汽车涂装生产线溶剂型油漆涂装车间改造成水性漆方案

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汽车涂装生产线溶剂型油漆涂装车间改造成水性漆方案

[来源:汽车涂装生产线][作者:传统涂装车间改造][日期:20-06-04][热度:]

  根据环保法律的要求的相应提高,也伴随着环保节能减排政策的出台,水性漆已经成为了各个新建涂装生产线的用料,特别是汽车行业。相对于新建水性漆生产线,部分汽车企业将涂装生产线由溶剂型改造为水性漆的难度更大,主要是受原生产线设备、布局及空间的影响较大。

一、水性漆与溶剂型油漆对比

 水性漆与传统溶剂型漆一样,基本成分包括水、树脂、颜料和添加剂等。水性漆所含溶剂主要是水,树脂分散在水中形成聚合物分散体系,它能够显著地降低VOC(挥发性有机化合物)。采用溶剂型漆时的VOC排放量约为130g/m2,而采用水性漆(阴极电泳+水性中涂+水性色漆+溶剂型双组份高固体份清漆),VOC排放量可降低到约36g/m2。

 水性漆的物理特性决定了其具备的特点包括:颜料分散性不好;分散粒子的稳定性差,分散粒子受剪切力后会被破坏;表面张力大,在施工过程中要加强管理;蒸发热和热容值高,受温度、湿度的影响大;导电性好,在采用静电喷涂时,要采用恒电流控制;腐蚀性大,对容器、输送管路等受潮部位易腐蚀。表为某型号水性漆和溶剂型油漆物理特性对比。

二、水性漆改造及注意事项

 水性漆与溶剂型油漆物理特性的不同决定与水性漆相关的设备要进行相应的改造,分别为机器人喷涂系统、输调漆系统、喷漆室及空调系统、预烘干炉、强冷系统(新增设备)和其他设备。

 

 1. 喷涂机器人系统

 水性漆较好的导电性及腐蚀性决定了机器人的部分部件需更换:

(1)由于水性漆良好的导电性,原用于溶剂型油漆恒电压的高压发生器及控制器,需更换为适应水性漆恒电流的高压发生器及控制器。加压方式分为外部加电和内部加电。

(2)由于水性漆粘度与溶剂型油漆不同,其粘度高,对剪切力敏感,金属腐蚀性强,因此必须更换喷杯。水性漆是内部加电方式,因此需要更换为水性漆雾化器。

(3)某涂装车间在规划时,要求机器人的部件能够同时适应溶剂型漆和水性漆要求,因此除上述部件需要进行更换,其余的均不要更换。

同时,凡与油漆接触的部件必须用清洗剂和纯水清洗干净。

(4)由于水性漆表面张力很大,因此要保证雾化空气的压力为0.8~1Mpa,最小动态压力为0.8Mpa。机器人监控系统内含有2套控制系统,分别用于溶剂型和水性漆,在切换的过程中,能够快速下载水性漆的新参数。

   2. 输调漆系统

 鉴于水性漆的腐蚀性,水性漆的管路等与油漆接触的金属部件,应为不锈钢SUS304或以上的材料。此外,水性漆的高粘度、低剪切力决定水性漆和溶剂型油漆的输送管路有所不同。用于取代溶剂的纯水要引到调漆间用于水性漆的调漆和清洗。

(1)某涂装车间在规划时已经考虑后期要切换至水性漆。调漆罐、输送罐及输送管路等材质均为SUS304,仅需要使用清洗剂进行清洗即可。更换所有运动部件的密封圈,使用溶剂和DI水清洗所有与油漆接触的部件,包括泵、搅拌器及温度表等。手工喷枪清洗后可以再使用。

(2)需要更换部件或再安装部件包括:主循环管路至机器人和手工枪站的支管、软管球阀,手工喷枪的空气帽和喷嘴,枪下快接。油漆换热器需要更换,原中涂、色漆及清漆共用的1#溶剂管路,要改造为清漆专用。原色漆使用的2#溶剂新接管路后与中涂共用DI水。原用于废溶剂集中回收的管路需要与溶剂型的清漆断开,分别回收水性漆和溶剂型油漆的废溶剂。

