1.引言 
        粉末涂料是環(huán)境友好型涂料的一種，其無(wú)溶劑揮發(fā)、過(guò)噴涂料可重復(fù)利用的特點(diǎn)使其應(yīng)用非常廣泛。但由于粉末涂裝回收設(shè)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(duì)大環(huán)境有利的同時(shí)，回收差的設(shè)備造成的粉塵污染對(duì)噴涂區(qū)域的小環(huán)境的影響較為惡劣。在文獻(xiàn)1中探討了粉末噴涂過(guò)程中過(guò)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(kāi)口面積、增大濾芯（及終極過(guò)濾器）通風(fēng)面積、增大風(fēng)機(jī)風(fēng)量、減少過(guò)噴粉量、加強(qiáng)噴涂車(chē)間空氣流動(dòng)管理等。本文對(duì)粉末噴涂的回收效果進(jìn)行更深一步的討論，以便使更多的廠(chǎng)家了解回收問(wèn)題的系統(tǒng)性、復(fù)雜性、重要性，從而提高粉末噴涂設(shè)備的回收能力，為粉末涂裝創(chuàng)造一個(gè)較為清潔的生產(chǎn)環(huán)境，對(duì)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(shè)備來(lái)源不同，采用的回收原理各不相同。且隨著各種形式設(shè)備的嫁接、融合、派生等變異，所見(jiàn)到的設(shè)備形形色色，回收效果千差萬(wàn)別。總體趨勢(shì)是價(jià)格昂貴的進(jìn)口設(shè)備回收效果優(yōu)良，眾多品牌的廉價(jià)的小型設(shè)備回收效果較差。然而這些小型設(shè)備用量最多，對(duì)涂裝的影響更為廣泛，更能代表涂裝的水平。常見(jiàn)的回收方法：濾芯回收+終極過(guò)濾器；濾芯回收+直接排放；大旋風(fēng)+濾芯組合；小旋風(fēng)+濾芯組合；旋風(fēng)回收+布袋過(guò)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(lài)的分離凈化原理。濾芯、過(guò)濾棉、終極過(guò)濾器、濾袋是利用粉末顆粒大小來(lái)篩分的；而大旋風(fēng)和小旋風(fēng)回收則利用粉末的離心力和重力差異進(jìn)行分離。不論利用何種原理，粉末都不可能絕對(duì)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(jìn)入到車(chē)間外部稱(chēng)為外循環(huán)形式，排放到車(chē)間及噴粉室內(nèi)部稱(chēng)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(guò)濾的回收系統(tǒng)，前置濾芯的初始過(guò)濾精度為10μm，但由于粉末的吸附，濾芯的通透__率大大降低，過(guò)濾精度提升，相對(duì)地通風(fēng)量下降。后置終極過(guò)濾器的過(guò)濾精度更高，它的作用是截留前置濾芯透過(guò)的顆粒。

