CN109550609B - 高速卷材粉末喷涂装置及其工作方法和粉末喷涂生产线 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂装设备技术领域，具体涉及一种高速卷材粉末喷涂装置及其工作方法、粉末喷涂生产线和适于快速换色的粉末涂装线。其中，本粉末喷涂装置包括：配置高压静电的喷粉腔；一气流适于通过喷粉腔，以带动喷粉腔内的粉末涂料与运动的工件同向运动；以及所述喷粉腔内适于形成电晕空间，以使粉末涂料通过静电吸附在工件表面。本发明的粉末喷涂装置减小了粉末涂料与工件的相对运动速度，然后通过静电吸附使粉末涂料喷涂在工件表面，避免了工件移动速度较大时粉末涂料吸附受影响的现象，提高了工件的上粉效果。

Description

高速卷材粉末喷涂装置及其工作方法和粉末喷涂生产线

技术领域

本发明涉及涂装设备技术领域，具体涉及一种高速卷材粉末喷涂装置及其工作方法、粉末喷涂生产线和适于快速换色的粉末涂装线。

背景技术

卷材粉末涂装主要是指彩钢板的涂装和彩铝板的涂装，是在高速运行的连续涂装生产线上将涂料均匀地涂装在展卷后的平面板带的单面或者双面，并进行快速烘烤固化，然后再经过冷却收卷等过程，完成涂装。卷材涂装的特点是快速高效，涂层平整均匀而且涂层很薄，生产成本低，产量大。彩钢板的涂装是卷材涂装里面最大数量的涂装应用，其次是彩铝板的涂装。彩钢板涂装的线速度通常在60-80米/分钟，最快的180米/分钟，是现代化的大型高效涂装生产方式。卷材涂装后的产品多成卷状进行运输储存，通常需要通过后加工成型的加工过程才能够成为最后使用产品。如彩钢板涂装后需要加工成各种瓦伦板或夹心的保温板才用作屋顶或者屋面；而彩铝板涂装后大多数情况需要要做铝塑板或者蜂窝板等产品才能够最后使用。无论彩钢板产品还是彩铝板产品，都是一个有很大产量的行业，仅中国国内的彩钢板涂装，每年就有1500万吨的产量。遗憾的是，目前全世界的卷材涂装几乎完全是采用液体涂装，还没有大规模高速粉末涂装的成功案例。粉末涂装具有环保，高效，节能，优质等优势，一直是积极推动提倡的涂装方式。各行各业都在积极的推动“油改粉“的工作。几十年来，使用粉末涂料进行卷材涂装的研发一直在进行，但受技术限制，卷材涂装的油改粉，并没有取得好的结果。到目前为止，全世界的卷材涂装，除了极个别的慢速线使用案列以外，仍然都是采用液体涂装。

基于此，要实现大批量卷材粉末涂装，替代污染严重的液体涂装，需要在粉末涂料技术、卷材粉末涂装工艺技术和涂装设备技术上做重大的研发突破。而这些工作，不仅具有较大的理论意义，更具有巨大的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速卷材粉末喷涂装置及其工作方法、粉末喷涂生产线和适于快速换色的粉末涂装线，以实现卷材粉末涂装的工业化。

针对高速卷材粉末涂装遇到的一系列的问题，本发明提供了一种粉末喷涂装置，包括：配置高压静电的喷粉腔；一气流适于通过喷粉腔，以带动喷粉腔内的粉末涂料与运动的工件同向运动；以及所述喷粉腔内适于形成电晕空间，以使粉末涂料通过静电吸附在工件表面。

进一步，所述喷粉腔上分别设有进口、出口；所述进口适于连接喷粉机构，以向喷粉腔内喷入粉末涂料；以及所述出口连接抽风机构，以适于控制气体流通。

进一步，所述喷粉腔包括：与工件平行设置的背板和分别设置在背板两边的侧板。

进一步，所述进口为多个，分别开设于背板和背板的底部；以及所述出口位于喷粉腔的顶部。

进一步，在各进口处的背板上均设有高压放电针，与接地的工件之间形成所述电晕空间，以使喷粉腔内的粉末涂料带电，即粉末涂料通过静电吸附在工件表面。

进一步，所述粉末喷涂装置还包括分别位于喷粉腔的顶部、底部的防溢粉机构；所述防溢粉机构包括：适于通入气体的气流室；所述气流室与工件之间留有适于工件运动的配合间隙；以及所述气流室在配合间隙处开设有逐渐张开的气流出口，以适于气体从气流出口排出至所述配合间隙。

