粉末涂装工艺的改进及效率提高方案

朱文华

（海沃氏家具(上海)有限公司，上海 200131）

粉末涂装工艺的改进及效率提高方案

朱文华

（海沃氏家具(上海)有限公司，上海 200131）

分享了海沃氏使用先进涂装设备提高生产效率的经验：快速换色粉房ColorMax系统的使用使整个换色时间由1 h减少到4 min 20 s，Encore粉末喷枪的应用克服了传统喷枪存在的粉末涂出量、带电效果及雾化效果不稳定的问题，单级回收粉房的应用使粉末上粉率达到98%以上。新设备工艺技术的使用在提升产品品质的同时有效地控制了生产成本。

涂装；粉末喷涂；快速换色；粉房；喷枪

1 前言

总部位于美国密歇根州 Holland市的海沃氏是一家全球性的办公家具制造商，是全球高端办公家具的领导者。一直以来，海沃氏对各项生产工艺有着非常严格和精益求精的要求，并为客户提供完整的办公家具解决方案以及最佳的客户体验。作为海沃氏家具(上海)有限公司的喷涂工艺经理，笔者拟与广大同行分享在办公家具金属表面处理和涂装领域的经验。

我国的涂装工业真正起源于上世纪50年代苏联技术的引进之后。从60年代开始，由于轻工业的发展，首先在自行车制造行业出现了机械化和自动化生产流水线。随后，在原有槽子流水线生产的基础上加上程序控制的小车形成的程控流水线于90年代起大量应用于铝合金表面的装潢，并在近些年为各行各业所应用。

涂装是金属加工类产品表面制造工艺中的一个重要环节。涂装工艺将直接影响到产品的外观质量以及防腐蚀等功能。产品的外观质量不仅反映了产品的防护、装饰性能，而且也是构成产品价值的重要因素。由于金属类产品范围广、规格多，一般采用喷涂方式进行涂装。而喷涂又分为液体喷涂和粉末喷涂两大类，本文只论述粉末喷涂。

现代企业，无论是专业涂装加工还是生产环节所需的涂装，所关注的重点不外乎3点：产品质量的提高、能耗的节省以及原材料的节省。要达到以上要求，优秀的前处理效果、稳定的炉温固然必不可少，更重要的是选择一个完美的喷涂系统。如果把整条喷涂线比作一个人，那么喷房就相当于人的心脏，而喷枪就相当于血管。掌握好了这一点，就相当于把握了整个喷涂线的灵魂。

2 完美的喷涂系统的选择

2. 1 快速换色粉房

选择完美的喷涂系统，须掌握几个原则。首先，换色必须快。现代人喜欢追求完美，喜欢五颜六色的装扮，所以生产工厂所喷涂的颜色越来越多，越来越复杂。因此，如何更快地完成换色就成了降低能耗的关键。笔者在美国母公司参观的时候，就发现快速换色粉房 ColorMax系统(诺信公司)能完美地演绎这个过程，整个换色时间是4 min 20 s。而其他粉房的换色时间几乎是1 h以上，是ColorMax系统的十几倍。诺信ColorMax快速换色粉房照片见图1。

图1 诺信ColorMax快速换色粉房照片Figure 1 Photo of Nordson ColorMax fast-color-change powder spray booth

对于生产厂家来说，直接的经济效益就是能源及劳动力的大量节省。按经验分析，对于一条中等类型的喷涂线，1 h的能耗大约在500 ～ 700元，而目前类似本公司这样的企业每天的换色频率在5 ～ 10次不等，甚至更多，这之中的能耗节省确实是一笔可观的数目。经过多年的实际使用，笔者认为，诺信的ColorMax快速换色粉房系统能够拥有超快的换色效率，主要原因如下：

(1) 材料的选择。国内的粉房系统普遍采用不锈钢，其次是工程塑料(比如PP、PE)等等，而诺信的粉房系统采用的是获得专利的Apogee材料[1]。与其他材料相比，该材料对于粉末的沾染系数最低。不同材料的粉末沾染系数见表1。

表1 不同材料的粉末沾染系数Table 1 Powder adhesive coefficients of different materials

从表1不难发现，Apogee材料是粉末粘附系数最低的，而正是这种性能决定了诺信快速换色粉房吸附粉末最少，同时最轻易被清理。

(2) 流线型的设计。快速换色喷涂系统无论是喷枪还是粉房，都要求采用流线型的设计，不藏粉。而传统的粉房，凡是接口或者拼接的地方，无论怎么清理，总是可以吹出粉末。因此，大量的时间都花费在清理接口位置上。ColorMax粉房的流线型设计为涂装作业节省了大量的清理接口位置的时间。

(3) 自动化程度的极大提高。传统的喷涂清理系统无非是人工地用压缩空气清理喷枪及喷枪外壳，用清洁刮或者压缩空气清理粉房。而诺信的快速换色系统却能最大程度地用自动化机械代替大部分人工操作：通过自动反吹系统代替人工粉管及喷枪的内部清理，用自动反吹气刀代替人工的喷枪清理。粉房内自动反吹系统预先清理了大部分积粉，以最少的人工操作清理完喷涂系统。

