媒体专区

首页 > 行业新闻
浅析水性漆施工对涂装线设备的要求
发布时间:2019-7-30
分享到:

顺应日益严格的环保法规要求,能够降低VOC排放量的水性漆涂装技术得以迅速发展。据统计,至2007年,欧洲水性漆所占比例为57%,美国水性面漆使用比例为39%,且这一比例近年来还在继续增长。随着对水性漆工艺研究的不断深入,水性漆的施工窗口不断加宽,施工难度降低,同时水性漆的漆膜质量可与溶剂漆膜相媲美,这些因素均促使水性漆在涂装中的应用越来越广泛。我国新建的涂装线大都预留了水性漆的改造空间,有些厂家己直接采用了水性漆工艺。笔者结合水性漆的特性和涂装线设计理念,对水性漆涂装线设备进行了简要分析。 


1 水性漆特性


图1 为水性色漆和溶剂型色漆组成的对比。


1.jpg

2.jpg

图1 水性色漆和溶剂型色漆的组成


可以看出,水性漆中的大部分组成是纯水(仅含有少量的醇、醚类有机物),水的特性影响了水性漆的施工特性。水与溶剂漆中甲苯的部分物理性质见表1。 


表1 水和甲苯的部分物理性质 


物理性质 

水 

甲苯 

对比结果 

沸点

/℃ 

100

110.6

水较易沸腾,

易产生针孔等漆膜弊病 

蒸发潜热

/J·kg-1

2268

414.2

水不易蒸发,

容易引起流挂和起泡 

表面张力

/×10-3N·m-1

72.6

28.5

水的表面张力大,

不易浸润底材表面,

易产生缩孔 


2 水性漆对涂装线设备的要求 


针对水性漆的特性,水性漆涂装线的设计和设备采取了相应的措施,在新规划水性涂装线或对现有涂装线进行改造时,需对某些设备做必要的调整,以适应水性漆的要求。 


2.1 喷涂室 


喷漆室是进行喷涂操作的主要空间,水性漆漆雾中含有的大量纯水和少量助剂,会直接腐蚀喷漆室内部的结构件。因此喷漆室墙壁的壁板材质要求为不锈钢,立柱等支撑框架结构也采用不锈钢型材,并在型钢外表面再用不锈钢板封闭成光滑状态,以便于清理;喷漆室的门应选用自动关闭的不锈钢门,门较链也采用不锈钢材质,一般来讲,为节约投资,水性漆喷漆室的静压室过滤棉下部室体和框架都要求采用不锈钢,而静压室过滤棉以上的动、静压室仍可以选用传统的结构及材质,喷漆室下部的漆雾捕集装置(如文丘里结构、废漆处理循环水管路等)要求全部采用不锈钢制作。另外,水性漆对消防的要求没有那么高,国外有些厂家将喷漆室的消防等级要求由2级放宽到了3级。 


2.2 排气系统 


大气污染物综合排放标准(GB 16297-1996 )规定了VOC的排放速率和排放量(见表2) 。溶剂漆喷涂系统中二甲苯的排放速率直接决定着排气筒的高度。采用水性漆后,有机废气中甲苯和二甲苯的含量几乎为O,但非甲烷总烃含量升高,排气筒高度只需满足非甲烷总烃的排放速率要求即可。这样就可以降低排气筒高度,减少了土建施工成本,同时降低了排风机的风压,运行成本也随之降低。 


表2 废气排放标准摘录 


标准中

序号 

污染物

种类 

最高允许

排放浓度

/mg·m-3

最高允许排放速率/kg·h-1

排气筒高度

/m

二级 

三级 

16

甲苯 

40

15

3.1

4.7

20

5.2

7.9

30

18

27

40

30

46

17

二甲苯 

70

15

1

1.5

20

1.7

2.6

30

5.9

8.8

40

10

15

33

非甲烷

总烃 

120

15

10

16

使用溶剂汽油

或其它混合烃

类物质 

20

17

27

30

53

83

40

100

150


表2中非甲烷总烃指溶剂汽油或其他混合短类物质。酯、酮、醚、醇虽无相关排放标准,但产生量较大时会影响环境,将之纳入非甲烷总烃类,故水性漆中含有的少量醇、醚类溶剂归到非甲烷总烃中。 


2.3 空调系统


水性漆的施工窗口相对溶剂漆要窄,因此水性漆对喷漆室的温、湿度要求较为严格(见图2) 。


3.jpg

图2 水性漆与溶剂型漆施工窗口的比较


水性漆对施工环境的苛刻要求需要空调系统具备制冷和调湿功能,而目前我国溶剂型涂料喷漆室夏季送风很少采用常制冷。水性漆涂装空调系统除温一般先通过表冷段降低空气温度(使空气达到露点析出水分),然后再将析出水分的空气加热到工作温度,加湿则多通过喷淋加湿(雾化加温或蒸气加湿)实现。为此,空调系统需要有表冷段、加湿段,另外,还需要有足够制冷量的制冷机组(一般为溴化锂机组)、冷却塔和冷水循环系统等设备。 


