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氮气喷涂技术在汽车涂装中的应用优势有哪些?
2022年04月02日    阅读量:11847    新闻来源:PCI可名文化  |  投稿

传统的喷涂过程是将过滤后的压缩空气作为涂料载体,其涂料过喷和液滴反弹现象严重,导致涂料和溶剂消耗量增大,成本较高。改良型氮气喷涂技术则是用高纯度、恒温且携带电离电荷的氮气替代压缩空气作为涂料载体。目前氮气喷涂技术在国外汽车涂装已经有了比较广泛的应用,意大利Ferrari车身生产线、美国Nissan车身生产线和丰田汽车在英、美等国的保险杠生产线,无论是手工喷涂还是旋杯喷涂均有成熟应用,在国内虽也有应用实例,但并不广泛,只在小型零部件厂有应用涂料在线coatingol.com。2018年2月,氮气喷涂技术在一汽解放涂装车间开始应用,一汽解放成为国内率先应用氮气喷涂技术的商用车厂。


#1 氮气喷涂概述


1.1 氮气制备流程


压缩空气首先通过过滤器,过滤后的压缩空气再经过氮气生成装置生成纯度在95%以上的氮气,多余氮气可以储存在氮气缓冲罐中,氮气经过加热后用于喷涂。电离版的氮气设备需要经过消静电装置生成电离的氮气,然后再经加热生成加温氮气。


1.2 氮气生成原理


传统的压缩空气通过氮气喷涂设备聚合纤维膜时,各种气体分子在膜中溶解度和扩散系数的差别,导致不同气体分子在膜中相对渗透速率不同。当压缩空气进入膜后,单位时间内氧气、水蒸气等渗透速率相对高的气体分子透过管壁并排空,而氮气则在管中富集从管的另一端输出。


1.3 氮气辅助加热系统


将分离出的高纯度氮气加热到一定温度,保证氮气喷涂过程中涂料温度恒定,不易受喷涂环境温度的影响,参照涂料的施工温度设置加热温度,最大程度地保证涂料最佳施工温度。氮气加热到一定温度后,涂料施工黏度也相应降低,从而减少稀释剂用量,降低VOC排放。


1.4 氮气电离装置


氮气电离装置一般用于喷涂非金属工件,因为对于金属件表面产生的静电电荷可以通过接地消除,而对于非金属工件来说,其表面不仅很容易产生静电电荷,而且表面的静电电荷很难通过接地消除,严重的还会与周围的金属导体(支架或人体)发生静电放电。工件表面产生的静电电荷由于静电吸附作用会吸附悬浮的颗粒或毛屑而导致出现漆面质量缺陷,电离装置可以电离氮气分子,通过电荷同性相斥异性相吸的原理,使得工件表面吸附相应的电荷以达到中和,中和后的工件减少了环境中颗粒毛屑的吸附,提高喷涂质量,同时有效降低过喷。


#2 氮气喷涂优势


2.1 稳定单一的涂料载体


压缩空气中含有多种分子,且各分子的粒径和速度都不相同,在喷涂过程中会出现紊流现象,造成涂料过喷浪费。但在氮气喷涂中,氮气纯度高达95%以上,涂料载体分子单一稳定,不会产生紊流现象,既节约了涂料,又保证了喷涂的稳定性,提升涂层喷涂质量。


2.2 涂料雾化更均匀


氮气分子运动速度比空气分子快1倍(0.1 MPa),体积比空气分子更小,在同等喷涂质量条件下,氮气喷涂使用更低的涂料雾化压力,压力的降低不仅节约压缩空气使用量,而且减少涂料液滴的过喷和反弹,减少喷房内漆雾,改善喷涂环境,从而可延长喷房内过滤滤芯的使用寿命。


2.3 涂料流平效果更好


氮气设备有集成加热功能,可以间接降低涂料黏度,而且氮气几乎不溶于有机溶剂,不与涂料发生任何反应。因此相比空气喷涂,氮气更有助于涂料喷涂后的流平,提高涂层外观目视效果。


