0 前 言
采用重防腐涂料配套涂层对钢结构进行保护是目前应用最广泛、最经济有效的办法之一,无气喷涂法则重防腐配套涂料喷涂的最主要的方法。三分涂料,七分涂装。只有正确选择无气喷涂机的类型,合理掌握无气喷涂的各项技术条件,才能达到重防腐涂料涂装技术的目的,本文对无气喷涂机的原理、工艺特点、技术条件等逐一阐述,供同仁们参考中国机械网okmao.com。
1 无气喷涂的原理
无气喷涂是通过压力泵不断地向密封的管路内输送涂料,从而在密闭的空间内形成高压,然后释放连接于涂料管末端的喷枪扳机,在涂料喷出的瞬间使其以100 m/s的速度与空气碰撞,同时迅速膨胀而雾化,原理见图1。
无气喷涂的原理
2 无气喷涂工艺特点
(1)一次性喷涂可获得较高的膜厚。因为无气喷涂机适应喷涂各种高固体分、厚膜(浆)型的重防腐涂料,一次喷涂可达250 μm膜厚,省工、节约能源。
(2)喷涂效率高。无气喷涂的效率比空气喷涂快3~4倍,可达到400~1 000 m2/h,特别适用于工业领域大型涂装工程。
(3)涂层质量好,特别是涂料可加热后喷涂,不加稀释剂即可降低涂料的黏度,增加涂层的附着力。
(4)涂料的利用率高,减少了溶剂型涂料对环境的污染。
(5)可用于喷涂各种新型的重防腐涂料,如环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、聚脲等双组分涂料,为发挥它们优异的防腐性能起了积极作用。
(6)有利于实现喷涂自动化。
3 无气喷涂设备
3.1 无气喷涂设备的组成
无气喷涂设备由动力源(一般为气动,要求空气压力为0.4~0.7 MPa)、高压泵(压缩比有32∶1、45∶1、65∶1、73∶1⋯⋯)、蓄压过滤器(稳定涂料压力,避免喷嘴堵塞)、输漆管(耐高压、消除静电等,长度5~30 m)、喷枪(一般应用的是手持式,长杆式枪柄可达2 m,自动式应用于自动流水线)、搅拌器(有电动、气动两种,对于各类富锌底漆,必须充分搅拌)等组成。
3.2 无气喷涂机生产厂家及技术性能参数
3.2.1 国外厂家
美国Graco公司的各类无气喷涂机在我国的销量最大;另外还有德国的WIWA、WAGNER、英国的BINKS、日本的旭大隈、岩田、韩国DSTECH等公司的无气喷涂机在我国也有一定的使用量。选用时,应详细了解他们的技术性能参数。
长江机械厂喷涂泵型号和技术参数
3.2.2 国内厂家
重庆长江机械厂生产的长江牌系列无气喷涂机,以小巧灵活见长,可以喷涂各种重防腐涂料,产量较高,约占全国无气喷涂机总量的75%。表1为长江机械厂喷涂泵型号和技术参数。同为中船重工的重庆长平机械厂也开发研制了多种类型的无气喷涂机,在配气结构上,类同于Graco无气喷涂泵,结构新颖,效果良好,见图2。
3.3 富锌涂料的无气喷涂设备
在重防腐涂料中,无机富锌底漆和环氧富锌底漆是最主要的富锌底漆类型,具有优异的防腐性能。但由于它们含有大量的锌粉,极易沉淀、结块、堵塞喷涂系统,损坏无气喷涂泵,因此常规的喷涂泵是无法用于富锌底漆的喷涂。富锌漆专用喷涂机具有下列特点:
(1)具有专用搅拌设备。
(2)高压泵等压送机构由特殊耐磨材料制造,包括喷枪、喷嘴和高压软管。
(3)涂料的输送管、压缩空气进口管口径大于普通无气喷涂泵,涂料喷出量大。
(4)高压泵的加压系统和栓塞系统为分体结构。
富锌底漆专用喷涂机类型汇总见表2。
富锌底漆专用喷涂机汇总
3.4 双组分无气喷涂设备
目前,双组分的胺固化环氧树脂底漆、面漆、聚脲等具有优异性能的重防腐涂料得到了广泛的应用,但它们的使用期短,为避免浪费,保护喷涂设备,双组分无气喷涂设备有两种设计。一是体积混合比为1∶1~1∶5的双组分涂料,适用于内混式的无气喷涂设备。
A、B组分在混合器内混合,由喷枪喷出;另一种是混合比1∶20~1∶100双组分涂料,则采用外混式设备,即双组分涂料在雾化过程中混合。双组分喷涂设备的主要组成部分为:物料输送系统、物料混合物化系统、相对应活塞计量泵、自动冲洗系统、自动温度控制、计量泵,具体连接结构见图3,整机结构见图4。
双组分设备安装连接图
长江涂装公司SZD2型电子配比双组分喷涂机
3.5 高压辅气喷涂机(air assistant spraying)
在有些钢结构产品的涂装工艺中,为提高装饰效果和涂料利用率,常采用高压辅气喷涂机。它的特点是:喷涂压力低,减少噪声;雾化效果好;喷幅可作调整;涂装效率高,可达无气喷涂的75%。其喷枪仅比无气喷枪增设空气帽和喷幅调节装置。辅气喷涂设备结构见图5。
