CN105214912B - 一种涂装工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂装工艺，具体涉及一种自动化程度高的涂装工艺及设备。本发明的一种改良的涂装工艺，包括如下步骤：（1）风干：水洗后的产品进入风干区进行风干；（2）烘干：将风干后的产品输送至烤箱烘烤；（3）静电除尘：将烘干后的产品输送至静电除尘室进行静电除尘；（4）喷涂：移泊机械手将静电除尘后的产品移至喷涂室，喷涂室的喷涂机械手对产品进行喷涂特制涂液，喷涂后，静置产品；（5）烘烤：将喷涂后的产品置于烘烤炉进行烘烤。本发明的工艺及设备自动化程度高、生产成本低，移泊机械手取代人手，实现静电除尘、喷涂、烘烤的工序自动化衔接，采用特制涂液避免喷涂后的产品产生流痕。
Description
技术领域
本发明涉及涂装工艺技术领域，具体涉及一种涂装工艺及设备。
背景技术
现有技术中，汽车零部件排挡面盖的加工工艺中的涂装工艺是一种半自动的流水线，整个流程中不断的需要作业人员进行移泊产品至下一工序，过程中也会不断的产生不良如碰刮伤等，而且随着工艺步骤的增多，工作人员人数的要求也在不断的提高。现有的一般流水线流程为备料(2人)→移泊+过UV(2人)→水洗→擦拭产品+除尘+移泊(2人)→涂装(2人)→干燥→移泊+收料(2人)，一条流水线至少需要10个工作人员，生产成本高，工作效率也不理想。
申请号为201110168001.3的专利文件公开了一种全自动喷涂设备，该设备自动化程度高，喷涂效果好，大大地节约了生产空间，但其通过红外固化炉、冷却炉、紫外固化炉对工件进行红外固化、冷却、紫外固化涂层，步骤复杂，装置成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种自动化程度高、生产成本低的改良涂装工艺及设备。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种涂装工艺，包括如下步骤：
(1)风干：水洗后的产品进入风干区进行风干；
(2)烘干：将所述步骤(1)风干后的产品输送至烤箱烘干；
(3)静电除尘：将所述步骤(2)烘干后的产品输送至静电除尘室进行静电除尘；
(4)喷涂：移泊机械手将所述步骤(3)静电除尘后的产品移至喷涂室，喷涂室的喷涂机械手对产品进行喷涂涂液，喷涂后，静置产品；
(5)烘烤：将所述步骤(4)喷涂后的产品置于烘烤炉进行烘烤；
其中，所述风干区、烤箱、静电除尘室、烘烤炉设置在输送带上，所述移泊机械手设置在所述静电除尘室与烘烤炉之间的输送带与喷涂室之间；
其中所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比9-11:2-4:7-9混合组成，优选地，所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比10:3:8混合组成；
所述涂料包括以下重量份数的组分：
优选地，所述涂料包括以下重量份数的组分：
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为40-110g/10min，由甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯的至少三种共聚而成，所述分散剂优选地为硬脂酸锌。
通过输送带和移泊机械手将风干区、烤箱、静电除尘室、喷涂室、烘烤炉衔接起来，工作人员只需将未加工的产品置于风干区的入口端，产品会自动沿着输送带的运输方向被风干、烘干、静电除尘，移泊机械手将静电除尘后的产品移至喷涂室，喷涂完成后的产品被移泊机械手移出喷涂室并进入烘烤炉中进行烘烤固化，实现了高自动化的风干→烘干→静电除尘→喷涂→烘烤流水线，提高了生产效率，降低了工作人员需求，装置的成本也较低。采用高流动性的丙烯酸树脂等材料作为涂料的原材料，提高了涂液的流动性，避免喷涂过程涂层出现流痕，影响产品的美观性，尤其作为汽车内饰件的排挡面盖对于外观性的要求更为严格，且该涂料没有加入含苯的化合物，制成涂液时也没有含苯的化合物，因此本涂液比较环保，适合应用到汽车内饰件的涂层。
其中，所述涂料还包括有20-30重量份数的钛白粉。
在涂料增添钛白粉作为颜料，钛白粉(二氧化钛)化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性，适用于汽车内饰件的着色。
