霧化研究(jiū)

塗料的(dí)使用對成(chéng)品的色(sè)調(tiáo)，鋁效(xiào)果(guǒ)顏料(liào)的底(dǐ)色(sè)，塗(tú)料的(dí)外(wài)觀(guān)等性能(néng)有決定(dìng)性(xìng)的影(yǐng)響。不(bù)僅(jǐn)應(yīng)用(yòng)方法本身是(shì)決定性的。例(lì)如(rú)在高轉(zhuǎn)速霧化情(qíng)況(kuàng)下，轉速(sù)，流(liú)量(liáng)，轉向空氣(qì)等應(yīng)用參數的選擇也(yě)對(duì)霧(wù)化(huà)效果(guǒ)有決定性的影響。

因此，了(liǎo)解(jiě)油漆的(dí)霧化(huà)過程是很有(yǒu)意(yì)義的。巴(bā)斯夫塗料部(bù)門使用(yòng)由AOM - Systems公(gōng)司(sī)研發的智(zhì)能在綫噴塗監測(cè)係統(tǒng)（圖(tú)1）開(kāi)發了一套測(cè)量(liáng)裝置，可以(yǐ)對(duì)汽(qì)車塗料(liào)的霧化(huà)過(guò)程（甚至(zhì)是(shì)靜(jìng)電(diàn)霧化）進行(háng)詳(xiáng)細(xì)研(yán)究(jiū)。

這樣(yàng)，就(jiù)能(néng)從油漆(qī)霧化(huà)過(guò)程中獲得(dé)的信(xìn)息來(lái)更有效預(yù)測的油(yóu)漆配(pèi)方(fāng)開(kāi)發或(huò)設置(zhì)*的應用參(cān)數。

圖1:來自(zì)AOM-Systems的智能在(zài)綫噴(pēn)塗(tú)監測係統LabLine 450

使用(yòng)智能(néng)在(zài)綫噴塗(tú)監(jiān)測係統(tǒng)獲(huò)得更(gēng)多關於霧(wù)化(huà)過程的(dí)參數(shù)信(xìn)息

智(zhì)能在(zài)綫(xiàn)噴(pēn)塗監測(cè)係(xì)統測(cè)量技(jì)術(shù)基於移動液滴(dī)在(zài)激光(guāng)照(zhào)射下的產生的光散射。由此產(chǎn)生的(dí)光散射在(zài)時(shí)間上被分(fēn)離成(chéng)單(dān)個(gè)的散(sàn)射(shè)信(xìn)號(hào)，並(bìng)被光子接(jiē)收器記錄(lù)下來。散射階數的特(tè)征與(yǔ)液(yè)滴(dī)的大小(xiǎo)，速度(dù)和不(bù)透明度密(mì)切相(xiāng)關。

這是(shì)智能在綫(xiàn)噴塗(tú)監測(cè)係統技(jì)術成為一種直接計數測量(liáng)方法。與其他測量方(fāng)法相比，他(tā)既測量噴塗(tú)中(zhōng)的(dí)透明液(yè)滴，也能夠(gòu)對透(tòu)明(míng)液(yè)滴(dī)進(jìn)行測量。該(gāi)係(xì)統測量所(suǒ)使(shǐ)用的激光束在液滴(dī)內或(huò)液滴表麵(miàn)上(shàng)產生穿(chuān)透(tòu)和(hé)反射。

如(rú)果把這些(xiē)結果(guǒ)相互聯(lián)係(xì)起(qǐ)來(lái)，就會對(duì)噴塗(tú)的(dí)表征產生一個(gè)重要(yào)的測量值，這是很難用(yòng)其(qí)他(tā)任何方(fāng)法(fǎ)做到的。這(zhè)既是時移測(cè)量方法的(dí)優(yōu)勢(shì)。噴塗(tú)監(jiān)測係統(tǒng)能(néng)夠在(zài)真實的應用條件下進行測量。例(lì)如(rú)可(kě)以(yǐ)測(cè)量高電壓(yā)下ATEX區域(yù)內(nèi)的含溶劑塗料(liào)。

簡(jiǎn)便(biàn)的測量設置(zhì)

為(wéi)了(liǎo)表征汽(qì)車噴漆錐，使用(yòng)了(liǎo)如(rú)圖(tú)2所示的測試裝(zhuāng)置。

高旋(xuán)轉(zhuǎn)鐘罩(zhào)與測量(liáng)部(bù)分(fēn)呈(chéng)45度角(jiǎo)，在(zài)標準條件(jiàn)下，實際(jì)測(cè)量激光位(wèi)於(yú)鐘罩(zhào)邊(biān)緣(yuán)以下25mm。因(yīn)此(cǐ)，過噴，紊流和逆流都能(néng)夠(gòu)降到(dào)最.低。這種測量幾(jī)何結構提(tí)供(gōng)了激(jī)光透鏡或(huò)探測(cè)器受到(dào)汙(wū)染較少的優點。