在送、排风方面,溶剂漆喷涂时,因排风中的溶剂含量太高,排风不宜重复利用。改用水性漆后,排风中的溶剂含量大大减少,其排风经处理后基本可以用于送风循环使用。所以喷涂室采用水性漆后,采用循环风空调的涂装线不断增加,喷漆室部分排风与新风混合送入喷漆室,可节省空调设备的能耗。与以往传统空调设备的结构相比,循环风空调增加了混风段,可以通过风阀自动控制回风量。由于循环风空调内部增加了一道过滤器用以过滤排风中的漆雾,因此循环风空调的长度比传统空调要长。增加一段过滤后,还需要提高相应风机的全压以克服增加的阻力。循环风空调中的有害成分比新风多,所以循环风一般多用于自动段喷涂。目前循环风空调一般都是为自动段送风,人工段还是以送新风居多。 


2.4 静电喷涂机 


水性漆的电导率高、电阻低,用传统的内部加电喷涂机喷涂时会出现漏电现象。针对水性漆的特性,出现了以DURR为代表的外部加电方式的喷涂机,该类喷涂机很好地解决了水性漆喷涂的漏电问题。但外部加电电极容易被漆雾污染,需要经常清理,且电极对手臂的移动速度敏感,对喷涂合格率有一定影响。外部加电喷涂机喷涂效率约为60%左右,较内部加电喷涂机低10%~15%,使油漆耗量增加“三废”排放量也随之增加。但外部加电方式无漆路绝缘模块,初次投资相对较低。 


随着水性漆喷涂机技术的不断发展,出现了适合水性漆喷涂的内部加电旋杯。内部加电喷涂机需采用Cartridge (弹匣)或增加EVB单元,因此设备造价稍高。Cartridge装置需要定期清洗,增加了涂料的损耗,但其喷涂效率较高。现在既有使用内部加电方式喷涂机的水性漆涂装线,也有使用外部加电方式喷涂机的水性漆涂装线,可根据实际情况综合考虑。 


2.5 输调漆系统 


水性漆要在5~30℃下储存,调漆间需要具备恒温、恒湿条件,以防止涂料结冰或过热,保证涂料的稳定性。水性漆的施工粘度相对溶剂型漆要高、所需的供漆压力也较高。适用于水性漆系统的隔膜式稳压器采用高压力、高流量直通型设计,隔膜式稳压器应易于清洗,但其价格比用于溶剂型漆的隔膜式稳压器高大约2倍。传统的水夹套式温控系统很难满足水性漆对温度控制精度的要求,应改用管中管温控系统。由于水性涂料只有在一定的pH值范围内才比较稳定,因此水性漆增加了对pH值的控制要求,需增加pH值监控设备。水性涂料的碱性特征使得管路等与涂料直接接触的部件要选用304L或316不锈钢材质,且要进行表面钝化处理。 


水性漆清洗系统不像溶剂漆清洗系统那样可以采用单一溶剂进行清洗,水性漆清洗系统的清洗液由纯水和亲水溶剂组成,纯水和亲水溶剂各自用1套气动隔膜泵打到清洗溶剂混合罐中,经搅拌后再由液压泵将混合溶剂打到各使用点。因此,与溶剂漆清洗系统相比,水性漆清洗系统增加了1套纯水泵(含水罐)、1套溶剂泵(含溶剂罐)和1套溶剂液压泵(含溶剂罐和搅拌器等)。由于水性涂料对剪切力比较敏感,所以水性漆输调漆系统的换热器、背压阀需要选用低剪切型的设备。


水性输调漆系统采用双叶式搅拌器(见图3) 。回管和涂料补给管均设置在涂料槽底部,搅拌器和涂料槽的材质均选用不锈钢材料。涂料槽应具备高密闭性,防止槽内结皮。不生产时,水性涂料搅拌器的泵频可以调低一半,待上班时再调到正常工作频率,这样可以减少能耗,同时减轻对油漆的剪切作用。


5.jpg

图3 涂料槽双叶搅拌器


3 结束语 


随着水性漆的全面使用及其研发技术的不断进展,水性漆的施工窗口会更加扩大,施工工艺也随之更加成熟,油漆利用率和合格率等将不断提高,运行成本、“三废”排放量及处理费用、能源消耗会不断降低,今后水性漆的应用会更加广泛。



文章来源:刚桶包装网

[打印]
广东智展展览有限公司 粤ICP备05138619号    展会介绍  |  展会新闻  |  行业新闻  |  网站地图  |  免责声明  |  联系我们  |  智展官网