其中，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮以任意比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮以任意比例混合组成。本发明的有机溶剂、稀释溶剂分别用于溶解涂料和稀释涂液。
其中，所述硬化剂由二乙胺基丙胺、三乙烯四胺、三甲基六亚甲基二胺的至少两种以任意比例混合组成。二乙胺基丙胺、三乙烯四胺、三甲基六亚甲基二胺的毒性较小，固化温度较低，常温即可固化，适用于本发明的低温工艺。
本发明采用的流平剂为氟改性的丙烯酸酯类流平剂，优选地为EL-2537流平剂。改性的流平剂，具有较好的表面控制能力，不稳泡，可以重涂，具有良好的抗缩孔和基材润湿能力，而EL-2537流平剂能够帮助片状金属闪光颜料定向排列，不影响层间附着力和重涂性，具良好的相容性。
本发明采用的消光粉选自滑石粉、硬脂酸铝、硬脂酸钙中的一种，用于控制涂膜表面光泽，增加涂膜的耐磨性和抗划痕性，去湿、除臭、净化空气，隔音、防水和隔热、通透性。
本发明将高流动性丙烯酸树脂、有机溶剂、分散剂、流平剂、消光粉、钛白粉按上述配给进行混合后，再用磨砂机分散均匀制成涂料，喷涂前，将涂料、硬化剂、稀释剂按上述配比进行混合后形成涂液，即可用于喷涂。此外，调制涂料的工作环境的空间洁净度不小于10万级。因为涂液容易发生变质，在非生产期，可将涂料独立保存，待使用时再进行调配，既降低了涂液的贮存成本，同时对调制涂液的工作环境进行的限制也保证了涂液的质量，从而优化了喷涂效果。
其中，所述步骤(1)之前还包括如下步骤：A、利用紫外线照射产品，改变产品表面的分子团结构；B、所述步骤A紫外线照射后的产品进入水洗区进行水洗，洗去产品表面油污、粉尘、毛屑等杂质；所述水洗区的设置方式有如下两种：B1、水枪固定安装在水洗区的侧壁上，设置简单，维修成本低；B2、水枪固定安装在可多方位旋转的喷洒机械手上，可实现多角度的喷洒，清洁效果更优。
其中，所述步骤(1)的风干方式为先用常温风对产品进行风干，再用热风对产品进行风干，所述热风的温度为40-60℃，风干时间为20-30s，所述步骤(2)的烤箱温度为50-60℃，烘干时间为10-12min。
先用常温风吹去产品表面大量的水分，再用热风进一步地对产品进行风干，常温风热风交替有利于节省能源；热风的温度低于40℃，效果与常温风相近，无明显效果，温度高于60℃，热风效果提升不明显，经济效益不高；整个风干步骤的时间控制在20-30s最佳；采用机械手吹风，可以实现出风口的多方位旋转，全面地对产品表面进行吹风，而采用统一机械手吹风成本更低，设备简单，采用两个机械手则产品的风干程度更均匀。风干之后还需对产品进行烘干彻底清除残留水分，发明人经过不断地实践努力，控制温度在50-60℃之间，烘干时间在10-12min最佳。
其中，所述步骤(4)喷涂涂液的雾化压力为4.5-5.5kg/cm2，涂液流量为90-110g/min，喷涂方式为三次喷涂，喷涂角度为75-85度，所述步骤(4)的静置时间为5-10min，对于本发明的涂液配方，其喷涂的工艺参数，无论是喷涂次数、喷涂角度亦或是雾化压力、涂液流量都是需要不断地实践才能确认出优选方案，尤其对于不同的加工工件，需使用不同的工艺参数才能实现相应的加工需求。而本发明的优选方案对于排挡面盖等外观、环保要求高的产品更是适用，喷涂完成后，更是需要静置5-10min，使涂料均匀涂覆在基材表面。
其中，所述步骤(4)移泊机械手设置有至少两头的叉臂，所述叉臂用于将未喷涂的产品移至喷涂室和将喷涂完的产品移出喷涂室，所述喷涂机械手为悬吊式的喷涂机械手。
两头叉臂的移泊机械手的一头叉臂从输送带吊起待喷涂的产品，另一头叉臂从喷涂室吊起喷涂完成的产品，移泊机械手旋转，将待喷涂的产品置入喷涂室内，将喷涂室的产品移至输送带上，继续下一步的工序。通过两头叉臂的移泊机械手取代人手，实现静电除尘、喷涂、烘烤的工序自动化衔接，此外，作为发明变形，移泊机械手可以设置了三头或者三头以上的叉臂，与之对应的，本工艺方法也可以设置两个或两个以上的喷涂室，必要时可以提高喷涂效率。
其中，所述步骤(5)的烘烤炉内的输送带为“U”型的结构，增加烘烤时间的同时节省了生产空间，烘烤温度为70-80℃，烘烤时间为40-50min，有利于本发明的涂料固化，形成具有良好外观的涂层。
本发明还提供了一种涂装设备，按产品输送方向依次设有风干区、烤箱、静电除尘室、喷涂室、烘烤炉，所述风干区、烤箱、静电除尘室、烘烤炉设置在输送带上，所述静电除尘室与烘烤炉之间的输送带与喷涂室之间设有移泊机械手，所述烘烤炉的产品入口端设置有升降台，所述烘烤炉设置在烤箱的上方或者下方。该设备能够实现本发明的一种涂装工艺，且通过设置升降台实现烘烤炉与其它设备的上下层分设，大大地节约了生产空间。
