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[冲压] 溶剂性和水性涂料的混合面漆涂装线的开发

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发表于 2012-7-6 11:22:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
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现代企业的生产活动是不能忽视环境问题的,为此,汽车制造厂正在推进削减VOC(挥发性有机化合物)、降低能耗、无辐射等相应的环境保护活动。作为相应的技术开发,现在人们正在推进水性涂料的使用,要求汽车制造厂建设适应水性涂料应用的涂装生产线。将原有涂装生产线(采用溶剂性涂料)改造为采用水性底漆涂料的过程中,首先实施溶剂性和水性涂料混合使用的生产系统是逐步提高水性涂料使用比率的前提。
在最先实施削减VOC排出量的欧洲企业中,已有VOC排出量削减到12g/m2的生产线(包括采用粉体涂料)。目前,日本、欧洲和美国的最高标准是以20g/m2为目标。为了达到这一目标的要求,需要实施中面涂的涂料水性化,同时使用高固体组分的罩光漆。图1是中涂、面涂底漆水性化前后VOC排出量的变化。
溶剂和水性涂料混合使用的技术难题
根据以往实施的涂料水性化的经验,大气社将下述3点作为开发过程中的研究重点,同时开发出为将来全面采用水性涂料提供保障的专有技术。
1、一边继续现有方式的生产,一边引入水性涂料系统,即水性和溶剂涂料同时使用
● 采用无论在水性系统还是在溶剂系统中都对质量没有影响的高效率的涂装旋杯;
● 水性涂料和溶剂涂料的换色,采用可在生产节拍内完成的涂装旋杯;
● 静置设备的开发确保不影响车体的溶剂涂装;
● 确保涂装室内具有各种涂料漆雾不会相互影响的送风条件(风速、湿度控制);
● 选择无论在水性系统还是在溶剂系统都能够处理的漆渣处理装置和药品。
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2、控制运行成本的提高
● 提高涂装附着效率,减少涂料使用量;
● 使用低能耗的静置装置。
3、 应对特殊要求
● 在中涂工序进行共色,涂黑的湿碰湿涂装;
● 面涂涂珠光色的3层涂装采用“3喷1烘”工艺。
面涂涂料水性化概要
下面对需要解决技术难题最多的面涂的底涂层进行重点介绍。
1、溶剂、水性涂料混合使用的旋杯
在这种水系底漆涂装中,采用经过改造能够适应混合使用的SAMES公司制造的Accubell旋杯(图2)。
Accubell旋杯中设置了水性涂料系统用的涂料罐,从被称为“DockingPort”的涂料供给装置向涂料罐供给涂料,每次的供给量可涂装1台车。因为它可与外部涂料管路绝缘,通过内部加压方式的静电涂装可获得高涂装附着效率。
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为了将换色时的涂料浪费减少到最小程度,Accubell旋杯增加了能够测量涂装后剩余残量并对下次充填量自动反馈信息的电路,同时采用高涂装附着用旋杯罩。
在涂装方法上,由于外表面全部由机器人喷涂,提高了车体的仿形涂装精度,设计更加合理的涂装顺序减少了过喷现象,使涂料使用量大幅度地降低,与原来的涂装方法相比,可减少约25%的涂料使用量。
在旋杯的水性涂料和溶剂涂料的混合使用中,存在换色和静电加压性方面的技术问题。
关于静电加压性,如果是外部加压方式的旋杯将发生涂装附着效率低下和外部电极的污染等问题,但采用内部加压型的Accubell旋杯就解决了上述问题,并具备与原有溶剂型旋杯相同的性能以及操作性。
关于换色性、水性涂料和溶剂涂料共用部分的清洗、置换方法和清洗时间是非常重要的。
在Accubell旋杯中分别设置了水系、溶剂系的供给通道,通过尽可能地减少共用部分,使清洗时间控制在生产节拍内。由于增加了向涂料罐内充填涂料的时间,换色时间比一般情况延长了5s左右,所以换色周期为22s左右。
2、静置装置
对于静置装置而言,避免空位现象是个技术难题。为了节省能源,一定要采用低温短时间的静置工艺。原来的静置装置通常采用IR(远红外装置)+热风吹风+冷却的方式,车体外表面的温度能够上升到近80℃。在这种条件下,溶剂涂装车通过时,底漆中的溶剂会迅速挥发,涂层的固体分含量会超过90%,对涂装质量造成不良的影响。为了避免这种不良影响,通常需要设置1~2台的空位,以便进行温度切换。另外,为了不影响罩光漆的喷涂,温度上升到80℃的车体需要冷却到35℃左右,整体处理时间需要5min左右。
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由于采用了大气社开发的低温短时间的静置装置(图3)及工艺,有效地解决了上述问题,使工艺处理时间缩短为3.5min。
这种方法是使用除湿低温空气快速吹干车体,使水分蒸发,但涂层固体分含量不会迅速升高,有效地保证了车体的静置效果。这种方法即使没用IR也能够确保涂层的固体分含量内表面在70%,外表面在80%以上。同时,车体温度也能控制到45℃左右,因此不需要冷却。不仅如此,由于不使用IR防止了涂层的快速干燥,因此不容易引起桔皮等质量问题。
3、涂装室循环水处理
采用浮上分离型循环水处理系统的水性涂料涂装室对循环水处理的功能要求如表所示。根据设备选择相应的处理药剂,根据水性涂料和溶剂涂料的使用比例以及生产量的变动来控制药剂的投入量。
由于溶剂涂料、水性涂料在生产时使用比例的不同,控制漆渣的回收率是非常困难的。同时,如果药剂投入控制得不好还会产生泡沫,这些都是造成漆渣回收率降低的原因。不仅如此,由于水性涂料的使用,使循环水的COD值上升,导致对活性污泥和活性炭处理等工厂最终废水处理系统会造成影响,因此,需要特别引起人们的注意。
结束语
以上对采用大气社的水性面涂涂装生产线实例进行了概要分析。采用这种方法能够缓解溶剂涂料向水性涂料过渡时生产条件上的制约,在实现水性与溶剂涂装混合使用的同时控制了运行成本的提高。同时,具有良好环保性质的水性涂料推动了汽车制造厂的环境保护进程。

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