水性漆在輸調漆系統(tǒng)的應用定稿118

1、水性漆在輸調漆系統(tǒng)的應用似乎用“應用于水性漆的輸調漆系統(tǒng)”或“輸調漆系統(tǒng)在水性漆涂裝中的應用”要切題。劉繼華 （奇瑞汽車股份有限公司 規(guī)劃設計院 241009）【摘要】鑒于汽車涂裝水性漆工藝的應用越來越廣泛,本文就涂裝輸調漆系統(tǒng)的水性漆應用及設備要求、設備選型配置等進行了闡述?！娟P鍵詞】輸調漆 水性漆 低剪切 穩(wěn)壓 1、前言為促進汽車涂裝的環(huán)保清潔生產，降低VOC(揮發(fā)性有機化合物)排放，水性漆的應用在汽車涂裝工藝中將逐步取代溶劑漆并成為主流，為適應水性漆的設備要求，傳統(tǒng)溶劑型的涂裝設備如：機器人噴涂系統(tǒng)、輸調漆系統(tǒng)、預烘干設備、空調制冷除濕設備、噴漆室、廢漆處理設備等必須進行相應的變更。輸調

2、漆系統(tǒng)（集中循環(huán)供漆噴涂系統(tǒng)）作為涂裝油漆的輸送、調壓、調溫設備，在水性漆應用方面，為了實現(xiàn)水性涂裝的穩(wěn)定品質,需要進行包括穩(wěn)壓器、輸漆泵、背壓閥、攪拌器等多項設備的細節(jié)變更。2、水性漆的應用特性2.1水性涂料與溶劑涂料相比，水性涂料的主要成分中，含有60的水，溶劑涂料中含有70的VOC溶劑（見圖1）。在發(fā)泡性方面，水與溶劑相似，本來很難起泡，即使起泡也會馬上消失，但在水性涂料成分中，添加了為防止樹脂分散 ？而加入的界面活性劑，受其影響，水性漆產生的氣泡變得穩(wěn)定不易消失，容易形成為氣泡。輸漆系統(tǒng)在設備方面需要考慮攪拌器的攪葉形狀設計、攪拌器的轉速設定等。 圖1 水性油漆與溶劑油漆比較 2.2

3、水性涂料的粘度一般在55±5S(#FC4)，較傳統(tǒng)溶劑型涂料粘度高2030S，油漆呈現(xiàn)粘稠狀，流動性較差，對泵的選擇要有動力要求。（見表1）表1 水性涂料和溶劑涂料的比較涂料涂料粘度稀釋劑PH值管理發(fā)泡性絕緣電阻值水性涂料高水要大低溶劑涂料低各種溶劑不要小高2.3 水性涂料的表面張力大于溶劑張力，蒸發(fā)潛熱遠高于溶劑，同時導電率高，由于導電性大容易出現(xiàn)電蝕反應，易導致輸調漆設備的管路氧化、生銹。(見表2)表2 水和溶劑的特性比較溶劑沸點（）蒸發(fā)潛熱（cal/g）表面張力（dyne/cm2）導電率（25）蒸發(fā)速度融點（）水1005407378360甲苯11086292.4195-95二甲

4、苯14483302.668-253、水性漆對輸調漆系統(tǒng)的要求根據(jù)水性漆的應用特性，水性漆的應用對輸調漆系統(tǒng)設備的要求如下（相比較溶劑型漆設備）： 3.1由于水性漆導電性大容易出現(xiàn)電蝕反應，易對設備產生氧化、生銹，為防止設備及管路的腐蝕，減少銹斑變成碎屑混入涂料內形成顆粒的幾率，所有接觸水性漆的部位材質必須為SUS不銹鋼 不銹鋼材質。傳統(tǒng)的碳鋼泵不能采用，管路考慮SUS304及以上型材，國內大部分水性漆廠家應用不銹鋼304、304L,部分新建涂裝線有采用SUS 316。3.2 配管中不能使用不同種類的金屬材質，防止不同材質產生的電位差帶來的電蝕。3.3避免攪拌器在油漆攪拌過程中的漩渦引起空氣進入

