王芳荣，肖坤

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230022）

工艺装备

汽车涂装设备过滤材料的选型和应用

王芳荣，肖坤

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230022）

文章首先论述了过滤材料在汽车涂装行业的重要性，阐述了各种过滤材料的功用、组成及分类，并结合汽车厂涂装车间实际生产情况，为满足涂装现场各种场合需过滤的精度要求与工艺要求，保证车身表面油漆涂层的质量，避免在喷漆、打磨和烘烤等工序形成涂层颗粒的问题，对各系统设备过滤材料的合理选型和应用进行了介绍与探讨，为涂装设备人员在生产操作中选用和管理各种过滤材料提供参考和依据。

汽车；涂装设备；过滤材料；选型；应用

CLC NO.:U465.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-187-04

1、过滤材料

1.1 过滤材料的功用、组成及分类

1.1.1 过滤材料的功用

随着我国国民经济的快速发展，汽车工业迎来了一个高速发展的时期。伴随着汽车产量的大幅增长，人们对汽车质量也提出了更高的要求。在汽车涂装生产线上，从车身前处理→电泳→中涂→面漆，汽车车身经历数十道处理工艺方可下线。每一道处理工艺都必须紧紧围绕以去除尘埃杂质、油污和铁锈，保证车身涂装效果的均一性和优良而开展工作。在此过程中，过滤在汽车涂装发挥着极其重要的作用。过滤就是将体积大小的物质用物理方式加以区分、分离的过程。过滤材料在汽车涂装生产中应用广泛，而油漆喷涂、粉末喷涂、电泳、电镀等都与过滤材料密不可分，同时过滤材料对环境保护、成本节约、劳动保护等也具有重要意义。

1.1.2 过滤材料的组成

过滤材料在涂装车间使用时往往与各系统设备配套使用，包括液态过滤器、空气过滤器以及高温空气过滤器等，主要是由高分子材料制作而成，再用铝合金或不锈钢框架固定。液态过滤器安装在槽液管路或者过滤罐中，空气过滤器安装在风管或者风箱中。

1.1.3 过滤材料的分类

过滤材料根据在涂装应用场合不同可大致分为以下几大类：前处理电泳系统中的液体过滤袋设备，烘干系统中的高温空气过滤器设备，空调系统中的常温空气过滤器设备、喷漆室体中的送排风系统空气过滤器设备以及工位室体中的送排风系统空气过滤器设备。

2、汽车涂装设备过滤材料选型应用

2.1 概述

在汽车厂涂装车间实际生产中，根据涂装线对洁净度的控制要求，合理地为各设备系统选用、配置过滤器并对其进行正确地维护和管理，不仅是确保涂装线洁净度达到生产要求的前提之一，也能降低各设备系统的运行成本，从而达到节能的目的。

2.2 前处理电泳系统过滤材料选型应用

2.2.1 前处理电泳的作用和目的

预处理、电泳是汽车涂装中最重要的过程之一。电泳外观质量的好坏将会显著影响最终的面漆质量，如光泽度和桔皮。为了确保电泳漆膜的外观质量，一般在预处理脱脂及水洗循环管路中、电泳槽液的循环管路中、电泳后清洗的循环UF(超滤)液及循环去离子水管路中都装有过滤器，以便对槽液、循环清洗液进行最大程度的过滤。一个年产lO—l5万辆轿车的涂装车间一般在预处理、电泳系统中共有40个左右的过滤器，每个过滤器中通常装有4—6个过滤袋。

预处理、电泳槽液中主要存在如下杂质：车身带人的尘埃、铁屑、焊渣及密封胶；相关设备如风机、链条等带来的机械污染物；电泳槽液中的漆皮和球状漆颗粒杂质等。如这些杂质不能充分滤除，电泳漆膜上的颗粒将明显增加，电泳三平面粗糙度也会明显提高，同时还会增加电泳打磨的工作量，因而这些杂质要通过过滤来彻底清除。过滤袋选择和使用的好坏对电泳质量有非常显著的影响。此外，电泳槽液中的油污是涂膜产生缩孔的主要原因之一，因此滤除油污也是非常重要的。一般在预处理、电泳过滤器中还装有磁棒，以便最大程度地吸附磁性碎屑。