        4.濾芯過(guò)濾的回收形式

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

        4.1濾芯的過(guò)濾精度

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

        4.2濾芯的過(guò)濾面積

        過(guò)濾精度與通風(fēng)量是一對(duì)矛盾，解決這一矛盾的惟一方法是增加過(guò)濾材料的面積。增加過(guò)濾面積的途徑是增加濾芯折數(shù)和折高。目前市場(chǎng)上所售濾芯的技術(shù)參數(shù)比較混亂，僅從外觀上看差不多。過(guò)濾面積大時(shí)，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(guò)濾材料上的表現(xiàn)為：大顆粒被阻截、小顆粒通過(guò)、與濾材孔隙相當(dāng)?shù)念w粒被鑲嵌。阻截和鑲嵌的顆粒將影響通風(fēng)量，必須及時(shí)清理以保持回收效果。清理方式有自動(dòng)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(jié)構(gòu)的裝置邊旋轉(zhuǎn)邊清理。前者的特點(diǎn)是具有更大的力量，后者的特點(diǎn)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(gè)反吹氣儲(chǔ)氣包，需要調(diào)整好氣源壓力、脈沖間隔和脈沖寬度3個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)，以獲得恰當(dāng)?shù)臎_擊力量。有些人認(rèn)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(zhǎng)脈沖寬度，但結(jié)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(bǔ)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(gè)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(jìn)行調(diào)整，對(duì)不同的濾芯狀況采用不同的控制參數(shù)（見(jiàn)圖2）。因?yàn)闉V芯過(guò)濾面積、粉末回收與附著比例、粉末粒度分布、應(yīng)用環(huán)境等均不相同，不同廠(chǎng)家所采取的控制參數(shù)也是不同的。確定反吹參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)有兩點(diǎn)：濾芯的承受性能和濾芯的清理程度。清理濾芯的空氣應(yīng)干燥無(wú)油，否則，油水附著在濾芯孔隙上會(huì)加劇過(guò)濾材料的堵塞。在現(xiàn)場(chǎng)查看時(shí)曾發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)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(fēng)險(xiǎn)。反吹系統(tǒng)正常、3個(gè)參數(shù)控制良好的設(shè)備，在非換色情況下不用人工清理濾芯。必要時(shí)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(chǎng)內(nèi)找不到合適的場(chǎng)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(chǎng)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(fēng)險(xiǎn)。__所以，濾芯的清理原則是：自動(dòng)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(jié)構(gòu)的濾芯，由于氣流的分散，自動(dòng)清理力量較弱，但濾芯壽命會(huì)延長(zhǎng)。為保證清理效果，需關(guān)注氣流分散口的設(shè)置，如長(zhǎng)期回收效果低下，粉末外溢嚴(yán)重，有必要對(duì)該清理系統(tǒng)進(jìn)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(jī)械損傷漏洞、粘膠失效開(kāi)裂、粉末堵塞等原因，前2個(gè)原因造成粉末損失（室外循環(huán)方式）和終極過(guò)濾堵塞（回收效果差）。粉末堵塞濾芯將導(dǎo)致通風(fēng)量減少，影響回收效果。目前，行業(yè)缺少濾芯效能檢驗(yàn)的設(shè)備，所以報(bào)廢缺少統(tǒng)一的指標(biāo)。計(jì)劃設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)設(shè)備將采取測(cè)試濾芯通風(fēng)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(bào)廢的依據(jù)是，只要回收不好就報(bào)廢，并購(gòu)買(mǎi)新的。選用價(jià)值較高的濾芯其通風(fēng)量和過(guò)濾精度均好一些，如報(bào)廢周期太短將造成投入增長(zhǎng)，在清理后進(jìn)行儀器檢測(cè)，然后判定報(bào)廢與否可節(jié)省購(gòu)買(mǎi)成本，也可判定回收能力的瓶頸所在。判定依據(jù)可以是設(shè)定好的絕對(duì)通風(fēng)量，即最小的理論通風(fēng)量，可由開(kāi)口面積和設(shè)定空氣流速計(jì)算；或?qū)F(xiàn)通風(fēng)量與使用前的通風(fēng)量進(jìn)行比對(duì)，以達(dá)到原通風(fēng)量的百分比作為依據(jù)。報(bào)廢濾芯濾材料間保持的粉末、濾布材料、膠粘劑均是有機(jī)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(fēng)分離的回收形式

        旋風(fēng)分離的機(jī)理是使含有粉末的氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(fēng)分離的效率顯著高于重力沉降室。旋風(fēng)除塵器適用于凈化5～10μm的粉末。目前涂裝行業(yè)應(yīng)用的旋風(fēng)分離器有單個(gè)的和并聯(lián)的多管式旋風(fēng)除塵器裝置，對(duì)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(fēng)分離+濾芯過(guò)濾的結(jié)構(gòu)，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(guò)旋風(fēng)分離的粉末再次被后置的濾芯過(guò)濾，被截留的粉末量少，其中超細(xì)粉含量大，不再被利用；經(jīng)過(guò)濾芯的含有極少量更細(xì)的粉末隨空氣排放，排放的空氣按照設(shè)計(jì)已滿(mǎn)足衛(wèi)生許可要求。由表1可知，經(jīng)旋風(fēng)分離后，假設(shè)10μm以上的粉末有90%被除去（實(shí)際要高），則經(jīng)過(guò)旋風(fēng)到達(dá)濾芯的3μm以上的粉末（超細(xì)粉）僅有0.1%。旋風(fēng)分離回收示意見(jiàn)圖3。