进一步，所述抽风机构包括：位于出口处的抽风连接器，依次与抽风连接器连接的旋风分离器、二级粉末捕捉器、高压抽风机；所述高压抽风机适于通过变频器调节风力，以控制气流量带动喷粉腔内的粉末涂料运动；以及所述旋风分离器适于将流出喷粉腔的粉末涂料分离回收。

进一步，所述抽风连接器包括与出口连接的通道；所述通道的面板与出口的交接处压缩成一风量控制缝，以适于调节喷粉腔内的抽风量的均匀度。

又一方面，本发明还提供了一种粉末喷涂装置的工作方法，所述粉末喷涂装置适于通过气流带动粉末涂料与运动的工件同向运动，并通过静电使粉末涂料吸附在工件表面。

另一方面，本发明还提供了一种粉末喷涂生产线，包括：用于输送工件的输送线和若干如前所述的粉末喷涂装置；以及各粉末喷涂装置适于依次固定在输送线侧面，以分别对运动的工件进行粉末喷涂。

再一方面，本发明还提供了一种适于快速换色的粉末涂装线，包括：用于输送工件的输送线和至少两个交替使用的粉末喷涂装置。

本发明的有益效果是，本发明的粉末喷涂装置通过气流带动粉末涂料与工件保持同向运动，以减小粉末涂料与工件的相对运动速度，通过控制气流速度甚至可以使粉末涂料与工件保持相对静止(在工件运动方向上)，然后通过静电吸附使粉末涂料喷涂在工件表面，避免了相对速度较大时出现的气流层阻碍粉末涂料被吸附的现象，提高了工件的上粉效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的粉末喷涂装置的结构示意图；

图2是本发明的抽风机构的结构示意图；

图3是本发明的粉末喷涂生产线的结构示意图；

图4是本发明的适于快速换色的粉末涂装线的结构示意图；

图中：喷粉腔1，进口11，出口12，背板13，粉量调节刀14，工件2，喷粉机构3，喷粉管31，抽风机构4，抽风连接器41，通道的面板411，风量控制缝412，旋风分离器42，二级粉末捕捉器43，高压抽风机44，高压放电针5，防溢粉机构6，气流室61，配合间隙611，气流出口612，输送线7，粉末喷涂装置8，轨道9。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

图1是本发明的粉末喷涂装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例1提供了一种粉末喷涂装置，包括：配置高压静电的喷粉腔1；一气流适于通过喷粉腔1，以带动喷粉腔1内的粉末涂料与运动的工件2同向运动；以及所述喷粉腔1内适于形成电晕空间，以使粉末涂料通过静电吸附在工件表面。

可选的，所述工件可以但不限于彩钢卷板和彩铝卷板，通过输送线连续输送。

优选的，通过控制气流速度可以保持粉末涂料与工件的运动速度等值同向。

实验发现，粉末静电喷涂在慢速度下涂装可以正常上粉，但在速度较高时粉末就很难高效地被吸附到基材上了。通过实验发现，高速运行的基材(工件或卷材或板带)表面有一层紧贴板带的气流层，随着板带一起运行。外来的粉末即使带有静电，也很难像静止时那样穿过气流层很容易被静电吸附上去。也就是说，高速运行的板带表面的气流层妨碍了粉末被高效地吸附到板带上去。

本实施例1的粉末喷涂装置通过气流带动粉末涂料与工件保持同向运动，以减小粉末涂料与工件的相对运动速度，通过控制气流速度甚至可以使粉末涂料与工件保持相对静止(在工件运动方向上)，然后通过静电吸附使粉末涂料喷涂在工件表面，避免了相对速度较大时出现的气流层阻碍粉末涂料被吸附的现象，提高了工件的上粉效果。

进一步，见图1，所述喷粉腔1上分别设有进口11、出口12；所述进口11适于连接喷粉机构3，以向喷粉腔1内喷入粉末涂料；以及所述出口12连接抽风机构4，以适于气体流通。通过负压带动粉末涂料运动，既可以实现粉末涂料与工件保持同向运动，又可以适当减小粉末涂料的溢出现象，同时也方便控制气流速度。

作为喷粉腔的一种可选的实施方式。

见图1，所述喷粉腔1包括：与工件2平行设置的背板13和分别设置在背板13两边的侧板(图中未显示)。其中，背板的作用是使喷粉腔形成一封闭体系，便于气流与工件保持同向甚至同速运动。当然，也可以通过方式形成上述的封闭体系，例如通过几个隔断板改变气流流向，以使气流与工件保持同向甚至同速度的运动。因此，在其他实施例中，只要出现上述封闭体系，为了使气流与工件保持同向甚至同速运动属于本发明的范围之内。

