沈维正

摘 要：为了减少老汽车工厂涂装车间VOC的排放量，应有针对性的更新整改其工艺流程、规划部署，并依照新工艺开展系统化的升级改造工作，进而满足现行环保相关规范要求。且为了降低工程造价，建议把老工厂溶剂型涂装工艺整改成水性涂装工艺。文章结合具体案例，较为详细的论述水性漆改造项目的工艺部署与整改流程，取得较理想的实践效果。

关键词：汽车涂装;VOC水性化改造;涂装工艺

中图分类号：TQ639 文献标识码：A

0 引言

“十三五规划”发布以来，工业工艺怎样实现绿色、环保再度成为该领域中的一个重要议题，国家陆续颁发重要文件，明确要求相关部门加大VOCs污染的管理、控制力度，汽车工业涂装是排放VOCs污染的重要一环。为落实国家号召，改善生态环境质量，近些年很多地区的老汽车厂纷纷改造，尝试利用水性漆把传统溶剂型涂料取而代之完成喷涂工序，一方面减少工业涂装环节VOC的排放量，另一方面也为涂装行业内水性漆普及应用提供一定理论支持。

1 改造前的状态

某汽车厂在上个世纪90年代就已建成，涂装车站II区是由机械工业二院负责建设施工。

在改造措施实施前期，车间生产的车型主要有新赛欧、创酷、赛欧3等，其中赛欧3当时正处于新产品的启动阶段。改造时是10/10双班生产模式，产能相对紧张，故而需要尽量减缩改造周期，借此方式缓解其对产能形成的压力[1]。

（1）电泳系统应用了业内最新的透力无铅电泳漆;

（2）密封线内外部统一使用了手工密封法，底部密封时采用了机械配合手工施工方案;

（3）利用4台Fanuc机器人对中涂线的外表层进行喷涂处理，选用溶剂型涂料作为喷涂漆;

（4）色漆工位人工喷涂内表面，ESTA侧利用喷机喷涂外表层;指派人工将清漆喷涂在内表层，ESTA侧喷机与3台Fanuc机器人协同完成外表面的喷涂任务;面漆都选用溶剂型涂料;

（5）空调系统的功能只有加热、加湿两大项，不能实现对温、湿度指标的精确调控，这是导致夏天喷房中过热，土层外观质量偏差的主要客观因素之一;其他空调设备只能对特定岗位送风，对操作过程不能实现全面覆盖，作业环境条件偏差。

2 改造方案

组织技术人员在前期分析主客观诸多影响因素，进行全方位论证分析以后，拟定采用如下改造方案：

（1）把色漆从溶剂型涂料整改成水性涂料;

（2）针对中涂、面漆喷房的ESTA与老旧机器人，将其整体整改成新的机器人;

（3）更新升级空调系统，增设控温、控湿功能;

（4）强内表面喷涂工艺更新成四门用电泳+色漆、清漆工艺，前盖用电泳+色漆工艺，后盖喷涂工艺仅是把前盖内的色漆替换成色漆、清漆。

在改造色漆系统过程中，和既往采用的溶剂型面漆工艺相比较，水性漆内的水分含量有较明显的提升，清漆喷涂时要求其底层色漆的脱水率一定要符合现行的工艺要求（>85%），这样方能使用面漆的外观效果与涂膜质量得到保障，这就预示着一定要增设预烘干装置。主要改造项目有[2]：

2.1 涂料循环输送系统

PCS涂料输送系统的作用主要是把一定黏度的涂料基于搅拌与循环过程维持其性能的稳定性，规避出现沉淀堵塞管路的情况，而后以循环管路为载体将涂料顺利的输送到相应工业，要求存储环境pH稳定，环境温度5℃～35℃，调漆间存储区能实现恒温恒压。为达成以上目标，拟定增设管中管温控系统，pH监控设备，并把调漆间油压泵整改为电动泵。