2.2.2 袋式过滤器工艺

袋式过滤是流体过滤系统的一种，有过滤容器、支撑网篮和滤袋三部分组成。在过滤容器内，液体从进水口流入由冲孔板制作的滤篮支撑滤袋内，并在滤袋内均匀分布，过滤容器没有紊流的负效应，经滤袋过滤后流出，杂质被拦截在滤袋中，滤袋可更换或清洗。袋式过滤技术主要应用于：涂装、化学品和染料等行业。袋式过滤器根据袋数不同可分为单袋式和多袋式，根据进料孔位置不同可分为侧入式和顶入式，滤袋材质有聚丙烯、尼龙和聚酯等。

2.2.3 袋式过滤器分类

（1）单丝及多丝网袋

利用表面过滤原理，单丝及多丝网滤袋可将比自身网眼大的颗粒隔离。用不变形的纺丝按照指定的方式编织成网，并加以焊接熔合增加其强度。单丝网以单根粗纤维制成，多丝网则以大量的细丝组成一股后再编织成网。按照其结构，单丝网的过滤等级为绝对定值，非常坚固并且能够有效地控制过滤效果。如HAYWARD公司的NMO系列。

（2）针刺毡类滤袋

利用深层过滤原理，针刺毡滤袋可滤除大量的固体或凝胶类软性杂质。100%纯净纤维用针刺方法做成立体三维过滤层面，液体经过纤维所形成的迂回曲折路径，颗粒被滞留于内壁表面和滤布深层。相比同类的滤芯式过滤方法，针刺毡滤袋具有成本低、过滤面积大、压差小的优点，是最经济的过滤方式。同时滤袋的表面特殊处理诸如辊压、红外技术和烧毛处理确保没有纤维脱落现象。如HAYWARD公司的PO系列，去除效率大于80%。

（3）超长寿命滤袋

此种滤袋比标准滤袋寿命增加了2—3倍，最高可达5倍。利用更纤细的纤维，大大提高了滤层的孔隙率，可长时间维持低过滤压差。加厚的滤层令容污能力大大提高。有些过滤袋材料密度呈梯度分布，非常有利于对软性杂质的捕捉。如HAYWARD的POXL系列，去除效率大于85%。

（4）超精纤维绝对精度过滤袋

原材料为超精度的聚丙烯纤维，材料本身具有吸油性能，确保滤袋可去除油脂成分，过滤效率可大于95%，如HAYWARD的LCR一500系列。

2.2.4 袋式过滤器选型应用

根据所要过滤流体的化学品，按照化学适应性表找出可用的滤材，针对操作温度、操作压力、酸碱值等选择合适的滤材。汽车涂装行业的过滤材料主要是尼龙、聚丙烯等材料，其物理、化学性能如下：

表1 尼龙、聚丙烯材料的物理、化学性能表

由于尼龙材料的耐酸性不好，而电泳漆为弱酸性，所以尼龙一般作为脱脂及底面漆材料的滤材，电泳系统的过滤材料一般采用聚丙烯。用于汽车涂装常用过滤袋的类型如下：

表2 汽车涂装常用过滤袋类型

其中，过滤方式根据过滤机理不同分为表面、深层和吸附三种过滤，精度根据滤袋所表示精度过滤效率不同分为工程和绝对两种精度。

以下是某轿车厂前处理、电泳所选用的过滤类型：

前处理系统的过滤好坏对最终电泳质量有非常重要的影响。车身带人的尘埃、铁屑、焊渣及密封胶都要通过预处理的过滤系统进行清除。以前预处理均采用过滤精度为200μ m的尼龙单丝网过滤袋，有些杂质不能充分清除，增加了电泳过滤系统的过滤负担，影响了电泳漆的外观质量。后采用过滤精度逐步递增的方法，分别在预脱脂、主脱脂、脱脂后水喷洗及脱脂后水浸洗过程中使用过滤精度为100μm的尼龙单丝网过滤袋、50μm的尼龙单丝网过滤袋，提高预处理的过滤效率，而电泳及后道工序使用25μm的超长寿命聚丙烯过滤袋，实践证明使用情况良好。

