丁太節(jié)

摘 要：在提倡環(huán)保的背景下，福建奔馳汽車廠實施上涂水性漆改造的項目介紹。包括涂料輸送循環(huán)系統(tǒng)改造、空調(diào)，循環(huán)風給氣系統(tǒng)改造、色漆中間烘房改造、色漆機器人噴涂系統(tǒng)改造等，在成功實施改造項目的同時，為汽車涂裝車間的水性漆噴涂投產(chǎn)使用提供參考信息。

關(guān)鍵詞：水性漆;VOC;PCS涂料輸送循環(huán)系統(tǒng);汽車涂裝

Abstract： Under the background of advocating environmental protection， fujian Benz automobile factory carries out the project of transformation of waterborne paint. It includes the transformation of coating conveying and circulating system， air conditioning， circulating air supply system， paint drying room in the middle， paint robot spraying system， etc. It provides reference information for the production and use of water-based paint spraying in the automobile painting workshop while successfully implementing the transformation project.

Keywords： Water-basedpaint; VOC; PCS coating conveying and circulating system; Car coating

前言

21世紀以來，日益發(fā)展的經(jīng)濟形勢與日趨嚴峻的空氣質(zhì)量指標背道而馳。2016-2020隨著“十三五規(guī)劃”的發(fā)布，綠色環(huán)保工業(yè)工藝的討論再次被推上風口，國家接連發(fā)布《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案通知》、《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃通知》等文件要求相關(guān)部門進行管控，其中VOCs污染都受到點名批評，而汽車工業(yè)涂裝對于VOCs排放污染難逃其咎。為了響應國家號召，改善環(huán)境，福建奔馳汽車廠開始了水性漆改造，計劃用水性漆涂料代替溶劑型涂料進行噴涂，從而減少工業(yè)涂裝VOC排放，也為水性漆涂料在涂裝行業(yè)的普及貢獻力量。

1 水性漆涂料介紹

水性漆工藝從2005年引入中國后，便開始陸續(xù)運用于涂裝工藝中，與溶劑型油漆不同，溶劑型油漆成分中溶劑成分占比50%，固體分占比50%，而水性漆成分中，水分占比49%，溶劑占比16%，固體分占比35%，正是水性漆以清水為稀釋劑的成分特點，有機溶劑含量小，相比溶劑型油漆以溶劑作為稀釋劑，具有超低的VOCs含量。

2 水性漆改造背景

2014年福建奔馳涂裝車間已順利完成中涂水性漆改造。根據(jù)規(guī)劃并經(jīng)股東會批準，2017年將實施上涂水性改造項目，以滿足國家法規(guī)要求，達成減排優(yōu)化，保護環(huán)境目的。該項目內(nèi)容涵蓋：對涂裝車間現(xiàn)行色漆&罩光漆設(shè)備改造的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試以及試裝配合。

3 改造方案

改造計劃由2017年立項，跨度14個月工期，利用夜班和周末施工，保證白班正常生產(chǎn)，在國慶春節(jié)長假完成設(shè)備調(diào)試，于2018年3月春節(jié)回來正式切換水性漆生產(chǎn)。

改造方案如下：

3.1 涂料循環(huán)輸送系統(tǒng)改造

PCS涂料輸送系統(tǒng)能夠通過將一定黏度的涂料通過攪拌和循環(huán)使其保持穩(wěn)定的性能，避免產(chǎn)生沉淀堵塞管路，然后通過循環(huán)管路將涂料輸送至相應工位水性涂料要求存儲環(huán)境PH穩(wěn)定，環(huán)境溫度范圍5-35℃，調(diào)漆間存儲區(qū)域恒溫恒濕。為此，改造需增設(shè)管中管溫控系統(tǒng)，PH監(jiān)控設(shè)備，同時將調(diào)漆間油壓泵改造為電動泵（自動識別液位調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速）。

新輸送涂料循環(huán)系統(tǒng)包括油漆循環(huán)系統(tǒng)（供給部分、傳輸部分、應用部分）以及管中管換熱系統(tǒng)，設(shè)備采用不銹鋼材質(zhì)。包括管路、閥門、密封圈等與涂料直接接觸的位置均要求具有非常好的耐酸、耐堿、耐溶劑性能并且在上漆使用前對所有設(shè)備、管路進行鈍化處理和深度清潔，如圖1所示：主要包括針對系統(tǒng)中存在的金屬屑、雜質(zhì)、機器人內(nèi)部管路、系統(tǒng)盲端和不循環(huán)管路的清洗排放。

3.2 噴房空調(diào)、給氣供風系統(tǒng)改造

與傳統(tǒng)溶劑型涂料不同的是，水性漆涂料對于使用環(huán)境溫濕度要求敏感，工業(yè)要求溫度23±2℃，濕度60-70%。

原噴房無降溫系統(tǒng)，無法穩(wěn)定控制溫濕度，因此在ASU里需增設(shè)冷凍機、冷盤管等相關(guān)溫控設(shè)備。

除濕行風路徑如圖2所示，主要為前提濾網(wǎng)—冷盤管—熱盤管，再通過噴淋加濕調(diào)控濕度。

噴房循環(huán)風系統(tǒng)：因水性漆涂料噴涂工藝中排風溶劑含量很低，增設(shè)循環(huán)風裝置，通過過濾后將冷量回收再利用，達到節(jié)約能耗目的。但是循環(huán)風溶劑濃度仍然偏高，不宜用于人工噴涂站，所以人工站使用新風，將循環(huán)風引入機器人站噴涂，可節(jié)約30%能耗。