本发明的有益效果：1、自动化程度高，利用机械实现了风干→烘干→静电除尘→喷涂→烘烤流水线的自动化；2、提供了一种高流动性的涂液，避免工件的涂层出现流痕而影响其外观3、通过风干、烘干两个工序除去产品表面残留的水分，节约能源，提高经济效益；4、移泊机械手取代人手，实现静电除尘、喷涂、烘烤的工序自动化衔接；5、本发明的工艺及设备适用于排挡面盖等外观、环保要求较高的产品的涂装；6、设备简单，成本较低。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是实施例1的涂装设备的结构示意图。
附图标记包括：风干区1、烤箱2、静电除尘室3、移泊机械手4、喷涂室5、喷涂机械手6、升降台7、烘烤炉8。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例的涂装设备，按产品输送方向依次设有风干区1、烤箱2、静电除尘室3、喷涂室5、烘烤炉8，所述风干区1、烤箱2、静电除尘室3、烘烤炉8设置在输送带上，所述静电除尘室3与烘烤炉8之间的输送带与喷涂室5之间设有移泊机械手4，所述烘烤炉8的产品入口和出口分别设置有升降台7，所述烘烤炉8设置在烤箱2的上方或者下方。
本实施例的工艺包括如下步骤：
(1)风干：UV照射后的产品进入水洗区，水洗区的喷洒机械手对产品进行喷洒清洗后，将产品放置在风干区1入口端的输送带上，输送带将产品输送至风干区1进行风干，风干方式为常温风、热风先后使用，风干时间为25s，热风的温度为50℃，常温风和热风的出风口可以安装在同一机械手，也可以分别安装在两个机械手上；
(2)烘干：输送带将所述步骤(1)风干后的产品输送至烤箱2烘烤，烤箱2温度为55℃，烘干时间为11min；
(3)静电除尘：输送带将所述步骤(2)烘干后的产品输送至静电除尘室3进行静电除尘，除去产品表面残留的粉尘和毛屑等；
(4)喷涂：两头叉臂的移泊机械手4将所述步骤(3)静电除尘后的产品移至喷涂室5，喷涂室5的悬吊式的喷涂机械手6对产品进行喷涂涂液，喷涂涂液的雾化压力为5.0kg/cm2，涂液流量为100g/min，喷涂方式为三次喷涂，喷涂角度为80度，喷涂后，静置产品，静置时间为8min,使涂料均匀涂覆在产品表面。
(5)烘烤：移泊机械手4将所述步骤(4)喷涂后的产品置于烘烤炉8入口端的输送带上，产品进入升降台7，进入烘烤炉8进行烘烤，其中烘烤炉8内的输送带为“U”型状的烘烤炉8，烘烤温度为75℃，烘烤时间为45min。
其中，所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比10:3:8混合组成，所述涂料包括以下重量份数的组分：
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为75g/10min，由甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸按重量份数1:1:1的比例共聚而成。
其中，所述硬化剂由二乙胺基丙胺、三乙烯四胺、三甲基六亚甲基二胺按重量份数比1:1:1的比例混合组成，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮按重量份数1:1:1的比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮按重量份数1:1:1的比例混合组成。
所述流平剂为EL-2537流平剂。
所述消光粉为滑石粉。
最终制得的加工工件的涂层厚度为27μm，表面无流痕。
实施例2
本实施例相对实施例1的区别点在于：
步骤(1)的风干时间为20s，热风的温度为60℃；步骤(2)的烤箱2温度为50℃，时间为12min；步骤(4)喷涂涂液的雾化压力为4.5kg/cm2，涂液流量为90g/min，喷涂角度为75度，喷涂后，静置产品，静置时间为5min；步骤(5)烘烤温度为70℃，烘干时间为50min。
其中，所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比9:2:7混合组成，所述涂料包括以下重量份数的组分：
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为40g/10min，由甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯按重量份数3:1:2的比例共聚而成。
