我國(guó)涂裝生產(chǎn)線概況及其發(fā)展探討.doc

我國(guó)涂裝生產(chǎn)線概況及其發(fā)展探討中國(guó)兵器工業(yè)第五設(shè)計(jì)研究院 胡鑄生【摘要】：較詳細(xì)地?cái)⑹隽宋覈?guó)涂裝生產(chǎn)線在前處理工藝、噴涂工藝、涂層烘干固化以及三廢處理等方面的發(fā)展現(xiàn)狀。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)涂裝生產(chǎn)線在引進(jìn)、自產(chǎn)應(yīng)用中的一些弊端，提出了今后的發(fā)展方向、具體措施及建議。關(guān)鍵詞：涂料；涂裝線；環(huán)境保護(hù)；投資；操作規(guī)范 所謂涂裝即指對(duì)金屬和非金屬表面覆蓋保護(hù)層或裝飾層。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，涂裝已由手工向工業(yè)自動(dòng)化方向發(fā)展，而且自動(dòng)化的程度越來越高，所以涂裝生產(chǎn)線的應(yīng)用也越來越廣泛，并深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的多個(gè)領(lǐng)域。1.我國(guó)涂裝生產(chǎn)線的發(fā)展概況 我國(guó)涂裝生產(chǎn)線的發(fā)展經(jīng)歷了由手工生產(chǎn)線、到自動(dòng)生產(chǎn)線的發(fā)展過程。我國(guó)的涂裝工藝可以簡(jiǎn)單歸納為；前處理噴涂干燥或固化三廢處理。我國(guó)的涂裝工業(yè)真正起源于50年代蘇聯(lián)技術(shù)的引進(jìn)之后。一些援建的項(xiàng)目中開始建立了涂裝生產(chǎn)線，但這些生產(chǎn)線一般是鋼板焊的槽子加鋼結(jié)構(gòu)的噴（涂）漆室和干燥室（爐）組合的，由電葫蘆手工吊掛工件（少數(shù)用懸掛輸送機(jī)）運(yùn)行。當(dāng)時(shí)的酸洗槽一般均為鋼板襯鉛，隨著時(shí)代的發(fā)展，出現(xiàn)了襯玻璃鋼或全部采用玻璃鋼的槽子。從60年代開始，由于輕工業(yè)的發(fā)展，首先在自行車制造行業(yè)出現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)的流水線和自動(dòng)化生產(chǎn)的流水線，以及在原有槽子流水線生產(chǎn)的基礎(chǔ)上加上程序控制的小車形成的程控流水線，這些主要是在上海和天津地區(qū)。這期間我國(guó)涂裝工業(yè)的主要任務(wù)還是以防腐為主。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及國(guó)外涂裝技術(shù)的發(fā)展，通過技術(shù)引進(jìn)和與國(guó)外技術(shù)的交流，我國(guó)涂裝技術(shù)開始飛速的發(fā)展，在涂裝自動(dòng)化生產(chǎn)方面，靜電噴涂和電泳涂漆技術(shù)的推廣應(yīng)用、粉末噴涂技術(shù)的研制及推廣，特別是我國(guó)家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具，鋁材構(gòu)件、電器產(chǎn)品、汽車工業(yè)等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，使涂裝事業(yè)有了明顯的進(jìn)步，在涂裝生產(chǎn)線中還出現(xiàn)了智能化的噴涂機(jī)器人。1.1.前處理工藝發(fā)展概況 作為前處理技術(shù)來說，最初前處理的傳統(tǒng)方式為槽浸式，按工藝流程逐槽浸漬。隨著工藝的改進(jìn)和發(fā)展，出現(xiàn)了二合一（即除油、除銹）和三合一（即除油、除銹、鈍化）工藝。目前，國(guó)外及國(guó)內(nèi)的家電行業(yè)多采用噴淋式前處理，其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)便，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化，脫脂效果好，磷化膜致密均勻。但是不管怎么發(fā)展，表面處理的前處理工藝都是必須的，針對(duì)不同的涂層要求及對(duì)抗腐蝕的要求，除油、除銹、磷化等處理方法要視工件原材料的狀況來選擇。