水性漆喷漆循环水漆雾凝聚与去除应用经验浅谈

水性漆喷漆循环水漆雾凝聚与去除应用经验浅谈 王子建 （武汉材料保护研究所，湖北 武汉 430030） 【摘要】介绍了水性漆喷漆循环水漆雾凝聚与去除过程中经常性遇到的问题及相应的解决办 法。 【关键词】水性漆；漆雾凝聚与去除 从汽车工业发展来看，未来汽车涂料的选用会在提高性能的同时将更注重环保性。水性涂 料、粉末涂料以及高固体分涂料，将逐步替代传统的溶剂型涂料，成为现代汽车涂装的主流。 在欧美国家水性涂料和粉末涂料的应用已较为广泛，近几年国内已有10余条车身涂装线采用 了水性中涂和水性底色漆工艺，其他行业如：车桥、传动轴、减震器等零部件涂装中水性涂 料也得到广泛应用。 随着水性涂料和高固体分涂料的广泛应用，用于处理这些涂料的漆雾凝聚剂产品也得到了 进一步的发展和完善。既往经验明，使用性能良好的漆雾凝聚剂：可以保持喷漆房风压的 平衡，从而提高涂装的质量；可以降低油漆消耗，降低运行成本；可以延长设备的使用寿命； 可以改善环境。 下面就各汽车厂家广泛采用的喷漆循环系统（文丘里或水旋式）及典型的出渣设备谈几点 我们的经验。其系统见图1。 出渣机 空气管 喷漆房 絮凝剂 漆渣 主循环 系统槽 图1 典型的循环及出渣系统 通常造渣分为两个过程，脱粘（破坏过喷漆。）和絮凝（让水中悬浮漆渣形成絮体，加速 固－液分离，使水得以净化。） 出渣效率的高低，取决于两个重要因素：?漆雾凝聚剂产品性能的优劣。?造渣系统考虑 周到与否。 在水性漆的系统中，有些问题可能由循环水中的油漆粘合组分的浓度引起，也有可能由溶 剂，颜料和盐的浓度引起。所有的物质均会对凝聚结果产生不利影响。 1.1.1各涂层油漆的特点 大多数厂家广泛采用的水性中涂、水性色漆，溶剂罩光（高固体分）喷漆工艺来谈一下如 何把融入水中过喷漆“捕捉”出循环水的问题。多数工厂喷漆工艺中中涂的过喷漆量最大， 罩光其次，色漆过喷漆量最少。 水性中涂系统的特点是：中涂漆中颜料用量比较大，出渣如不及时很容易造成喷房、风道、 风机叶轮及系统槽等地方漆渣的大量沉积。针对此特点,选用吸附能力较强，破坏力稍弱的破坏剂最好。 水性色漆系统的特点是：尽管过喷漆量略少，但分散效果很好，若不及时把融入水中的过 喷漆捕捉出来，很容易引起的固体悬浮物过高，从而引起泡沫过多的现象。水性漆本身粘性 就很小，它对破坏能力的需求相对较弱，对吸附包裹的需求更高。我们也建议采用吸附能力 较强，破坏性稍弱的破坏剂产品。 对于高固体分的溶剂罩光漆，它的特点固体分较一般溶剂漆要高，处理工艺和大多数的溶 剂漆相似，处理该类型的产品很成熟。 1.1.2脱粘及絮凝方面 由于水性漆在水中的溶解性很好，所以水性漆脱粘相对容易。 脱粘 漆雾凝聚剂产品由于其产品配方的设计与各地政府部门要求的不同而不同，简单介绍一 下，美国和欧洲在脱粘产品配方设计上的不同之处。美国普遍推荐使用全有机配方的漆雾凝 聚剂产品组合，该类产品的优点是对过喷漆的破坏能力强，产生的漆渣量少。缺点是：破坏 剂一般都是酸性产品，造渣对循环水的PH值非常敏感，需经常性的大量补加碱性物质用以提 高PH值，产品使用的管理要求严格，对设备要求相对较高，环境友好性差。欧洲多数推荐使 用膨润土类型的漆雾凝聚剂配方组合，该类产品的优点是产品本身近中性，对PH控制要求宽泛，破坏剂成分本身有较强的吸附包裹功能，并能帮助漆渣上浮，对管理要求简单，对设备 要求相对简单，适用面广，环保产品等。缺点：对过喷漆的破坏能力略逊于全有机配方的破 坏剂，产生的漆渣略多。 絮凝 絮凝是聚合物的高分子链在悬浮的漆渣与漆渣之间发生架桥的过程。“架桥”就是聚合物 分子上不同链段吸附在不同颗粒上，促进漆渣与漆渣的聚集。