4 无气喷涂技术参数
在涂装工艺文件中,应根据钢结构状况、配套涂料的施工性能和规定膜厚,设计该工程中无气喷涂时的技术参数,并在施工中逐步完善、巩固。
4.1 喷涂压力
4.1.1 不同涂料压力不同
不同的重防腐涂料有不同的黏度,涂料的黏度越高,需要的喷涂压力越大。涂料的黏度和需要的喷涂压力,在涂料产品说明书的施工说明中均有表明。现以佐敦工业保护涂料的6种产品加以说明,见表3、表4。
佐敦公司防腐涂料喷涂压力
不同涂料的喷涂压力
从表3、表4可见,无机富锌底漆(包括水性富锌底漆)喷涂压力明显低于其他涂料的喷涂压力。若喷涂压力超过15.0 MPa,会使无机富锌底漆过分雾化,引起干喷;而且使无气喷涂机中压送装置磨损严重、喷嘴堵塞甚至损坏,无法进行正常的无气喷涂作业;影响涂膜质量,因此掌握正确的喷涂压力,是保证无机富锌底漆涂膜质量的关键之一。
4.1.2 无气喷涂机输出口与喷嘴出口处的压力不同
无气喷涂机输出口与喷嘴出口处的压力不同,前者大于后者。在实际应用中,应考虑高压软管的长度和管径引起的压降。在工作条件允许的情况下,选择管径粗、管子短的高压软管,以减少压降。
4.1.3 无气喷涂压力的控制
在确定某种涂料所需的喷涂压力后,根据无气喷涂机的压缩比,通过进风压力的调节来达到喷涂所需的压力。如喷无机硅酸锌底漆采用重庆长江机械厂QPT3256型富锌专用无气喷涂机,它的压缩比为32∶1,涂料公司规定喷涂压力为12.0 MPa,则进风压力调节到0.38 MPa。
4.2 喷距
喷距是指喷枪前端与被涂物间的垂直距离,一般为30~35 cm。保持恒定的喷距是保证涂层厚度均匀的关键。喷距的改变影响到喷幅的变化,喷幅过宽使膜厚变薄,见图6。
喷涂时距表面太近或太远示意
4.3 移动速度
喷枪的移动速度一般控制在30~60 m/s的范围内,操作者也应力求保持恒定,过快、过慢均会造成涂膜弊病。根据测试,在相同喷出量的前提下,25 m/s的运行速度下,喷出的膜厚比50 m/s运行速度的膜厚高4倍左右。
4.4 行枪手势
无气喷涂时,喷枪自始至终与被喷平面保持垂直,避免手腕转动而形成弧形运动,造成膜厚不均,见图7。
4.5 喷幅的重叠搭接
根据钢结构构件的形状与喷嘴的喷幅,喷涂时采用喷幅搭接法,以保证涂膜的均匀性。对于常规的重防腐涂料,可用1/2搭接法(见图8);对于厚膜型涂料,1次喷涂在150 μm D.F.T以上,也可采用2/3搭接法(见图9)。
搭接法
4.6 喷嘴的选择(在喷距为30~35 cm的状态下)
4.6.1 喷嘴技术指标
一是喷嘴孔径,孔径决定流量。孔径大,流量大,膜厚也厚。二是喷幅,亦称扇形幅度,一般用厘米表示,亦有用角度表示。在对大平面钢结构进行喷涂时,可以用扇形幅度大的喷嘴;在对相对窄狭的构件进行喷涂时,为减少涂料浪费,应采用扇形幅度小的喷嘴。
4.6.2 喷嘴技术参数的表示方式
各喷嘴生产厂家对喷嘴的技术参数有不同的表示方式。如美国Graco公司喷嘴163-417,其中163为标准喷嘴代号,回转型喷嘴代号为268。
说明:4——喷幅的一半为4英寸,即20.3 cm;17——喷嘴孔径为0.017英寸,即0.43 mm。
又如中国重庆长江机械厂喷嘴17Z25,其中Z为富锌底漆专用喷嘴。
说明:17——流量为1.7 L/min;25——喷幅为25 cm。
重庆长江机械厂还开发了C型、B型、W型喷嘴,适应不同的涂料,见表5。
长江牌喷嘴类型
喷涂时,根据具体当量孔径、流量、雾幅宽可选择Graco型号及相应的“长江”喷嘴型号。
4.6.3 富锌底漆专用喷嘴的磨损
虽然所有涂料在喷涂时都会产生喷嘴磨损,但喷富锌底漆时,磨损特别厉害,孔径变大,喷幅变小,涂膜厚度不均匀,甚至流挂。从表6和图10可明显看出。
枪嘴的磨损和喷涂流量
受磨损的枪嘴的喷幅变化
喷嘴孔径从0.38 mm磨损到0.53 mm时,喷幅宽度缩小一半,而每分钟流量则增加了一倍,因此要经常检查喷嘴,及时更换以保证膜厚质量。
5 无气喷涂中出现问题及其纠正办法
无气喷涂时,应根据喷雾形状来判断无气喷涂机出现问题,见表7。
无气喷涂设备与工艺概述
□ 李连缀1,李敏风2
(1.上海振华重工(集团)股份有限公司长兴分公司,上海 201913;2.中国钢结构协会防火防腐分会,上海 200136)