當(dāng)然，在前處理工藝中，噴砂、拋丸或打磨工藝也在不同行業(yè)的不同部門按需要選擇應(yīng)用。時(shí)代的發(fā)展，表面處理工藝在發(fā)展，就水洗來說最初一般使用自來水，但是隨著工藝要求及發(fā)展，現(xiàn)在水洗已采用蒸餾水或純凈水；前處理也有采用超聲波的處理工藝。1.2.噴涂工藝發(fā)展概況 從80年代開始，我國(guó)開始引進(jìn)一些噴涂器械或單臺(tái)設(shè)備，國(guó)外一些噴漆漆霧處理裝置也通過引進(jìn)開始消化吸收研制，如旋杯噴漆、水簾噴漆、水旋除漆等一系列噴涂及漆霧處理的方法，使噴漆技術(shù)前進(jìn)了一步，特別是80年代電泳涂漆的漆液處理技術(shù)。60年代中期剛開始搞電泳涂漆時(shí)，漆液處理采用尼龍紗巾，溫度控制采用加冰袋降溫。隨著時(shí)代的推進(jìn)，80年代至90年代，電泳槽液的處理已有超濾等一系列裝置。近年來使用的UF（超濾）/RO（反滲透）系統(tǒng)將是今后新建陰極電泳涂裝線不可缺少的設(shè)備；對(duì)于溫度的控制不僅采用冷卻器，有的還專門設(shè)置了冷水機(jī)組用于生產(chǎn)線的循環(huán)冷卻。1.3.固化工藝的發(fā)展概況 作為干燥固化工藝來說，一般有熱風(fēng)循環(huán)式和輻射加熱式。在五六十年代主要用蒸汽或電加熱器作熱源來干燥固化，從60年代開始出現(xiàn)紅外線干燥，70年代出現(xiàn)遠(yuǎn)紅外干燥和微波干燥，1994年出現(xiàn)了高紅外快速加熱技術(shù)。隨著對(duì)干燥溫度的控制要求和溫度控制均勻性的要求，出現(xiàn)了在爐內(nèi)進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán)，80年代后期出現(xiàn)了燃油（氣）熱風(fēng)循環(huán)的干燥爐（固化爐），而且燃油（氣）熱風(fēng)干燥（固化）的應(yīng)用漸趨廣泛；一般來說，目前國(guó)內(nèi)采用電加熱熱風(fēng)干燥爐較多，但用電作為烘烤熱源往往不是一種經(jīng)濟(jì)的方法，特別是增容費(fèi)的負(fù)擔(dān)，使建設(shè)投資增大；但電加熱的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理較簡(jiǎn)便，操作比較方便，所以在較小的干燥爐中應(yīng)用仍然較多。采用燃油（氣）加熱取代電烘烤的方法是一項(xiàng)重大節(jié)能技術(shù)，隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展，燃油（氣）的供應(yīng)已基本解決或便于解決，如額定供熱每小時(shí)達(dá)到幾十萬(wàn)至上百萬(wàn)大卡的大型干燥爐設(shè)計(jì)中，用電加熱與用燃油加熱的干燥爐運(yùn)行成本相差達(dá)35倍，故在涂裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中，可以加以推廣應(yīng)用。但是由于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，決定了我國(guó)有相當(dāng)一部分地區(qū)和產(chǎn)業(yè)在今后的能源使用上，仍賴于煤的利用和開發(fā)，特別是地理環(huán)境及經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)，故我們采用煤粉燃燒為熱源，采用熱管新技術(shù)作為換熱器，研制開發(fā)煤粉加熱的干燥（固化）爐。爐窯采用全封閉結(jié)構(gòu)及獨(dú)特的燃燒器，設(shè)置煙塵排放除塵器，因而煤粉燃燒基本不影響工作環(huán)境，爐窯周圍空氣干凈，幾乎沒有灰塵，大大改善了操作環(huán)境。各項(xiàng)指標(biāo)完全符合城市環(huán)境保護(hù)要求。因此對(duì)于煤粉燃燒的爐窯來講，如果采用措施得當(dāng)，其對(duì)環(huán)境的影響較小，可以做到環(huán)保排塵濃度的預(yù)測(cè)與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果接近。采用可調(diào)旋風(fēng)式煤粉燃燒器對(duì)于煤粉的燃燒是十分合適的，同時(shí)煤粉的燃燒對(duì)爐溫的控制也能較好地實(shí)現(xiàn)。