1.引言 
        粉末涂料是環(huán)境友好型涂料的一種，其無溶劑揮發(fā)、過噴涂料可重復利用的特點使其應用非常廣泛。但由于粉末涂裝回收設備回收效果的欠缺，談起粉末噴涂容易使人聯(lián)想到粉塵彌漫的工作環(huán)境和蓬頭垢面的操作工人。因此，粉末涂料在對大環(huán)境有利的同時，回收差的設備造成的粉塵污染對噴涂區(qū)域的小環(huán)境的影響較為惡劣。在文獻1中探討了粉末噴涂過程中過噴粉末的逸出危害和解決辦法，提出了減少粉末逸出的“五位一體”的解決方案，即減小開口面積、增大濾芯（及終極過濾器）通風面積、增大風機風量、減少過噴粉量、加強噴涂車間空氣流動管理等。本文對粉末噴涂的回收效果進行更深一步的討論，以便使更多的廠家了解回收問題的系統(tǒng)性、復雜性、重要性，從而提高粉末噴涂設備的回收能力，為粉末涂裝創(chuàng)造一個較為清潔的生產(chǎn)環(huán)境，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定操作人員起到積極的作用。

        2.粉末回收的形式

        噴涂設備來源不同，采用的回收原理各不相同。且隨著各種形式設備的嫁接、融合、派生等變異，所見到的設備形形色色，回收效果千差萬別?？傮w趨勢是價格昂貴的進口設備回收效果優(yōu)良，眾多品牌的廉價的小型設備回收效果較差。然而這些小型設備用量最多，對涂裝的影響更為廣泛，更能代表涂裝的水平。常見的回收方法：濾芯回收+終極過濾器；濾芯回收+直接排放；大旋風+濾芯組合；小旋風+濾芯組合；旋風回收+布袋過濾等。

        3.粉末的粒徑分布

        粉末的粒徑差異和質(zhì)量差異是回收所依賴的分離凈化原理。濾芯、過濾棉、終極過濾器、濾袋是利用粉末顆粒大小來篩分的；而大旋風和小旋風回收則利用粉末的離心力和重力差異進行分離。不論利用何種原理，粉末都不可能絕對完全除凈，只是處理到一定大小的粒度然后排放。排放的含微塵的空氣進入到車間外部稱為外循環(huán)形式，排放到車間及噴粉室內(nèi)部稱為內(nèi)循環(huán)形式。由粉體的粒徑分布可知，空氣中粉體成分的粒徑多在1nm以下，而粉末涂料低于10μm的顆粒約占1.3%，低于5μm的約占0.3%，低于3μm的約占0.1%，低于1μm的為0。損害人體肺部的煙塵粒徑在0.5～5.0μm。含有濾芯+終極過濾的回收系統(tǒng)，前置濾芯的初始過濾精度為10μm，但由于粉末的吸附，濾芯的通透__率大大降低，過濾精度提升，相對地通風量下降。后置終極過濾器的過濾精度更高，它的作用是截留前置濾芯透過的顆粒。

        4.濾芯過濾的回收形式

        在使用濾芯及其它過濾材料回收的裝置中，采用的凈化原理是過濾作用。過濾的特點：①時效作用，初始過濾精度低，通過的粒子多，隨著材料的使用，過濾精度有提高的趨勢；②總會有微小的離子通過，阻截效果與被過濾物的粒徑分布有關。

        4.1濾芯的過濾精度

        濾芯的過濾精度與制造濾芯的纖維直徑、濾布的厚度有關，粉末涂裝中多使用240~260g/m2的濾布，精度高、除塵效果好，透過過濾材料的粉末少（見圖1）。利用過濾原理進行空氣與粉末的分離，總會有少量超細粉末透過并隨空氣排放。一般濾芯的過濾精度為10μm，終極過濾器可以達到3μm。

        4.2濾芯的過濾面積

        過濾精度與通風量是一對矛盾，解決這一矛盾的惟一方法是增加過濾材料的面積。增加過濾面積的途徑是增加濾芯折數(shù)和折高。目前市場上所售濾芯的技術參數(shù)比較混亂，僅從外觀上看差不多。過濾面積大時，需要清理濾芯的氣量要匹配，否則濾芯清理不徹底，濾芯持粉量大。