优选的，见图1，所述进口11为多个，分别开设于背板13和背板的底部；以及所述出口12位于喷粉腔1的顶部。其中，第一个进口位于背板底部。

可选的，见图1，所述喷粉机构3包括：对准各进口设置的喷粉管31；各喷粉管单独连接一个高压气体驱动的文丘里泵，以将处于流化状态的粉体气流从流化桶里面输送到喷粉管喷入喷粉腔内。

优选的，所述背板与工件的间距、其中一组侧板的间距(沿工件宽度方向，即图1中水平方向)均可调节。根据工件宽度调节，以使喷粉腔的空间与工件适配，防止喷粉腔过大造成严重溢粉现象或喷粉腔过小基材无法通过的现象。其调节方式有很多种，例如：通过气缸伸缩带动背板靠近或远离工件；再者，将两个可折叠的侧板安装在背板上，通过伸展或折叠侧板调节背板与工件的间距。同理，也可以通过气缸带动两侧板靠近或远离，以调节两侧板的间距。因此，在其他实施例中，只要出现喷粉腔的空间可调均在本申请的保护范围内。

优选的，见图1，所述进口11处还设有粉量调节刀15；所述粉量调节刀15可以通过导轨或引导杆安装在进口处(在喷粉腔的内侧)，可以沿导轨上下运动，以遮挡部分粉末进入进口，以控制进入喷粉腔内的粉末涂料数量，从而起到调节喷粉量大小的作用。此外，位于喷粉腔1底部的喷粉量调节刀15设置在第一个进口11的中间位置，以对进入喷粉腔的粉末涂料进行分流。此外，所述喷粉量调节刀为非金属材料制备的弧形刀状物。

本实施方式的喷粉腔可以保证粉末涂料在喷涂过程中处于相对密封的环境，不会影响工件的正常运动，在保证生产效率的前提下提高了喷涂质量。

进一步，在各进口11处均设有高压放电针5(即喷粉腔配置高压静电)，与接地的工件之间形成所述电晕空间，以使喷粉腔内的粉末涂料带电，保证在喷粉腔内流动的粉末涂料可以随时被电离的空气荷电，并在高压电场驱动下很容易地被吸附到板带上。通常，根据需要粉末涂料的用量和工件的线速度，需要至少两排的高压放电针，尽量使整个喷粉枪，都有静电效应。每排上设置有多个高压放电针，以保证喷粉腔内的空气被充分电离。其中，每排高压放电针的距离为15-30厘米，不同排的高压放电针要交叉排列，尽力使高压放电针之间的距离一样，最终保证静电效应在横向上均匀，纵向方向允许不均匀。

根据工件线速度的大小，确定喷粉腔的长短。线速度大，需要较长的喷粉腔，并配置较多的喷粉口喷粉和较多的高压静电针。

可选的，在喷粉口的上方安装一排高压静电针，以加强喷粉腔内的电晕效果，使流动的粉体充分带电被工件吸附。

作为防溢粉机构的一种可选的实施方式。

见图1，所述粉末喷涂装置还包括分别位于喷粉腔1的顶部、底部的防溢粉机构6；所述防溢粉机构6包括：适于通入气体的气流室61；以及所述气流室61在配合间隙141处开设有气流出口611，以适于气体从气流出口611喷出至所述配合间隙141。

可选的，所述气体可以为带有一定压力的空气或高压惰性气体。

本实施方式的防溢粉机构通过在配合间隙处喷入一定压力的空气，既不会影响工件的运动，又相当于隔绝了喷粉腔与外界的联系，避免喷粉腔内的粉末涂料随工件溢出喷粉腔，提高了喷粉腔的密闭性；此外，在进行多层喷涂时，还可以防止相邻两个喷粉腔内的粉末涂料交叉污染，影响喷涂效果。

图2是本发明的抽风机构的结构示意图。

见图2，所述抽风机构4包括：位于出口12处的抽风连接器41，依次与抽风连接器41连接的旋风分离器42、二级粉末捕捉器43、高压抽风机44；所述高压抽风机44适于通过变频器调节风力，使喷粉腔1内形成空气负压，以带动喷粉腔1内的粉末涂料运动；以及所述旋风分离器42适于将流出喷粉腔1的粉末涂料分离回收。

优选的，所述抽风连接器41包括与出口12连接的通道；所述通道的面板411与出口12的交接处压缩成一风量控制缝412，以适于调节抽风量。具体的，所述通道的面板411与气流室61的外侧面形成一道较窄的缝隙，即喷粉腔的出口(或抽风口)，以使流出的气流在抽风口被控制，可以保持喷粉腔内的气流均匀地向上，确保上粉的均匀性。

