为控制涂装固定污染源大气污染物的排放，保障人体健康、保护生态环境并改善空气质量，国内外各大汽车企业已普遍采用水性涂料，尤其是在新建的涂装生产线中。
采用传统溶剂性涂料的机器人静电喷涂为内部充电方式，其涂料利用率可达90%以上。采用水性涂料外部充电方式的机器人静电喷涂，其涂料利用率约为60%，且因为静电爪外伸造成污染较大，无法实施带电内喷(车身内表面喷涂)。如今，水性涂料内部充电方式(弹匣式或注射式，结构复杂)技术不断成熟，涂料利用率可达到70%，已经有实际使用案例，并可实现静电内喷。目前，ABB、SAMES、FANUC、HonDA EG和川崎等几家主流机器人厂家投入了大量精力对水性涂料内部充电方式进行研究。
静电喷涂的原理
静电喷涂是使涂料带上负电荷，并让被涂物接地。当带有负高电压的涂料被喷向被涂物时，由于静电感应，被涂物表面产生正电荷，于是在涂装机器与被涂物之间形成一条条喷涂的轨迹。在静电引力的作用下，涂料附着于被涂物表面，而负电荷通过接地放电。
静电喷涂的主要优点是静电引力可以提高涂着效率。但需注意的是，专用的机器/喷枪需要采用专用的安全结构和安全措施。
水性涂料的静电喷涂及绝缘方法
1.水性涂料的静电喷涂
溶剂涂料的电阻值大(通常为0.4～4 MΩ)，基本上不通电，因此不需要绝缘等特别手段就能在旋杯和喷枪内增加高电压，溶剂涂料在传统的静电涂装中成立。
水性涂料具有电阻小、通电性良好的特性。通过高压发生器增加(+)的电荷，并通过设备(机器人和涂料管路)放电。在增加高电压的瞬间，各机器通过地线产生电流，这样产生静电的就不只是旋杯周围，水性涂料通过导电性的涂料(水)会产生漏电，因此水性涂料在传统的静电涂装中不成立。所以在水性涂料的静电涂装中必须设置一套具备绝缘功能的专用涂装机器系统。
2.水性涂装的绝缘方法
(1)供给系统总绝缘方式 即机器人、泵和罐体全都绝缘，主要特征为设备投资大，齿轮泵(电动机)等设备的绝缘较难实现，在实际生产中的应用较少。
(2)车身直接增加电压方式 即给车身增加正电压，主要特征为静电容量大、危险且车身的颗粒附着多，在实际生产中没有应用。
(3)外部充电方式 即由外部电极向喷出的涂料粒子增加电压，主要特征为间接加电导致损耗大、涂着效率低，在实际生产中有相关应用。
(4)内部充电方式 即以物理方式切断供给系统，主要特征为中转槽的结构复杂、需进一步研究换色损失的最小化，在实际生产中有相关应用。
外部充电与内部充电的比较
1.基本说明
(1)外部充电方式(见图1) 该方式与内部充电的机器人系统相比，一次性投资金额少。但相比于内部充电(70%)而言，外部充电(60%)产生的涂料废液较多，这导致材料使用量增加，成本增高;涂装效率低;合格率下降;涂装设备脏污，外部污染严重(清扫频率高)，喷枪主体和机器人污染严重，影响品质(易导致飞溅);喷房/分离槽污染严重等。
(2)内部充电方式(见图2) 与外部充电的机器人系统相比，该方式理论上的换色损耗极少或几乎没有，但投资金额大、占用空间大、维护运行成本高(消耗品多)且维修工时多。
2.比较说明
对水性涂料机器人静电喷涂外部充电方式与内部充电方式进行比较(见表)，综合考虑涂着效率、投资成本、维护性和清洗时所消耗的涂料以及溶剂的损失，可以看出两种方式各有所长。根据机器人水性涂料静电喷涂市场技术的发展动向，以及长期以来各大机器人、水性旋杯供应商(如ABB、Sames以及杜尔等)的新技术开发、应用，可以看出，在一开始的技术摸索期，人们混合采用内/外部充电方式;之后，由于内部充电方式换色时的损耗问题无法得到解决，人们倾向于使用外部充电方式;在最终克服和解决了换色损失的技术难题后，未来内部充电方式将得到全面普及和应用，内部充电技术的发展速度也将越来越快。
结语
随着科技的进步，尤其是软件、自动化等技术的不断完善和提高，水性涂料机器人静电喷涂的内部充电和外部充电系统将在投资成本、维护性和适应性等方面实现突破和提升，更好地满足现场实际使用;同时不断提升油漆涂着效率、减少涂料损失和清洗时的溶剂耗量，真正做到降低VOC的排放，更节能、更环保，实现保护环境、消除或减轻污染的最终目的。
作者：奇瑞汽车股份有限公司 占早华 杨报军