        4.3濾芯的清理

        粉末顆粒在過濾材料上的表現(xiàn)為：大顆粒被阻截、小顆粒通過、與濾材孔隙相當?shù)念w粒被鑲嵌。阻截和鑲嵌的顆粒將影響通風量，必須及時清理以保持回收效果。清理方式有自動清理：部分使用脈沖反吹閥控制氣流直接打擊濾芯內(nèi)部；部分使用帶有旋轉(zhuǎn)翼結構的裝置邊旋轉(zhuǎn)邊清理。前者的特點是具有更大的力量，后者的特點是氣流分布均勻。具有脈沖控制裝置的清理系統(tǒng)一般備有一個反吹氣儲氣包，需要調(diào)整好氣源壓力、脈沖間隔和脈沖寬度3個數(shù)據(jù)指標，以獲得恰當?shù)臎_擊力量。有些人認為清理次數(shù)多就可以將濾芯清理干凈，所以將脈沖間隔調(diào)到很小，或者延長脈沖寬度，但結果往往事與愿違，其根本原因就是氣包內(nèi)的壓縮空氣得不到補充或壓力不夠。脈沖反吹清理濾芯最好的方式是在氣包前安裝一個氣壓表，保證壓力是可知的、可調(diào)的；脈沖控制也可調(diào)整脈沖間隔和脈沖寬度，這樣可以根據(jù)每次清理的情況進行調(diào)整，對不同的濾芯狀況采用不同的控制參數(shù)（見圖2）。因為濾芯過濾面積、粉末回收與附著比例、粉末粒度分布、應用環(huán)境等均不相同，不同廠家所采取的控制參數(shù)也是不同的。確定反吹參數(shù)的標準有兩點：濾芯的承受性能和濾芯的清理程度。清理濾芯的空氣應干燥無油，否則，油水附著在濾芯孔隙上會加劇過濾材料的堵塞。在現(xiàn)場查看時曾發(fā)現(xiàn)儲氣包中存有大量水的情況，水的存在既減少了用于反吹的氣量，又有堵塞濾芯的風險。反吹系統(tǒng)正常、3個參數(shù)控制良好的設備，在非換色情況下不用人工清理濾芯。必要時的人工清理最好使用壓縮空氣吹掃方式，但由于該清理工作粉塵污染極大，工廠內(nèi)找不到合適的場地。目前的濾芯濾布大多采用聚酯纖維制造，材料本身是可洗的，有些工廠采用水洗的方式，但如前所述，水洗后未充分干燥的濾芯具有容易被堵塞的風險。__所以，濾芯的清理原則是：自動反吹清理為上；人工吹氣為輔；人工水洗為下。具有旋轉(zhuǎn)翼結構的濾芯，由于氣流的分散，自動清理力量較弱，但濾芯壽命會延長。為保證清理效果，需關注氣流分散口的設置，如長期回收效果低下，粉末外溢嚴重，有必要對該清理系統(tǒng)進行改造。

        4.4濾芯的使用壽命

        再耐用的濾芯也有使用壽命。濾芯的失效主要有機械損傷漏洞、粘膠失效開裂、粉末堵塞等原因，前2個原因造成粉末損失（室外循環(huán)方式）和終極過濾堵塞（回收效果差）。粉末堵塞濾芯將導致通風量減少，影響回收效果。目前，行業(yè)缺少濾芯效能檢驗的設備，所以報廢缺少統(tǒng)一的指標。計劃設計的檢驗設備將采取測試濾芯通風量的方式，并給出數(shù)據(jù)值，由數(shù)據(jù)值判定濾芯是否已失效。目前判定報廢的依據(jù)是，只要回收不好就報廢，并購買新的。選用價值較高的濾芯其通風量和過濾精度均好一些，如報廢周期太短將造成投入增長，在清理后進行儀器檢測，然后判定報廢與否可節(jié)省購買成本，也可判定回收能力的瓶頸所在。判定依據(jù)可以是設定好的絕對通風量，即最小的理論通風量，可由開口面積和設定空氣流速計算；或?qū)F(xiàn)通風量與使用前的通風量進行比對，以達到原通風量的百分比作為依據(jù)。報廢濾芯濾材料間保持的粉末、濾布材料、膠粘劑均是有機材料，可以焚燒以獲得能量，這些混合材料的再生利用將可以節(jié)約資源，減少污染。

        5.旋風分離的回收形式

        旋風分離的機理是使含有粉末的氣流作旋轉(zhuǎn)運動，借助于離心力將粉末從氣流中分離并捕集于圓錐形器壁上，再借助重力作用使塵粒落入集粉桶。在普通操作條件下，作用于粒子上的離心力是重力的5~2500倍，所以旋風分離的效率顯著高于重力沉降室。旋風除塵器適用于凈化5～10μm的粉末。目前涂裝行業(yè)應用的旋風分離器有單個的和并聯(lián)的多管式旋風除塵器裝置，對3μm以上的非黏性、非纖維的干燥的粉末粒子具有90%～99%的除塵效率。采用旋風分離+濾芯過濾的結構，回收粉末大部分在旋桶處被分離，該粉末被粉泵抽回重新利用。經(jīng)過旋風分離的粉末再次被后置的濾芯過濾，被截留的粉末量少，其中超細粉含量大，不再被利用；經(jīng)過濾芯的含有極少量更細的粉末隨空氣排放，排放的空氣按照設計已滿足衛(wèi)生許可要求。由表1可知，經(jīng)旋風分離后，假設10μm以上的粉末有90%被除去（實際要高），則經(jīng)過旋風到達濾芯的3μm以上的粉末（超細粉）僅有0.1%。旋風分離回收示意見圖3。