由於噴塗(tú)比(bǐ)較(jiào)稠密(mì)，保證了較(jiào)高(gāo)的液滴(dī)密(mì)度，使得測(cè)量(liáng)結果(guǒ)具有較高的統計(jì)確(què)定性(xìng)。此外(wài)，在(zài)55毫(háo)米的測量(liáng)截麵(miàn)上，所(suǒ)有噴塗(tú)部分都(dū)能(néng)夠被捕(bǔ)捉到，因此即(jí)使(shǐ)非(fēi)常寬(kuān)的(dí)噴塗錐也(yě)能(néng)被(bèi)檢測。

總而言(yán)之，這(zhè)個測(cè)試設置(zhì)能夠重(zhòng)復(fù)測(cè)量不同應(yīng)用參數設定(dìng)下所有霧化(huà)器，旋(xuán)杯(bēi)和(hé)油(yóu)漆係統。此外，對於用戶(hù)來(lái)說，這種測量裝置還有許(xǔ)多優點。

與(yǔ)現(xiàn)有(yǒu)的液(yè)滴(dī)尺(chǐ)寸測(cè)量裝(zhuāng)置相比(bǐ)，該測(cè)試裝(zhuāng)置(zhì)在(zài)短時(shí)間內就(jiù)可(kě)以安裝(zhuāng)就位，測量程序(xù)十分(fēn)簡便(biàn)。同樣地(dì)，測量(liáng)係(xì)統對(duì)不準情(qíng)況也很(hěn)少(shǎo)會(huì)發生，因(yīn)此即(jí)便(biàn)更換到其他測試(shì)工(gōng)位也不會(huì)產生(shēng)任何(hé)問(wèn)題(tí)。

分析(xī)四(sì)個(gè)水性(xìng)底漆(qī)

在一項研究(jiū)中，使用(yòng)噴塗(tú)監測係(xì)統分析了四(sì)種不同(tóng)的(dí)水性底(dǐ)漆（WB）。解決(jué)係統中對(duì)透明(míng)度產生的(dí)影響

●M1，WBL無填料

●M2，WBL使(shǐ)用硫酸鋇(bèi)作為填料(liào)

●M3，WBL有(yǒu)填(tián)料(liào)，並且(qiě)有碳黑顏料(liào)

●M4，WBL有填料(liào)，碳(tàn)黑(hēi)和鋁效(xiào)果顏料

進(jìn)行分析。為此(cǐ)，預先使用(yòng)405和450 nm (噴(pēn)塗監測係(xì)統(tǒng)激光(guāng)器(qì)的(dí)波長(cháng))對10μm抗蝕劑薄(báo)膜厚度進(jìn)行傳輸(shū)測量(liáng)。（圖(tú)3）。

圖3:抗(kàng)蝕劑M1 - M4在(zài)10μm薄(báo)膜(mó)厚(hòu)度時(shí)的透射測量(liáng)。NT (%) = 噴塗監測係統測量(liáng)中(zhōng)不透(tòu)明滴劑的比(bǐ)例(lì)。

正(zhèng)如預期的(dí)那樣(yàng)，M1的(dí)透明(míng)度(dù)最(zuì).高，而M2和(hé)M3按照這(zhè)個(gè)順序吸(xī)收的能量(liáng)更多。最.後(hòu)，除M4鋁係(xì)統(tǒng)外，幹燥(zào)膜中的透射(shè)率(shuài)與(yǔ)霧化(huà)過(guò)程中(zhōng)不透明(míng)液滴(dī)的比例(lì)有很(hěn)好的相(xiāng)關性。這(zhè)可以解釋(shì)為(wéi)幹燥膜(mó)中的(dí)鋁顏(yán)料，它們沒有*平(píng)麵排列，導致(zhì)比(bǐ)在(zài)噴(pēn)塗錐的液滴(dī)中(zhōng)傳輸(shū)更高(gāo)。通過高旋轉霧化，使用噴(pēn)塗監測(cè)係(xì)統在三(sān)種不(bù)同速度(23k，43k和63k rpm)下(xià)對四種(zhǒng)塗(tú)層進行分(fēn)析(xī)。如圖(tú)4所示，可以清楚(chǔ)地區分不同(tóng)的(dí)油漆。大於35μm (中值)的透明大(dà)液滴(dī)在(zài)M1霧化中產(chǎn)生(shēng)，而(ér)M2中的(dí)填(tián)充劑(jì)將液(yè)滴(dī)尺寸(cùn)減(jiǎn)小到27 ~ 31μm。在(zài)含(hán)有顏(yán)料塗層的M3(炭黑)和(hé)M4(鋁(lǚ)效果顏(yán)料)中發現了更小(xiǎo)的(dí)透明(míng)液滴(dī)，大小約為15 - 17μm。如(rú)預期的(dí)那(nà)樣，在較(jiào)高的(dí)速度下可以得(dé)到更(gēng)小(xiǎo)的液滴，這在非(fēi)透(tòu)明測量模式下尤為(wéi)明(míng)顯。在(zài)這裏(lǐ)，M3和M4係統(tǒng)的進一(yī)步(bù)區(qū)分(fēn)成(chéng)功了，在M4鋁(lǚ)係統中(zhōng)，較(jiào)大的非(fēi)透明(míng)液滴(dī)在所(suǒ)有速(sù)度下(xià)都能夠被(bèi)測量(liáng)到。一(yī)般(bān)來說(shuō)，較大(dà)液(yè)滴能夠產(chǎn)生最.大的速度，正如圖(tú)中的(dí)綫(xiàn)性(xìng)趨(qū)勢(shì)綫所說明的那(nà)樣。