        5.1風(fēng)速與風(fēng)量

        粉末粒子在旋風(fēng)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(shí)，通過(guò)風(fēng)量越大則速度越快。對(duì)于沒(méi)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(méi)有濾芯式回收因?yàn)V材堵塞造成的回收效果下降的情況。但對(duì)于旋風(fēng)+濾芯過(guò)濾的組合方式，設(shè)備投入運(yùn)行一定時(shí)間后，同樣會(huì)有濾材堵塞的問(wèn)題。即旋風(fēng)分離的效果也會(huì)隨使用情況而變化，當(dāng)后置濾芯堵塞后通風(fēng)量減小，回收效果變差。此時(shí)同樣遇到濾芯的清理和壽命問(wèn)題。

        5.2換色更迅速

        旋風(fēng)+濾芯過(guò)濾的組合回收方式更有利于快速換色，換色比濾芯式初級(jí)回收更節(jié)省時(shí)間和粉末，用壓縮空氣清理旋風(fēng)分離器比吹干凈濾芯要快，所以濾芯回收往往使用多個(gè)換色組件來(lái)實(shí)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(jí)濾芯或旋風(fēng)分離后，不再進(jìn)一步過(guò)濾直接排放的方式，對(duì)噴粉房?jī)?nèi)負(fù)壓的保持是有利的，可以減少粉末從開(kāi)口外溢的機(jī)會(huì)。但如果排放空氣流通距離太長(zhǎng)、轉(zhuǎn)彎多或者將多個(gè)排氣通道連接在一起的方式（互相影響）都會(huì)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(dú)。由于終端空氣是直接排放，且沒(méi)有經(jīng)過(guò)更細(xì)的過(guò)濾，較多的超細(xì)粉會(huì)被釋放到空氣中。當(dāng)排氣口距離居民區(qū)較近時(shí)會(huì)有粉塵污染的投訴；如果采用車(chē)間內(nèi)排放，則沉降的粉末會(huì)造成表觀上回收效果不好的情況，此時(shí)回收效果和過(guò)濾精度成為一對(duì)矛盾。解決矛盾時(shí)，就又回到終極過(guò)濾精度的難題上。

        6.2平臺(tái)粉末的回收和及時(shí)利用

        平臺(tái)粉末的及時(shí)回收利用是噴粉設(shè)備回收效果的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。平臺(tái)粉末及時(shí)回到流化供粉裝置才能與新粉末混合使用，如果平臺(tái)粉末長(zhǎng)期停留，將導(dǎo)致新舊粉末比例失調(diào)，造成質(zhì)量問(wèn)題隱患。一款進(jìn)口設(shè)備采用底部吹掃收集的方式，減少底部粉末的積壓，對(duì)保持質(zhì)量穩(wěn)定、減少換粉清理時(shí)間等具有積極意義。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)可以設(shè)計(jì)制造該類(lèi)設(shè)備，并完成相應(yīng)的舊設(shè)備改造。

        7.提高回收能力的總體思路

        粉末從噴槍出來(lái)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(tái)成為平臺(tái)回收粉(m2)、回收到濾芯上并被震落下回收使用或旋風(fēng)分離回收使用（m3）、被終極過(guò)濾器截獲（m4）、排放(污染m5)或初級(jí)回收直接排放（污染M4）、由噴粉房開(kāi)口飄落到工作場(chǎng)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(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)工件處停止噴涂、工件良好接地、手動(dòng)噴涂或開(kāi)發(fā)類(lèi)似噴漆系統(tǒng)的機(jī)械手智能?chē)娡康取?/p>

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

        ⑶增大過(guò)濾面積并提高過(guò)濾精度。在保證噴房?jī)?nèi)特定負(fù)壓的前提下，使透過(guò)終極過(guò)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(shè)計(jì)為一個(gè)粉末過(guò)濾和沉降的空間，同時(shí)濾材可包容更多粉末，緩慢的流速有利于粉末的過(guò)濾并與空氣分離。

        8.結(jié)語(yǔ)

        提高回收效果的實(shí)質(zhì)是如何同時(shí)增加回收設(shè)備的通風(fēng)量和提高過(guò)濾材料的過(guò)濾精度。提高通風(fēng)量，可以減少粉末從設(shè)備開(kāi)口逸出的傾向；提高過(guò)濾精度，可以減少細(xì)粉末從排風(fēng)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(guò)濾精度并增加過(guò)濾面積。在涂裝設(shè)備中，沒(méi)有廠(chǎng)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(bào)道，有能力的廠(chǎng)家不妨進(jìn)行探討。借鑒其它領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)為涂裝應(yīng)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(shù)不但可以獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也是對(duì)世界涂裝行業(yè)的貢獻(xiàn)。