涂(tu)(tu)料的(de)(de)使用(yong)(yong)對(dui)成品的(de)(de)色調、鋁(lv)效果顏料的(de)(de)底色、涂(tu)(tu)料的(de)(de)外(wai)觀等(deng)性(xing)(xing)(xing)能有(you)決(jue)(jue)定(ding)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)影響。不僅(jin)應用(yong)(yong)方法本身是決(jue)(jue)定(ding)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)。例如在高轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)霧(wu)化情況(kuang)下，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)、流量、轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)空氣等(deng)應用(yong)(yong)參數的(de)(de)選擇也(ye)對(dui)霧(wu)化效果有(you)決(jue)(jue)定(ding)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)影響。
因此，了解油漆的(de)霧(wu)化過(guo)程是很有(you)意義的(de)。巴斯夫涂料部門使用(yong)由AOM - Systems公司(si)研發的(de)智能在線噴涂監(jian)測(ce)系(xi)統（圖1）開發了一套(tao)測(ce)量裝(zhuang)置，可以對汽車(che)涂料的(de)霧(wu)化過(guo)程（甚(shen)至是靜電霧(wu)化）進(jin)行詳(xiang)細(xi)研究。
這樣(yang)，就能從油漆霧化過(guo)程中獲得的(de)信息(xi)來更有效預測的(de)油漆配方開發(fa)或設(she)置(zhi)*的(de)應用(yong)參數。
圖(tu)1:來自AOM-Systems的(de)智能在線(xian)噴涂監測系統LabLine 450
智(zhi)能在(zai)線噴涂監測(ce)系統(tong)測(ce)量(liang)技術基于移動液滴(di)(di)在(zai)激光(guang)照射(she)下(xia)的(de)(de)(de)產生的(de)(de)(de)光(guang)散(san)射(she)。由(you)此產生的(de)(de)(de)光(guang)散(san)射(she)在(zai)時間上被分離成(cheng)單個的(de)(de)(de)散(san)射(she)信號，并被光(guang)子(zi)接收器記錄下(xia)來。散(san)射(she)階數的(de)(de)(de)特征與液滴(di)(di)的(de)(de)(de)大小、速度和不透(tou)明度密切相(xiang)關。
這是智能在線噴涂監測(ce)系(xi)統技術成為一種(zhong)直接(jie)計數測(ce)量(liang)(liang)方法。與(yu)其(qi)他測(ce)量(liang)(liang)方法相比，他既測(ce)量(liang)(liang)噴涂中(zhong)的(de)透明(ming)液(ye)滴(di)(di)，也能夠對(dui)透明(ming)液(ye)滴(di)(di)進行測(ce)量(liang)(liang)。該系(xi)統測(ce)量(liang)(liang)所使用的(de)激(ji)光束在液(ye)滴(di)(di)內或液(ye)滴(di)(di)表面上產(chan)生穿透和反(fan)射。
如(ru)果把(ba)這些(xie)結果相互聯系(xi)起(qi)來，就(jiu)會(hui)對(dui)噴涂(tu)的(de)表征產生一個重要(yao)的(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)值，這是很難用其他任何方法做到的(de)。這既是時移測(ce)(ce)量(liang)(liang)方法的(de)優勢。噴涂(tu)監測(ce)(ce)系(xi)統(tong)能夠在(zai)真實的(de)應用條件(jian)下進行測(ce)(ce)量(liang)(liang)。例如(ru)可以(yi)測(ce)(ce)量(liang)(liang)高電(dian)壓下ATEX區域內的(de)含溶劑涂(tu)料。
為了表征(zheng)汽車噴漆錐，使用了如圖2所示的測試裝置。
高旋轉鐘(zhong)罩(zhao)與測量部(bu)分呈45度角，在標準條件下，實際測量激光位于鐘(zhong)罩(zhao)邊緣(yuan)以下25mm。因此(ci)，過(guo)噴、紊流(liu)和逆流(liu)都能夠(gou)降到最.低。這種測量幾何結構提供(gong)了(le)激光透鏡或(huo)探測器受到污染較少(shao)的優點(dian)。