如果控制方法及各項(xiàng)參數(shù)選擇準(zhǔn)確，爐窯溫度可以控制在15以內(nèi)。另一種方法是利用高溫?zé)煔饧訜釤峁?，再用熱管加熱干燥由煙氣余熱加熱的熱風(fēng)，再通過過濾網(wǎng)直接送入到干燥爐烘道中（見圖1）。由于熱管換熱效率高，熱風(fēng)經(jīng)過過慮，故干燥（固化）爐的溫度易于控制，保證了工件干燥固化的質(zhì)量。1 烘道 2煤粉燃燒器 3燃燒室4煙道 5余熱熱管6換熱熱管 7換熱室 8過濾器 9風(fēng)機(jī) 圖1.燃煤熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)圖 1.4.涂裝線的環(huán)境保護(hù) 對(duì)于現(xiàn)代化的涂裝線，一般都能滿足恒溫、恒濕和潔凈的空氣（空氣粉塵含量10 mg/m3）等要求；但對(duì)比較簡(jiǎn)易的凃裝生產(chǎn)線，卻很難保證恒溫、恒濕和潔凈的空氣，使涂裝的工件達(dá)不到滿意的涂裝效果，易使漆膜產(chǎn)生針（縮）孔、桔皮、顆粒等漆膜弊病.為了避免漆膜產(chǎn)生針孔和桔皮、首先應(yīng)改善噴涂室內(nèi)的溫度和濕度，使噴涂室內(nèi)的溫度和濕度達(dá)到工藝要求；其次，應(yīng)根據(jù)不同的溫度 和濕度調(diào)整施工涂料粘度和稀釋劑的成分；一般在噴漆施工中必須將噴涂室的溫度控制在35以下，濕度控制在80%以下。 為了使涂裝生產(chǎn)線內(nèi)的空氣粉塵量得到有效控制，首先應(yīng)改善生產(chǎn)線外的環(huán)境狀況，將打磨、擦凈工序與噴漆工序分開，避免打磨產(chǎn)生的粉塵進(jìn)入生產(chǎn)線噴涂室或干燥(固化)爐,消除打磨灰塵對(duì)噴涂的影響；其次，應(yīng)定期更換空氣濾布，保證空氣中的粉塵能有效除去。近年來隨著環(huán)保要求的嚴(yán)格，水性涂料、高固體分涂料、粉末涂料等環(huán)保型涂料得到迅速發(fā)展。據(jù)報(bào)道，我國(guó)粉末涂料年產(chǎn)量已達(dá)6萬(wàn)t，僅次于美國(guó)、意大利和德國(guó)，躍居世界第4位。我國(guó)從80年代以來，已先后引進(jìn)500多條粉末涂裝生產(chǎn)線、按當(dāng)前狀況來看，應(yīng)該說基本已達(dá)到飽和。而如何加快粉末涂裝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化已成為我國(guó)涂裝行業(yè)迫在眉睫的課題。 涂裝生產(chǎn)線的污染一般有廢氣、廢水、廢渣和噪聲。目前我國(guó)涂裝生產(chǎn)線廢氣主要來自前處理、噴漆室、流平室、干燥爐的排放廢氣，所排放的污染物大體有如下幾類；能形成光化學(xué)煙霧的有機(jī)溶劑、排出惡臭的涂料揮發(fā)分、熱分解生成物和反應(yīng)生成物、酸堿霧、噴丸時(shí)產(chǎn)生的粉塵和漆霧中的粉塵。使用不含有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑含量低的涂料，是解決有機(jī)溶劑污染的最有效方法，盡量減少有機(jī)溶劑的用量，降低有機(jī)溶劑廢氣的處理量，將含有高濃度有機(jī)溶劑的廢氣集中處理 ，采取稀釋后向大氣排放；對(duì)于生產(chǎn)線中的干燥固化爐排放的高濃度、小風(fēng)量的有機(jī)溶劑廢氣，通常使用燃燒法、催化燃燒法、吸附法進(jìn)行處理；噴漆室排出的低濃度、大風(fēng)量廢氣，以前大多使用漆霧絮凝劑或表面活性劑處理，但現(xiàn)在推廣使用活性炭吸附法，還有使用活性炭纖維蜂輪法處理有機(jī)廢氣。 廢水主要來自涂裝前處理產(chǎn)生的脫脂、磷化、鈍化廢水、陰極電泳產(chǎn)生的含電泳漆的廢水。水性中涂涂料的噴漆室及清洗產(chǎn)生的廢水，面漆噴漆室循環(huán)用水定期排放的廢水。一般將全部廢水集中在地下室根據(jù)污水種類分別進(jìn)行治理。對(duì)于含酸堿廢水進(jìn)行中和，沉淀、過濾、排放；對(duì)含6價(jià)鉻（Cr6-）的廢水，使用電解法和化學(xué)還原法處理；對(duì)噴漆室廢水，無(wú)論是水性漆還是溶劑型漆的廢水，都添加絮凝劑進(jìn)行處理，漆渣被自動(dòng)排出，處理過的廢水，繼續(xù)循環(huán)使用，漆渣燒掉或與其他工業(yè)廢料一起處理掉。 