王子建

（武漢材料保護(hù)研究所，湖北 武漢 430030）

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)能減排與環(huán)保性越來越受到人們的重視。汽車車身涂裝過程是能源消耗和環(huán)境污染的主要環(huán)節(jié)之一。水性涂料、粉末涂料以及高固體分涂料，已成為現(xiàn)代汽車涂裝的主流[1]。環(huán)境友好的、高效的涂裝設(shè)備也得到發(fā)展和提高，并成為實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)過程中節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的重要組成部分。傳統(tǒng)汽車噴涂通常采用濕式噴漆室來處理過噴漆。鑒于傳統(tǒng)濕式噴漆室的缺點(diǎn)，新型的干式噴室已開始應(yīng)用于汽車車身涂裝過程中的過噴漆處理。

1 濕式噴漆室

1.1 基本原理

濕式噴漆室采用上送下抽的通風(fēng)方式，空調(diào)機(jī)組從室頂送入經(jīng)調(diào)溫、調(diào)濕和凈化后的空氣，在送排風(fēng) 系統(tǒng)的共同作用下，室體內(nèi)形成層流狀態(tài)包圍汽車車身，噴漆作業(yè)中產(chǎn)生的過噴漆霧隨層流狀態(tài)的空氣被水幕吸收，在水洗滌系統(tǒng)中與含有漆霧凝聚劑的循環(huán)水充分混合，然后分離，達(dá)到提高涂裝質(zhì)量、改善作業(yè)環(huán)境、減少污染的目的[2-3]。

下面就大多數(shù)汽車車身涂裝廠廣泛采用的水洗滌式噴漆循環(huán)系統(tǒng)(文丘里式)及典型的出渣設(shè)備來舉例說明。其濕式噴漆室系統(tǒng)見圖1。

圖1 典型的濕式噴漆室系統(tǒng)Figure 1 Typical wet-type spray booth system

1.2 噴涂工藝特點(diǎn)

以水性中涂、水性面漆、溶劑罩光工藝為例：噴漆工藝中中涂的過噴漆量最大，罩光次之，色漆過噴漆量略少。水性中涂噴涂量較大，顏料含量較多，過噴漆去除若不及時(shí)很容易造成噴房、風(fēng)道、風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)槽等地方漆渣的大量沉積。水性色漆過噴漆量略少，但是由于含少量表面活性劑，若不及時(shí)把融入水中的過噴漆分離出來，很容易引起泡沫過多，極度情況下會(huì)造成系統(tǒng)槽的泡沫溢出，因而泡沫的管理成為水性漆過噴漆霧處理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1.3 濕式噴漆室系統(tǒng)設(shè)備

濕式噴漆室的循環(huán)水及造渣系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)含量頗高的綜合工程，直接影響到涂裝質(zhì)量、生產(chǎn)效益和對(duì)環(huán)境的影響。

典型的布局合理的循環(huán)水及造渣系統(tǒng)應(yīng)該是：系統(tǒng)槽設(shè)計(jì)寬大，以有效減緩水力沖擊可能引起的泡沫危害；在循環(huán)水進(jìn)入系統(tǒng)槽之前，設(shè)置格柵或攔網(wǎng)；選用抽渣效率高的浮吸泵作為抽渣泵；加藥點(diǎn)在管路上應(yīng)有預(yù)留位置，所有的加藥管路都采用耐腐蝕、方便更換的塑料管；操作區(qū)域物流暢通；考慮到所加藥品的不一致，匹配了合適的計(jì)量泵；需考慮到額外補(bǔ)加化學(xué)品的加藥泵；現(xiàn)場(chǎng)安裝了供工作人員(包括車間工作人員及化學(xué)品廠家工作人員)應(yīng)急處理的裝置，并提供了氣源、水源、電源等設(shè)施[4]。

1.3.1 泡沫問題

水性漆系統(tǒng)最大的問題同時(shí)也是最需要系統(tǒng)解決的問題就是泡沫問題。

一般的溶劑漆系統(tǒng)除少數(shù)之外，系統(tǒng)槽都設(shè)計(jì)得較窄，導(dǎo)致回流水的流速很快。另外，系統(tǒng)落差過大等由水力沖擊而引起的泡沫，需要額外投加消泡劑，但又都很少使用到消泡劑。水性漆系統(tǒng)則都需使用到消泡劑。對(duì)于典型的濕式噴漆室系統(tǒng)而言，應(yīng)該盡量少用消泡劑。過多的消泡劑會(huì)適得其反，產(chǎn)生更多的泡沫或乳化油漆。

對(duì)于泡沫問題，設(shè)備廠家在最初設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)多作考慮。為了更好地控制泡沫，消泡劑加藥泵最好與主循環(huán)泵聯(lián)動(dòng)，所有化學(xué)品均采用計(jì)量泵補(bǔ)加。為了減少泡沫的危害，集水池設(shè)計(jì)應(yīng)相對(duì)寬大，保證水流平緩，以減少水力沖擊所產(chǎn)生的泡沫。對(duì)于經(jīng)常性過多的泡沫，可采用安裝噴淋裝置的方式加以控制。

1.3.2 含水率問題

水性漆的漆渣含水率較高，有時(shí)能達(dá)到90%以上。如何有效減少含水率，提高固體廢棄物含量，一直是藥品廠家、設(shè)備廠家及汽車生產(chǎn)廠家共同關(guān)注的問題。

