汽車涂裝溶劑型生產(chǎn)線進(jìn)行水性化改造的實(shí)踐與總結(jié)

丁太節(jié)

摘 要：在提倡環(huán)保的背景下，福建奔馳汽車廠實(shí)施上涂水性漆改造的項(xiàng)目介紹。包括涂料輸送循環(huán)系統(tǒng)改造、空調(diào)，循環(huán)風(fēng)給氣系統(tǒng)改造、色漆中間烘房改造、色漆機(jī)器人噴涂系統(tǒng)改造等，在成功實(shí)施改造項(xiàng)目的同時(shí)，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(jì)以來(lái)，日益發(fā)展的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)與日趨嚴(yán)峻的空氣質(zhì)量指標(biāo)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(fēng)口，國(guó)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(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃通知》等文件要求相關(guān)部門進(jìn)行管控，其中VOCs污染都受到點(diǎn)名批評(píng)，而汽車工業(yè)涂裝對(duì)于VOCs排放污染難逃其咎。為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，改善環(huán)境，福建奔馳汽車廠開(kāi)始了水性漆改造，計(jì)劃用水性漆涂料代替溶劑型涂料進(jìn)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(xiàn)力量。

1 水性漆涂料介紹

水性漆工藝從2005年引入中國(guó)后，便開(kāi)始陸續(xù)運(yùn)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(diǎn)，有機(jī)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(huì)批準(zhǔn)，2017年將實(shí)施上涂水性改造項(xiàng)目，以滿足國(guó)家法規(guī)要求，達(dá)成減排優(yōu)化，保護(hù)環(huán)境目的。該項(xiàng)目?jī)?nèi)容涵蓋：對(duì)涂裝車間現(xiàn)行色漆&罩光漆設(shè)備改造的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試以及試裝配合。

3 改造方案

改造計(jì)劃由2017年立項(xiàng)，跨度14個(gè)月工期，利用夜班和周末施工，保證白班正常生產(chǎn)，在國(guó)慶春節(jié)長(zhǎng)假完成設(shè)備調(diào)試，于2018年3月春節(jié)回來(lái)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(guò)將一定黏度的涂料通過(guò)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(guò)循環(huán)管路將涂料輸送至相應(yīng)工位水性涂料要求存儲(chǔ)環(huán)境PH穩(wěn)定，環(huán)境溫度范圍5-35℃，調(diào)漆間存儲(chǔ)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(shí)將調(diào)漆間油壓泵改造為電動(dòng)泵（自動(dòng)識(shí)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(yīng)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(duì)所有設(shè)備、管路進(jìn)行鈍化處理和深度清潔，如圖1所示：主要包括針對(duì)系統(tǒng)中存在的金屬屑、雜質(zhì)、機(jī)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(fēng)系統(tǒng)改造

與傳統(tǒng)溶劑型涂料不同的是，水性漆涂料對(duì)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(wú)降溫系統(tǒng)，無(wú)法穩(wěn)定控制溫濕度，因此在ASU里需增設(shè)冷凍機(jī)、冷盤管等相關(guān)溫控設(shè)備。

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

噴房循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)：因水性漆涂料噴涂工藝中排風(fēng)溶劑含量很低，增設(shè)循環(huán)風(fēng)裝置，通過(guò)過(guò)濾后將冷量回收再利用，達(dá)到節(jié)約能耗目的。但是循環(huán)風(fēng)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(fēng)，將循環(huán)風(fēng)引入機(jī)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(fēng)機(jī)—三樓ASU—過(guò)濾—噴房平衡室—機(jī)器人噴涂。

3.3 色漆機(jī)器人系統(tǒng)改造

傳統(tǒng)溶劑型涂料噴涂機(jī)器人采用內(nèi)加電模式進(jìn)行噴涂，由于水性漆低電阻、高電導(dǎo)率的特點(diǎn)，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(duì)色漆機(jī)器人噴杯與八爪進(jìn)行改造后采用外加電模式進(jìn)行噴涂，但外加電八爪極易受漆霧污染，需要經(jīng)常對(duì)八爪進(jìn)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(guò)室溫流平再噴涂清漆，而水性漆色漆由于其“水”性的特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致清漆噴涂無(wú)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(wèn)題，因此需增設(shè)中間烘房預(yù)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(zhǎng)約24米，主要分成三段，分別為升溫段;烘烤時(shí)間2-3分鐘，要求空氣濕度小于10g/kg、保溫段;烘烤時(shí)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(shí)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?jī)?nèi)部采用LNG加熱方式進(jìn)行烘烤，同時(shí)升溫段與保溫段分段燃燒，分別保證對(duì)應(yīng)工藝溫度，同時(shí)為了防止升溫段、保溫段和冷卻段之間串風(fēng)，分段前后使用風(fēng)幕隔開(kāi)。

4 改造成果

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

涂料循環(huán)管路：一周內(nèi)沒(méi)有噴涂計(jì)劃時(shí)，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(shí)左右，一來(lái)減少能源損耗，二來(lái)減少涂料在管路循環(huán)過(guò)程中受到的破壞。在正式生產(chǎn)開(kāi)線之前，保證循環(huán)攪拌4小時(shí)以上，便可以正常使用。

當(dāng)一周以上沒(méi)有噴涂計(jì)劃時(shí)，則可將涂料由循環(huán)系統(tǒng)中打出至包裝桶內(nèi)存儲(chǔ)，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(dǎo)入循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中，便可正常使用。

環(huán)境：水性漆有機(jī)溶劑含量小，VOC排量低，配合2K清漆工藝，車間VOC排放量?jī)H為原系統(tǒng)20%左右。并且在生產(chǎn)過(guò)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(duì)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(chǔ)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(kāi)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(shí)提升車身整體外觀性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

水性漆改造是一個(gè)龐大且復(fù)雜的工程，時(shí)間跨度長(zhǎng)、牽涉部門廣、改造未知因素多，得益于項(xiàng)目前期的充分準(zhǔn)備、各部門的全力配合和縝密的計(jì)劃組織，福建奔馳成功實(shí)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(yàn)。

未來(lái)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(jìn)，相信水性漆工藝會(huì)陸續(xù)成為涂裝生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)配置，福建奔馳也會(huì)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(shí)綠色環(huán)保的涂裝工藝。

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