鐘(zhōng)形鋸(jù)齒(chǐ)決定空間(jiān)解決的水滴大小

進一(yī)步(bù)的(dí)研(yán)究表明，旋(xuán)杯邊(biān)緣(yuán)對(duì)空間分(fēn)辨的液滴(dī)大(dà)小有顯(xiǎn)著(zhù)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)。為此(cǐ)，選(xuǎn)擇(zé)一個(gè)WBL霧化(huà)速度為(wéi)43000 rpm，出流率為300 mL/min，轉向空氣為400 NL/min，有(yǒu)兩種(zhǒng)不(bù)同形狀(zhuàng)的(dí)旋(xuán)杯：a）無鋸(jù)齒鐘形和b）綫(xiàn)鋸(jù)齒(chǐ)旋(xuán)杯。

首(shǒu)先(xiān)看一(yī)下平均值(zhí)，沒(méi)有(yǒu)鋸(jù)齒的(dí)旋(xuán)杯(bēi)（D中位數= 18.2μm)和有(yǒu)鋸(jù)齒(chǐ)的旋杯(bēi)(D中(zhōng)位數(shù)= 18.9μm)之間(jiān)沒(méi)有(yǒu)顯著差異。然而(ér)，噴(pēn)塗(tú)錐彼(bǐ)此之間(jiān)差異很(hěn)大(dà)，如(rú)圖5所(suǒ)示，基(jī)於0 - 30mm的空間分辨下降速(sù)度(dù)。

對於兩(liǎng)種(zhǒng)旋(xuán)杯產生的液滴來(lái)說(shuō)，液滴(dī)的速度從(cóng)噴(pēn)塗錐(zhuī)的內(nèi)部(0毫米(mǐ))向中.心下降，而噴(pēn)塗錐外(wài)部區域(yù)(18 - 25毫米)的(dí)綫鋸齒導(dǎo)致透明(míng)液滴(dī)和非透明(míng)液(yè)滴明顯具有(yǒu)高(gāo)速。這(zhè)種(zhǒng)特征(zhēng)對(duì)於沒有(yǒu)鋸齒的(dí)旋(xuán)杯來說不(bù)明顯。

結論：

結果表明，噴(pēn)塗監(jiān)測係統(tǒng)是一種易(yì)於使(shǐ)用(yòng)的測量(liáng)係(xì)統，特(tè)別適(shì)用於(yú)在汽(qì)車塗料(liào)的應(yīng)用(yòng)過程(chéng)中(zhōng)測量和表征噴錐(zhuī)。這些特(tè)性能夠(gòu)獲(huò)得非常(cháng)詳細(xì)的霧(wù)化參數(shù)信息(xī)，並(bìng)提供(gōng)關於空(kōng)間分辨的液滴(dī)大小，速度(dù)和液滴(dī)類(lèi)型(透明vs.非透明(míng))的(dí)信息。

指導(dǎo)用(yòng)戶(hù)可以較(jiào)快地獲得可重復(fù)的結(jié)果。因(yīn)此，在(zài)標準的(dí)測量(liáng)條件(jiàn)下(一個霧化器(qì)，一個(gè)特定的測量(liáng)位(wèi)置(zhì))，噴(pēn)塗監測(cè)係統提供了(liǎo)非常有用的方法來區(qū)分不同(tóng)的油(yóu)漆(qī)係統，並(bìng)進(jìn)一(yī)步更精確地(dì)了解霧化(huà)過程。有了表麵特性的知(zhī)識，應(yīng)用(yòng)參(cān)數就可(kě)以進(jìn)一步優(yōu)化。

在巴斯(sī)夫(fū)塗料部門的(dí)技術管(guǎn)理中，例如(rú)新塗(tú)料和塗(tú)料工藝的開發和測試，噴(pēn)塗(tú)監測係(xì)統作(zuò)為(wéi)測(cè)量的(dí)關鍵技術，能(néng)夠更(gēng)有針(zhēn)對性地闡(chǎn)明復(fù)雜的因果機製。

Author:

Steffen Rohlmann, Georg Wigger, Christian Bornemann

ECO/TAVB, Application Process Technology Europe, BASF Coatings GmbH Münster, Glasuritstrasse 1

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