摘要： 在對(duì)油漆車間過噴漆霧處理方法進(jìn)行簡要論述的基礎(chǔ)上，提出了 VOC 計(jì)算統(tǒng)計(jì)模式方法，并對(duì)降低 VOC 排放進(jìn)行實(shí)踐探討。

　　關(guān)鍵詞： 油漆車間; 過噴漆霧處理; VOC 控制

　　0 引言

　　轎車涂裝工藝涉及有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、物理化學(xué)、材料科學(xué)等諸多基礎(chǔ)科目，工藝過程由前處理、電泳涂裝、PVC 防腐、中涂底漆、色漆、清漆涂裝、空腔注蠟組成，而其中油漆材料中使用品種最多、用量最大的一類是芳香烴溶劑，代表性的有二甲苯、高沸點(diǎn)芳烴溶劑，另外使用較多的是酯類溶劑(乳酸丁酯)、醇類(異丙醇)、酮類溶劑(環(huán)己酮、三甲基環(huán)己酮)等揮發(fā)性有機(jī)溶劑，它們都對(duì)環(huán)境造成了不同程度的污染。我們經(jīng)常所說的 VOC 就是揮發(fā)性有機(jī)物，是指在涂料的使用過程中，揮發(fā)到大氣中的溶劑和一些化學(xué)物質(zhì)，它們是有機(jī)物質(zhì)(碳?xì)浠衔?、乙二醇、酒精?的混合物，比如涂料、PVC、清洗用稀釋劑中都包含 VOC。 大多數(shù)國家和組織對(duì) VOC 的定義是指沸點(diǎn)低于或等于 250 ℃的任何有機(jī)化合物，如德國對(duì) VOC 的定義是有機(jī)揮發(fā)物。 它們在 293.15 K 溫標(biāo)下具有 0.01 kPa 或更高的蒸氣壓力，或者在相應(yīng)的使用條件下產(chǎn)生相應(yīng)的濕氣(德國聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)條例第 31 款)。

　　現(xiàn)代化轎車涂裝車間油漆噴涂目前使用往復(fù)機(jī)和機(jī)械手靜電噴涂，往復(fù)機(jī)靜電噴涂的油漆上漆率一般為60%~70%，機(jī)械手靜電噴涂的油漆上漆率一般為80%~90%，剩余的過噴量往往在噴漆過程中揮發(fā)散落在噴漆室內(nèi)。對(duì)于過噴漆霧的處理目前主要有3種處理方式：1)文丘里水吸附;2)石灰石干式吸附;3)E-scrub水處理。以下就這3種不同的處理方式作簡單介紹。

　　1油漆車間過噴漆霧處理方法

　　1.1文丘里水吸附處理法

　　文丘里水吸附處理法目前大都用于溶劑型傳統(tǒng)工藝的噴涂車間。過噴的漆霧隨著從上而下的沉降風(fēng)飄落在循環(huán)水中，霧狀漆滴進(jìn)入循環(huán)水后被漆霧凝聚劑分散成小顆粒狀，在電荷作用下或者吸附作用下，漆霧凝聚劑利用二極不同的親和性將漆滴完全包裹，通過化學(xué)作用，漆霧凝聚劑滲透至油漆內(nèi)部將油漆顆粒中的功能基團(tuán)破壞，使其黏性徹底消除，部分溶劑也被吸收包裹，油漆顆粒的黏性消失，漆渣呈無黏性的疏松基團(tuán)，在被破壞的漆渣上浮或下沉之前，漆霧凝聚劑中的高分子絮凝劑，將被破壞的漆滴聚集成較大的渣團(tuán)，同時(shí)將被破壞的油漆顆粒和其他雜質(zhì)凝聚在一起，并使其堅(jiān)固和黏合，增強(qiáng)機(jī)械脫水的效率并且中和系統(tǒng)電荷，保持系統(tǒng)中的離子平衡。上浮水槽的渣團(tuán)，通過刮渣機(jī)將其清除，這些化學(xué)凝聚劑結(jié)成的漆渣VOC含量一般在1.5%左右。

　　在部分循環(huán)量比較大或循環(huán)速度比較快的系統(tǒng)中，有時(shí)可能產(chǎn)生較多的泡沫，需要使用消泡劑抑制過多的泡沫產(chǎn)生。文丘里水吸附處理還會(huì)用到殺菌劑，循環(huán)水系統(tǒng)在無溢流的情況下是“死循環(huán)”，在中國南方的氣候條件下一般夏季使用1個(gè)月(冬季為2個(gè)月)后，循環(huán)水中會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌(主要是厭氧菌)，細(xì)菌會(huì)使循環(huán)水產(chǎn)生臭味和過量泡沫。細(xì)菌在水中會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體和氨鹽，其會(huì)加速循環(huán)水的電導(dǎo)率上升。

　　1.2石灰石干式吸附處理法

　　石灰石干式吸附是近幾年新引入國內(nèi)的一種漆霧處理方式，主要應(yīng)用于德國Duerr公司制造的噴涂設(shè)備系統(tǒng)中，目前全球大眾“2010工藝”、“2010+工藝”的漆霧處理主要為石灰石處理和E-scrub水處理。石灰石處理漆霧的流程見圖1。

　　采用無中涂的“2010 水性漆工藝”的 VOC 排放將進(jìn)一步降低，VOC 排放僅為 24 g/m2。

　　目前涂裝車間既有傳統(tǒng)溶劑型工藝又有“2010新工藝”。傳統(tǒng)工藝的回收主要包括廢稀料及廢渣的回收，與此對(duì)應(yīng)的“2010新工藝”主要回收廢稀料和沾有油漆顆粒的石灰石。而在生產(chǎn)過程中噴蠟的飛霧以及點(diǎn)修補(bǔ)的環(huán)己酮飛揚(yáng)物則無法回收統(tǒng)計(jì)。所以提高廢棄物的回收是控制VOC的有效手段。油漆管路的清洗以及機(jī)械手噴涂時(shí)的換色清洗消耗的溶劑都需要詳細(xì)記錄和匯總。其中如何多次使用(減少投入)清洗溶劑也是一個(gè)可優(yōu)化的課題。

　　3降低VOC排放實(shí)踐探討

　　VOC的產(chǎn)生貫穿了油漆車間整個(gè)工藝過程，從電泳涂裝的電泳槽、UBS噴涂、中涂底漆噴涂、色漆、清漆噴涂、整理線的點(diǎn)修補(bǔ)、空腔注蠟、車身門板噴蠟以及各個(gè)烘房都會(huì)產(chǎn)生不同數(shù)量的VOC揮發(fā)排放。油漆車間有些區(qū)域的VOC揮發(fā)目前能夠計(jì)算但無法實(shí)行控制，比如生產(chǎn)過程中脫脂槽、電泳槽、UBS噴房、噴漆后的靜止室中VOC的揮發(fā);有些區(qū)域產(chǎn)生的VOC可以通過管理方式來進(jìn)行優(yōu)化控制。

　　降低VOC排放的方式很多，以下從油漆材料、油漆工藝、涂裝設(shè)備及過程控制等方面進(jìn)行探討。

　　1)對(duì)于溶劑型油漆，丙烯酸樹脂大都用二甲苯作稀料調(diào)制黏度，溶劑型油漆中稀料的含量視油漆的特性和用途大都保持在55%左右，如底漆中稀料的含量一般在45%、色漆的稀料含量在50%~72%(不同顏色含量不同);而水性色漆的溶劑含量明顯降低，只有14%~18%，所以采用水性色漆替代溶劑型色漆是汽車行業(yè)的不二選擇。

　　2)多采用單色漆。單色漆因材料本身原因需要添加的稀料較金屬漆要少。車身眾多的油漆顏色對(duì)客戶而言是美不勝收的目視體驗(yàn)，而對(duì)生產(chǎn)企業(yè)和社會(huì)環(huán)境卻是無奈的選擇。生產(chǎn)線每增加一個(gè)顏色就多了切換的可能，每切換一次顏色，視金屬漆或單色漆不同會(huì)增加1.35~2.00kg的稀料消耗，這其中一部分色漆稀料會(huì)被回收進(jìn)入調(diào)漆間，另有一部分稀料會(huì)進(jìn)入水幕文丘里，將來從漆渣中回收，也有小部分會(huì)揮發(fā)至循環(huán)風(fēng)中排放進(jìn)入大氣層，對(duì)環(huán)境造成一定的影響。所以選擇單色漆或精減油漆顏色無疑可以減少VOC排放。

