1.引言 
        粉末涂料是環境友好型涂料的一種，其無溶劑揮發、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想到粉塵彌漫的工作環境和蓬頭垢面的操作工人。因此，粉末涂料在對大環境有利的同時，回收差的設備造成的粉塵污染對噴涂區域的小環境的影響較為惡劣。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，為粉末涂裝創造一個較為清潔的生產環境，對提高產品質量、穩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。總體趨勢是價格昂貴的進口設備回收效果優良，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形式，排放到車間及噴粉室內部稱為內循環形式。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，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和折高。目前市場上所售濾芯的技術參數比較混亂，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為：大顆粒被阻截、小顆粒通過、與濾材孔隙相當的顆粒被鑲嵌。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部；部分使用帶有旋轉翼結構的裝置邊旋轉邊清理。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一般備有一個反吹氣儲氣包，需要調整好氣源壓力、脈沖間隔和脈沖寬度3個數據指標，以獲得恰當的沖擊力量。有些人認為清理次數多就可以將濾芯清理干凈，所以將脈沖間隔調到很小，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、可調的；脈沖控制也可調整脈沖間隔和脈沖寬度，這樣可以根據每次清理的情況進行調整，對不同的濾芯狀況采用不同的控制參數（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、應用環境等均不相同，不同廠家所采取的控制參數也是不同的。確定反吹參數的標準有兩點：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。在現場查看時曾發現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。反吹系統正常、3個參數控制良好的設備，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，行業缺少濾芯效能檢驗的設備，所以報廢缺少統一的指標。計劃設計的檢驗設備將采取測試濾芯通風量的方式，并給出數據值，由數據值判定濾芯是否已失效。目前判定報廢的依據是，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省購買成本，也可判定回收能力的瓶頸所在。判定依據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；或將現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。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。目前涂裝行業應用的旋風分離器有單個的和并聯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生許可要求。由表1可知，經旋風分離后，假設10μm以上的粉末有90%被除去（實際要高），則經過旋風到達濾芯的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經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（例如直接排放的外循環方式）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較近時會有粉塵污染的投訴；如果采用車間內排放，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，造成質量問題隱患。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，對保持質量穩定、減少換粉清理時間等具有積極意義。目前國內已經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。其方法是調整好噴槍高壓靜電、采用自動控制系統無工件處停止噴涂、工件良好接地、手動噴涂或開發類似噴漆系統的機械手智能噴涂等。

        ⑵粉末粒徑分布合理優化，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新的一種方式。涂裝創新的課題很多，創新的技術不但可以獲得可觀的經濟效益，也是對世界涂裝行業的貢獻。