行業(yè)新聞
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調(diào)查了涂裝生產(chǎn)中清洗溶劑的耗量及所占VOC排放比例,提出了在線利用的思路。闡述了蒸餾回收原理和溶劑回收系統(tǒng)的特點,通過清洗能力、溶解力等試驗驗證了面涂清洗溶劑可以蒸餾回收用于中涂機(jī)器人旋杯、閥門等設(shè)備的清洗。
1.引言
在汽車涂裝生產(chǎn)中,為了追求卓越的涂膜質(zhì)量,常常需要對機(jī)器人噴涂系統(tǒng)的CCV閥、齒輪泵、噴杯中的針閥、螺旋管及旋杯等進(jìn)行反復(fù)清洗。其中噴涂顏色更換時,清洗更是不可避免的,而此過程中所消耗的有機(jī)溶劑占涂裝車間有機(jī)溶劑使用量的99%以上,通常會達(dá)到單車2kg以上,以年產(chǎn)15萬臺的整車計算,全年累計清洗溶劑的使用量會達(dá)到30萬kg。因此如何降低清洗溶劑的消耗已經(jīng)成為涂裝行業(yè)的重要課題之一。長安福特馬自達(dá)汽車公司涂裝車間在減少清洗溶劑用量、降低VOC排放的過程中,開創(chuàng)了一條完全自主、具有突破性思維的道路。本文介紹蒸餾回收面涂清洗溶劑用于中涂線機(jī)器人旋杯、換色閥門管道及手工站噴槍清洗的詳細(xì)過程。
2 清洗溶劑的作用及耗量
清洗溶劑一般由苯類、酮類、酯類等有機(jī)成分按照不同比例配制而成,對涂料、油污、雜質(zhì)等有良好的清洗效果,又因其揮發(fā)速率快、與涂料相容,可以應(yīng)用于高鏈速的自動噴涂線上進(jìn)行在線清洗,能有效地避免噴涂過程中所產(chǎn)生的臟點缺陷。在國內(nèi)外汽車制造廠中,無論是水性涂料還是溶劑型涂料,清洗溶劑的使用都不可取代,也是最主要的VOC排放源之一。各廠家為了保證噴涂質(zhì)量,在降低VOC方面,一般只從涂料成分及工藝上研究考慮。水性涂料也好,3C1B高固體分涂料也罷,其生產(chǎn)工藝過程中所消耗的清洗溶劑同樣沒有減少,也很少有研究涉及清洗溶劑回收利用的領(lǐng)域,然而通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),清洗溶劑的用量及VOC排放在涂裝生產(chǎn)中都占據(jù)了重要地位。如果將清洗溶劑回收并在線利用,則會得到涂裝生產(chǎn)成本下降和環(huán)保的雙重效果。
3 、蒸餾回收原理及設(shè)備系統(tǒng)特點
3.1蒸餾原理
清洗溶劑的回收可以利用簡單的蒸餾原理,將涂裝生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢溶劑及涂料混合物部分氣化和部分冷凝而使其分離回收利用。將沸點低的組分稱為易揮發(fā)組分,沸點高的組分稱為難揮發(fā)組分,這樣廢溶劑可以簡化成一個雙組分的液態(tài)混合物,在溫度低于160℃時,樹脂、顏料及鋁粉可視為不揮發(fā)固態(tài)物質(zhì),因此通過加熱氣化再冷凝就可以將廢溶劑分離。根據(jù)雙組分液態(tài)混合物系統(tǒng)的溫度-組成圖,可以知道易揮發(fā)組分在氣相中的相對含量要大于它在液相中的相對含量,這樣通過調(diào)整蒸餾溫度就成功地避免了涂料中高沸點溶劑對清洗效果的干擾。
3.2設(shè)備特點
溶劑回收系統(tǒng)更是一套專門針對汽車涂裝生產(chǎn)所開發(fā)的溶劑回收設(shè)備,通過在機(jī)器人站點及手工噴涂站點安裝廢溶劑回收槽,然后利用隔膜泵集中往廢溶劑收集罐中輸送噴涂清洗所產(chǎn)生的廢溶劑,并在廢溶劑罐上安裝了氣動防爆攪拌器和液位控制器,當(dāng)液位到達(dá)控制上限時,系統(tǒng)會自動往溶劑回收設(shè)備裝料并蒸餾。
其特點如下。
(1)回收機(jī)按國家防爆標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),能適應(yīng)涂裝生產(chǎn)特定的防爆要求,主要防爆部件有防爆軸流風(fēng)機(jī)、防爆循環(huán)油泵、防爆電加熱器和防爆型電氣控制箱。通過熱媒油或?qū)嵊烷g接加熱廢溶劑,并由真空減壓裝置引流溶劑蒸氣,提高了操作的安全性。
(2)真空減壓裝置配合回收機(jī)工作,降低了溶劑的沸點,使回收速度與效率明顯提高,耗電量減少,低溫運行延長了設(shè)備使用年限,降低了廢溶劑的處理成本。
(3)根據(jù)廢溶劑物理化學(xué)性質(zhì)尤其是沸點的不同,通過溫度控制器及時間控制器的設(shè)定,能將不同溶劑的混合物依照沸點不同分為兩大類(高沸點與低沸點),并分段蒸餾。
(4)設(shè)有自動進(jìn)料口及干凈溶劑自動排出至儲存槽的管道。
(5)回收完成后,可以自動切斷電源、熱媒油或?qū)嵊?,溫度過高自動關(guān)機(jī)。當(dāng)外來因素致使蒸餾桶內(nèi)的壓力超過(0.05±0.01)MPa時會自動泄壓。
⑹采用精密的微電腦程序/溫度控制器,提高了控制加熱溫度的精度,數(shù)字顯示實際的加熱溫度。
4 清洗溶劑蒸餾回收在線利用的可行性分析
4.1 清洗能力測試
為了驗證蒸餾回收溶劑能否在線使用,特選取了較難清洗的紅色中涂涂料作為清洗對象,并做了回收溶劑與新鮮溶劑(QX-ⅡA)清洗能力的對比。測試方法:①測定試驗鋼板的質(zhì)量(W0);②將試驗鋼板在涂料中浸漬1min;③從涂料中取出,掛10min,測定質(zhì)量(W1);④在清洗溶劑中浸泡30s;⑤從清洗溶劑中取出,掛8min,測定質(zhì)量(W2)。洗凈率計算方法:
洗凈率(%)=[1-(W2-W0)/(W1-W0)]×100%
4.2溶解力測試
(1)分別加入20%、40%、60%、80%、100%的溶劑稀釋紅色中涂涂料;
(2)用FC-3#杯測定稀釋好的涂料的黏度;
(3)根據(jù)黏度判斷溶劑對涂料的溶解力:黏度越低,溶解力越好。
結(jié)論:回收溶劑的清洗力和對中涂的溶解力與QX-ⅡA清洗溶劑相差不大,都能達(dá)到工藝要求,所以在線利用技術(shù)上可行。
5 回收利用過程中的注意事項
(1)為了避免中涂因使用受污染的清洗溶劑而出現(xiàn)質(zhì)量問題,在使用過程中需要對清洗溶劑定期抽樣進(jìn)行縮孔試驗。
(2)在蒸餾回收過程中為了確保安全,蒸餾溫度不能設(shè)定太高,以防止蒸餾固體物碳化發(fā)煙,更要注意溶劑蒸氣對人體的傷害。蒸氣泄露有發(fā)生火災(zāi)的危險,蒸餾設(shè)備操作間應(yīng)該保證通風(fēng)、散熱良好。
(3)轉(zhuǎn)移回收后的干凈溶劑應(yīng)該在出口管道上安裝10μm的過濾袋,以防止鋁粉等雜質(zhì)混入中涂清洗系統(tǒng)的管道內(nèi)。
(4)在項目實施的過程中,盡量不要全部使用回收溶劑,可以在中涂清洗溶劑系統(tǒng)內(nèi)加入一定比例的新鮮溶劑混合使用,使用一段時間后對機(jī)器人管道、閥門、旋杯做定期維護(hù)保養(yǎng),防止雜物混入將其堵塞。
(1)以每天向中涂清洗溶劑系統(tǒng)打入260kg清洗溶劑計算,按照2009年公司清洗溶劑采購價格,每天可以節(jié)約成本260kg×14.5元/kg=3770元,全年可以累計節(jié)約90萬元。(2)2009年長安福特馬自達(dá)汽車有限公司涂裝車間開始逐步實施清洗溶劑回收在線利用項目,數(shù)據(jù)顯示VOC已經(jīng)從2008年的63.7g/m2下降到目前的56g/m2。
7、 結(jié)語
綜上所述,采用廢溶劑回收在線利用技術(shù),不僅環(huán)保、安全地解決了廢溶劑存儲、轉(zhuǎn)運和處理問題,而且不到1年就可以收回設(shè)備投資成本,實現(xiàn)了降低成本和環(huán)保的雙重效益,為發(fā)展環(huán)境友好型涂裝邁出了歷史性的一步。
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