由于噴(pen)涂比較(jiao)(jiao)稠密，保證了(le)較(jiao)(jiao)高的(de)(de)液滴密度(du)，使(shi)得測(ce)量結果(guo)具有較(jiao)(jiao)高的(de)(de)統計確定性(xing)。此外，在55毫米的(de)(de)測(ce)量截面(mian)上，所有噴(pen)涂部分都能夠被(bei)捕捉到，因此即(ji)使(shi)非常寬的(de)(de)噴(pen)涂錐也能被(bei)檢測(ce)。
總而言之，這(zhe)個測試設置能(neng)夠重復(fu)測量不(bu)同應用(yong)參數設定(ding)下(xia)所有霧化(hua)器(qi)，旋杯和油(you)漆系統。此外，對于(yu)用(yong)戶來(lai)說，這(zhe)種(zhong)測量裝置還有許多優點(dian)。
與現有的液滴尺(chi)寸測量(liang)裝(zhuang)置相(xiang)比，該測試(shi)裝(zhuang)置在短(duan)時間內就可(ke)以安(an)裝(zhuang)就位(wei)，測量(liang)程(cheng)序十分簡便。同樣地(di)，測量(liang)系(xi)統(tong)對不準情況也(ye)很(hen)少會發生，因此即便更換到其(qi)他測試(shi)工(gong)位(wei)也(ye)不會產生任何問題。
在一項研究中，使用(yong)噴(pen)涂監測系統(tong)分(fen)析了四種不同的水性底漆（WB）。解決(jue)系統(tong)中對透明度(du)產生的影響
●M1，WBL無填(tian)料
●M2，WBL使用(yong)硫酸鋇(bei)作為填料(liao)
●M3，WBL有(you)填料(liao)，并且(qie)有(you)碳黑顏(yan)料(liao)
●M4，WBL有填料(liao)，碳黑和(he)鋁效果顏料(liao)
進行(xing)分析。為此，預先(xian)使用405和450 nm (噴涂監(jian)測系(xi)統(tong)激(ji)光(guang)器(qi)的(de)波長)對(dui)10μm抗蝕劑(ji)薄(bo)膜厚度進行(xing)傳輸測量。（圖3）。
圖3:抗蝕(shi)劑M1 - M4在10μm薄膜厚度時(shi)的(de)(de)透射測量。NT (%) = 噴涂監測系統測量中不透明滴劑的(de)(de)比例(li)。
正如預(yu)期(qi)的(de)那(nei)(nei)樣(yang)(yang)，M1的(de)透明(ming)度最.高(gao)，而M2和M3按照這個順序吸收的(de)能(neng)量(liang)更(geng)多(duo)。最.后，除M4鋁(lv)(lv)系統外，干(gan)燥膜中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)透射率與(yu)霧化過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)不透明(ming)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)的(de)比(bi)例(li)有很好的(de)相關性(xing)。這可以解釋(shi)為(wei)干(gan)燥膜中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)鋁(lv)(lv)顏料(liao)，它們沒有*平面(mian)排列，導致比(bi)在(zai)(zai)(zai)噴涂錐的(de)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)中(zhong)(zhong)(zhong)傳(chuan)輸更(geng)高(gao)。通過(guo)高(gao)旋轉霧化，使用噴涂監測系統在(zai)(zai)(zai)三種不同速(su)度(23k、43k和63k rpm)下對四種涂層進行分(fen)析。如圖(tu)4所示，可以清楚地區(qu)分(fen)不同的(de)油(you)漆。大(da)于(yu)35μm (中(zhong)(zhong)(zhong)值)的(de)透明(ming)大(da)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)在(zai)(zai)(zai)M1霧化中(zhong)(zhong)(zhong)產(chan)生，而M2中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)填(tian)充劑(ji)將(jiang)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)尺寸減(jian)小(xiao)到27 ~ 31μm。在(zai)(zai)(zai)含有顏料(liao)涂層的(de)M3(炭黑(hei))和M4(鋁(lv)(lv)效果(guo)顏料(liao))中(zhong)(zhong)(zhong)發現了(le)更(geng)小(xiao)的(de)透明(ming)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)，大(da)小(xiao)約為(wei)15 - 17μm。