簡(jiǎn)便的脫水過濾系統(tǒng)直接采用可滲水編織袋及集漆渣小車盛裝刮出的漆渣，通過長(zhǎng)時(shí)間靜置脫水。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、節(jié)省投資成本，缺點(diǎn)則是漆渣含水率高，一般在80%左右，而且漆渣的后處理成本較高。在條件允許的情況下，配以離心式脫水機(jī)用于漆渣脫水。使用離心脫水機(jī)之后，漆渣含水率能降低到70%以下，從而有效降低漆渣后期處理成本。

2 干式噴漆室

2.1 基本原理

干式漆霧分離設(shè)備的基本原理是：通過噴漆室內(nèi)循環(huán)風(fēng)的作用，將噴涂過程中產(chǎn)生的過噴漆霧吸入過濾器中，與過濾器中飛揚(yáng)的石灰石粉末相吸附，凈化后的空氣送回噴漆房中循環(huán)使用；在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)利用反轉(zhuǎn)的空氣流，將捕獲過噴漆顆粒的石灰石粉末從過濾器上分離，更換新的石灰石粉末，從而達(dá)到長(zhǎng)期、穩(wěn)定的使用目的。

干式噴漆室得到深入關(guān)注與發(fā)展的原因是人們想改進(jìn)濕式噴漆室的一些不足，例如：濕式噴漆室占用太多的空間，需要很多的設(shè)備，不能保證過噴漆顆粒被完全處理，由于濕度的變化而需要增加更多的能源成本等。干式噴漆室與濕式噴漆室的不同在于，前者是利用經(jīng)過加工的石灰石粉末為載體去除過噴漆，而后者是利用水以及針對(duì)不同油漆所選用的化學(xué)品來除去過噴漆。

干式噴漆室結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖2 干式噴漆室的基本原理Figure 2 Principle of dry-type spray booth

2.2 優(yōu)缺點(diǎn)

與濕式噴漆室相比，干式噴漆室的優(yōu)勢(shì)如下：

(1) 封閉式循環(huán)系統(tǒng)，噴房尺寸更小，噴漆室內(nèi)空氣溫度與濕度更加穩(wěn)定，需要更少量的新鮮空氣，更加節(jié)能，更少的CO2排放。

(2) 完全的自動(dòng)化系統(tǒng)。

(3) 過濾器可長(zhǎng)期使用。

(4) 分離過程不需要水和化學(xué)品，從而節(jié)省了水和漆霧處理化學(xué)品的消耗。

(5) 噪音小，無異味。

(6) 使用天然原料石灰石粉末，飽和石灰石粉可成為水泥行業(yè)的原料，節(jié)省了漆渣處理的費(fèi)用。

(7) 不需要投資濕式分離系統(tǒng)所需的循環(huán)水槽、刮渣裝置以及化學(xué)品添加裝置。

(8) 完全避免濕式噴漆室處理水性過噴漆中遇到的泡沫、漆渣含水率高的問題。

(9) 可以處理溶劑漆、水性漆等各種類型的油漆以及各種粒徑的過噴漆。

(10) 能有效避免設(shè)備腐蝕。

(11) 維護(hù)成本更低，有效降低涂裝整體制造成本。

但干式噴漆室也有一定的局限性：

(1) 施工條件對(duì)環(huán)境溫度、濕度的要求很高。

(2) 石灰粉需要定期更換。

(3) 石灰石用量很大，一次更換用量數(shù)噸。

(4) 石灰石的穩(wěn)定來源以及更換后的去向，對(duì)一些設(shè)備投資小、生產(chǎn)規(guī)模偏小的企業(yè)不太適用。

目前國(guó)內(nèi)唯一采用干式噴漆室用于規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)是一汽大眾成都工廠，該工廠以生產(chǎn)新速騰車型為主，年產(chǎn)能約20 萬(wàn)臺(tái)。據(jù)報(bào)道，國(guó)外已有企業(yè)在原濕式噴漆室的基礎(chǔ)上改造成干式噴漆室，改造周期相對(duì)較短。如果干式噴漆室與濕式噴漆室相比的優(yōu)勢(shì)在實(shí)際應(yīng)用過程中得到充分驗(yàn)證，將來會(huì)有更多的汽車車身涂裝廠在選擇噴漆室設(shè)備方面傾向于干式噴漆室工藝。

3 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)化進(jìn)程的加速進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾，對(duì)中國(guó)正在實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略帶來了嚴(yán)重影響。完全不使用或減少對(duì)水資源的應(yīng)用，是我們共同面對(duì)的話題。干式噴漆室的工業(yè)化嘗試讓我們看到希望。新一代的涂裝人在為涂裝應(yīng)用向著更加高效、更加節(jié)能、更加環(huán)保、更加經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展做著不懈的努力。這將推進(jìn)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，造福人類。

[1]吳濤.汽車涂裝最新技術(shù)動(dòng)態(tài)[J].涂料工業(yè),2004,34 (9):12-14.

[2]王錫春.選用、設(shè)計(jì)噴漆室及相關(guān)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)談(I)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2003 (3):39-41.

[3]王錫春.談噴涂涂著效率(II)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2006,9 (12):34-36.

[4]王子建.水性漆噴漆循環(huán)水漆霧凝聚與去除應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)淺談[C]// 第15 屆全國(guó)腐蝕與表面保護(hù)技術(shù)研討會(huì)暨首屆全國(guó)腐蝕與表面保護(hù)技術(shù)青年論壇論文集,2009:49-54.