|
水性木器涂料的中压混气喷涂工艺
近些年，国内的水性木器涂料发展迅速，其在家具涂料市场中的份额日渐增长。在实木门窗涂装领域里，某些家具厂使用水性木器涂料的比例越来越大，其使用率已达80%。这与近几年国内经济的快速发展，高收入群体扩大，人们对环境保护意识的增强，以及对水性木器涂料认识的不断加深密切相关。在一些高档住宅里，门框、窗框等都指定采用水性木器涂料进行涂装。水性木器涂料使用简单，便于连续作业；因此，在一些较大的门窗厂家都采用中压混气喷涂进行涂装。中压混气喷涂使水性木器涂料工业化涂装生产变得便捷，大大加快了水性木器涂料在家具行业中的发展进程。
1 中压混气喷涂简介
中压混气喷涂是一种把空气辅助喷涂和高压无气喷涂优势相结合的喷涂方法，具有空气辅助喷涂时雾化效果好和高压无气喷涂效率高的特点。同时，它的涂料传递效率（也称涂料利用率）远比空气辅助喷涂高，可以达到80%（高压无气喷涂为60%，空气枪仅40%）。其工作原理是：通过中压柱塞泵给涂料加压到20～45kg，加压后的涂料到达喷枪通过一个很小的唇型喷嘴（通常是0.23～0.61mm的口径）喷出。由于涂料本身的压力比较高，通过小口径的喷嘴喷出时与大气接触发生急剧的撞击而被碎裂成很小的雾滴；同时再在喷枪空气帽上加上约0.6～1.5kg的雾化空气，由于空气帽的独特设计，雾化空气能够很好的帮助从喷嘴出来的涂料实现完美的雾化效果（雾化颗粒粒径通常在40～80μm），并且雾化空气能够在涂料雾的外围形成一个很好的空气罩将涂料雾包裹起来，这样不仅可以使涂料雾的形状规则，而且能够有效的降低涂料雾到达工件后的反弹，从而极大地提高了涂料利用率。
2 中压混气喷涂与普通空气喷涂的比较
目前，在水性木器涂料的家具厂涂装中，多采用法国KREMLIN的手动Airmix混气喷枪。Airmix混气喷枪与传统空气枪相关性能对比。
从表1不难看出，Airmix混气喷枪与传统空气枪相比有着十分明显的优势。在实际生产中，由于人为操作、调涂料、工作间环境等因素的影响，Airmix混气喷枪的涂料利用率相对空气枪节省程度有所变化。但是总的说来，同等条件下，手动Airmix混气喷枪同比空气枪能节约20%以上的涂料。由于Airmix混气喷枪空气消耗量小，对雾化空气的质量要求远不如空气枪那样高，能很好的避免当雾化空气含水量增加，空气枪常产生的白化现象。Airmix能够喷涂黏度更高的涂料，因为中水量少，能有效的缩短涂料干燥时间，提高生产效率，这些都是空气枪无法实现的。
3 水性木器涂料选用中压混气喷涂的优势
水性木器涂料采用中压混气喷涂的好处有以下几个方面：
3.1 涂料的利用率大大提高，比空气辅助喷涂约高1倍。
3.2 生产效率大大提高。由于水性木器涂料大多为单组分，只要用水将黏度调整合适即可，涂料的可使用时间长，可连续作业，节省了采用杯枪喷涂时需不断的加料和调涂料的时间。
3.3 施工时黏度比空气辅助喷涂要高，减少了加水量，加快了干燥时间。同时，还避免了水性涂料黏度低时施工容易流挂的弊端。
4 水性木器涂料采用混气喷涂涂装时设备的选用
4.1 喷涂设备选择通常要考虑的因素
在家具工业中，很多装饰性和防护性要求高的家具生产都需要喷涂，喷涂是一道非常关键的工艺；因此，选择哪种设备来喷涂就显得至关重要。一般来说，我们在选择喷涂设备的时候通常要考虑下列几个因素：
4.1.1 涂料自身的性质
涂料自身的性质，包括物理性质和化学性质。黏度、填料成分和固体含量、涂料的可用时间等是设备选型的重要参考因素。
4.1.1.1 一般来说，涂料的黏度越低，可用设备的选择范围越大，空气喷涂，高压无气喷涂，中压混气喷涂，都是不错的选择。当涂料黏度增加的时候，一般在超过涂-4杯45s的时候，空气喷涂的雾化效果就不是太理想，需要加大空气压力来增加雾化效果，但是这也相当有限；因此，在喷涂黏度比较高的涂料时，一般不考虑空气喷涂。
