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汽車塗裝生產線溶劑型油漆塗裝車間改造成水性漆方案

[來源:汽車塗裝生產線][作者:傳統塗裝車間改造][日期:20-06-04][熱度:]

  根據環保法律的要求的相應提高,也伴隨著環保節能減排政策的出台,水性漆已經成為了各個新建塗裝生產線的用料,特別是汽車行業。相對於新建水性漆生產線,部分汽車企業將塗裝生產線由溶劑型改造為水性漆的難度更大,主要是受原生產線設備、布局及空間的影響較大。

一、水性漆與溶劑型油漆對比

 水性漆與傳統溶劑型漆一樣,基本成分包括水、樹脂、顏料和添加劑等。水性漆所含溶劑主要是水,樹脂分散在水中形成聚合物分散體係,它能夠顯著地降低VOC(揮發性有機化合物)。采用溶劑型漆時的VOC排放量約為130g/m2,而采用水性漆(陰極電泳+水性中塗+水性色漆+溶劑型雙組份高固體份清漆),VOC排放量可降低到約36g/m2。

 水性漆的物理特性決定了其具備的特點包括:顏料分散性不好;分散粒子的穩定性差,分散粒子受剪切力後會被破壞;表麵張力大,在施工過程中要加強管理;蒸發熱和熱容值高,受溫度、濕度的影響大;導電性好,在采用靜電噴塗時,要采用恒電流控製;腐蝕性大,對容器、輸送管路等受潮部位易腐蝕。表為某型號水性漆和溶劑型油漆物理特性對比。

二、水性漆改造及注意事項

 水性漆與溶劑型油漆物理特性的不同決定與水性漆相關的設備要進行相應的改造,分別為機器人噴塗係統、輸調漆係統、噴漆室及空調係統、預烘幹爐、強冷係統(新增設備)和其他設備。

 

 1. 噴塗機器人係統

 水性漆較好的導電性及腐蝕性決定了機器人的部分部件需更換:

(1)由於水性漆良好的導電性,原用於溶劑型油漆恒電壓的高壓發生器及控製器,需更換為適應水性漆恒電流的高壓發生器及控製器。加壓方式分為外部加電和內部加電。

(2)由於水性漆粘度與溶劑型油漆不同,其粘度高,對剪切力敏感,金屬腐蝕性強,因此必須更換噴杯。水性漆是內部加電方式,因此需要更換為水性漆霧化器。

(3)某塗裝車間在規劃時,要求機器人的部件能夠同時適應溶劑型漆和水性漆要求,因此除上述部件需要進行更換,其餘的均不要更換。

同時,凡與油漆接觸的部件必須用清洗劑和純水清洗幹淨。

(4)由於水性漆表麵張力很大,因此要保證霧化空氣的壓力為0.8~1Mpa,最小動態壓力為0.8Mpa。機器人監控係統內含有2套控製係統,分別用於溶劑型和水性漆,在切換的過程中,能夠快速下載水性漆的新參數。

   2. 輸調漆係統

 鑒於水性漆的腐蝕性,水性漆的管路等與油漆接觸的金屬部件,應為不鏽鋼SUS304或以上的材料。此外,水性漆的高粘度、低剪切力決定水性漆和溶劑型油漆的輸送管路有所不同。用於取代溶劑的純水要引到調漆間用於水性漆的調漆和清洗。

(1)某塗裝車間在規劃時已經考慮後期要切換至水性漆。調漆罐、輸送罐及輸送管路等材質均為SUS304,僅需要使用清洗劑進行清洗即可。更換所有運動部件的密封圈,使用溶劑和DI水清洗所有與油漆接觸的部件,包括泵、攪拌器及溫度表等。手工噴槍清洗後可以再使用。

(2)需要更換部件或再安裝部件包括:主循環管路至機器人和手工槍站的支管、軟管球閥,手工噴槍的空氣帽和噴嘴,槍下快接。油漆換熱器需要更換,原中塗、色漆及清漆共用的1#溶劑管路,要改造為清漆專用。原色漆使用的2#溶劑新接管路後與中塗共用DI水。原用於廢溶劑集中回收的管路需要與溶劑型的清漆斷開,分別回收水性漆和溶劑型油漆的廢溶劑。