廢渣主要是漆渣、處理廢水產(chǎn)生的沉淀物，一般可用板框壓濾機(jī)脫水質(zhì)，運(yùn)到專用廢渣存放地。 噪聲源主要來自風(fēng)機(jī)和運(yùn)輸裝置，故我們?cè)谏a(chǎn)線上必須選用符合噪聲要求的風(fēng)機(jī)和運(yùn)輸裝置，涂裝車間內(nèi)部最好設(shè)置吸音材料。涂裝生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)隨著時(shí)代的發(fā)展而得到不斷改進(jìn)，要求控制系統(tǒng)越來越可靠。故現(xiàn)在涂裝生產(chǎn)線電器控制一般均為復(fù)控，可由各電器柜控制，也可由中心室進(jìn)行全線控制，中心控制室和烘道一般均設(shè)有微機(jī)，能精確地控制干燥固化爐體各區(qū)溫度，中心控制室可設(shè)電視監(jiān)視器顯示、記錄升降溫度曲線、亦能隨時(shí)設(shè)定、修改參數(shù)，以便根據(jù)各種工件大小和涂裝顏色不同調(diào)整溫度。槽液可由熱電偶控制。目前，涂裝生產(chǎn)線上所有電機(jī)一般均為設(shè)有雙重保護(hù)，并與主控聯(lián)鎖，任一電機(jī)出現(xiàn)故障，分控柜和中心控制室均能報(bào)警，若設(shè)備出現(xiàn)故障，全線能自動(dòng)停機(jī)，以確保運(yùn)行安全。2.我國(guó)涂裝生產(chǎn)線存在的問題 目前我國(guó)涂裝生產(chǎn)線已成規(guī)模的估計(jì)有幾千條，引進(jìn)的大型涂裝生產(chǎn)線幾乎占了一半左右。從我國(guó)現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線來看，主要存在以下問題： 設(shè)計(jì)水平不高。其一是我國(guó)在涂裝設(shè)備研制方面投入不多，很少有先進(jìn)成熟的涂裝設(shè)備占領(lǐng)市場(chǎng)，即便是國(guó)內(nèi)自行建設(shè)的涂裝生產(chǎn)線，生產(chǎn)線上的一些關(guān)鍵設(shè)備也是引進(jìn)為多。其二是我國(guó)一些基礎(chǔ)元器件及控制元件質(zhì)量不過關(guān)，經(jīng)受不住長(zhǎng)期考驗(yàn)。因此，盡管生產(chǎn)線設(shè)計(jì)先進(jìn)，但卻無(wú)設(shè)備的充分保證。同時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)生產(chǎn)線的投資盲目降低，不能按要求選取設(shè)備。由于諸多原因反映出生產(chǎn)線水平不高，牽涉到設(shè)計(jì)水平變化。實(shí)際我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的一些生產(chǎn)線結(jié)合國(guó)情，工藝及設(shè)備水平也不遜于國(guó)外的一些生產(chǎn)線，但常為元器件的可靠性和壽命所困擾。 制造水平粗糙。國(guó)內(nèi)行業(yè)布局分散，企業(yè)規(guī)模一般比較小，綜合實(shí)力薄弱，在很大程度上依賴于手工操作，所以制造工藝粗糙、技術(shù)落后、設(shè)備外觀拙劣，直接影響了設(shè)備的性能指標(biāo)和使用可靠性，也導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)涂裝生產(chǎn)線價(jià)位低下的局面。 使用水平低下。操作人員對(duì)涂裝知識(shí)欠缺，不按操作規(guī)程，不按工藝條件，無(wú)視操作環(huán)境，對(duì)環(huán)境保護(hù)不重視。 安全水平堪優(yōu)，我國(guó)一些涂裝生產(chǎn)線由于一次性投資的限制，以及對(duì)安全問題的不夠重視，有大量的涂裝生產(chǎn)線不符合涂裝作業(yè)安全規(guī)程，對(duì)照國(guó)家涂裝作業(yè)安全規(guī)程系列標(biāo)準(zhǔn)，在防毒、防塵、防火、防爆等方面存在諸多隱患，如何達(dá)到綜合防護(hù)，促進(jìn)涂裝生產(chǎn)線向有利于工人健康、保證安全的方向發(fā)展不夠重視、不下功夫。 1.一些國(guó)外涂裝技術(shù)水平不高的生產(chǎn)線魚龍混雜地流入中國(guó)市場(chǎng)。 2.引進(jìn)無(wú)序，重復(fù)引進(jìn)同類型的生產(chǎn)線。 