(3)DI系统包括三部分:清洗剂Amine的500L存贮罐系统,增加用于调整混合清洗剂和纯水的1000L罐系统,原1000L溶剂罐改为纯水供应罐。纯水和Amine通过一定比率混合后供调漆和清洗使用,为控制两者按一定的比率混合,需要在各自管路中分别设有计量装置。

(4)水性漆的存贮及运输:水性漆对温度很敏感,因此水性漆在运输和贮存时有较高要求。温度控制在5℃~30℃,在冬季和夏季运输过程中需有加热或冷却装置。在仓库和调漆间内需有空调,根据仓库空调温度调节能力确定水性漆入库的时间,确保水性漆的施工温度最佳。

  3. 喷漆室及供排风系统

 水的蒸发速率与相对湿度密切相关,相对湿度高时,水的蒸发速率很低。因此,喷漆室的相对湿度和温度必须控制在一定范围内,以确保喷漆雾化过程中适量的水挥发掉,并且使水和有机溶剂在涂膜中保持适当平衡,其可使涂料有合适的表面张力以润湿喷涂表面。 

(1)水性漆施工的范围一般为:23±2℃;相对湿度:65%±5%。由于水性漆对温度、湿度要求比较苛刻,因此务必要保证空调温度系统能够达到水性漆的施工温湿度窗口,原有空调的表冷器换热面积冷冻水及冷却水的管路不能满足水性漆的要求,要进行相应改造。

(2)多数生产线的文丘里槽等材质均为不锈钢SUS304,满足水性漆对材料的需求。由于水性漆的腐蚀性,喷漆室的室体壁板以及功能区隔断之间的隔板等材质均应为不锈钢SUS304材质。

(3)鉴于喷漆室冷量需求非常大,如果前期没有预留相应的冷量,建议上溴化锂制冷系统,某涂装车间选用的是350万大卡(制冷量为4 070kW,蒸汽压力为0.8Mpa)。

  4. 预烘干炉及强冷系统

水性漆的特性决定,水的高蒸发热和热容值使水性漆中的水蒸发慢。水蒸发慢在涂装时易产生流挂,且使涂装效率变差。需要设置预烘干炉加热区,将水从水性漆涂层中强制挥发出去。色漆水性漆预烘干后是清漆的施工,因此必须保证车身表面的温度能达到可以施工溶剂型清漆,一般在清漆站入口车身温度为30℃~36℃,因此需要对车身进行降温。

 这部分是新增的设备,将晾干间改造为水性漆烘干炉和强冷室主要包括:2m气密封段、18m加热区段和1m气密封段,最后是9m强冷区段;其次是天然气燃烧器、热风循环及冷却系统等。

水性漆有效预烘干时间为4min,有效强冷时间为2min。烘干炉加热采用天然气直燃式燃烧炉,中涂线仅有水性漆预烘干炉,没有强冷室。

  5. 其他系统

(1)原用于溶剂型油漆的晾干间的输送方式为常温滚床,要更换为耐高温的双排输送链。因此原有的滚床系统要拆除,等至预烘干炉结束后,即可安装双排输送链。

(2)原用于溶剂型油漆晾干间消防系统,现改为水性漆烘干室。若消防主管路与水性漆烘干室强冷室室体不干涉且不影响安装,可以将喷头拆除,支管处封为盲端。

  上述是某涂装车间切换为水性漆系统时需要改造的内容和设备,由于各个车间设备不完全相同,因此,在水性漆改造时要根据车间具体情况,并结合水性漆特性与改造施工单位共同确定需要改造的内容。

  传统溶剂型涂料和水性漆涂料各有利弊。水性漆工艺目前存在的问题是,材料成本较高,动能消耗较大,设备投资也较大,施工窗口较窄,综合成本高。但是在环保法规的要求下,普及水性漆工艺是大势所趋。

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