2. 2 稳定的喷涂效果——Encore粉末喷枪

什么是稳定的喷涂效果？颜色和外观的稳定性是客户首先要关注的。如同去买电脑或手机，如果发现表面有杂质或者颗粒，人们的第一反应就是这个电脑或手机质量很一般。同样，作为客户，当他们拿到产品时，如果发现产品表面光泽均匀，完美无缺，无疑该产品在其心中的地位将迅速提高。而控制完美的喷涂外观效果的关键在于喷涂过程的控制(这之中需要有稳定的炉温作保障)。而喷涂过程的主要控制点在于：喷枪粉末喷出量稳定，电压输出稳定及整个喷涂系统的清理效果。笔者曾应邀到浙江某个体老板的喷涂部帮忙解决问题，而他所遇到的问题就是喷涂出的产品有重影，并且表面有S型的阴影。观察发现，在喷涂的时候存在几个问题：粉末喷出量不稳定，时高时低，而且雾化效果也不理想；在喷涂表面明显发现喷枪带电效果不稳定的迹象，有部分电击穿现象。而诺信公司最近推出的Encore粉末喷枪(通用型喷枪)可以解决此问题。原因是该喷枪具有稳定的粉末喷出量及稳定的带电效果和雾化效果。如前所述，选择正确的喷枪，就像是给心脏配备了畅通的血管。最近给一些公司设计和推荐的喷涂线，无论其总预算是高还是低，喷枪方面的预算却不能省，就是个中的道理。实践也证明了这个设计方案的正确性。Encore粉末喷枪照片见图2。

图2 诺信Encore新款通用型手动喷枪Figure 2 Nordson’s novel general-purpose Encore manual spray gun

最后还要提一提喷涂系统清理效果的问题：只有真正清理干净了喷涂系统，才能做到喷涂表面的颜色的一致性。这实际上是快速换色问题。快是必须的。这是喷涂人必须掌握的重点。

2. 3 提高粉末利用率——回收粉房

粉末喷涂是将粉末涂装到产品表面的过程。提高粉末的转化率，既是成本控制的关键，又是环保的要求。粉末的利用率直接影响到喷涂的成本。一个喷涂加工厂主曾抱怨：生意难做，成本控制不下来，而且还被环保局罚款。笔者曾参观了其喷涂车间，粉房系统全部用自制的铁皮打造，而过滤系统就用二层普通过滤棉制作，终极排风直接排放到厂房外面；粉房基本没有抽风系统，喷涂工人工作一个上午就跟煤矿工人刚下班一样。笔者和他讨论的解决方案首推诺信的单级回收粉房。该公司目前的生产情况为：每个月的粉末量20 t，除掉每个月厂房内的废粉和飘走的，粉末利用率在70%左右。但其粉房自制成本仅2万元，如果要引入诺信的单级回收粉房，成本则要40 ～ 50万人民币。乍一看，初期投资成本很高，但是按照其浪费掉的粉末计算，每个月其损失的费用为30% × 20 t = 6 t，按照目前的市场价格，折合成人民币就是12万多人民币。如果能把粉末利用率提高到 95%以上，每个月就能节省10万多元，半年即可收回成本。该厂引进了一套单级回收系统粉房，喷房的卫生系统明显改善，而且粉末利用率达到 98%。工人的工作环境明显改善。所以在设计喷涂系统时，成本的核算固然重要，更重要的应是考虑长期的回报及社会影响力。诺信单级回收粉房照片见图3。

图3 诺信单级回收粉房照片Figure 3 Photo of Nordson’s single-stage powder reclaiming booth

3 结语

正确选择喷涂系统，配上稳定的前处理及粉末固化系统，那么喷涂的设备保障已经具备。但是作为企业还要增加安全设施及安全防护方面的硬件投入，加强车间安全、卫生的宣传教育和管理工作，在实现经济效益的同时，严格执行国家和企业各项劳动安全和工业卫生规范，以保障操作人员的身体健康，从而实现经济效益与社会效益的双赢。

[ 编辑：韦凤仙 ]

Project of process improvement and efficiency increase for powder coating //

ZHU Wen-hua

This article aims to share Haworth’s experience of increasing manufacturing efficiency by using advanced coating equipment, in which the color change time is decreased from 1 h to 4 min and 20 s by using the ColorMax fast-color-change powder spray booth, the problems of instable spray rate, electrification effect, and spraying effect existing in the application of traditional spray gun are conquered by using the Encore powder spray gun, and the powder absorption rate is up to more than 98% by using a single-stage powder reclaiming booth. The application of novel equipment and technology achieves effective cost control and product quality improvement.

coating; powder spraying; fast color change; powder spray booth; spray gun

TQ39.3

A

1004 – 227X (2012) 03 – 0065 – 03

Author’s address:Haworth Furniture (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 200131, China

2012–01–16

2012–01–30

朱文华（1974–），男，浙江平湖人，本科，公司喷涂工艺经理，主要从事涂装工艺研究。

作者联系方式：(Tel) 021–50460907。