金海陆，杨玉敏，李庆军，许永攀
天津七所高科技有限公司
摘要：介绍了大旋风加供粉中心式快速换粉静电喷涂系统中各组成部分影响换色效果的原因，提出了相应的解决办法，给出了清理步骤。
如何实现快速和频繁换色且不造成粉末间交叉污染，一直是静电喷涂领域的专家们不断研究的重要课题。
虽然科技的进步使快速换色成为可能，但如果喷涂系统设计或者清理方法不合理，那么很可能不仅费工费时，而且造成颜色交叉污染。
目前实现快速换色的方式有两种：一是采用背包式过滤器，以多做几个背包的形式实现快速换色；另一种是采用大旋风加供粉中心式快速换色系统。
第一种简单可靠，但一般只适合2~3种颜色。第二种造价适中，适合多种颜色。本文主要介绍第二种快速换色静电喷涂系统。
1、快速换色系统各组件介绍
快速换色静电喷涂系统由喷粉室、回收管路、大旋风回收组件、供粉中心、喷枪组件、后级过滤器和电控系统组成。每一部分均直接影响着换色的成败。
1.1 喷粉室
现阶段喷粉室的制作材料主要有金属和塑料这两种。金属粉房易吸附粉末，不易清理，因此一般采用塑料粉房。
制作塑料粉房的材料主要是PP(聚丙烯)和PVC(聚氯乙烯)。相比之下，PP粘粉较少。PP板又可细分为一般PP 和抗静电PP，显然后者粘粉更少，更容易清理，但成本较高。
塑料粉房的侧板一般有2种结构──单层侧板之间以螺栓连接和三明治结构侧板之间焊接。
三明治粉房具有良好的反弹效应，其侧壁粘粉更少，且侧板之间焊接减少了粉房内打胶密封的量，进而降低了清理的难度。对于同一种侧板结构，不同的抽风方式对换色时间的影响也不同。
现阶段常用的抽风结构如图1所示。其中翻板式造价高，清理有死角，若喷粉室材质易粘粉末，则清理难度加大；中间通道式造价低，方便人工清理；底部平板加两侧圆形风道式的人工清理工作量最少，但对设计和加工水平的要求较高。
试验表明，抽风槽的风速达到20m/s 以上时，抽风通道内基本不会有粉末堆积。无论哪种结构的喷粉室，在换色清理时都需将其清理干净。
如果是在2种相近颜色之间切换或对喷涂产品的表面质量要求不高，用空气清扫枪将喷粉室内大致吹扫干净即可。
如颜色相差较大或对产品的表面质量要求较高，清理人员需穿戴合适的鞋套和棉手套，用防静电的软布蘸取纯净水来清理喷粉室侧壁、底板和风道。
如果在对喷粉室进行换色清理时发现附着了油脂等杂质，那么在进行上述清理后仍需进行以下步骤：
(1) 将酒精倒在棉布或工业清洁纸上，然后擦拭喷粉室内壁的油脂，每次清理大概0.5m2的喷房表面。在酒精挥发前用一块新布或清洁纸马上擦除。
(2) 用软化水微微蘸湿工业擦拭纸，将喷粉室擦拭一遍。
(3) 使用喷雾器将软化水从上往下喷洒到喷粉室的一小块区域，应注意不要产生水滴。
(4) 用由软化水浸湿并拧干后的海绵刮板由下至上擦净喷粉室内喷涂了软化水的区域。
(5) 重复(3)、(4)步骤直至喷粉室被全部清理。
1.2 回收管路
回收管路是最容易被忽视的积粉区域。积粉的位置集中在风管法兰接口和弯头。
为防止法兰接口处积粉，一方面需减少法兰接口数量，采用焊接成一体式的风管或两段风管插接的方法(见图2)；另一方面需改进法兰的密封方式(见图3)，采用不粘粉的密封胶条或聚氨酯胶抹平法兰接口处。
同时还需保证风管和法兰加工的一致性，以及安装时对接法兰的平整性。如果虾米弯头设计不合理或其内部未打磨光滑，那么弯头内很容易残存粉末。
为防止积粉，一方面需保证风管内风速不低于18.5m/s，另一方面要设计较大的弯曲半径，以保证弯头风道的平滑过渡，或采用三维曲面制作的弯头(如图4所示)，又或设计合理的直角弯头(接缝处平滑，无风向死角)。
换色清理时一般只需打开检修门查看风管内是否有异物，无需清理风道。对换色质量要求较高时，可先用吹扫工具清扫干净杂物，再用海绵球进行彻底清理。
1.3 大旋风回收组件
大旋风回收组件最易积粉的区域集中在大旋风本体、出风筒外壁、下锥斗和回粉管。
在旋风体尺寸、进口风速及进口尺寸设计合理的情况下，旋风体是不需要进行清理的。但如果旋风体进风口位置太靠近出风筒或进风口方向与切向偏差稍大，那么就会造成出风筒侧壁有积粉现象。
此时需要采用专门的大气量清扫工具进行清理。为避免出现这种状况，在设计旋风筒时需保证切向进风口的延长线与出风筒外缘的间距大于20mm或尽量采用180°蜗壳式切向进风方式，以增大进风口与中心涡流区的距离，增大粉末分离的接触面，缩短粉末沉降的距离，也提高分离效率。
下锥斗是临时存放回收粉末的地方，与粉末接触时间较长，清理起来费工费时。为减少锥斗积粉和降低清理难度，可在锥斗侧壁安装气动振子，通过振动使粉末落入椎斗内，减少其在侧壁上停留的时间。
