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解决方案探讨
解决方案探讨
流化床粉末涂装原理及工艺流程
一、流化床的特性
流化床粉末涂装工艺的方法是将空气或某种惰性气体吹入容器底部,使粉末
涂料
翻动达到“流化状态”,空气通过多孔性透气板,成为均匀 分布的细散气流使粉末翻动,每个粉粒先上升然后下降。
这种流动粉体的性质很象液体,放入其中的物体如同沉入液体中,立即为流态化的粉末所包围。这种流态化粉末与液体的特性仍然存在着很大的不同。譬如当一段管子被水平地放入液体中,其内壁就会立即被润湿,但在流化状态的粉末中管腔内的粉末就变得静止不动了。这是因为粉粒的行动主要是上下方向的,水平方向移动很少。
流化床粉末
涂装设备
二、流化床粉末涂装原理
流化床的工作原理是用均匀分布的细散空气流通过粉末层,使粉末微粒翻动呈流态化。气流和粉末建立平衡后,保持一定的界面高度。将需涂敷的工件预热后,放入粉末中,即可得到均匀的涂层,最后加热固化(流平)
成膜
。
流化床是固体流态学的第二阶段,也是比较复杂和难以控制的阶段。固化流态化过程分为三个阶段:固定床阶段、流化床阶段、气流输送阶段。从理性上认识这三个阶段的特点和相互的关系,对于掌握流化床涂装技术来说是很重要的。
A、固定床阶段
当流体速度很小时,固体粉末颗粒静止不动,流体从粉末颗粒间隙穿过,当流体速度逐渐增大时,则固体颗粒位置略有调整,即颗粒间排列方式发生变化,趋向松动的倾向。此时,固体颗粒仍保持相互接触,床层高度H与粉末层体积也没有变化,这个阶段床层厚度并不随流体速度的增大而增加。但是,△p却随着流体速度的增大而增加,其中W为流体速度,WKP临界速度,Wmax极限速度。
B、流化床阶段
在固定床的基础上,继续增大流速W,床层开始膨胀和松动,床层高度开始增加,每个单个粉末颗粒被流体浮起,因而离开原来位置作一定程度的移动。这时便进入流化床阶段。在流化床范围内,随着流体速度的增大,粉末颗粒运动加剧,且做上下翻滚,如同液体加热达到沸点时的沸腾状态。
这个阶段床内粉层膨胀,其高度随着流体速度的增大而增加,但床内压强并不增大,因此可在一个较大范围内变动流速而不影响流体所需的单位功率,这点是流化床的特征之一。固定床与流化床的分界点,称为“临界点”,此时的速度称为“临界速度”。
C、气流输送阶段
流体速度继续增加到某一极限速度时,固体粉末颗粒被流体从流化床中吹送出,这个阶段称为气动输送阶段。C点处的速度称为流化床的极限速度。由上可知,在掌握流化床涂装技术中,应当将流体速度保持在临界速度Wkp和极限速度Wmax中间。
固体流态化除三个阶段外,还按载体介质的不同分为“散式流态化”和“聚式流态化”两种。当以液体为介质时,流化床均匀而平稳,且有一个稳定的上界面。这种流态化称为“散式流态化”。
当以气体为介质时,情况就较为复杂。流化床没有一个确定的上界面,它以每秒钟数次的频率上下波动,压强降也随之上下不一。如果在波动范围内取平均值,则仍可以认为不随流速而变动。这种流态化称为“聚式流态化”,它又按孔隙率的不同分为“密相”和“疏相”两种。
三、流化床的均匀性
众所周知,流化床内粉末流化状态的均匀性是保证涂膜均匀的关键因素。粉末涂装用的流化床属于“聚式流态化”,当气体速度不太大时,床层好比较平稳。若加大速度,即增加流化数,床层内粉粒运动加剧,就会出现气泡。气泡随着流化数的增加由小变大。
出现大气泡时,粉末颗粒被强烈地搅拌到界面上方,再增大流化数,大气泡就有可能占据流化床整个截面,这样床层将被割成几段,产生“气截”、“腾涌”等现象,大气泡猛烈冲击固体粉末,当气泡破裂时,粉粒被抛得很高,然后落入床层内。气截现象将引起压强的剧烈波动,并恶化气流与固体粉粒的接触,使压强比正常情况要大。
引起流化床床层不均匀的另一个原因是沟通现象,粉末粒度不均匀,其中特别是细小的颗粒容易产生内聚而形成孔渠。气流从孔渠中流过的现象称为“沟流”或“气沟”。
沟流现象会使床层趋于不均匀,压强降波动比较大。因为首先是由孔渠中的小颗粒转入流化,继而两旁粉粒开始运动,远离孔渠的粉粒则可能仍维持在固定床状态。截面较大的流化床,其粉末流态化不均匀现象主要是由“大气泡”和“沟流现象”引起的。
流化床控制得很均匀是比较困难的,流化数必需经过大量的试验才能找出最佳值。一般流化数的选择以能够进行流化床涂敷操作即可,没有必要苛求绝对均匀。刚开启流化床时,气量给得小一些,再逐渐增加气量,达到相对均匀就可使用了。流化床内粉末的悬浮率最高可达30%~50%。
四、流化床
粉末涂装
工艺流程及注意事项
流化床法适应于所有的粉末涂料品种,包括热塑型粉末涂料和热固型粉末涂料。设备简单、操作简便,并可进行连续生产,膜厚可达150~1000um。但膜厚很难控制,工件需预热,对热容小的薄板工件等不适用,对被涂物大小亦有限制,主要应用于机电产品、家用电器、钢结构件及生活用品等。
A、流化床粉末涂装主要设备与工艺流程
流化床涂装主要设备包括工件预热炉、流化床以及固化设备。其中流化床为涂装的重要场所,其结构分为流化槽与气室两大部分,中间由微孔透气板隔开,气室下装有振动器,其结构如图所示。
流化床法工艺流程为:前处理(除尘一>喷砂)一>底漆喷涂一>预热一>流化床涂覆一>固化一>冷却->工件清理一>检查。
流化床粉末涂装流程示意图
B、流化床粉末涂装工艺影响因素
1) 粉末涂料的熔融温度、溶解热及热容。如粉末涂料的这些物理性能值较大,则被涂物必须有较高预热温度才行。
2) 粉末涂料的熔融指数。它指在一定温度和压力下,粉末的熔体在10min内通过标准毛细管的质量数,以g/10min表示。它反映了涂料在熔融状态下的流动性,选择适当工艺条件下的熔融指数,可控制涂膜的不同厚度。
3) 工件预热温度。它是影响较大的工艺条件,温度过低,无法熔融附着粉末涂料;温度过高,则易引起涂料分解。预热温度必须按涂料及被涂物的特性综合考虑。
4) 浸渍时间。其对涂膜厚度有一定影响。
5) 被涂物材料基体系数K。基体系数K值是指某材料在某种几何形状下,每降低(或升高)l℃单位面积所放出(或吸收)的热量。K值不同的物件,在一定预热温度及浸涂时间下具有不同的膜厚。
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更新时间:2014-08-18 23:59:08 【
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