絮凝剂为有机聚合物，多数分 子量较大，并有特定的离子性和离子度。据相关资料表述，絮凝过程与絮凝剂的分子结构、 电荷密度、分子量有关；与悬浮的漆渣表面性质，与循环水的PH值、电导、水力冲击强弱等情况有关。各汽车厂家选用水性漆厂家不尽相同，导致水性漆含漆废水化学组分，杂质形态 的多样化，处理漆渣的絮凝剂也往往不同。 脱粘与絮凝的常见现象、可能原因及解决办法见表1。 表1常见问题及解决办法 问题：脱粘和絮凝方面 现象 可能的原因 解决方法 漆渣发粘 破坏剂过少 增加破坏剂用量 絮凝剂过多 减少絮凝剂用量 PH太低 提高PH值 高固体悬浮物含量 破坏剂过少 增加破坏剂用量 絮凝剂过少 增加絮凝剂用量 除渣系统出现问题 修理或者调整设备 絮凝剂的加药点不合理 更改加药点 漆渣沉积 除渣系统出现问题 修理或者调整设备 化学品过量 调整化学品的加入量 谈到水性漆就不得不谈到泡沫问题。水性漆系统最大的问题同时也是最难处理的问题就泡 沫问题。 一般的溶剂漆系统除少数系统槽设计的很窄,水的表面流速非常快,水力冲击的泡沫很多, 需要额外投加消泡剂外，都很少使用到消泡剂。而水性漆系统则都需使用到消泡剂。对典型 的喷涂房系统，应该最少的使用消泡剂。过多的消泡剂使用能导致相反的情况，会产生更多 的泡沫或乳化油漆。 一般影响到泡沫问题的原因主要有以下几点： 1. 漆雾凝聚剂中破坏剂成分（破坏油漆，使之与水分离功能），过多或过少。 特征表现：如果循环水PH比较低,导致破坏剂效果没有发挥出来,油漆去除不够，导致泡沫过多；脱粘剂加入过量,也会导致泡沫的。 解决办法：提高循环水PH值到合适范围；减少脱粘剂的用量。 2. 循环水中固体悬浮物过高。 特征表现：循环水中漆渣的含量较高，漆渣去除效率不够。 解决办法：增加破坏剂用量，增加絮凝剂用量，提高漆渣去除效率。 3. 漆雾凝聚剂中絮凝剂成分（凝聚漆渣、帮助漆渣上浮功能）加药量或加药点不合适。 特征表现：循环水的浊度较高。 解决办法：通过提高絮凝剂的加入量或更换加药点提高漆渣去除效率。 4. 出渣系统工作不正常。 特征表现：出渣机故障；漆渣吸取泵故障、泵口或管路中有杂物，导致出渣效率严重降低。 解决办法：清理、修理或者调整设备。 5. 消泡剂加药点不合适。 特征表现：系统槽和喷漆室内泡沫控制不好。 解决办法：更改消泡剂加药点。主循环泵出口及水力冲击最大处为最优加药点。 6. 循环水PH控制在不合理区间。（建议控制在中性偏碱性的环境） 特征表现：?通常情况下是PH越高泡沫越多的。?PH过低会影响到破坏剂作用的发挥，也会产生大量泡沫。 解决办法：将PH值控制在合理区间。 7. 细菌的滋生也会导致泡沫问题。 循环水系统在无溢流的情况下是“死循环”，循环水中会产生细菌（主要是厌氧菌），细菌 会使循环水产生臭味和过量泡沫。 细菌在水中会产生硫化氢气体和氨盐，其会加速循环水的 电导率上升。 产生的臭味会影响环境和降低工作情趣，过量泡沫会产生泡沫渣。循环水中产 生臭味和过量泡沫，表示系统已经受污染了，需要使用到杀菌剂。 特征表现：循环水腐败发臭，通过定期补加杀菌剂能有效缓解泡沫问题。 解决办法：事先添加少量杀菌剂要比产生臭味后在添加效果要好。 对于泡沫问题，厂家在最初设计方面也做些改善的余地。 1. 消泡剂加药泵与主循环泵联动，所有化学品均采用计量泵补加。 2. 对于极度的泡沫，可采用加喷淋装置的方式控制泡沫，如图2所示。 图2系统槽槽上加装喷淋装置 3. 系统槽里的循环水设置自动更新装置。定期更新部分循环水，有利于延长循环水使用周期， 延长设备使用寿命，降低处理成本等。 4. 集水池设计的相对宽大,水流平缓,尽量减少水力冲击带来的泡沫。 5. 从喷漆室到系统槽管路,应该尽可能的封闭,减少泡沫的危害。 