由于电泳槽液不可避免地受到外界如设备链条带人的润滑油的影响，从而产生缩孔。因此可在电泳主槽及超滤器进口处使用吸油过滤袋，能有效吸附槽液中的油污。

2.3 烘干系统过滤材料选型应用

2.3.1 烘干的作用和目的

烘干是工业涂装线的三大基本工序之一，是涂膜形成的重要工序，所用装备（烘干室）是工业涂装的关键设备，涂装线用的烘干室大致可分为以下两大类：

a.前处理、洗净后的水分烘干室

b.涂膜（涂装后的）烘干室

两者的目的和功能完全不同，前者仅水分蒸发，使潮湿的工件变成干燥的工件，后者使涂料由液态（或粉末态）变成固态，在被涂物表面上形成薄膜的过程称为涂料成膜过程。液态涂料靠溶剂挥发、氧化、缩合、聚合等物理或化学作用成膜。根据成膜过程不同，汽车常用涂料可分为热塑性和热固性两大类。根据成膜温度不同，涂膜的干燥(固化)方法可分为自然干燥、烘干和照射固化等三种。涂膜的固化过程一般要经历以下三个阶段：

a.触指干燥或表干。当手指轻触涂膜感到发粘，但涂膜不附在手指上的状态；

b.半硬干燥。用手指轻捅涂膜，在涂膜上不粘有指痕的状态；

c.完全干燥。用手指强压涂膜也不残留指纹，用手指急速捅涂膜，在涂膜上也不留有伤痕的状态。

为保证涂膜质量、外观装饰性、防腐性等，涂膜的自干或烘干场所除温度要求外，烘干室内或者自干场所要清洁、无灰尘，空气要干净，因此烘干系统中过滤材料极其关键。

2.3.2 空气过滤器分类

(1)初效空气过滤器

G系列：初效空气过滤器 活性炭初效过滤器 阻力小；风量大；使用大寿命长。

适应范围：适用于空调系统的初级过滤。初效空气过滤器适用于空调系统的初级过滤，主要用于过滤 5μm 以上尘埃粒子。初效过滤器有板式、折叠式、袋式三种样式，外框材料有纸框、铝框、镀锌铁框，过滤材料有无纺布、尼龙网、活性碳滤材、金属孔网等，防护网有双面喷塑铁丝网和双面镀锌铁丝网。

初效过滤器的特点：价廉、重量轻、通用性好、结构紧凑。主要用于：

a. 中央空调和集中通风系统预过滤

b.大型空压机预过滤

c. 洁净回风系统

d. 局部高效过滤装置的预过滤

e. 耐高温空气过滤器，用不锈钢外框，耐高温250-300℃过滤效率

这种效率的过滤器，常用一空调与通风系统的初级过滤，也适用于只需一级过滤的简单空调和通风系统。G系列粗效空气过滤器分八个品种，分别为：G1，G2，G3，G4，GN（尼龙网过滤器），GH（金属网过滤器），GC（活性炭过滤器），GT（耐高温粗效过滤器）。活性炭粗效过滤器一般应用: 空调通风系统异味及污染空气处理 有害气体(如苯、甲醛、氨气等)的吸附脱除 溶剂的回收，采用活性炭毡比表面积大，吸附能力强，迅速处理各种有害气体, 有效洁净空气对气味的控制。

活性碳过滤器主要用来清除气体，掉发物汽味和烟雾，对异味的清除使得房间回风比例增大，从而降低制热制冷的能量损耗.活性碳过滩器四氧化碳的比重达63%以上的碳.过滤器可以配合多数厂家生产的箱体使用。

（2）中效空气过滤器

中效过滤器主要用于中央空调和集中送风系统。它可用于空调系统的初级过滤，以保护系统中下一级过滤器和系统本身，在对空气净化洁净度要求不严格的场所，经中效过滤器处理后的空气可直接送至用户。我公司生产的中效袋式过滤器（bag filter）边框有冷板喷塑、镀锌板等形式，过滤材料有无纺布、玻璃纤维等，过滤粒径1～5um，过滤效率60～95%（比色法）。