可选的，所述通道为梯形通道，其倾斜度为0-45°。

本实施方式的抽风装置通过抽风量结合控制缝隙控制喷粉腔内粉末涂料的流速，以减小粉末涂料与板带的相对运动速度，并结合整体喷粉腔的电晕空间，使粉末涂料有足够的机会被板带吸附，进一步提高了上粉效果。

此外，在本实施例1中，可以通过变频器控制高压抽风机的转速来达到控制抽风量的目的；通过调节背板与工件的间距、两侧板的间距(沿工件宽度方向，即图1中水平方向)来调节喷粉腔的空间。一般情况下，工件宽度固定时，两侧板的间距也随之固定，通过调节背板靠近工件，喷粉腔的空间变小，相同风量下粉末涂料的流速增大。调节背板与工件的间距也是控制粉末涂料流速的有效方法。但背板上设置的高压放电针与工件的间距，会在很大程度上影响喷粉腔内空气进入电晕状态的效果。因此可以设置多排高压放电针，使整个喷粉腔内的空气都处在高压静电的电晕场中，喷粉腔内的空气处于被电离的状态，粉末涂料在其中能够充分荷电，而且通过调节粉末涂料的流速，以减小其与工件的相对运动速度，甚至与工件保持相对静止，可以保证充分荷电的粉末涂料有足够的时间被工件吸附。

综上所述，本申请的粉末喷涂装置通过气流带动粉末涂料与工件保持同向运动，以减小粉末涂料与工件的相对运动速度，通过控制气流速度甚至可以使粉末涂料与工件保持相对静止(在工件运动方向上)，然后通过静电吸附使粉末涂料喷涂在工件表面，避免了相对速度较大时出现的气流层阻碍粉末涂料被吸附的现象，在高速涂装生产线上安装使用，并提高了工件的上粉效果；喷粉腔可以保证粉末涂料在喷涂过程中处于相对密封的环境，不会影响工件的正常运动，在保证生产效率的前提下提高了喷涂质量；防溢粉机构通过在配合间隙处喷入一定压力的空气，既不会影响工件的运动，又相当于隔绝了喷粉腔与外界的联系，避免喷粉腔内的粉末涂料随工件溢出喷粉腔，提高了喷粉腔的密闭性；此外，在进行多层喷涂时，还可以防止相邻两个喷粉腔内的粉末涂料交叉污染，影响喷涂效果；通过抽风装置控制抽风量，并结合风量控制缝隙控制喷粉腔内粉末涂料的流速，以减小粉末涂料与板带的相对运动速度，并结合电离效果，使粉末涂料有足够的时间被板带吸附，进一步提高了上粉效果。因此，本申请的粉末喷涂装置解决了粉末涂装行业对连续高速运行的平面板材进行涂装时上粉难的技术难题，同时提高了粉末的均匀性，适于工业化生产。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2提供了一种粉末喷涂装置的工作方法，所述粉末喷涂装置适于通过气流带动粉末涂料与运动的工件同向运动，并通过静电使粉末涂料吸附在工件表面。

关于粉末喷涂装置的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。

实施例3

图3是本发明的粉末喷涂生产线的结构示意图。

在实施例1的基础上，如图3所示，本实施例3提供了一种粉末喷涂生产线，包括：用于输送工件2的输送线7和若干如前所述的粉末喷涂装置8；以及各粉末喷涂装置8适于依次固定在输送线7侧面，以分别对运动的工件2进行粉末喷涂。

可选的，所述工件可以但不限于通过输送线输送的彩钢卷板和彩铝卷板等连续工件。各粉末喷涂装置可以设置工件的两侧，以对其两侧面进行粉末喷涂。当工件的喷涂面需要进行多层喷涂(例如需要涂装底漆和面粉时)，可以在工件的喷涂面一侧沿工件运动方向依次设置多个粉末喷涂装置，在工件运动过程中，依次进行喷涂，以满足生产需求。其中，所述粉末喷涂装置可以根据需求，进行水平或竖直或倾斜设置。