2.4 提高良品率


氮气通过气体选择性渗透原理生成,压缩空气在渗透之前需要经过三道过滤系统,保证了生成的氮气更加洁净,而且电离的氮气分子通过异性电荷的中和作用,能够消除工件表面的静电,减少颗粒和毛屑的吸附,从而降低纤维毛、颗粒等缺陷,提高良品率。


#3 氮气设备在一汽解放的应用


一汽解放驾驶室涂装线主要生产J6、J7及相关军品驾驶室,目前涂装工艺采用溶剂型3C2B工艺。为了进一步提升驾驶室的漆面质量,提高手工喷涂的效率,降低涂料的消耗,2018年初,氮气技术在一汽解放涂装车间开始应用,安装在面漆线罩光喷涂4个手工喷涂工位,采用氮气为“一拖一”型,设备型号为Nitro master,该型号的氮气设备体积小巧,便于移动。


3.1 设备安装调试


改良型氮气设备安装在涂装车间面漆线罩光段手工喷涂工位,通过三通阀将原有压缩空气进气管及出口接头保留,并将氮气喷涂设备进气管连接,分出一个恒温且高纯度的氮气出口接头,保证该工位可以切换压缩空气和氮气喷涂两种方式。由于氮气设备安装在洁净间,因此要求氮气设备为二级防爆产品,且设备接地性能良好,安装符合国家相关标准及法规要求,保证使用安全。氮气设备的安装较为简单,主要是对压缩空气管路的改造以及工位氮气接头的安装,建议采用三通阀保留压缩空气的接头,可以保证在氮气设备出现问题时随时切换到压缩空气状态,保证生产。


氮气设备的调试主要是调整氮气的压力和温度,针对不同的生产现场条件,寻求最优的压力和温度,达到最佳的使用效果,目前设备的压力为0.5 MPa,温度为50 ℃,效果是最佳的。


3.2 氮气喷涂效果跟踪


在设备调试完成后,对氮气喷涂后的漆面橘皮、节约涂料和膜厚提升进行跟踪和统计,分析氮气作为涂料载体后的漆面质量效果。


3.2.1 漆面橘皮


分别跟踪和统计空气喷涂和氮气喷涂后驾驶室漆面橘皮度(LW和SW)


结论:氮气喷涂的漆面橘皮度优于空气喷涂,LW值降低3 ~ 5个点,SW值降低4 ~ 7个点,且氮气喷涂驾驶室漆面目视效果明显优于空气喷涂。


3.2.2 节约涂料


在相同喷涂条件下,在生产线上进行小批量喷涂试验,对比空气和氮气喷涂的涂料消耗情况,得出相应的载体的单台涂料消耗。


结论:相比于空气喷涂,氮气喷涂涂料利用率更高,可节约涂料8.6%。


氮气设备投产并批量稳定生产后,对现场涂料消耗连续跟踪了3个月,验证空气和氮气喷涂的涂料消耗情况,得出相应载体涂料消耗数据。


结论:经生产线喷涂验证,相比空气喷涂,氮气喷涂技术可节约涂料10.4%,具备生产线推广应用前景。


3.2.3 膜厚提升


在相同喷涂条件下,对空气和氮气载体进行喷涂试验,得出相应载体同一点位置的膜厚数据。


结论:在相同喷涂条件下,氮气喷涂的膜厚有上升趋势,比空气喷涂膜厚提高了约7%,可见在保证喷涂一定膜厚的前提下,采用氮气喷涂技术,可以适当降低喷涂压力,从而实现节约涂料、降低VOC排放的目标。


#4 结语


驾驶室漆面外观质量的提升一直是涂装工艺研究的重要课题,通过氮气喷涂技术在生产线的应用来看,氮气喷涂不仅能改善漆面外观质量,还能节约涂料,达到提质降本的效果,氮气喷涂值得推广应用,而且氮气技术不仅能应用于手动或自动喷枪,也能应用于溶剂型涂料或水性涂料,在未来新增机器人或改造水性漆后仍可继续使用,具有前瞻性。


标签:工业涂料辅料与设备今日头条涂装应用技术中心汽车漆涂装
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