改造后的新系统具有较优良的耐酸、耐碱、耐溶剂性能且管路实现整体钝化处置与深度性清洁，能清洗排放系统内存有的金属屑、杂质、系统盲端及不循环管路。

2.2 喷房空调、给气供风系统

和传统溶剂型涂料相比较，水性漆对应用环境的温湿度提出更高的要求，工艺要求温度范围为23±2℃，湿度区间60%～70%[3]。

初有的喷涂房内没有设置降温系统，难以平稳的调节控制温、湿度指标，故而将冷冻機、冷盘管等有关温控设备增设到ASU内。

鉴于水性漆涂料喷涂工艺内排风溶剂含量处于较低水平，故而需要增设循环风设备，历经过滤过程以后回收冷风，对其进行再利用，借此方式达成节约能源的目标。但由于循环风溶剂自身浓度依然处于较高水平，故而不推荐采用人工喷涂站，人工站应用新风，利用以上方法把循环风导送至机器人站喷涂，能够节省30%的能源。

2.3 色漆机器人系统

既往溶剂型涂料喷涂机器人应用内加电模式开展喷涂操作，水性漆有电阻低、电导率高的特征，对原有内加电喷涂系统运行模式的适用性交叉。故而，对色漆机器人喷杯与八爪进行改造处理以后应用外加电模式开展喷涂操作，但外加电八爪极被漆雾污染的概率相对较高，需时常指派人工清理对八爪。

2.4 设置中间烘房

原喷涂系统内色漆喷涂工艺结束后，基于室温流平再喷涂清漆，水性漆色漆因有“水”性特征，会造成清漆喷涂不能实现100%覆盖，对清漆金属定向和成膜上漆效果的平整性形成不良影响，引起针孔等质量缺陷。故而，需要增设中间烘房进行预烘烤，借此方式去释放水分，使清漆外观质量和功能完好性均能得到保障。

将中间烘房安装位置选定在旧系统流平区，长约24 m左右，大体上将其分为三段：第一段是升温段;烘烤时间2 min～3 min，要求空气湿度<10 g/kg;第二段是保温段;烘烤时间3 min～7 min，空气湿度<10 g/kg，恒温90℃;第三段是冷却段：烘烤时长2 min～3 min，喷清漆前车体温度<30℃，最后色漆脱水率>85%。烘房内配合使用LNG加热方式进行烘烤，升温、保温段实现分段式燃烧，借此方式使相对应的工艺温度得到保障，并且在分段前后应用风幕隔离，用于减少或规避升温段、保温段和冷却段之间出现相互串风的情况。

3 改造成效

历经大概45d的机器人仿形调试、颜色匹配与产能提高过程，于设定的时间节点中达到了所有车型、颜色的满产运转，符合净节拍31JPH（辆/h）的产能要求，设备运转过程均能处于平稳状态中，经测算统计到车身的一次交检达标率高于97%。

采用BYK橘皮仪检测涂膜的橘皮值，检出值能直观的呈现出涂膜的橘皮状态，橘皮值越高，橘皮越不显著，涂膜外观质量越优良。比较改造前后涂膜外观水平面与竖直面的橘皮值，发现历经改造水性漆与优化车间操作环境条件以后，橘皮值的提升幅度>0.5，特别是针对施工难度较大、对环境条件要求较高的颜色（比如黄色），橘皮值的提升幅度更为显著。

改造以后，计算汽车涂装车间现有的生产车型节拍与产能，发现单台设备能减少大概530 g的VOC排污量，全年减排达到140 t。

4 结束语

从宏观层面上分析，汽车涂装车间水性化改造是一项流程繁杂的系统化工程，其对汽车工厂产能形成的影响较大，牵扯到诸多职能部门。归纳汽车涂装工厂水性漆改造方法与经验，不难看出水性漆改造是一项流程相对简洁、成熟的方法。将传统涂装车间由溶剂型整改为水性漆以后，能够明显减少VOC的排放量，且有益于优化涂层的外观质量，预示着改造工艺有一定推广价值。

参考文献：

[1]丁太节.汽车涂装溶剂型生产线进行水性化改造的实践与总结[J].汽车实用技术，2020，41（12）：206-208.

[2]董立志，胡中源，商培，等.水性工业涂料的应用标准及方案[J].中国涂料，2019，34（05）：13-20.

[3]曲颖.从VOC减排看我国涂料工业绿色发展[J].化学工业，2019，37（03）：1-10.