6. 在条件允许的情况下，配以离心式脱水机用于漆渣脱水。能有效降低整体运行成本。 国内某知名专家曾为：涂装工艺设计应突出技术进步，走专业化，经济规模化之路， 做好设计优化，选择“环保、可靠、先进、经济”和“优质、高产、低成本、少公害”等方 面的最佳工艺和工艺平面布置图。 涂装工艺管理应坚持科学管理，走专业化道路。 涂装工厂喷漆循环水系统是一项技术含量颇高的综合工程，直接影响到涂装质量、生产效 益和对环境的影响。近几年新建的涂装生产线大多设计考虑周到，也有些厂家为了节省部分 投入，对造渣系统考虑不周，从而导致化学品厂家不能很好的利用设备发挥药品的最佳性能。 喷漆循环水系统由于设计、设备选用等方面考虑不尽合理也会导致一些问题的经常发生， 常见问题及解决办法如表2。 表2 设备常见问题、可能原因及解决办法 常见问题 可能原因 解决办法 泡沫过多 系统槽设计的很窄, 系统槽设计很宽大， 水的表面流速非常快, 有效减缓水力冲击 水力冲击的泡沫很多 可能引起的泡沫危害。 漆渣去除效率低 抽渣泵选用不合理 选用抽渣效率高的浮吸泵。 药品未发挥全部性能 部分药品随漆渣带出 所有的加药点都在管路上 药品加药管路不易更换 加料管路过长， 加料管路宜短不宜长 加料管路为不锈钢材质 采用塑料软管或硬管 操作面过小 工艺平面布置不合理 工艺平面布置合理 笔者有幸参观了国内某汽车厂的造渣车间，该车间是布局合理，考虑周到的一个典范。总 结几点供大家参考： 1. 系统槽设计很宽大，有效减缓水力冲击可能引起的泡沫危害。 2. 选用抽渣效率很高的浮吸泵来作为抽渣泵。 3. 所有的加药点都在管路上，所有的加药管路都采用耐腐蚀的、方便更换的塑料管。 物流畅通。 4. 考虑到所加药品的不一致，而匹配的选用了合适的计量泵。 5. 考虑到了需额外补加化学品的加药泵。（如，杀菌剂等） 6. 现场安装了供工作人员（包括车间工作人员及化学品厂家工作人员）应急处理装置并提供 了气源、水源、电源等设施。 7. 独立的出渣机平台。 水性漆系统与有机溶剂型涂料在循环水系统方面所使用的设备及作业环境基本相同。因采 用水性涂料能有效的降低VOC的排放，故目前已有部分厂家在原溶剂漆（多为底色漆）系统 上改造为水性漆系统。 1.4.1关于维护 大多数汽车厂一般选择6个月左右做一次系统槽的全面清理工作。 问题：很多的厂家认为，只要把循环水的大槽清理干净就可以了，其实仅完成整个工作的 一部分。 解决办法：全面的清理应该包括：清理喷漆室的导流面上及导水沟中残留的漆渣、文丘 里或水旋桶底下的风道、水道中残留漆渣，还有一个很重要的地方就是风机。风机叶轮上很 容易粘附部分未进入循环水的过喷漆，长时间运转会导致风机负荷过大，风量减少，甚至更 严重的火灾问题的发生。 1.4.2关于喷漆室的管理 问题：部分汽车厂对于喷漆室的管理相对粗放，最常见的是：喷漆人员的劳保用具（如 手套等）随意丢弃到循环水中；洗枪稀料任意倾泻于循环水槽中；保洁人员清理喷漆室时未 完全及时的收集废弃的塑料布（经常是小块的），导致部分滑落到循环水中等。以上这些问题 都会加大造渣工作的难度。 解决办法：加强喷漆室的管理。 由于工业化进程的加速，日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了 水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响。我们更应该提高漆 雾凝聚剂处理工艺水平，降低因油漆固体份的提高而相应提高的漆雾凝聚剂用量。开发可让 油漆再生的漆雾凝聚剂，以利于环保和降低成本。努力推进行业的技术发展，造福人类！ 保护环境――为了我们的未来！！