5、流體及產生分層現(xiàn)象。3.4 對整個系統(tǒng)要求為低剪切設計，從攪拌器的攪拌、管路彎曲、穩(wěn)壓器、過濾器等皆為低剪切設計。3.5 由于水性漆對施工溫濕度的要求嚴格，需要輸調漆系統(tǒng)的溫控精度在23±0.5內，所有管路需要保溫處理，保溫材質厚度12.5mm，泵體需要保溫等。3.6 由于水性漆的清洗劑主要成分為純水+少量親水溶劑，所以需要增設純水供給裝置取代溶劑輸送系統(tǒng)，同時純水供給裝置需要經過管中管溫控后輸送至各工位，在傳統(tǒng)溶劑型的溶劑輸送設備中，溶劑是不需經過管中管換熱系統(tǒng)。3.7 由于水性漆的高粘度，輸調漆系統(tǒng)需提高泵的輸送能力。溶劑型色漆在循環(huán)系統(tǒng)中的流速要求為0.30.7m/s，而水性色

6、漆的流速則要求為0.150.4m/s。3.8 水性漆在輸調漆系統(tǒng)的投產前清洗需要更為細致的清洗步驟：清洗稀釋劑親水性稀釋劑樹脂清洗純水洗。4、水性輸調漆系統(tǒng)的設備配置4.1循環(huán)方式：水性輸調漆系統(tǒng)的循環(huán)方式通常采用兩線循環(huán)。兩線循環(huán)系統(tǒng)的槍站設計不需要三線系統(tǒng)中的墻置式油漆調壓器，通過使用一個槍下調壓器或槍下Y形接頭來控制噴槍的噴涂流量，降低了調壓器的設置對油漆產生的剪切力、同時管路元件相對較少、系統(tǒng)換色清洗方便等，在國內水性漆的生產線上，應用最為普遍。在國外的部分工廠，由于三線式涂料循環(huán)系統(tǒng)有一定的靈活性，同時較容易擴張、系統(tǒng)通常有較高的壓力、流量、循環(huán)速率的可調性等，在水性漆上也有不少的應

7、用。4.2 輸漆泵：按動力模式分為氣動泵、液壓泵、電動泵，國內汽車廠家暫無電動泵應用實例，絕大部分廠家采用氣動泵及液壓泵，水性漆的應用即有用氣動泵也有用液壓泵，如東風本田水性漆用氣動泵進行輸漆，江淮新轎車線水性漆采用液壓泵，奇瑞第四涂裝線采用液壓泵來滿足水性漆的輸送要求，氣動泵應考慮其排氣污染性和水性漆的縮孔敏感性問題。按結構分為柱塞式、離心式、活塞式，鑒于柱塞泵的穩(wěn)定性和低剪切力、適應的黏度范圍廣等優(yōu)點，其應用最為廣泛，柱塞泵的選擇需要首先確定泵的流量，可按以下公式進行計算。同時水性漆的流速比溶劑型漆慢要求為0.150.4m/s。對于水性漆其輸漆泵連續(xù)工作時泵的往復頻率介于1220 cpm（

8、每分鐘的循環(huán)量）為最佳。V = N H v/（1/4d2）-d:涂料管道橫截面 (cm)-Hv:每活塞沖程的體積Hv(1)-V:流速(m/sec)-N:沖程次數(shù)(1/min) 表3 各種泵的應用比較 泵脈動噪音冷凝水排氣污染運行能耗維護成本剪切力氣動泵大大有有高高小液壓泵小小無無低低小電動泵小小無無低低小4.3 穩(wěn)壓器：水性漆首選不銹鋼隔膜式穩(wěn)壓器，其具有流道光滑、流阻小等特點，同時其采用特殊結構膜片設計，具有極好的密封性和穩(wěn)壓效果；蓄能介質與油漆分隔，可防止油漆被污染，穩(wěn)壓效果持久，保證輸出壓力脈動小于±0.5kg/cm2。穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓介質一般有采用氮氣穩(wěn)壓及壓縮空氣穩(wěn)壓兩種，常用

9、穩(wěn)壓器還有罐式穩(wěn)壓器，但在實際中由于其穩(wěn)壓效果不穩(wěn)定采用較少。圖2 隔膜式穩(wěn)壓器4.4 攪拌器: 攪拌器分氣動攪拌器及電動攪拌器，氣動攪拌器相比電動攪拌器，具有較好的經濟性，同時可以通過控制流入氣量的大小便捷的進行手動調整攪拌器轉速。要使攪拌器能夠起到良好的攪拌作用，最重要的是使油漆罐內沒有死角，因此，選擇攪拌器的槳葉直徑和轉軸的長度必須根據(jù)油漆罐的直徑與高度進行設計。同時攪拌器的攪拌速度也會影響油漆攪拌的效果，攪拌速度過快，會造成對油漆的剪切而破壞水性漆的性能，也會使油漆罐內產生漩渦從而影響油漆的均勻一致性，過慢的攪拌會使油漆在罐內的運動速度不夠，也會造成油漆的沉淀。對于水性漆應使用低剪切攪