循環(huán)路徑為人工噴涂噴房頂部平衡室垂直給氣—沉降漆霧—文丘里氣水分離—排氣風機—三樓ASU—過濾—噴房平衡室—機器人噴涂。

3.3 色漆機器人系統(tǒng)改造

傳統(tǒng)溶劑型涂料噴涂機器人采用內(nèi)加電模式進行噴涂，由于水性漆低電阻、高電導率的特點，不適合使用原有的內(nèi)加電噴涂系統(tǒng)，如圖3所示;因此針對色漆機器人噴杯與八爪進行改造后采用外加電模式進行噴涂，但外加電八爪極易受漆霧污染，需要經(jīng)常對八爪進行清潔。

3.4 中間烘房設(shè)置

舊噴涂系統(tǒng)中噴完色漆后通過室溫流平再噴涂清漆，而水性漆色漆由于其“水”性的特點，會導致清漆噴涂無法覆蓋完全，影響清漆金屬定向和成膜上漆平坦性，造成針孔等品質(zhì)問題，因此需增設(shè)中間烘房預烘烤將水分釋放，保證清漆外觀與功能完好。

中間烘房安裝位置為舊系統(tǒng)流平區(qū)，長約24米，主要分成三段，分別為升溫段;烘烤時間2-3分鐘，要求空氣濕度小于10g/kg、保溫段;烘烤時間3-7分鐘，要求空氣濕度小于10k/kg，恒溫溫度90℃、以及冷卻段：烘烤時間2-3分鐘，要求噴清漆前車體溫度小于30℃，最終色漆脫水率要求大于85%。

烘房內(nèi)部采用LNG加熱方式進行烘烤，同時升溫段與保溫段分段燃燒，分別保證對應工藝溫度，同時為了防止升溫段、保溫段和冷卻段之間串風，分段前后使用風幕隔開。

4 改造成果

綜合涂料廠商與生產(chǎn)改造實施，整理匯總關(guān)于水性漆導入改造相關(guān)信息，表格如下：

涂料循環(huán)管路：一周內(nèi)沒有噴涂計劃時，涂料循環(huán)系統(tǒng)可采用半停半用狀態(tài)，即每天僅循環(huán)攪拌2小時左右，一來減少能源損耗，二來減少涂料在管路循環(huán)過程中受到的破壞。在正式生產(chǎn)開線之前，保證循環(huán)攪拌4小時以上，便可以正常使用。

當一周以上沒有噴涂計劃時，則可將涂料由循環(huán)系統(tǒng)中打出至包裝桶內(nèi)存儲，并將循環(huán)系統(tǒng)及管路清洗干凈，在正式生產(chǎn)之前，將涂料重新導入循環(huán)系統(tǒng)當中，便可正常使用。

環(huán)境：水性漆有機溶劑含量小，VOC排量低，配合2K清漆工藝，車間VOC排放量僅為原系統(tǒng)20%左右。并且在生產(chǎn)過程中的涂裝工具和設(shè)備可以采用水洗，再次減少溶劑使用，對人體傷害較低，也得益于水性漆需求的環(huán)境溫度，作業(yè)員的工作環(huán)境也得到改善，從夏季噴房最高溫38℃以上降到全年23℃左右。

安全性：由于其水含量高，安全性能較溶劑型涂料更好。

存儲使用：防沉降性好，穩(wěn)定性高，在停線或暫停使用期間可以間歇式開啟循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)約成本。

外觀性能：連同已經(jīng)完成的中涂水性漆改造，水性漆生產(chǎn)線改造已全部安裝完成，中涂水性涂層為車身提供防紫外線、抗石擊功能，色漆水性涂層提供遮蓋性和最終顏色，雙涂層保障了車身膜厚的同時提升車身整體外觀性能。

5 結(jié)束語

水性漆改造是一個龐大且復雜的工程，時間跨度長、牽涉部門廣、改造未知因素多，得益于項目前期的充分準備、各部門的全力配合和縝密的計劃組織，福建奔馳成功實現(xiàn)了溶劑型噴涂向水性漆噴涂的轉(zhuǎn)變，并且這條產(chǎn)線也成為福建省第一條水性漆汽車生產(chǎn)產(chǎn)線，為其他工廠提供了寶貴的改造經(jīng)驗。

未來綠色逐漸成為發(fā)展的主旋律，隨著環(huán)保工藝的高歌猛進，相信水性漆工藝會陸續(xù)成為涂裝生產(chǎn)的標準配置，福建奔馳也會繼續(xù)秉承著可持續(xù)發(fā)展理念在更多領(lǐng)域貫徹落實綠色環(huán)保的涂裝工藝。

參考文獻

[1] 胡慧艷.PPG水性漆施工要求與修補技巧[J].價值工程，2016， 35 （15）：150-152.

[2] 經(jīng)久艷，朱廣.客車水性漆涂裝設(shè)備的探索[J].現(xiàn)代涂料與涂裝， 2016，19（10）：70-72.

[3] 林秀霞，陳德地.汽車涂裝室內(nèi)部風量及風平衡[J].機電技術(shù)， 2014 （4）：94-97.

[4] 王浩，路慧喜，徐春.水性漆在汽車車身涂裝上的應用[J].塗料工業(yè)， 2010，40（4）：000033-36.

[5] 田云[1]，王淼[1]，張東民[1].淺析水性漆施工對涂裝線設(shè)備的要求[J].汽車工藝與材料， 2009（2）.