其中，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮按重量份数5:1:1的比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮按重量份数1:3:1的比例混合组成。
所述硬化剂由二乙胺基丙胺、三乙烯四胺按重量份数5:1的比例混合组成。
所述消光粉为硬脂酸铝。
最终制得的加工工件的涂层厚度为25μm，表面基本无流痕，颜色均匀，白度适中。
实施例3
本实施例相对实施例1的区别点在于：
步骤(1)的风干时间为30s，热风的温度为40℃；步骤(2)的烤箱温度为60℃，烘干时间为10min；步骤(4)喷涂涂液的雾化压力为5.5kg/cm2，涂液流量为110g/min，喷涂角度为85度，喷涂后，静置产品，静置时间为10min；步骤(5)烘烤温度为80℃，烘干时间为40min。
其中，所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比11:4:9混合组成，所述涂料包括以下重量份数的组分：
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为110g/10min，由甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯按重量份数3:2:1:2:2的比例共聚而成。
其中，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮按重量份数2:1:3的比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮按重量份数3:2:2的比例混合组成。
所述硬化剂由二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺按重量份数2：1的比例混合组成。
最终制得的加工工件的涂层厚度为30μm，表面无流痕，颜色均匀，白度较高。
实施例4
本实施例相对实施例1的区别点在于：
步骤(1)的风干时间为28s，热风的温度为55℃；步骤(2)的烤箱温度为52℃，烘干时间为12min；步骤(4)喷涂涂液的雾化压力为5.2kg/cm2，涂液流量为104g/min，喷涂角度为82度，喷涂后，静置产品，静置时间为7min；步骤(5)烘烤温度为78℃，烘干时间为47min。
其中，所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比5:1:4混合组成，所述涂料包括以下重量份数的组分：
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为100g/10min，由丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯按重量份数2:1:2:2的比例共聚而成。
其中，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮按重量份数2:2:1的比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮按重量份数5:1:2的比例混合组成。
所述硬化剂由三乙烯四胺、三甲基六亚甲基二胺按重量份数1:2的比例混合组成。
所述消光粉为硬脂酸钙。
最终制得的加工工件的涂层厚度为28μm，表面无流痕，颜色均匀，白度较低。
实施例5
本实施例相对实施例1的区别点在于：
步骤(1)的风干时间为22s，热风的温度为55℃；步骤(2)的烤箱温度为60℃，烘干时间为10min；步骤(4)喷涂涂液的雾化压力为5.4kg/cm2，涂液流量为95g/min，喷涂角度为77度，喷涂后，静置产品，静置时间为6min；步骤(5)烘烤温度为72℃，烘干时间为50min。
其中，所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比10:4:7混合组成，所述涂料包括以下重量份数的组分：
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为80g/10min，由甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯按重量份数1：2：3的比例共聚而成。