        5.1風速與風量

        粉末粒子在旋風分離器內(nèi)經(jīng)離心分離后與空氣流脫離，在重力作用下落到分離器下端。所以在入口處粉末顆粒的速度越大、越重的越容易被分離。入口面積一定時，通過風量越大則速度越快。對于沒有后端阻力的分離系統(tǒng)（例如直接排放的外循環(huán)方式）可以獲得恒定的分離效果，沒有濾芯式回收因濾材堵塞造成的回收效果下降的情況。但對于旋風+濾芯過濾的組合方式，設備投入運行一定時間后，同樣會有濾材堵塞的問題。即旋風分離的效果也會隨使用情況而變化，當后置濾芯堵塞后通風量減小，回收效果變差。此時同樣遇到濾芯的清理和壽命問題。

        5.2換色更迅速

        旋風+濾芯過濾的組合回收方式更有利于快速換色，換色比濾芯式初級回收更節(jié)省時間和粉末，用壓縮空氣清理旋風分離器比吹干凈濾芯要快，所以濾芯回收往往使用多個換色組件來實現(xiàn)快速換色。

        6.其它需要考慮的方面

        6.1直接排放的方式

        回收粉末經(jīng)初級濾芯或旋風分離后，不再進一步過濾直接排放的方式，對噴粉房內(nèi)負壓的保持是有利的，可以減少粉末從開口外溢的機會。但如果排放空氣流通距離太長、轉(zhuǎn)彎多或者將多個排氣通道連接在一起的方式（互相影響）都會增加空氣的阻力，降低回收效果。所以提高直排式回收效果的原則就是直排通道盡可能大、短、直、獨。由于終端空氣是直接排放，且沒有經(jīng)過更細的過濾，較多的超細粉會被釋放到空氣中。當排氣口距離居民區(qū)較近時會有粉塵污染的投訴；如果采用車間內(nèi)排放，則沉降的粉末會造成表觀上回收效果不好的情況，此時回收效果和過濾精度成為一對矛盾。解決矛盾時，就又回到終極過濾精度的難題上。

        6.2平臺粉末的回收和及時利用

        平臺粉末的及時回收利用是噴粉設備回收效果的一項關鍵指標。平臺粉末及時回到流化供粉裝置才能與新粉末混合使用，如果平臺粉末長期停留，將導致新舊粉末比例失調(diào)，造成質(zhì)量問題隱患。一款進口設備采用底部吹掃收集的方式，減少底部粉末的積壓，對保持質(zhì)量穩(wěn)定、減少換粉清理時間等具有積極意義。目前國內(nèi)已經(jīng)可以設計制造該類設備，并完成相應的舊設備改造。

        7.提高回收能力的總體思路

        粉末從噴槍出來后的歸宿有以下幾種：被吸附到工件上成為有效利用的涂料（m1）、落到噴粉房底部平臺成為平臺回收粉(m2)、回收到濾芯上并被震落下回收使用或旋風分離回收使用（m3）、被終極過濾器截獲（m4）、排放(污染m5)或初級回收直接排放（污染M4）、由噴粉房開口飄落到工作場所（污染m6）。

        ⑴增加粉末有效利用m1。其方法是調(diào)整好噴槍高壓靜電、采用自動控制系統(tǒng)無工件處停止噴涂、工件良好接地、手動噴涂或開發(fā)類似噴漆系統(tǒng)的機械手智能噴涂等。

        ⑵粉末粒徑分布合理優(yōu)化，減少超細粉的量。在粉末制造過程即除去超細粉末（低于3μm），使透過濾材的粉末量減少到最低。

        ⑶增大過濾面積并提高過濾精度。在保證噴房內(nèi)特定負壓的前提下，使透過終極過濾的粉末更少。為此可以考慮利用足夠的噴涂區(qū)域頂棚或墻壁，將其設計為一個粉末過濾和沉降的空間，同時濾材可包容更多粉末，緩慢的流速有利于粉末的過濾并與空氣分離。

        8.結語

        提高回收效果的實質(zhì)是如何同時增加回收設備的通風量和提高過濾材料的過濾精度。提高通風量，可以減少粉末從設備開口逸出的傾向；提高過濾精度，可以減少細粉末從排風終端逸出的傾向。解決這一矛盾的惟一辦法是提高濾材的過濾精度并增加過濾面積。在涂裝設備中，沒有廠家嘗試使用水霧除塵的方式凈化排放空氣，而水霧除塵在涂裝行業(yè)的研究為零報道，有能力的廠家不妨進行探討。借鑒其它領域的先進技術為涂裝應用是涂裝創(chuàng)新的一種方式。涂裝創(chuàng)新的課題很多，創(chuàng)新的技術不但可以獲得可觀的經(jīng)濟效益，也是對世界涂裝行業(yè)的貢獻。