另外为减少粉末与侧壁的粘连以及粉末结块，需在粉房隔离间安装空调进行降温，一般需降温至38℃以下。
虽然换色清理时会对回粉管进行脉冲反吹，但如果回粉管材质没有经过特殊处理，其内壁仍会有粉末残存。
如果对换色要求不高，经过反吹清理后，回收的粉末可直接用于喷涂。若要求较高，可用海绵球清理其内壁。仍达不到要求时，还可根据颜色种类准备多套回收粉管。
1.4 供粉中心
供粉中心中影响换色结果的因素有供粉箱、捉粉管和抽风风量。
对于换色要求不高的情况，一般只需先将粉桶吹扫干净，再对捉粉管内壁进行反吹，然后简单清理外壁即可。
不仅需更换供粉箱(因为流化板内残存的粉末不能完全被清除)，而且对捉粉管进行反吹后需逐一进行人工清理。
抽风风量对换色结果的影响如下：风量过小不仅导致粉末外溢，而且可能导致供粉中心内清理不彻底，造成颜色污染；风量过大则会浪费能源和粉末。一般设计风量为3000~4000m3/h。
1.5 喷枪组件
喷枪组件的清理效果是最直接影响换色结果的因素。换色时需清理的喷枪组件包括喷枪、粉管和粉泵。换色要求不高或颜色相差不大时，对供粉中心的捉粉管和粉管进行反吹就好。
换色质量要求高时，在自动脉冲反吹后仍需将喷枪和粉泵拆解开来清理，以及用专门的海绵球对粉管内壁进行清理。颜色差别大时，需更换粉管。
1.6 后级过滤器
后级过滤器对换色的影响主要体现在对离心风机风量和风压的选择上。离心风机风量小，则喷粉室内积存粉末多，回收管路内有残留，大旋风内壁吸附浮尘多，清理换色的难度和工作量会增大。
离心风机风量大不仅浪费能源，而且可能造成回收风管和大旋风内壁烧结粉末增多，换色清理的难度也会增大。
离心风机的风压要与回收系统相匹配。离心风机风压小会带来回收能力不足，分离效率差，粉末外溢等问题；离心风机风压大则引起粉末上粉率降低，滤筒反吹效果差及能源浪费等问题。
因此选择合适的离心风机是快速换色系统设计成功的关键之一。它的风压要根据静电喷粉系统各部件的特性选择，如大旋风快速换色系统中，大旋风压降为1200~2000Pa，二级过滤压差为400~1600Pa，风筒压差约为500Pa，一般回收风机压差要比系统总压降高1000Pa左右，故大旋风风机选择5000Pa 压差。
风机的风量由喷粉室开口尺寸决定。设计喷粉室时要保证其开口截面平均风速≥0.5m/s，但不宜过大，一般选0.5~0.8m/s。
1.7 控制系
控制系统对换色也有一定的影响，如喷粉室内反吹组件的吹扫顺序、时间间隔、脉冲宽度都直接关系到人工清理的强度和换色的时间。
实际生产中要根据粉房的回收方式来确定反吹的吹扫顺序，吹扫时间间隔根据生产状况和气包存气量来设定。在不影响下次吹扫气压的情况下，吹扫时间间隔应尽可能短，一般设为3~4s。
脉冲反吹间隔的设定以管道产生脉动紊流为宜，反吹时间根据换色要求而定。如果需要更换的粉末与需要喷涂的粉末在颜色上相差较小(如同色系白色换灰白)，一般1次反吹即可；若颜色相差较大(如白色换黑色)，则需进行2~3次反吹。换色清理时增大回收风机的运行频率，有利于加快人工清理的速度。
2、换色清理顺序
换色清理的顺序不仅影响换色时间的长短，而且直接关系到换色的成败。颜色相近(如白色与灰白)的粉末更换一般需要10min，颜色相差较大(如白色与红色)的粉末更换一般至少需要30min。
结合现场经验，总结了一套适合大多数快速换色系统的换色流程，步骤如下：
(1) 进行粉管反吹。如2种颜色相差较大，必须将粉管从粉泵上拔下后进行逐一清理。
(2) 清理喷粉室内壁、喷枪外壁及风道。在此之前需开启回粉功能，使回收的粉末回到供粉桶。
(3) 将回粉管放到供粉中心吸风口处，同时移除供粉桶。清理捉粉管外壁、气缸组件及供粉中心内壁，并进行捉粉管反吹，根据换色要求确定反吹次数。
(4) 手动清理捉粉管和粉泵组件。如果2 种颜色相差较大，必须拆解粉泵并逐一清理。
(5) 清理喷枪，并对喷粉室进行再次清理。
(6) 关闭回粉功能，打开大旋风下锥斗，清理并旋出筛网，同时将下锥斗置于旋风体正下方。
(7) 开启回粉管反吹，反吹次数根据客户对产品外观质量要求和粉末之间色差对比度而定。
(8) 用清扫枪清理下锥斗和大旋风。
(9) 添加新粉并试喷1 min，粉末不回收。
(10) 用新粉喷涂工件。
3、结语
本文剖析了快速换色静电喷涂系统中各组件影响换色效果的原因并给出了具体的应对措施，同时为快速换色系统的设计提出了改进方向和具体措施。根据生产经验总结的快速换色清理步骤对现场作业具有指导意义。
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