如預(yu)期(qi)的(de)那(nei)(nei)樣(yang)(yang)，在(zai)(zai)(zai)較高(gao)的(de)速(su)度下可以得到更(geng)小(xiao)的(de)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)，這在(zai)(zai)(zai)非透明(ming)測量(liang)模式下尤為(wei)明(ming)顯。在(zai)(zai)(zai)這里，M3和M4系統的(de)進一(yi)(yi)步區(qu)分(fen)成功了(le)，在(zai)(zai)(zai)M4鋁(lv)(lv)系統中(zhong)(zhong)(zhong)，較大(da)的(de)非透明(ming)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)在(zai)(zai)(zai)所有速(su)度下都能(neng)夠(gou)被(bei)測量(liang)到。一(yi)(yi)般(ban)來說，較大(da)液(ye)(ye)滴(di)(di)(di)(di)能(neng)夠(gou)產(chan)生最.大(da)的(de)速(su)度，正如圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)線性(xing)趨(qu)勢線所說明(ming)的(de)那(nei)(nei)樣(yang)(yang)。
進一步(bu)的研(yan)究表(biao)明，旋杯邊緣對(dui)空(kong)間分辨的液滴大小(xiao)有顯著的影(ying)響。為此，選擇一個WBL霧化(hua)速度為43000 rpm，出流(liu)率為300 mL/min，轉向空(kong)氣為400 NL/min，有兩種不同形(xing)狀的旋杯：a）無鋸齒(chi)鐘形(xing)和b）線(xian)鋸齒(chi)旋杯。
首先看一下(xia)平均(jun)值，沒有(you)(you)鋸齒(chi)的(de)(de)旋杯（D中(zhong)位(wei)數= 18.2μm)和有(you)(you)鋸齒(chi)的(de)(de)旋杯(D中(zhong)位(wei)數= 18.9μm)之間(jian)沒有(you)(you)顯著(zhu)差異(yi)。然而，噴涂錐彼此之間(jian)差異(yi)很(hen)大，如(ru)圖5所(suo)示(shi)，基于0 - 30mm的(de)(de)空間(jian)分辨(bian)下(xia)降速(su)度(du)。
對于兩種(zhong)旋(xuan)杯產(chan)生(sheng)的液(ye)滴來(lai)說，液(ye)滴的速(su)度(du)從(cong)噴(pen)涂錐(zhui)的內部(0毫(hao)米(mi))向中.心(xin)下降，而噴(pen)涂錐(zhui)外部區域(18 - 25毫(hao)米(mi))的線(xian)鋸齒導致透明(ming)液(ye)滴和非透明(ming)液(ye)滴明(ming)顯(xian)具(ju)有高速(su)。這種(zhong)特征對于沒有鋸齒的旋(xuan)杯來(lai)說不明(ming)顯(xian)。
結(jie)果表明，噴涂監測(ce)系統是一(yi)種易于(yu)使用(yong)的(de)(de)(de)測(ce)量系統，特(te)別適用(yong)于(yu)在汽車涂料(liao)的(de)(de)(de)應用(yong)過程中測(ce)量和(he)表征噴錐(zhui)。這些(xie)特(te)性能夠獲得非常詳(xiang)細(xi)的(de)(de)(de)霧(wu)化參數信(xin)息，并提供(gong)關(guan)于(yu)空間分(fen)辨的(de)(de)(de)液滴(di)(di)大(da)小、速度(du)和(he)液滴(di)(di)類型(xing)(透明vs.非透明)的(de)(de)(de)信(xin)息。
指導用戶可以較(jiao)快地獲得可重(zhong)復(fu)的(de)(de)結果。因此，在(zai)標準的(de)(de)測(ce)(ce)量條件(jian)下(一(yi)個霧(wu)化(hua)器，一(yi)個特定的(de)(de)測(ce)(ce)量位置)，噴涂監測(ce)(ce)系(xi)統(tong)提供(gong)了(le)非常有用的(de)(de)方法來區分不(bu)同的(de)(de)油漆系(xi)統(tong)，并進一(yi)步更精(jing)確地了(le)解霧(wu)化(hua)過程。有了(le)表面特性的(de)(de)知識，應(ying)用參數就可以進一(yi)步優化(hua)。
在巴斯夫(fu)涂(tu)料部門的(de)(de)技術管理中，例如新涂(tu)料和涂(tu)料工藝的(de)(de)開發和測試，噴涂(tu)監測系統作為測量的(de)(de)關鍵技術，能夠更有針對性地闡明復雜(za)的(de)(de)因果機制。
Author:
Steffen Rohlmann, Georg Wigger, Christian Bornemann
ECO/TAVB, Application Process Technology Europe, BASF Coatings GmbH Münster, Glasuritstrasse 1
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