其中，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮按重量份数1:1:3的比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮按重量份数1:2:2的比例混合组成。
所述硬化剂由二乙胺基丙胺、三乙烯四胺、三甲基六亚甲基二胺按重量份数1：2：1的比例混合组成。
最终制得的加工工件的涂层厚度为26μm，表面基本无流痕，颜色均匀，白度较低。
实施例6
本实施例相对实施例1的区别点在于：
步骤(1)的风干时间为30s，热风的温度为60℃；步骤(2)的烤箱温度为50℃，烘干时间为12min；步骤(5)烘烤温度为80℃，烘干时间为50min。
其中，所述涂料还包括30重量份数的钛白粉；
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为110g/10min，由甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯按重量份数1:1:1:1:2:2的比例共聚而成。
其中，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮按重量份数1:1:3的比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮按重量份数3:2:1的比例混合组成。
所述硬化剂由二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺按重量份数1:1的比例混合组成。
最终制得的加工工件的涂层厚度为25μm，表面无流痕，颜色均匀，白度较高。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (4)
1.一种涂装工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)风干：水洗后的产品进入风干区进行风干；
(2)烘干：将所述步骤(1)风干后的产品输送至烤箱烘干；
(3)静电除尘：将所述步骤(2)烘干后的产品输送至静电除尘室进行静电除尘；
(4)喷涂：移泊机械手将所述步骤(3)静电除尘后的产品移至喷涂室，喷涂室的喷涂机械手对产品进行喷涂涂液，喷涂后，静置产品；
(5)烘烤：将所述步骤(4)喷涂后的产品置于烘烤炉进行烘烤；
其中，所述风干区、烤箱、静电除尘室、烘烤炉设置在输送带上，所述移泊机械手设置在所述静电除尘室与烘烤炉之间的输送带与喷涂室之间；
其中所述涂液由涂料、硬化剂、稀释剂按重量份数比9-10:1-3:6-8混合组成；
所述涂料包括以下重量份数的组分：
所述高流动性丙烯酸树脂的熔融指数为40-110g/10min，其由甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯的至少三种共聚而成；
其中，所述有机溶剂由环己烷、正丁酯、丁酮以任意比例混合而成，所述稀释剂由甲基环己烷、环己烷、丙酮以任意比例混合组成；
其中，所述流平剂为EL-2537流平剂；
其中，所述硬化剂由二乙胺基丙胺、三乙烯四胺、三甲基六亚甲基二胺的至少两种以任意比例混合组成；
其中，所述步骤(1)的风干方式为先用常温风对产品进行风干，再用热风对产品进行风干，所述热风的温度为40-60℃，风干时间为20-30s，所述步骤(2)的烤箱温度为50-60℃，烘干时间为10-12min；
其中，所述步骤(4)喷涂涂液的雾化压力为4.5-5.5kg/cm2，涂液流量为90-110g/min，喷涂方式为三次喷涂，喷涂角度为75-85度，所述步骤(4)的静置时间为5-10min。
2.根据权利要求1所述的一种涂装工艺，其特征在于：所述步骤(1)之前还包括如下步骤：
A、利用紫外线照射产品；B、所述步骤A紫外线照射后的产品进入水洗区进行水洗，所述水洗区的设置方式有如下两种：B1、水枪固定安装在水洗区的侧壁上；B2、水枪固定安装在可多方位旋转的喷洒机械手上。
3.根据权利要求1所述的一种涂装工艺，其特征在于：所述步骤(4)移泊机械手设置有至少两头的叉臂，所述叉臂用于将未喷涂的产品移至喷涂室和将喷涂完的产品移出喷涂室，所述喷涂机械手为悬吊式的喷涂机械手。
4.根据权利要求1所述的一种涂装工艺，其特征在于：所述步骤(5)的烘烤炉内的输送带为“U”型的结构，烘烤温度为70-80℃，烘烤时间为40-50min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |