汽车车身过喷漆处理发展趋势

王子建

（武汉材料保护研究所，湖北 武汉 430030）

随着汽车工业的不断发展，节能减排与环保性越来越受到人们的重视。汽车车身涂装过程是能源消耗和环境污染的主要环节之一。水性涂料、粉末涂料以及高固体分涂料，已成为现代汽车涂装的主流[1]。环境友好的、高效的涂装设备也得到发展和提高，并成为实现汽车生产过程中节能减排和环境保护的重要组成部分。传统汽车喷涂通常采用湿式喷漆室来处理过喷漆。鉴于传统湿式喷漆室的缺点，新型的干式喷室已开始应用于汽车车身涂装过程中的过喷漆处理。

1 湿式喷漆室

1.1 基本原理

湿式喷漆室采用上送下抽的通风方式，空调机组从室顶送入经调温、调湿和净化后的空气，在送排风 系统的共同作用下，室体内形成层流状态包围汽车车身，喷漆作业中产生的过喷漆雾随层流状态的空气被水幕吸收，在水洗涤系统中与含有漆雾凝聚剂的循环水充分混合，然后分离，达到提高涂装质量、改善作业环境、减少污染的目的[2-3]。

下面就大多数汽车车身涂装厂广泛采用的水洗涤式喷漆循环系统(文丘里式)及典型的出渣设备来举例说明。其湿式喷漆室系统见图1。

图1 典型的湿式喷漆室系统Figure 1 Typical wet-type spray booth system

1.2 喷涂工艺特点

以水性中涂、水性面漆、溶剂罩光工艺为例：喷漆工艺中中涂的过喷漆量最大，罩光次之，色漆过喷漆量略少。水性中涂喷涂量较大，颜料含量较多，过喷漆去除若不及时很容易造成喷房、风道、风机及系统槽等地方漆渣的大量沉积。水性色漆过喷漆量略少，但是由于含少量表面活性剂，若不及时把融入水中的过喷漆分离出来，很容易引起泡沫过多，极度情况下会造成系统槽的泡沫溢出，因而泡沫的管理成为水性漆过喷漆雾处理的一项重要内容。

1.3 湿式喷漆室系统设备

湿式喷漆室的循环水及造渣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。

典型的布局合理的循环水及造渣系统应该是：系统槽设计宽大，以有效减缓水力冲击可能引起的泡沫危害；在循环水进入系统槽之前，设置格栅或拦网；选用抽渣效率高的浮吸泵作为抽渣泵；加药点在管路上应有预留位置，所有的加药管路都采用耐腐蚀、方便更换的塑料管；操作区域物流畅通；考虑到所加药品的不一致，匹配了合适的计量泵；需考虑到额外补加化学品的加药泵；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)应急处理的装置，并提供了气源、水源、电源等设施[4]。

1.3.1 泡沫问题

水性漆系统最大的问题同时也是最需要系统解决的问题就是泡沫问题。

一般的溶剂漆系统除少数之外，系统槽都设计得较窄，导致回流水的流速很快。另外，系统落差过大等由水力冲击而引起的泡沫，需要额外投加消泡剂，但又都很少使用到消泡剂。水性漆系统则都需使用到消泡剂。对于典型的湿式喷漆室系统而言，应该尽量少用消泡剂。过多的消泡剂会适得其反，产生更多的泡沫或乳化油漆。

对于泡沫问题，设备厂家在最初设计时也应多作考虑。为了更好地控制泡沫，消泡剂加药泵最好与主循环泵联动，所有化学品均采用计量泵补加。为了减少泡沫的危害，集水池设计应相对宽大，保证水流平缓，以减少水力冲击所产生的泡沫。对于经常性过多的泡沫，可采用安装喷淋装置的方式加以控制。

1.3.2 含水率问题

水性漆的漆渣含水率较高，有时能达到90%以上。如何有效减少含水率，提高固体废弃物含量，一直是药品厂家、设备厂家及汽车生产厂家共同关注的问题。

简便的脱水过滤系统直接采用可渗水编织袋及集漆渣小车盛装刮出的漆渣，通过长时间静置脱水。其优点是简便、节省投资成本，缺点则是漆渣含水率高，一般在80%左右，而且漆渣的后处理成本较高。在条件允许的情况下，配以离心式脱水机用于漆渣脱水。使用离心脱水机之后，漆渣含水率能降低到70%以下，从而有效降低漆渣后期处理成本。