3.引進(jìn)的先進(jìn)涂裝生產(chǎn)線沒有很好地消化吸收。 4.國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)研制的一些自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線未能廣泛地交流和推廣。 5.近年來國(guó)內(nèi)一些單位對(duì)涂裝生產(chǎn)線所用的設(shè)備、新技術(shù)的研制雖有一定重視，并取得一定成果，但由于研制投入受到人力、資金等限制，往往模仿多，獨(dú)立開發(fā)少，創(chuàng)新少，所以成效不顯著。 3.對(duì)我國(guó)涂裝生產(chǎn)線發(fā)展的建議 我國(guó)涂裝生產(chǎn)線設(shè)備自70年代開始不斷發(fā)展，特別是改革開放之后發(fā)展迅速，但基本上是處于一種“自發(fā)”狀態(tài)，國(guó)產(chǎn)涂裝設(shè)備也不適應(yīng)市場(chǎng)需求，不少關(guān)鍵噴涂設(shè)備還是以引進(jìn)為多。估計(jì)目前我國(guó)現(xiàn)有涂裝生產(chǎn)線數(shù)千條以上，且每年還要投資新建數(shù)百條生產(chǎn)線，全國(guó)每年投資約為十幾億人民幣之多，國(guó)外銷售產(chǎn)品及合資公司所占份額達(dá)30%40%；我國(guó)涂裝設(shè)備廠合計(jì)千家左右，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品種類現(xiàn)在幾乎覆蓋了涂裝行業(yè)的各部門。我國(guó)涂裝生產(chǎn)線發(fā)展前景十分誘人，但發(fā)展中確實(shí)存在不少問題，因此提出下述建議供商榷。 要重視涂裝專業(yè)人員的培養(yǎng)。大專院校應(yīng)按市場(chǎng)需求設(shè)立相關(guān)專業(yè)；加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有人員培訓(xùn)，提高技術(shù)素質(zhì)；加強(qiáng)涂裝生產(chǎn)線技術(shù)開發(fā)的投入，對(duì)涂裝生產(chǎn)線制造企業(yè)優(yōu)勝劣汰，建立現(xiàn)代化涂裝行業(yè)的管理體制。 由于涂裝生產(chǎn)線在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占的比例及所起的作用，故應(yīng)營(yíng)造必要的輿論,引起國(guó)家職能部門和行業(yè)管理部門的重視,進(jìn)行必要的宏觀規(guī)劃和專業(yè)指導(dǎo)，并對(duì)行業(yè)的發(fā)展給予必要的支持。 盡快建立全國(guó)涂裝行業(yè)信息網(wǎng)，提高涂料質(zhì)量和加強(qiáng)技術(shù)交流，組織協(xié)調(diào)對(duì)引進(jìn)項(xiàng)目的參觀、研討、消化吸收、創(chuàng)新，共同為涂裝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化而努力。 加強(qiáng)涂裝安全技術(shù)的管理，貫徹執(zhí)行涂裝作業(yè)安全規(guī)程有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，建議執(zhí)行涂裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)和制造許可證制，改進(jìn)和完善安全防護(hù)措施，保證生產(chǎn)安全、人員安全，符合環(huán)保要求。 采用新技術(shù)、推廣采用新涂料，積極對(duì)原有技術(shù)落后的涂裝生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造，使涂裝生產(chǎn)線設(shè)備的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)改為標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，提高涂裝生產(chǎn)線設(shè)備的技術(shù)水平和生產(chǎn)水平。采用新工藝、新設(shè)備、新材料，積極采用節(jié)能措施