中效空气过滤器，主要用于捕集1-5μm的颗粒灰尘及各种上悬浮物，广泛应用于各种空调设备及空调系统中，也用于多级过滤系统的中级保护。本系列产品主要是袋式结构，外框材料有：铝合金、镀锌钢板，也可做成无框的。滤芯材料以无纺布为主。F系列中效空气过滤器：

a.作用:捕集1-5um尘埃粒子

b.型式：无框式和有框袋式

c.滤料：特殊无纺布或玻璃纤维

d.效率：60%～95%＠1～5um（比色法）

F系列中效空气过滤器分袋式和非袋式两种，其中袋式包括F5，F6，F7，F8，F9，非袋式包括FB（板式中效过滤器），FS（隔板式中效过滤器），FV（组合式中效过滤器）。

（3）高效空气过滤器

GK系列高效空气过滤器高效空气过滤器主要用于微电子工业、精密仪器仪表、医疗卫生、生物工程、制药及食品等行业使用和各类洁净室、洁净隧道、高效送风口、净化工作台、风淋室等净化设备中的空气末级过滤。该产品采用超细玻璃纤维滤料，热溶胶为分隔物，专用铝型材外框，聚氨酯双组份密封胶，闭孔海绵密封条，喷塑钢网匀流板等经过严格的工艺精制而成。

a.作用：捕集0.1～0.5um的细小微粒

b.型式：铝合金外框，无隔板

c.滤料：超细玻璃纤维纸

d.效率：99.999%＠0.3 um（DOP法）

GK系列高效过滤器分为有隔板高效过滤器和无隔板高效过滤器，有隔板高效过滤器包括GK（有隔板高效过滤器），GKW（耐高温高效过滤器），GKA（耐高湿高效过滤器）；无隔板高效过滤器包括GKYW（组合式组合式高效过滤器），GKYS（无隔板高效过滤器），GKYC（液槽无隔板高效过滤器），GKYL（超低阻无隔板高效过滤器），GKYD（刀架式无隔板高效过滤器），GKUL（0.1um超高效过滤器）。本公司生产的其它净化设备有：洁净工作台：垂直洁净工作台，水平超净工作台，医用超净工作台，生物医药工作台，不锈钢净化工作台，生物安全柜；传递窗：风淋式传递窗，不锈钢传递窗，电子互锁传递窗，生物传递窗，除静电传递窗，落地式传递窗，滚筒式传递窗,标准传递窗。自净器，自动洗手干手器，采样车，新风柜，层流罩，层流送风单元（FFU），高效送风口，洁净棚（净化工作棚），等净化设备与初中高效过滤器和袋式过滤器。

2.3.3 空气过滤器工艺及选型应用

在涂装线烘干炉的循环风机入口前设有F6级别的玻纤滤纸箱式过滤器(图1)，主要过滤烘干炉内的循环热风，要求耐高温(最高耐温300℃)和具有阻燃性：容尘量为200g／m ，使用周期为2 800～3 000 h。在烘干炉循环风的各分散出口设有F8级别的玻纤毡滤材耐高温板式过滤器(图2)，主要在烘干炉的风箱出口和喷嘴之间对循环热风进行最终过滤。采用玻纤毡滤材，该滤材具有耐高温(最高耐温300℃ )和阻燃作用，容尘量为32 g／m，使用周期为3 000～3 200 h。

图1 烘干炉过滤器安装示意图

图2 风箱内过滤器安装示意图

2.4 空调送排风系统过滤材料选型应用

2.4.1 空调送排风系统的作用和目的

（1）通风换气：通过大型的空调送风机组及送风风管将大量的空气从顶部或顶侧部送入喷漆室及工位室体，再通过排风机及排风管从底部及底侧部排出室外，达到快速的更换喷漆室及工位室体的气体，将喷漆产生的大量有机废气排出室外，减少对车间空气污染和对操作人员的危害，同时避免易燃易爆的有机溶剂积聚在车间，消除安全隐患。