　　3)提高設(shè)備涂裝的有效利用率。目前油漆涂裝車間使用溶劑型油漆的噴涂設(shè)備主要有往復(fù)機(jī)和機(jī)器人兩類。噴涂油漆工藝根據(jù)油漆材料(金屬漆、單色漆)的不同而有差異。金屬漆采用ESTA和Spraymate空氣噴涂相結(jié)合的方式，單色漆采用100%的ESTA噴涂。一般常規(guī)換色1次，消耗油漆0.5kg，稀料在2kg左右。目前德國Duerr公司和瑞士ABB公司均有改進(jìn)噴涂設(shè)備換色閥的新舉措：增加Pushout功能，通過換色閥的時(shí)間控制減少油漆及稀料的損耗。

　　4)減少空氣噴槍的噴涂，有效降低單耗。舉例：反射銀傳統(tǒng)噴涂一般采用ESTA和Spraymate空氣噴涂相結(jié)合的方式，近來PPG公司開發(fā)新產(chǎn)品取消空氣噴槍噴涂，有效地降低了單耗。

　　5)提高同色連噴率(同色連臺(tái)數(shù))。所謂同色連臺(tái)數(shù)就是噴涂設(shè)備噴車的次數(shù)/顏色改變次數(shù)之比。同色連臺(tái)數(shù)越大，換色次數(shù)越小，換色損耗越小。所以油漆車間降低油漆材料消耗可從車身車間開始。首先車身車間盡量做到同種顏色排序上線，保證從車身車間進(jìn)入油漆車間的車身盡可能同種顏色相連。企業(yè)對(duì)低比例顏色(俗稱小顏色)集中安排生產(chǎn)，即生產(chǎn)部門將收到的訂單顏色產(chǎn)量集中在幾天內(nèi)全部噴涂完成，減少油漆顏色頻繁切換而帶來的油漆、稀料損耗。所以油漆車間提高同色連臺(tái)數(shù)，就減少了色漆及稀料的投入。

　　6)減少返工率。降低返工率是各個(gè)涂裝車間每年的控制目標(biāo)，但以往都是從提高JPH、降低材料成本的角度出發(fā)。如果降低1%的返工率，單臺(tái)油漆材料消耗中可降低0.1kg稀料，溶劑投入的減少是降低VOC排放的最重要因素。

　　7)工藝優(yōu)化。優(yōu)化清洗程序，降低清洗溶劑的含量。在噴涂過程中，油漆顏色切換時(shí)需要采用清洗劑對(duì)噴杯及噴嘴進(jìn)行清洗，以避免噴杯中殘留的顏色造成車身油漆色差。每次換顏色清洗需用水性漆清洗劑和去離子水質(zhì)量比為3∶7的混合液，清洗劑的用量取決于混合液中清洗劑的比例(最初規(guī)劃設(shè)定為2∶8)。每天換色次數(shù)取決于噴涂時(shí)油漆顏色的同色連噴率的高低，同色連噴率高，換色次數(shù)少，全天清洗劑的用量就少，反之，則清洗劑的用量就多，每天清洗劑使用量取決于換色的次數(shù)以及混合液的比例。所以建議油漆車間對(duì)于短清洗應(yīng)采用“清洗劑+去離子水”相結(jié)合模式：即10臺(tái)車中可以安排2次采用清洗劑，8次采用去離子水清洗，這樣可有效節(jié)約清洗劑的投入。

　　4結(jié)語

　　隨著水性漆涂裝工藝及大眾“2010新工藝”的廣泛采用，傳統(tǒng)文丘里水吸附漆霧的方式正在被石灰石干式吸附處理及E-scrub水處理所替代。新的漆霧處理方式在節(jié)水、節(jié)電方面有較大優(yōu)勢，特別是在降低VOC排放方面優(yōu)勢明顯。

　　采用水性漆是降低VOC排放的最佳手段。“2010工藝”在采用水性漆替代溶劑型漆的基礎(chǔ)上，取消了中涂工藝，更加綠色環(huán)保，VOC排放小于25g/m2，達(dá)到國際先進(jìn)水平。除使用水性漆外，還可以從油漆工藝、涂裝設(shè)備及過程控制等角度著手進(jìn)行優(yōu)化控制來降低VOC排放。