2 干式喷漆室

2.1 基本原理

干式漆雾分离设备的基本原理是：通过喷漆室内循环风的作用，将喷涂过程中产生的过喷漆雾吸入过滤器中，与过滤器中飞扬的石灰石粉末相吸附，净化后的空气送回喷漆房中循环使用；在规定的时间内利用反转的空气流，将捕获过喷漆颗粒的石灰石粉末从过滤器上分离，更换新的石灰石粉末，从而达到长期、稳定的使用目的。

干式喷漆室得到深入关注与发展的原因是人们想改进湿式喷漆室的一些不足，例如：湿式喷漆室占用太多的空间，需要很多的设备，不能保证过喷漆颗粒被完全处理，由于湿度的变化而需要增加更多的能源成本等。干式喷漆室与湿式喷漆室的不同在于，前者是利用经过加工的石灰石粉末为载体去除过喷漆，而后者是利用水以及针对不同油漆所选用的化学品来除去过喷漆。

干式喷漆室结构示意见图2。

图2 干式喷漆室的基本原理Figure 2 Principle of dry-type spray booth

2.2 优缺点

与湿式喷漆室相比，干式喷漆室的优势如下：

(1) 封闭式循环系统，喷房尺寸更小，喷漆室内空气温度与湿度更加稳定，需要更少量的新鲜空气，更加节能，更少的CO2排放。

(2) 完全的自动化系统。

(3) 过滤器可长期使用。

(4) 分离过程不需要水和化学品，从而节省了水和漆雾处理化学品的消耗。

(5) 噪音小，无异味。

(6) 使用天然原料石灰石粉末，饱和石灰石粉可成为水泥行业的原料，节省了漆渣处理的费用。

(7) 不需要投资湿式分离系统所需的循环水槽、刮渣装置以及化学品添加装置。

(8) 完全避免湿式喷漆室处理水性过喷漆中遇到的泡沫、漆渣含水率高的问题。

(9) 可以处理溶剂漆、水性漆等各种类型的油漆以及各种粒径的过喷漆。

(10) 能有效避免设备腐蚀。

(11) 维护成本更低，有效降低涂装整体制造成本。

但干式喷漆室也有一定的局限性：

(1) 施工条件对环境温度、湿度的要求很高。

(2) 石灰粉需要定期更换。

(3) 石灰石用量很大，一次更换用量数吨。

(4) 石灰石的稳定来源以及更换后的去向，对一些设备投资小、生产规模偏小的企业不太适用。

目前国内唯一采用干式喷漆室用于规模化生产的企业是一汽大众成都工厂，该工厂以生产新速腾车型为主，年产能约20 万台。据报道，国外已有企业在原湿式喷漆室的基础上改造成干式喷漆室，改造周期相对较短。如果干式喷漆室与湿式喷漆室相比的优势在实际应用过程中得到充分验证，将来会有更多的汽车车身涂装厂在选择喷漆室设备方面倾向于干式喷漆室工艺。

3 结语

工业化进程的加速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。完全不使用或减少对水资源的应用，是我们共同面对的话题。干式喷漆室的工业化尝试让我们看到希望。新一代的涂装人在为涂装应用向着更加高效、更加节能、更加环保、更加经济的方向发展做着不懈的努力。这将推进行业的技术发展，造福人类。

[1]吴涛.汽车涂装最新技术动态[J].涂料工业,2004,34 (9):12-14.

[2]王锡春.选用、设计喷漆室及相关设备的经验谈(I)[J].现代涂料与涂装,2003 (3):39-41.

[3]王锡春.谈喷涂涂着效率(II)[J].现代涂料与涂装,2006,9 (12):34-36.

[4]王子建.水性漆喷漆循环水漆雾凝聚与去除应用经验浅谈[C]// 第15 届全国腐蚀与表面保护技术研讨会暨首届全国腐蚀与表面保护技术青年论坛论文集,2009:49-54.