客车水性漆涂装设备的探索

发表于 讨论求助 2020-04-29 22:11:11


客车水性漆涂装设备的探索

经久艳  朱  广

(比亚迪汽车工业有限公司,长沙 410116)

 

摘要水性漆在客车涂装中已有大量的研究、试制和逐步的应用,适应水性涂装的配套设备在很大程度上决定着水性涂装是否能够顺利实施。对重要的客车水性漆涂装设备及其特点进行介绍,对水性漆设备要求的合理性等进行分析、探索并以期和同行们共同探讨。

关键词客车;水性漆;水性漆涂装设备

 


 0  引言

现有水性漆涂料技术水平下及水性漆所使用的溶剂-水的物理特性,使水性漆涂装和成熟应用的油性漆涂装有不少区别。而现有的客车涂装线,普遍是适用于油性漆工艺的涂装设备,进行水性漆涂装时,一般存在喷涂表干过慢、烘烤质量问题、修补困难等问题,故在客车水性漆涂装时,很难获得良好的涂装效果,批量使用更是受到限制。而增加一些必要的水性漆涂装设备是解决这些难题的有效手段,并在很大程度上决定着水性漆能否在客车涂装上顺利实施与普遍应用。

比亚迪集团自2009年开始生产纯电动客车,拥有世界领先的电池、电机、电控技术,也是目前全球唯一一家同时掌握新能源汽车电池、电机、电控及充电配套、整车制造等核心技术的企业。客车业务拓展至全球众多国家和地区,为了满足市场需求,自2012年陆续在国内外新建十几个工厂。在新厂建设中,涂装线全部设计为可适用于水性漆涂装的设备,为全面推进水性化提前做好了准备。

本文作者根据实际工作中对涂装线规划、涂装设备技术标书的编制等经历与经验,对适用于水性漆涂装的设备及特点等整理介绍给客车同行,同时对一些设备要求的合理性进行分析并以期和同行们共同探索,促进客车涂装水性化早日顺畅进行。


1  运输与储存设备

水性漆相对来说对温度更敏感。如果贮存在低于冰点的温度环境,会改变涂料的溶解特性而导致其中的活性物质沉淀、不均匀;并且此过程是不可逆的,即使经过加温处理,水性漆不会恢复到均质状态,其特性已被破坏。温度过高,水性漆容易变质。因此,水性漆运输和贮存都需要控制温度,一般保持在5℃~35℃温度范围内。在运输环境不在该温度区间时,运输车需要有加热或冷却装置来进行控温。物料到库进行库存及在涂装车间物料室存放也同样需保持该温度条件。一般情况下,库房需配备防爆型冷暖空调进行控温,并注意避免阳光直射。

存储环境除了对温、湿度的要求外,相比同油性漆另外一个巨大的区别在于,水性漆需存储在塑料容器中。一般情况下,水性漆厂家的包装根据需要已经使用了塑料容器


2  喷漆室

2.1 空调系统

如果想达到良好的施工效果,满足水性漆施工对温、湿度的要求,需对喷漆室内的温、湿度进行控制,故水性漆的喷漆室需配置恒温恒湿空调送风系统。主要结构组成为:进风段、初效过滤段、中间段、天然气加热段、表冷除湿段、循环水喷淋加湿段、二次加热(除湿,配热水锅炉)、风机段、中效过滤段、消音段、均流段、送风段、风阀等。其中对于降温使用的冷却水来源于冷却塔。空调设备的温、湿度控制系统为一个完整控制系统,应能实现温度、湿度的恒温恒湿的自动监控,温度、湿度的控制点是以室体内的温度、湿度为控制点,当室内的温度、湿度产生变化在设定的精度范围外时,能及时启动/关闭冷冻机组和除湿机组,启动/关闭滞后时间,根据实际使用经验,建议尽量控制在5分钟内。

因水性漆表干速度相对较慢,需避免在未表干情况下空气中灰尘粒子落入湿漆膜中。其中对空调过滤系统的要求一般控制在国标8级以上标准,也有文献介绍灰粒的控制在:5μm的1%,10μm的为0。

同时,由于水性漆中分散剂-水的挥发速率较小,为加速水分挥发、缩短水性漆层间闪干时间,并考虑水性漆正常喷涂时风速及能耗,建议采用增加水性漆吹扫装置和喷漆室正常供风进行结合。水性漆喷漆室的风速控制采用程序设定并对两种方式的供风进行程序联动控制。

对于水性漆喷漆室是否一定需要都需要配置恒温恒湿空调送风系统?经近几年在国内各地及海外建厂经验,主要考量点为:

(1)、当地自然条件中温、湿度及一年内的温、湿度分布;

(2)、该工厂的产能。

  各企业在新建工厂时可参考以上因素,根据实际需要选择配置与否。 

  2.2 室体结构

对于适用于水性漆的喷漆室,较早既有资料提出:喷漆室应采用不锈钢材质。值得注意的是并非整个室体的钢材都需要采用不锈钢,主要指:整个室体内所有表面均为不锈钢,包括门的内壁,顶部骨架、室体内壁板、室体内壁骨架、顶部吹风口等。而室体外壁一般采用彩钢板,中间需岩棉保温层进行保温,以降低空调的能耗。

整个室体两侧设有玻璃观察窗,玻璃观察窗底部距离地面高度800mm,玻璃观察窗高度为1000mm,玻璃采用≥6mm厚的防爆钢化玻璃。玻璃观察窗除为了设置照明灯管外,还用来观察喷漆房内部情况。用于观察内部情况的观察窗数量尽量少,以利于室体保温,玻璃观察窗只安装在要求的区域内,其他位置尽量不加装。

 

2.3 循环水池与排风管

早些阶段,一些设备厂家及水性漆厂家会考虑水性漆对设备的腐蚀,对循环水池和排风管也提出较高标准。实际上现阶段喷漆室的漆雾处理系统中基本上使用水旋式,无论使用水性漆还是油性漆,循环水池与排风管接触的物质基本上没有太大差距,故对于水性漆喷涂,循环水池和排风管可不做特别要求。但可根据设备的使用年限需求,选择合适的材料与要求。为了延长使用年限,根据实际使用情况,建议水循环池的洗涤板由3mm厚的不锈钢板焊接制作而成;地下水槽采用3mm厚的不锈钢钢板制作而成(刷防腐性优良的重防腐油漆),且安装水位调节板;排风机之前的风管采用不小于1.5mm厚的SUS304不锈钢板,排风机后的风管采用1.5mm厚的镀锌板制作。


2.4接供水点

建议在喷漆室内增加自来水的供水点,以方便喷枪等工具的清洗。

 

3 烘干室

烘干室一般采用天然气加热,也有部分厂家考虑天然气供气异常情况,采用天然气和燃油可切换的方式。利用热风循环方式对车体进行加热烘干,循环方式应利于顶部和侧面涂层的干燥。要保障车体受热均匀,设计考虑节能措施(如内循环风道等),以达到节能,环保、安全目的。同时,为了便于水分在漆膜固化前更好的从涂层中挥发出来,获得良好的涂装效果,避免气孔、针孔等缺陷,在漆膜固化前需进行低温烘烤,因此,烘干室需要在达到涂层固化需要的温度前有一个低温烘烤阶段进行预热,以便于漆膜中水分在漆膜固化前充分挥发出,获得良好的涂装效果。另外,烘干室的温度和温度的保持时间可根据各种漆的特性设定、可调。

一般情况下,低温烘烤段预热是通过风管风阀将一定温度的热风送到顶部的局部送风吹扫装置,预热3~15min,该预热时间需根据不同厂家的底漆、中涂、面漆、清漆的工艺设定。送风吹扫装置由不锈钢风嘴、轴流风机、进风过滤棉、和壳体等组合而成,补偿室内风量和热量,对工件表面涂层可从不同的角度进行蒸发。保证风管内流速达0.7m/s左右。热风源取自三元体,各自对应。但考虑到各厂家的水性漆的施工性能上的差别,在对烘干室升温、控温的区间范围进行了放大,并要求了控制程序上的联动。

同水性漆对喷漆室的影响与要求,对于烘干室内壁及循环风道等,要求使用不锈钢材质。

 

4 喷枪

根据实际使用经验,水性漆喷涂使用普通上壶空气喷枪也能进行喷涂,不少国内水性漆厂家在制样、试用水性漆时使用的喷枪也有普通的上壶空气喷枪;但因喷涂效果和喷枪有较大的关系,国外品牌的水性漆厂家一般要求使用水性漆专用喷枪,常见的为HVLP喷枪。HVLP喷枪因其具备高风量和低气压的特点,有助于水性漆的表干,同时因低气压喷涂时反弹小、雾化精细,在我公司水性漆喷涂中得以广泛应用。但值得提出的是,HVLP喷枪虽然气流量较大,但雾化度低(约15微米),在干燥的环境下使用反而会因干燥速度加快而使水性漆的流平性不好,这时候使用中压中流量的喷枪(雾化度12微米)整体效果更好。

水性漆喷涂喷枪的选择,建议尽量选择雾化精细、扇面宽阔、质量较优的喷枪;并且建议喷枪上尽量带有气压表,这对喷涂的稳定性有较好的控制。另外,水性漆喷枪的枪身尽量选择耐蚀性较好的材质及镀层处理,喷枪的枪壶尽量使用上壶PVC塑料喷壶。对于本项的建议要求,并非下壶铁质的喷枪在实际喷涂中不能使用,主要考虑点在于喷枪使用寿命与喷涂质量安全方面。

故在选择水性漆喷枪时,建议根据使用环境条件、需要达到的涂装效果目标、喷枪使用寿命、喷枪使用时间的长短(如临时性使用)等进行选择。

 

5 压缩空气净化系统

压缩空气在客车涂装生产过程中起到重要的作用,如运输涂料、雾化涂料、驱动搅拌机、驱动打磨机、对工件表面进行吹净等,压缩空气的质量直接影响到涂装产品质量。传统的油漆对水和油比较敏感,水性漆对油更敏感,压缩空气中的油份或微量的油蒸汽会造成水性漆涂层缺陷,故对水性漆喷涂使用的压缩空气除了需保障从空压站出来的压缩空气符合GB/T13277-91《一般用压缩空气质量等级》II级标准外,在喷漆室内的各接气点需安装三节油水过滤器把固体、液体和部分气体成分从流经过滤器的空气中分离出来,特别是相对于传统油水分离器,增加的活性炭滤芯可以吸附压缩空气中的油烟雾或油蒸汽残留物,有效的降低了压缩空气中的微量油蒸汽。

 

6 水性漆吹风枪

水性漆施工过程中,吹风枪也是一个重要的涂装设备/工具。吹风枪一些设备厂家又称为吹风筒,在水性漆喷涂过程中对局部补喷、水性漆涂层修整中为节约施工时间、降低能耗起到重要作用。对于没有水性漆风速条件的厂家或修理厂,水性漆厂家也常会推荐手持式或固定式的吹风枪,来加速水性漆表干。一般情况下,对于局部小面积的水性漆干燥,可以手持吹风枪进行加速干燥;对于面积较大的水性漆修补,也可以使用固定架固定吹风枪进行吹干。

高品质的吹风枪应能以较低气压即可产生足够且流速适中的吹风量,能够更快的带走漆膜内的水分,使水性漆内层与表面均衡干燥。避免随意使用一般的吹风装置,一般的吹风装置常常是通过产生较高流速的气流来增加液体的挥发,而极快的气流不能使水分均匀挥发,流速不合适时水性漆的表层和内层的干燥速度往往也不能平衡,容易造成水性漆表层干燥而内部残存较多水分的情况。


   7 结语


为解决水性漆涂装在现有客车涂装设备条件下容易出现的涂装质量问题、批量使用时的生产节拍问题,并获得良好的涂装效果,需增加一些必要的水性漆涂装设备。但对增加哪些设备、增加该设备的必要与否,需根据各企业所处的自然环境、投资规划、产品质量水平目标等进行取舍。


(详情见《现代涂料与涂装》2016-10期)


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