（2）提供合适的温湿度环境：空调机组通过设置各种功能段，达到在夏天将空气温度降低，除湿，冬天升温、加湿，从而达到使送入喷漆室的空气温度和湿度比较恒定，从而保证最佳的涂膜溶剂挥发诵读，有利于保证涂膜外观质量。

（3）控制风速和气流：空调送风系统根据室体的截面积及大小通过控制风量，来达到控制喷漆室室内送风风速，通过采用顶部送风，底部排风的方式，在室体内部形成从上至下的均匀风速和气流，能有效的防止有机溶剂扩散，危害操作人员健康，控制湿涂膜有机溶剂的挥发速度，达到最佳的挥发及流平状态，使涂膜质量最佳。

2.4.2 空调送排风系统构成

空调送排风系统主要构成有：进风风管，组合式空调机组，送风管路、风阀、散流器、排风管路、排风机等构成。其中组合式空调机组是系统中关键总成，根据实际需要，包含，新风段、过渡段、粗效段、天燃气加热段、表冷段、喷淋段、辅助加热段、风机段、均流段、消声段、中效段、送风段及电控系统，每个段都有特定的功能，其中初效段、中效段、以及各送风室体应用各类空气过滤器材料。

2.4.3 空调送排风系统过滤材料选型应用

（1）初效(第1级)过滤器

初效过滤器分为两部分：第1部分放置于空调吸风口处，一般为空调专用尼龙网或平板式结构的G1～G2过滤器(表面被堵塞后可进行冲洗而反复使用)，用于阻挡小昆虫和粗砾物质等；第2部分置于空调机组的风机段前，通常为袋式结构的G3～ G4过滤器，其计重效率为60% ～80% ，容尘量为400 g／m ，运行周期为400—500 h。

（2）中效(第2级)过滤器

中级过滤器的功能是去除≥1.0 u m的尘埃粒子，以减轻高效过滤器的负荷、延长高效过滤器的使用寿命。一般选用F5一F6过滤袋，要求容尘量为150 g／m ，运行周期为1 800～2 000 h。

（3）高效(第3级)过滤器

高效过滤器是空调送风系统的终端过滤器，其功能是去除≥0.3 m的尘埃粒子。一般选用以合成纤维为滤料的F7一F8袋式过滤袋，要求容尘量为150 g／m ，通常采用袋页热熔缝合工艺制作而成，运行周期为2 500～2 700 h。

（4）涂装室体顶棉过滤器

喷漆室、打磨间、晾干间和擦净间等室体的顶部要安装末级顶棚过滤棉(图4)。主要作用为均衡气流和起到末级过滤效果，一般选用级别为F5一F6的毯式过滤器，要求容尘量为430 g／m，运行周期为3600～4 000 h。

3、结论

本论文通过对涂装各主要设备所使用的过滤材料进行一一阐述，充分说明过滤材料应用在涂装行业领域各个方面的重要性。过滤材料在各种过程中充当挑选者的作用，在涂装线各个处理工序，各司其职，满足现场施工洁净度要求，保证车身表面电泳及面漆质量，确保涂装线的高品质运行。

[1] 王望予.汽车设计.[M]机械工业出版社.p174-190.

[2] 刘惟信.汽车设计.[M]清华大学出版社.p431-482.

Selection and application of automotive painting equipment filter material

Wang Fangrong, Xiao Kun
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230022 )

This paper discusses the importance of the filter material in the automotive painting industry, describes the function of various filter materials, composition and classification, combined with the actual production car factory paint shop situation, painting the scene in order to meet a variety of occasions to be filtered precision and process requirements, quality assurance body surface paint coating, to avoid problems in the painting, sanding and baking processes to form a coating of particles, the rational selection and application of the various equipment filter material systems were introduced and discussed. provide reference and basis for painting equipment selection and management personnel in a variety of filter material production operations.

car; painting equipment; filter materials;selection; application

U465.2

A

1671-7988(2016)07-187-04

王芳荣，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.059