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[复合材料] 实现注塑部件单层高光效果的基础

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发表于 2015-7-16 23:55:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
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实现注塑部件单层高光效果的基础

实现注塑部件单层高光效果的基础

        图1 这种CO2喷雾系统与一个转台一起,被集成到了一个5.5 m×4 m×3 m的大型喷涂室内,其所占空间比带有干燥机的强力冲洗系统减少了很多(图片由大众Braunschweig塑料技术公司提供)

        按照“少即是多”的原则,位于德国Braunschweig的大众塑料技术公司已开始在一种新型的内饰部件上使用一种单层的喷涂系统。该工艺不仅减少了能源消耗和污染物的排放,而且半透明的金属漆还赋予已具有光泽的注塑部件更加精美的外观。然而,该喷涂系统要求所喷涂表面要绝对干净而无残余污物。借助于一种CO2喷雾清洁技术,使得该要求得以满足,且材料表面得到了柔和的清洁处理。
        为了节约能源和成本以及减少对环境的影响,大众汽车公司的生产工厂采用了一些最新的技术,如热电联供装置、沼气装置、无填料的车身喷涂系统以及能够从溶剂污染过的排放气体中回收能源的热能复燃室等。在开发和制造如仪表板、装饰条、通风格栅和空气扩散器等内饰部件时,大众汽车公司为其在德国Braunschweig的塑料技术公司(Volkswagen Plastics Technology)寻求了一些能进一步提高可持续性的生产方法。
        清洁——对产品质量具有关键作用
        大众塑料技术公司每天需要加工大约45 t的塑料粒子,以生产注塑成型的部件。该公司生产大约450种具有不同颜色的内饰部件,这些部件被安装到大众遍布全球的各种乘用车和Multivan T5商务车中。在这些部件中,有一些是具有高光表面的注塑成型件,它们能够直接被安装到汽车上而无需喷涂。然而,该欧洲最大的汽车制造商所生产的最新车型中的一款,则配备了一种采用ABS/PC合金材料制成的高光面板,该部件在注塑成型后,需要喷涂半透明的高光金属漆。“这种涂料无需底涂,只需在部件上喷涂单一的一层即可,因而要求部件表面必须非常完美,即使是极微小的灰尘颗粒或水痕,都可能导致废品的产生。因此,我们需要一种清洁解决方案,它必须是高效的,能够对材料进行柔和的处理,并可确保获得质量一致的产品。”大众Braunschweig 工厂负责喷涂/塑料技术规划的Uwe Strauβ 解释说。
       

实现注塑部件单层高光效果的基础

实现注塑部件单层高光效果的基础

        图2 可满足大约20种不同部件清洁处理的特定的部件清洁程序被存储在机器人的控制系统中。为了防止部件再次受到污染,所有被清除下来的灰尘都能够被抽走(图片由大众Braunschweig塑料技术公司提供)

        CO2喷雾解决方案
        作为一种传统的清洁处理方法,采用强力冲洗系统的湿法化学溶剂清洁处理工艺因成本和环保问题而在很多情况下被禁止使用,而较高的空间要求使得在喷涂车间的上游安装一个清洁系统几乎是不可能的。使用传统的干冰清洁系统进行的试验表明,当用干冰作为清洁媒介时,极易损坏敏感的部件表面。“由advanced clean production 公司(简称“acp”)提供的CO2喷雾处理技术给我们提供了一种选择,使我们可以将我们的要求告诉公司的每一位员工。很快,我们就获得了一个解决方案的提案,而一系列的试验则证明了我们能够利用该工艺实现最佳的清洁处理。” Uwe Strauβ 回忆说。该CO2喷雾技术采用液态CO2取代了干冰粒子,所使用的CO2气体则来自化工行业各生产流程中产生的附属物。这是一种对环境友好且不浪费能源的清洁工艺。
        对材料进行干式、柔和的处理而无任何残余物
        由acp公司制造的这种模块化的CO2喷雾系统具有高效的清洁能力,这主要归因于可提供超音速射流的两组件环形喷嘴,该喷嘴被集成到紧凑的清洁头中。液态CO2通过喷嘴被导出,在出口处迅速膨胀而形成一种雪花和气态的混合物。将无油的压缩气体送入芯层射流中,以作为夹层射流来加速这种无毒、不燃的CO2雪花结晶体达到超音速状态。当这种易于聚集的射流冲击到待清洁表面上时,这种雪花状的结晶体就会液化,然后发挥净化效力。这种净化冲力会引起任何微小污染物的脱离并将其清除干净。在液化过程中,CO2还可作为一种溶剂而将有机污染物去除干净。同时,由于雪花结晶体的硬度较小,因而使部件的高光泽表面可得到柔和的处理,并可获得高再现性的清洁效果。“在试验过程中,我们还对采用不同材料制成的其他部件做了一系列的清洁处理,结果表明,这种CO2清洁工艺适用于我们所有的部件。” Uwe Strauβ介绍说。
       

实现注塑部件单层高光效果的基础

实现注塑部件单层高光效果的基础

        图3 按批次清洁干净的部件

        将清洁处理集成到喷涂工艺中
        按照大众塑料技术公司的要求,acp公司设计了一种机器人清洁处理系统,该系统带有一个含7个清洁头的喷嘴排。依据部件形状而为每个部件设定的特定程序被存储在机器人的控制系统中,从而确保了大约20个不同部件中的每一个都能得到完全自动化的清洁处理。被存储在罐中的无油压缩空气和液态CO2通过一个软管被送到喷嘴排中。
        这种机器人装置被集成到一个5.5 m×4 m×3 m的操作室中,这一靠后墙安置的清洁室带有一个连续的抽风单元,它可防止清洁干净的部件在被移出时再次受到灰尘的污染。在该操作室内清洁工序的下游装有一个转台,它能单独启动,允许高架的传动装置旋转180°。“无论是在工艺试验阶段,还是在我们使用了这种清洁系统以后,acp公司都为我们提供了完善的服务支持,从而使我们仅用了3个月的时间,就将该系统集成到了喷涂工艺中。” Uwe Strauβ说。
       

实现注塑部件单层高光效果的基础

实现注塑部件单层高光效果的基础

        图4 在已具有高光表面的注塑成型的面板上,喷涂了单一的一层半透明涂料,这要求表面绝对不能有粒状和膜状的污染物(图片由大众Braunschweig塑料技术公司提供)

        具有高成本效益的连续生产
        自2010年8月以来,CO2喷雾系统已被用于大众公司Braunschweig工厂一天3班的连续生产中,它每天清洁的塑料部件达几千个。
        “这些部件被直接悬挂在注塑成型车间的特殊喷涂架上。当处理高光部件时,工人们需要戴上手套。” Uwe Strauβ解释说。这些安装在推车上的喷涂架被运往喷涂生产线上,并进入喷涂环节。该喷涂生产线的第一工位是清洁单元,为了防止灰尘沉积到清洁后的部件上,这些部件是通过一个装有两个电离棒的工作站被送入的。当这些部件通过较短的、被设计为洁净室的路径而进入到喷涂工位后,两台机器人即对它们进行喷涂。在离开蒸发区域后,这些部件在大约80℃的温度下进行干燥。
        “利用acp公司的CO2喷雾系统,我们不仅获得了一种具有成本效益且可靠的清洁解决方案,而且成功地减轻了工人的劳动强度和对环境的污染,同时还再次降低了3%的废品率。” Uwe Strauβ总结道。
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