4.1.1.2 涂料的填料成分和固体含量也是喷涂设备选型的重要参考因素。比如涂料的填料比较多，在选用空气喷枪的时候就该选用口径大一些的喷嘴，这样发生堵塞的频率就会低一些；而在选用混气喷涂或者高压无气喷涂的时候就应该考虑选择稍微细一些的过滤网来减少喷嘴堵塞的频率。如果涂料的填料中有一些研磨性很强的填料时，对喷枪就应该有特殊的要求。比如需要加硬处理的枪嘴、工程塑料的枪针等。
4.1.2 涂装质量
对于家具喷涂来说，不同类型的家具有不同的品质需求，不同的工艺段也有不同的品质需求。按照常规来说，喷枪的雾化效果越好，喷涂的效果越好。对家具涂料而言，因为黏度比较低，所以空气喷涂的雾化效果是非常好的，如果不考虑效率和成本的因素，空气喷涂则能够满足各个工艺段的需求。对于家具喷涂的常见设备，从雾化效果上来讲，空气喷涂比混气喷涂好。空气喷涂能够用于家具喷涂的各个工艺段（包括修色），混气喷涂则适用于家具的底面漆喷涂。
4.1.3 施工效率
各种喷涂设备由于雾化方式的不同，施工效率有很大的差异。家具喷涂中，在满足喷涂品质的前提下，空气喷涂的生产效率可以达到600mL/min，混气喷涂可以达到1000mL/min。
4.1.4 涂装成本
在家具生产中，大多数厂家都采用手工喷涂。因此，涂装成本有比较大的差别，生产同样的产品，不同厂家的涂装成本价差可能高达30%。其主要因素有：工人的操作水平、喷涂设备的类型、涂料的成本等。其中，涂料成本可以认为是固定的，而对涂装成本影响最大的就是员工的操作水平和喷涂设备的类型。高的操作水平可以保证很高的一次成品率，降低返修，节省生产成本，而恰当选择喷涂设备则能有效地保证生产品质和提高涂料的利用率。对于家具喷涂常用的喷少设备类型做一个涂料利用率由高到低的排列如下：静电混气喷涂（98%）、静电空气喷涂（80%）、中压混气喷涂（80%）、空气喷涂（40%）。从中看出，采用不同的设备来喷涂同样的产品，涂料的消耗成本会有比较大的差别。因此，针对不同的喷涂工艺段，在保证涂装质量和生产效率的前提下，选择一款涂料利用率高的喷涂设备也是涂装成本控制的关键因素。
4.1.5 设备的可操作性
家具行业通常采用手工喷涂作业，所以设备的可操作性也是必须关注的一个因素。一般来说，一套好的喷涂设备在可操作性方面应该是操作简单易学、维护方便快捷、有利于降低工人的劳动强度等。对于各种家具喷涂设备鉴于本身的设计原因，在操作要求上不尽相同：空气喷涂管子柔软，操作相对灵活方便，而高压无气喷枪由于涂料管需要耐压，所以相对较硬，并且喷涂的扇幅由喷嘴型号决定，不可调整。因此，适合一些批量生产的场合，静电喷涂由于需要一些安全防护设施，对操作者也有着额外的一些操作要求。基于这样的一些因素，对不同的喷涂设备，需要针对其本身的性能特征做专业的操作培训，以保证设备能最大限度的发挥功效。
4.1.6 设备的价格和维护成本
在选择喷涂设备的时候，除了上面提及的5个因素，价格和维护成本也是普遍关注的一个重要因素。在满足上述需求的前提下，应选择性价比高的产品。
4.2 泵的选择
对于水性木器涂料的中压混气喷涂时，泵的选择一般要注意以下几点：
4.2.1 柱塞泵结构设计简单，易损件少，启动压力要小。密封件多，活塞杆与喉部、活塞密封件与下缸体内壁的摩擦都会很大，设备的启动压力增加，空气消耗量增大，同时密封件的磨损也变大。
4.2.2 密封件应选用特种工程塑料，如聚四氟乙烯，有很好的耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性；因此，使用寿命长。