(3)DI係統包括三部分:清洗劑Amine的500L存貯罐係統,增加用於調整混合清洗劑和純水的1000L罐係統,原1000L溶劑罐改為純水供應罐。純水和Amine通過一定比率混合後供調漆和清洗使用,為控製兩者按一定的比率混合,需要在各自管路中分別設有計量裝置。

(4)水性漆的存貯及運輸:水性漆對溫度很敏感,因此水性漆在運輸和貯存時有較高要求。溫度控製在5℃~30℃,在冬季和夏季運輸過程中需有加熱或冷卻裝置。在倉庫和調漆間內需有空調,根據倉庫空調溫度調節能力確定水性漆入庫的時間,確保水性漆的施工溫度最佳。

  3. 噴漆室及供排風係統

 水的蒸發速率與相對濕度密切相關,相對濕度高時,水的蒸發速率很低。因此,噴漆室的相對濕度和溫度必須控製在一定範圍內,以確保噴漆霧化過程中適量的水揮發掉,並且使水和有機溶劑在塗膜中保持適當平衡,其可使塗料有合適的表麵張力以潤濕噴塗表麵。 

(1)水性漆施工的範圍一般為:23±2℃;相對濕度:65%±5%。由於水性漆對溫度、濕度要求比較苛刻,因此務必要保證空調溫度係統能夠達到水性漆的施工溫濕度窗口,原有空調的表冷器換熱麵積冷凍水及冷卻水的管路不能滿足水性漆的要求,要進行相應改造。

(2)多數生產線的文丘裏槽等材質均為不鏽鋼SUS304,滿足水性漆對材料的需求。由於水性漆的腐蝕性,噴漆室的室體壁板以及功能區隔斷之間的隔板等材質均應為不鏽鋼SUS304材質。

(3)鑒於噴漆室冷量需求非常大,如果前期沒有預留相應的冷量,建議上溴化鋰製冷係統,某塗裝車間選用的是350萬大卡(製冷量為4 070kW,蒸汽壓力為0.8Mpa)。

  4. 預烘幹爐及強冷係統

水性漆的特性決定,水的高蒸發熱和熱容值使水性漆中的水蒸發慢。水蒸發慢在塗裝時易產生流掛,且使塗裝效率變差。需要設置預烘幹爐加熱區,將水從水性漆塗層中強製揮發出去。色漆水性漆預烘幹後是清漆的施工,因此必須保證車身表麵的溫度能達到可以施工溶劑型清漆,一般在清漆站入口車身溫度為30℃~36℃,因此需要對車身進行降溫。

 這部分是新增的設備,將晾幹間改造為水性漆烘幹爐和強冷室主要包括:2m氣密封段、18m加熱區段和1m氣密封段,最後是9m強冷區段;其次是天然氣燃燒器、熱風循環及冷卻係統等。

水性漆有效預烘幹時間為4min,有效強冷時間為2min。烘幹爐加熱采用天然氣直燃式燃燒爐,中塗線僅有水性漆預烘幹爐,沒有強冷室。

  5. 其他係統

(1)原用於溶劑型油漆的晾幹間的輸送方式為常溫滾床,要更換為耐高溫的雙排輸送鏈。因此原有的滾床係統要拆除,等至預烘幹爐結束後,即可安裝雙排輸送鏈。

(2)原用於溶劑型油漆晾幹間消防係統,現改為水性漆烘幹室。若消防主管路與水性漆烘幹室強冷室室體不幹涉且不影響安裝,可以將噴頭拆除,支管處封為盲端。

  上述是某塗裝車間切換為水性漆係統時需要改造的內容和設備,由於各個車間設備不完全相同,因此,在水性漆改造時要根據車間具體情況,並結合水性漆特性與改造施工單位共同確定需要改造的內容。

  傳統溶劑型塗料和水性漆塗料各有利弊。水性漆工藝目前存在的問題是,材料成本較高,動能消耗較大,設備投資也較大,施工窗口較窄,綜合成本高。但是在環保法規的要求下,普及水性漆工藝是大勢所趨。

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