可选的，喷涂设备可以像上述案例一样，涂装由下往上运行的板带，也可以涂装由上向下运行的板带，只需将相关设施做常规的调整。

对于单面涂装两层涂层，传统的粉末涂装没法在单面涂装两层粉末涂层，而单涂层的耐腐蚀性能达不到双涂层那样的性能。如果仍然按照液体涂料那样采用“两涂两烤”的方式进行粉末卷材涂装，涂层厚度将会太高，会进一步加重成本，且性能也无法与涂层很薄的液体涂装相比。在本申请中，通过在工件的同一面上前后安装两个粉末喷涂装置以喷涂不同的粉末，可以实现“两涂一烤”的新工艺。原本需要涂装和烘烤两次的工序只需要一次就完成了，维持了涂层的抗腐蚀性能并使成本大大降低，这对实现粉末涂装的低成本有很大的贡献。该设备的应用延伸，可以实现三涂一烤等多涂层喷涂、一次烘烤的新工艺。

关于粉末喷涂装置的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。

实施例4

在实施例1的基础上，见图4，本实施例4提供了一种适于快速换色的粉末涂装线，包括：用于输送工件2的输送线和至少两个交替使用的粉末喷涂装置8。

可选的，见图4，所述各粉末喷涂装置8并列设置在输送线侧面，通过轨道9更替移动至输送线上，以交替对运动的工件2进行粉末喷涂。尤其是在工件喷涂换色时，通过轨道将正在使用粉末喷涂装置推离输送线，然后换上新的粉末喷涂装置，可以快速完成粉末喷涂生产线的换色喷涂。

当然，各粉末喷涂装置也可以沿输送线依次排列且单独控制，在进行换色时，关闭当前使用的粉末喷涂装置，然后开启另外的任一粉末喷涂装置，即可实现粉末喷涂生产线的换色过程。

关于粉末喷涂装置的具体结构及实施过程参见实施例1的相关论述，此处不再赘述。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种粉末喷涂装置，其特征在于，包括：

配置高压静电的喷粉腔（1）；

一气流适于通过喷粉腔（1），以带动喷粉腔（1）内的粉末涂料与运动的工件（2）同向运动；以及

所述喷粉腔（1）内适于形成电晕空间，以使粉末涂料通过静电吸附在工件表面；

所述喷粉腔（1）上分别设有进口（11）、出口（12）；

所述进口（11）适于连接喷粉机构（3），以向喷粉腔（1）内喷入粉末涂料；以及

所述出口（12）连接抽风机构（4），以适于气体流通；

所述喷粉腔（1）包括：与工件（2）平行设置的背板（13）和分别设置在背板（13）两边的侧板；

所述抽风机构（4）包括：位于出口（12）处的抽风连接器（41），依次与抽风连接器（41）连接的旋风分离器（42）、二级粉末捕捉器（43）、高压抽风机（44）；

所述高压抽风机（44）适于通过变频器调节风力，以带动喷粉腔（1）内的粉末涂料运动；以及

所述旋风分离器（42）适于将流出喷粉腔（1）的粉末涂料分离回收。

2.根据权利要求1所述的粉末喷涂装置，其特征在于，

所述进口（11）为多个，分别开设于背板（13）和背板的底部；以及

所述出口（12）位于喷粉腔（1）的顶部。

3.根据权利要求2所述的粉末喷涂装置，其特征在于，

在各进口（11）处均设有高压放电针（5），以与接地的工件之间形成所述电晕空间，以使喷粉腔内的粉末涂料带电，即

粉末涂料通过静电吸附在工件表面。

4.根据权利要求1-2任一项所述的粉末喷涂装置，其特征在于，

所述粉末喷涂装置还包括分别位于喷粉腔（1）的顶部、底部的防溢粉机构（6）；

所述防溢粉机构（6）包括：适于通入气体的气流室（61）；

所述气流室（61）与工件（2）之间留有适于工件（2）运动的配合间隙（611）；所述气流室（61）在配合间隙（611）处开设有逐渐张开的气流出口（612），以适于气体从气流出口（612）排出至所述配合间隙（611）。

5.根据权利要求1所述的粉末喷涂装置，其特征在于，

所述抽风连接器（41）包括与出口（12）连接的通道；

所述通道的面板（411）与出口（12）的交接处压缩成一风量控制缝（412），以适于调节喷粉腔内的抽风量的均匀度。

6.一种如权利要求1所述的粉末喷涂装置的工作方法，其特征在于，

所述粉末喷涂装置适于通过气流带动粉末涂料与运动的工件同向运动，并通过静电使粉末涂料吸附在工件表面。

7.一种粉末喷涂生产线，其特征在于，包括：

用于输送工件的输送线和若干如权利要求1所述的粉末喷涂装置；以及

各粉末喷涂装置适于依次固定在输送线侧面，以分别对运动的工件进行粉末喷涂。

8.一种适于快速换色的粉末涂装线，其特征在于，包括：

用于输送工件的输送线和至少两个交替使用的如权利要求1所述的粉末喷涂装置。