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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。而在企业中受原生产线设备、布局和空间的影响,遇到的大的困难是,部分汽车企业需要将生产线中的溶剂型改造水性漆成的难度。
汽车涂装中的水性漆与溶剂型油漆对比
汽车涂装搅拌传统溶剂型漆和水性漆都一样,包含了材料为水、树脂、颜料和添加剂等。水性漆主要成分是水,而树脂分散在水中形成聚合物分散体系,能有效地降低VOC(挥发性有机化合物)。使用传统溶剂型漆时的VOC排放量约为130g/m2,对水性漆(阴极电泳+水性中涂+水性色漆+溶剂型双组份高固体份清漆)的VOC排放量可降到约36g/m2,比传统溶剂型更低。
现代新建涂装生产线都采用水性漆,水性漆的优势特点分为:颜料在水中聚散力不大;粒子分散比较差也很容易收到破坏;表面张力大,在施工过程中要加强管理;受温度、湿度的影响蒸发热和热容值也高;使用静电喷涂过程中,导电性能稳定,在控制中采用恒电流控制;对个别涂料中容易腐蚀,对不锈钢搅拌桶容器,以及输送管路等受潮部位全部替换。下图为某汽车涂装生产线涂装搅拌,采用整套德斯威牌气动搅拌机流水线。
水性漆改造及注意事项
了解了对水性漆物理原理就对水性漆相关的设备及搅拌器及水性油漆搅拌叶轮等进行全面的改造,包括整个机器人喷涂系统、输调漆系统搅拌、汽车喷漆室及涂装空调系统、预烘干炉、强冷系统(新增设备)以及需要改造的其他设备元件。
1. 采用机器人喷涂系统
现代化科技产业被更多机器人取代,就像汽车涂装一样,机器人代替人工可以更加提高工作效率,涂装油漆对水性漆的特点具有以下三点:(1)由于水性漆比溶剂型油漆具有很好的导电功能,导电为内部加电和外部加电两种方式。(2)水性漆粘度相对于溶剂型油漆来说物料粘度高,对物料剪切力比较敏感,其腐蚀性较强,导致喷怀频繁更换。对水性漆是由内部加电方式,增加水性漆雾化器来起到稳定性。(3)在汽车涂装车间规划时考虑到机器人的零部件使用能同时使用水漆性和溶剂型漆,这样一方面节省更换,另方面减少开支,所以换该换的部件设备。(4)要保证接触油漆时要用专业的清洁清洗剂和纯水清洗干净,做好产品用后保养。(5)水性漆具有表面张力很大,要保证雾化空气的压力为0.8~1Mpa,更小动态压力为0.8Mpa。机器人监控系统内含有溶剂型和水性漆两套控制系统,在使用过程中切换水性漆可以快速下载了解新数据。
2. 汽车涂装输调漆系统搅拌
采用SUS304不锈钢桶防止水性漆的线路及腐蚀性,水性漆和溶剂型油漆输送管路不同,区别在于水性漆具有高粘度、低剪切性决定的。对水性漆的调漆和清洗必须要把纯水引入到调漆间,这样才能更好取代溶剂型。
(1)现代化机械发展,特别是汽车涂装车间在规划整改要求替换至水性漆。包括输调漆罐、输送罐及输送管道等材质均为SUS304不锈钢材质,用后即可使用清洗剂进行清洗,方便快捷,更加防腐蚀。气动马达添加密封圈,防止搅拌中油漆滴漏,所有与油漆接触的部件,包括气动隔膜泵、气动搅拌机及温度表及手工喷枪清洗后还可继续使用。
(2)改建中替换部件很多是主要包含以下几点:A、主循环管道到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。B、油漆更换热器,在原中涂、色漆及清漆共用的1#溶剂管路,更改为清漆专用。C、原色漆使用的2#溶剂新接管路后与中涂共用DI水。D、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系统分别为Amine500L清洗剂的存贮罐系统,主要用于清洗剂和纯水的1000L罐混合系统,由新款纯水供应罐替换老式1000L溶剂罐。纯水和Amine通过合理比率混合后供调漆和清洗使用,为控制两者比率要按合理的混合,在各自管路中分别设有计量装置。
水性漆的存贮及运输:水性漆不光对温度很敏感,在运输和贮存时也有较高要求。为确保水性漆的施工温度更佳,水性漆温度要控制在5℃~30℃,因此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。
3. 涂装喷漆室及供排风系统
众所周知,水蒸发与空气中的湿度密度有关。空气中的湿度越低,水的蒸发速率越高,反之同理。所以要控制涂装喷漆室的里的相对湿度和温度保持在合理范围内,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,务必要保证空调温度系统来达到水性漆的施工温湿度窗口,要达到水性漆要求进行相应改造原有空调冷热器。
(2)水性漆对材料的需求为SUS304不锈钢材质。防止水性漆的腐蚀性,所以对喷漆室的室体壁板以及功能区隔断之间的隔板等材质改为不锈钢SUS304材质。
(3)市场需要量大,而且涂装喷漆室供不应求,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,因此要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,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)常温滚床是溶剂型油漆的晾干间的输送方式,为更换耐高温的双排输送链。要在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)为减少拆除喷头必须在不影响水性漆烘干室消防主管路与水性漆烘干室强冷室(原用于溶剂型油漆晾干间消防系统),即可拆除。
由于各个车间设备不全相同,对汽车涂装切换为水性漆系统时需要改造的内容和设备大致相同,因此,要根据车间具体情况来确定水性漆需要改造的内容和方案。
总之市场经济发展,科技变化,必须改变管理模式,对传统溶剂型涂料和水性漆涂料都有不同的好与坏。当然水性漆工艺目前也存在不少问题,设备投资大,材料成本较高,动能消耗较大,施工窗口较窄,当然也有环保法规强制下要求,是企业不得不改变,也是对社会对企业未来都是一个好事,普及水性漆大趋所势。