biāo)也可得到較大程度的改善。該項(xiàng)技術(shù)替代了傳統(tǒng)的磷化工藝，不僅減少了磷和重金屬的污染，同時(shí)也節(jié)省能源，是典型的“環(huán)境友好”前處理工藝。
3.2“低溫固化”和“超細(xì)粉”技術(shù)
家電產(chǎn)品的涂裝要真正實(shí)現(xiàn)“綠色家電生產(chǎn)”，采用“低溫固化”粉末涂料技術(shù)是關(guān)鍵核心所在，它不僅能夠節(jié)省能源，減少有機(jī)廢氣（VOC）的排放，同時(shí)又能提高產(chǎn)量，滿足大批量生產(chǎn)的需求。而“超細(xì)粉”技術(shù)可以解決粉末涂料不能實(shí)現(xiàn)薄涂的缺點(diǎn)， 達(dá)到油漆同樣的外觀質(zhì)量。
“超細(xì)粉”技術(shù)使粉末涂料平均粒徑從常規(guī)的30~50 μm降低到20 μm 左右， 普通粉末產(chǎn)品在固化后涂層表面會(huì)出現(xiàn)凹凸不平， 而超細(xì)粉末涂料產(chǎn)品可以得到液體涂料（油漆）那樣薄而平整的涂層。
表1為超細(xì)粉末涂料噴涂的產(chǎn)品與普通粉末涂料對(duì)比。
由表1可知，超細(xì)粉的平均厚度比普通粉末的厚度要低，但其均勻性好，因此單位面積消耗少，噴涂成本低；同時(shí)，涂層的外觀質(zhì)量也比普通粉末的要好（表面光滑，無(wú)明顯的桔皮現(xiàn)象）。
家電產(chǎn)品表面涂裝，目前已基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴涂，但上、下工位還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，主要原因是家電產(chǎn)品噴涂零件尺寸相差大和形狀復(fù)雜�，F(xiàn)在只能對(duì)批量大、且平板類(lèi)的零件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料（見(jiàn)圖5和圖6）。隨著機(jī)器人的開(kāi)發(fā)應(yīng)用， 相信不久的將來(lái)家電產(chǎn)品的表面涂裝全過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作是完全可能的。
家電產(chǎn)品涂裝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生少量的VOC等有害物質(zhì)，需對(duì)其進(jìn)行處理后排放。現(xiàn)可采用較為先進(jìn)的光催化降解技術(shù)，它采用納米氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎C(jī)理見(jiàn)圖7）。該技術(shù)與目前使用的廢氣處理技術(shù)相比有以下特點(diǎn)。
（1）高效除惡臭。能高效去除揮發(fā)性有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、硫化氫、氨氣、硫醇類(lèi)等主要污染物，以及各種惡臭氣味。（2）凈化設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)�？蛇m應(yīng)高濃度、大氣量環(huán)境，可不間斷連續(xù)工作，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，設(shè)備成本低，占地面積小。（3）運(yùn)行成本低。該凈化設(shè)備無(wú)任何機(jī)械動(dòng)作，低能耗，無(wú)噪聲，日常維護(hù)簡(jiǎn)便，只需作定期檢查。（4）無(wú)需預(yù)處理。涂裝廢氣無(wú)需進(jìn)行特殊的預(yù)處理，如加溫、加濕等。該項(xiàng)技術(shù)不僅可以降解VOC，還可以達(dá)到殺菌消毒的目的，可以凈化辦公場(chǎng)所、家庭、醫(yī)院、賓館等場(chǎng)所的空氣。據(jù)權(quán)威專(zhuān)家預(yù)計(jì)，光催化在中國(guó)每年有100 億元的市場(chǎng)容量，其經(jīng)濟(jì)效益在環(huán)境產(chǎn)業(yè)中將占10%。家電產(chǎn)品的涂裝材料已從傳統(tǒng)的油漆，發(fā)展到污染少、安全可靠的水性涂料和環(huán)保型、利用率高的粉末涂料，實(shí)現(xiàn)了家電產(chǎn)品的每一次涂裝都將延長(zhǎng)地球生命的“友好涂裝”。由“循環(huán)利用率高、低溫固化、超細(xì)粉技術(shù)”所代表的“低能耗”，“無(wú)磷和重金屬污染、納米陶瓷硅烷、光催化降解技術(shù)”所表示的“環(huán)保性”，以及“高防腐、優(yōu)異外觀質(zhì)量、自動(dòng)化涂裝”所代表的“高質(zhì)量”必將成為家電行業(yè)涂裝的發(fā)展趨勢(shì)。
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