10、拌器，常見的攪拌器如圖3所示：圖3 攪拌器示意圖4.5油漆罐： 油漆罐分循環(huán)罐及調漆罐，鑒于目前油漆廠家提供的水性漆在出廠前就已調節(jié)好粘度及助劑，不需要在涂裝線上重新調漆，部分水性漆涂裝線不單設調漆罐，節(jié)約一定的費用投資，在日系車企較為常見。油漆罐應采用不銹鋼電解全拋光工藝制造加鈍化處理。 表面粗糙度Ra 低于0.1單位？ 0.1 µm，具有良好的表面光潔度和耐腐蝕性，保證罐內壁不易掛漆，減少水性油漆結皮的可能性；桶體、桶蓋密封結構具有良好的密封性，有效防止意外塵粒進入。油漆罐的桶蓋有平頂式和圓頂式兩種較為常見，部分水性漆生產線采用平頂式結構，部分采用圓頂式結構。北京興信公司研發(fā)的專

11、門應用于水性漆的全密封特殊結構設計的圓頂式油漆桶，能最大限度的減少油漆的揮發(fā)成分流失，減少水性漆的結皮。需特別注意的是水性漆的回流管設計，油漆從罐頂返回時應通過導向管進入罐內防止水性漆的飛濺、氣泡，同時防止飛濺附著在罐壁的油漆對油漆整體性能造成的不良影響。最佳方式為設計成側底部回流。4.6背壓調壓器：背式壓力調節(jié)器是輸調漆系統(tǒng)系統(tǒng) 重復的重要組件，用于控制系統(tǒng)管路中的壓力以滿足噴涂參數(shù)的需要，常用的有低剪切型和非低剪切型。傳統(tǒng)的球體式和座式調節(jié)器能在涂料通過球體和球座式時剪切水性涂料，對于水性漆需要低剪切型背壓器，低剪切背壓閥的結構見圖4。據(jù)報道最近美國GRACO公司推出了一款自動背壓閥，它可

12、以根據(jù)系統(tǒng)的工作狀況（噴涂或循環(huán)）來進行自動壓力調整，在噴涂時提高系統(tǒng)的壓力而不噴涂時降低系統(tǒng)的壓力，這樣就能更好地保證系統(tǒng)的安全和油漆的品質，更適用于水性漆。圖4 標準背壓閥與低剪切背壓閥結構示意圖4.7 過濾器及管路系統(tǒng)：過濾器分袋式過濾器和濾芯過濾器，過濾器應為不銹鋼材質，對于水性金屬漆選用振蕩式過濾器效果更佳。在流量選擇上，大流量過濾器對水性漆的剪切力最小，建議選用。輸調漆系統(tǒng)的管路考慮SUS304及以上型材，建議使用304L、 316規(guī)格型材。同時管件內壁越光滑越好，接頭可采用衛(wèi)生式接頭或卡套式接頭，不宜采用螺紋接頭，接頭內徑與管內徑應保持一致，管路的轉彎與升降盡可能地少，轉彎半徑需要大于六倍管徑，以減少壓力損失和沉淀等。5、結束語 在水性漆的應用上，輸調漆系統(tǒng)除了上述主體設備外，其它細節(jié)的地方也不可忽略，如：鑒于水性漆嚴格的施工溫濕度范圍，在油漆的溫控系統(tǒng)上應選用管中管系統(tǒng)，溫控精度23±0.5，水夾套的換熱方式的溫控精度不易于控制，建議不采用。鑒于水性漆的清洗溶劑為DI純水和親水溶劑配比組成，需要增設DI純水罐和親水溶劑罐輸送系統(tǒng)，在兩罐之間為提高混合精度可設置自動配比系統(tǒng)。同時部分控制要求嚴格的生產線，增設水性漆PH值監(jiān)控系統(tǒng)。輸調漆系統(tǒng)的設備及質量將直接影響噴涂車身的涂裝質量，對于水性漆在輸調漆系統(tǒng)上的應用需在設備設計及選型細節(jié)上進行深度的探究。參考