4.2.3 缸体要选用不锈钢材质，以免生锈腐蚀。
4.2.4 应选择压力适当、横截面积较大一点的泵。水性木器涂料施工黏度一般较高，特别是在门窗涂装时，施工黏度较高，一般在80KU/25℃（斯托默黏度）左右，泵的压力太小很难将涂料泵起；同时，由于水性木器涂料不好消泡，泵的横截面积（缸体大小）越大，每升涂料在泵内的循环次数越少，缸体的使用寿命就会越长，产生的机械泡也会减少，有利于喷涂后的消泡。
4.3 喷涂、空气帽及喷嘴的选择
目前，中压混气喷涂主要采用法国KREMLIN的MVX手动混气喷枪，主要有MVX60bar、MVX120bar、MVX200bar3种型号。“60bar”表示的是其所能承受的最大涂料压力，所能承受的压力不同，其密封圈材料也不同，如上述3种型号的密封圈材料分别是聚甲醛树脂、不锈钢、碳化物。对于水性木器涂料的喷涂而言，选择MVX 60 bar型号的就已经够了。
在采用KREMLIN的MVX 60 bar手动混气喷枪进行水性木器涂料的喷涂时，一般有VX14和BX16 2种空气帽可供选择，空气帽的型号不同，其在选用不同型号的喷嘴时25cm处的调幅范围也不同。总的来说，VX14或BX16有更宽的调幅范围。因此，在水性木器涂料的涂装时，因工件的宽度不一，一般选用VX14型。
喷嘴的大小决定了涂料的单位流量，喷嘴越大，单位时间内的流量越大。喷嘴太小，容易堵住，且上涂料率低。喷嘴的大不选择主要看工件所需的厚度、涂膜效果要求、涂料的黏度及涂料中所含成分。若被涂物要求涂膜厚，表面效果要求不高，且涂料中含有较多研磨性粉料，就应采用较大一点的喷嘴，如实色涂料在门窗上的喷涂；若被涂物涂膜要求不厚或不可以一次喷涂太厚、涂料中含粉料少或不含粉料，就可以选用较小一点的喷嘴，如水性清漆喷涂。对于水性木器涂料的喷涂来说，一般选用06（直径0.28mm）、09（直径0.33mm）2种型号较好。
5 水性木器涂料的中压混气喷涂工艺及注意事项
门窗涂装主要以松木、铁杉、柞木为主，涂装工艺比较简单。装饰效果多以欧式涂装为主，环保要求高，表面效果要求却相对较低。其工艺一般为：封闭底漆→底漆1～2道→面漆1道；或封闭底漆→面漆2～3道。封闭底漆采用浸涂的涂装方式，节省封闭底漆的同时，也加快了涂装效率。封闭底漆的主要作用是赶出木材毛细管中的空气并对其封闭。
中压混气喷涂涂装时施工黏度较高，一般在80KU/25℃（斯托默黏度）左右；厚度也比一般的水性木器涂料施工时厚，大约在250μm左右。由于其施工黏度较高，厚度较厚，所以在施工过程中不好消泡，并且中压喷涂时由于剪切力比空气辅助喷涂时低，中压混气喷涂涂料压力在2～20MPa（20～200bar），空气压力在0.08～0.2MPa（0.8～2bar）；空气辅助喷涂空气压力在0.6～0.8MPa（6～8 bar），很容易出现油涡或润湿不好发花等问题；同时，在施工时产生的微泡也不好消除。为了尽可能少的减少施工过程中出现的微泡或发花，可采用以下方法：①在施工前把涂料调好，静止4h以后施工。温度低时，最好保持施工环境温度在15～30℃，以加快消泡速度。②调整合适的涂料压力和空气压力，让喷枪达到最好的使用状态（涂料压力一般在2～5kg，而枪上雾化空气压力在0.6～1.5kg）。
6 结语
随着水性木器涂料市场的逐渐扩大，在家具厂进行水性木器涂料的批量涂装生产也是一种必然趋势。选择怎样的涂装方式和涂装设备，才能达到最佳的涂装效果和节省最多的涂装成本，也是家具生产企业必须考虑的因素。中压混气喷涂正是从这些因素入手，使水性木器涂料实现大批量生产变得简单。尤其是在门窗涂装领域，水性木器涂料采用中压混气喷涂既缩短了生产周期，又简化了生产工序，提高了生产效率，大大降低了生产成本，是一种很不错的选择。
|
