油漆噴塗裝置的分類

根據油漆霧化的原理，目前常見的油漆噴塗裝置可分爲氣噴 和高速旋杯兩大類。其中廣泛使用的有：手工氣噴 、手工高流量低壓力氣噴 HVLP、手工靜電噴 、自動噴塗機氣噴 、間接加電高速旋杯和直接加電高速旋杯等。

氣噴 的工作原理是通過大流量的霧化空氣把油漆霧化成小液滴，壓縮空氣控制油漆小液滴和噴塗扇面的大小，達到精確控制噴塗的目的。噴嘴結構見圖1。

圖2 旋杯結構

高速旋杯是通過壓縮空氣驅動高速氣馬達，再驅動杯口有齒紋的旋杯高速旋轉霧化油漆，同時通過控制旋杯周圍的成形氣來控制漆霧扇面的大小達到精確控制噴塗的目的。旋杯結構見圖2，不同的旋杯的邊緣狀態見圖3，經旋杯霧化後的油漆液滴在旋杯邊緣的狀態見圖4。

通過圖4可以清楚地發現旋杯的不同邊緣對油漆液體切削效果的差異。

實際運用中的各類噴塗設備，上漆效率差異巨大（見表1）。

表1 噴塗設備上漆效率

不難發現，旋杯的上漆效率明顯比氣噴 的上漆效率高，這正是驅動設備供應商和材料供應商共同開發 靜電旋杯＋旋杯的色漆噴塗技術代替目前傳統的金屬色漆的旋杯＋氣噴 的噴塗工藝的原因。

發揮靜電旋杯上漆效率高的優勢並克服金屬漆霧化和排列的侷限性是解決問題的關鍵。

圖3 旋杯邊緣齒型構造

工作原理

1．傳統旋杯與氣噴 的霧化效果對比

如表2所示，相同的金屬漆由於不同霧化器的作用，有不同的上漆率，造成 終在車身上的金屬顆粒的比例也發生了變化，傳統的氣噴 噴塗到工件後的油漆的金屬片比例明顯比旋杯的要高。這就是爲何金屬漆在氣噴 與高速旋杯作用下會有不同的效果。正是通過研究旋杯和氣噴 噴塗的差異，設備供應商開發出了模擬氣噴 效果的高速旋杯BELL M。

圖4 旋杯邊緣切削後的對比

2． 靜電旋杯+旋杯方案開發的旋杯M（BELL-M）與傳統旋杯（BELL）的差異比較

BELL-M比普通旋杯 的轉速加強了霧化效果，可以模擬氣動噴 的霧化效果，達到提高金屬漆閃爍效果的目的（見圖5）。

圖5 兩種旋杯金屬漆的噴塗效果

在BELL-M的實際運用中，由於要模擬氣噴 的效果而提高了旋杯的轉速，這樣就會提高油漆所含的動能，如果還按通常的旋杯設計，事必會降低旋杯的上漆率。因此，在提高BELL-M旋杯轉速的同時，必須要優化旋杯的成形氣設計，確保霧化後的漆滴能有效地被控制在希望的區域，保證了原先的上漆率。 實際BELL－BELL-M的推薦噴塗參數見表3。

表2 氣噴 和靜電旋杯的比較

如表3所示，BELL-M的對壓縮空氣的要求比BELL高約0.15MPa在實際運用過程中爲了防止大流量和高壓力的壓縮空氣短時間從霧化器通過而產生冷凝水，通常要對馬達控制氣加熱。由於BELL-M的轉速要比BELL高20000～25000r/min，爲了 有效地控制油漆噴塗扇面，BELL-M的成形氣的設計採用了雙螺旋結構。

技術優點

基於 靜電BELL+

BELL-M色漆噴塗技術的特點，我們可以發現此技術有以下明顯的優點：金屬色漆的單車油漆直接材料消耗降低約50%；基於金屬色漆消耗降低；油漆過噴所造成的漆霧處理費用降低；色漆噴房的清潔頻次降低；噴房VOC排放也降低；考慮到BC2的漆霧減少，可以降低BC2噴房內的風速至0.3m/min，節約40%的BC2區的風量，同時節約相關電能和冷熱水的消耗；由於過噴減少，車身間的間距也可以適當縮短，從而提高產能。

圖6 各類色差的解決方法

以目前已有的噴塗汽車的案例 靜電BELL+BELL-M色漆噴塗爲例，我們來分析 靜電旋杯＋旋杯色漆噴塗技術對提高油漆利用率的成果：

產量：500 輛/天；車身噴塗面積：9.5m2；金屬色漆固體含量：15%；色漆2膜厚要求：5～8μm；油漆消耗：氣噴 904ml/輛，BELL-M旋杯452ml/輛；氣噴 上漆率35%，BELL M上漆率70%；單車節約452ml/輛，如果按目前國內的金屬色漆的 單價75元/L計算，每年可以節約420萬 的直接材料費用，同時每年還可節約對過噴的油漆的漆渣處理費用10140元 。

表3 BELL－BELL M的推薦噴塗參數

目前存在的問題

由於 靜電旋杯＋旋杯噴塗技術是基於提高油漆利用率的前提而開發，與旋杯＋氣噴 技術還是有差異，這種差異造成的直接後果是色差。對於溶劑型金屬色漆來說，大多數顏色可以很容易地通過調整色漆1和色漆2的噴塗參數，而不需要對油漆做任何調整就能滿足與先前氣噴 一樣的顏色要求；少量（5%）的金屬顏色需要對現有的油漆進行調整，才能 纔能滿足先前的顏色匹配要求。對水性金屬色漆而言，需要進行油漆調整的顏色比例佔5%～10%。

目前除了在油漆材料上進行改進，還可通過優化噴塗參數改善色差問題的方法（見圖6）。

表4 金屬銀 漆左右、水準和垂直面的色差比較資料

由於在新廠規劃時就決定使用機器人水性色漆＋ 靜電旋杯＋旋杯噴塗工藝，在車型啓動前就開始對顏色匹配的問題進行研究，通過在實驗室模擬現場的噴塗條件，要求色漆供應商對比標準色板調整相關的噴塗參數和油漆組分，在實際試線過程中，我們通過調整色漆1和色漆2的噴塗參數，在總膜厚在目標範圍的前提下來改善油漆與標準板的差異，在使用 少的實驗用車的條件下完成在線調試，取得了較好的效果。

表4所示是現場水性銀色金屬漆通過靜電旋杯＋旋杯噴塗工藝後與標準色板（靜電旋杯+氣噴 ）的色差資料，從中可以看出，BELL M技術可以達到質量要求。

結語

靜電旋杯＋旋杯色漆噴塗技術已經得到許多整車廠的應用和關注，它可以提高油漆的上漆率，節約油漆用量和降低VOC，符合當前噴塗發展趨勢。隨着設備和工藝材料的進一步發展和改進，其色差問題也會得到很好的解決，今後會得到越來越多的應用。