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綠色涂裝生產線理念應用在涂裝車間 節能減排更環保

轉載 :  zaoche168.com   2018年01月29日

  目前全社會在積極倡導建設資源節約型、環境友好型、創新型社會;節能減排已成為各汽車企業發展的主旋律。同時,國家也不斷頒布“清潔生產”和“防止大氣污染”等相關的法規,這就要求我們各個汽車企業要承擔其相應的社會責任。我們應致力于探尋“環保、可靠、先進、經濟”統籌兼顧的最佳規劃方案,建設“優質、高產、低成本、少公害”的綠色涂裝生產線車間。努力促使綠色涂裝和增效降本進行有機的結合,把這一觀念貫穿于涂裝生產線的各個階段。我們規劃時不僅僅考慮車間建設成本,更重視考慮生產中的能源消耗、材料使用、排放達標、人力成本、維護成本和產能延展性等因素,從長遠著想、科學規劃,實現可持續性發展的綠色涂裝車間。促使在環保、節能減排和資源利用率等方面的規劃不斷縮短與國際先進水平之間的差距。

  本文從綠色涂裝的對象、工藝、材料、設備、管理等5個方面展開討論。

  1涂裝對象

  規劃時提前介入,通過對涂裝對象即產品的前期SE分析、上游板材、輔料、模具精度等要求,從而控制以減少帶入涂裝生產線的粉塵和油脂量,進而減少藥劑和水的消耗量。

  1.1SE分析

  在產品設計階段將SE向相關問題處理掉,從而提高涂裝質量,減少材料浪費及降低制造成本。目前國內的合資企業涂裝專業基本不做SE分析,自主品牌做的比較好的是奇瑞、長城汽車。

  1.2金屬粉塵

  造成前處理電泳涂膜塵埃顆粒缺陷的灰塵78%為金屬粉塵(白車身帶來的附在外表面或附著在內腔的40-250μm的焊渣、切削粉),涂裝主要在于工藝布置,水洗次數和設備的配置來控制顆粒數,前期規劃對焊裝專業的要求輸出也尤為重要。

  1.3板材及拉延油

  鍍鋅板材及易破解拉延油的選用,可以減少材料的消耗和廢水的排放。規劃時對沖壓專業的輸出要求也應明確及時。

  2、涂裝生產線工藝:

  2.1環保型非磷酸鹽涂裝前處理工藝,其中硅烷處理具有可靠、便捷、環保、經濟等特點

  2.1.1可靠

  傳統的磷化膜可以被硅烷工藝形成的超薄有機膜替代;2Si-O-Me共價鍵分子間具有較強的結合力,產品穩定,產品的防腐蝕能力亦有較大提升;硅烷處理后,不用烘干,直接進行電泳。泳透率與鋅系磷化相當。

  2.1.2便捷

  采用硅烷工藝雙組分液體配成的槽液僅需要控制電導率和PH值,不像傳統磷化工藝控制參數諸多:促進劑、游離酸、鋅、鎳、錳的含量、溫度和總酸等;多種金屬材料處理工藝:可共線處理鋁板、冷軋板、電鍍鋅板、涂層板、熱鍍鋅板等各類金屬板材;兼容傳統涂裝前處理工藝及設備,前處理設備無需改造,更換磷化液后,就可以進行生產。

  2.1.3環保

  不含有Ni、Mn、P、F等有害的重金屬;無渣:鋅鹽磷化處理資源利用率低,幾乎50%的藥劑在處理過程中成為磷化沉渣(工業廢棄物);廢水排放量下降明顯:方便處理,如果采用過濾和離子交換裝置,能實現封閉循環運轉。

  2.1.4經濟

  材料單耗降低:磷化膜的重量通常為2~3g/㎡,Silane涂層膜重僅僅0.1g/㎡,相差20倍左右,單位單耗可降低45%;處理時間縮短:只有磷化處理時的50%,因此可以提高產量;維修量減少:無表調、鈍化和除渣設備,也不需要定期清理,磷化槽及管路和噴嘴等;系統長度縮減:無需表面調整和鈍化工序,投資上可以節省10%。

  目前國內已經規劃采用的上汽通用北盛工廠、武漢神龍三工廠、奇瑞常熟觀致等。

  2.2PVC“濕碰濕”工藝

  PVC車底涂層及密封膠不單獨烘干,而與中涂或面漆一起烘干,具有經濟、降耗、環保的特點。在二涂層涂裝體系中取消PVC烘干室,從而達到簡化涂裝生產線生產工藝、節省涂裝線運行能耗、降低生產成本、減少了廢氣排放污染及廢氣處理量,實現了環保節能。

  采用PVC“濕碰濕”工藝,烘干設備投資是傳統工藝的85%;單車能耗成本是傳統工藝的95%;熱能消耗按經驗值,傳統工藝涂裝生產線的各個烤爐占整個涂裝車間熱能消耗的18%,8%,12%,14%,那么采用此種工藝至少可以減少8%熱能消耗。目前國內此種工藝較為成熟,在合資及自主品牌均有大量的應用。

  2.3中涂及面漆工藝趨于緊湊型的發展方向

  2.3.13C1B工藝:日系涂料供應商研發了3C1B工藝,福特馬自達(南京)工廠成功引進了該工藝。即取消了中涂漆烘干工序,中涂后閃干(或低溫烘烤),隨后進行金屬底色漆、清漆噴涂,故被稱為Threecoatoneback工藝(簡稱3C1B)。該工藝耐酸性、抗擦傷性方面表現優良,涂膜質量可以與傳統3C2B性能質量相媲美,其主要優點在于取消了中涂烘房,節省了能源;中涂打磨和擦凈工序的取消,減少了人員配置;同時由于油漆材料消耗的減少;降低了甲苯、二甲苯等VOC的排放。

  2.3.2緊湊型(B1:B2)工藝

  PPG涂料有限公司開發出緊湊型(B1:B2)工藝,將正常的中涂層取消,將原來的一道底色漆開發為二個涂層(base1和base2),隨后噴涂罩光清漆后進行烘干工藝。B1:B2工藝的涂層質量可以達到傳統3C2B的質量要求;對于新建的涂裝車間而言一次性投資降低10%~30%,單臺車身材料成本消耗與傳統工藝相比可節約近100元,能源費用每年可減少20%~30%;減少VOC排放30%以上。該工藝在國內自主品牌江淮汽車已經得到成功應用。

  2.3.3無中涂汽車涂料體系(Eco Concept)

  Eco Concept是Du Pont涂料有限公司與歐美汽車主機廠于1995年合作開發的節能環保涂裝工藝,全球推廣應用于2005年。此工藝完全取消了中涂工序,在電泳烘干后,直接進行Du Pont涂料公司的2K色漆、2K罩光清漆噴涂,之后進行烘干工藝。目前,全球已有多個工廠采用DuPont Eco Concept工藝,如Daimler Chrysler不來梅工廠等,實現了經濟、節能及環保的目標。根據廠家資料,采用該工藝新廠投資較傳統3C2B工藝節能30%、油漆節約30%。

  3涂裝材料

  采用低VOC含量的環保型涂料,目前的技術發展潮流與趨勢是超高泳透力陰極電泳涂料,中涂、底色漆水性漆化,罩光清漆高固化及粉末涂料的應用。目前國內新建的乘用車涂裝生產線如合資的大眾,自主的江淮、奇瑞、長城等均采用水性漆涂料;而且在重卡領域也得到了應用如江淮、奇瑞,以及正在水性改造的解放青島、福田重工等。

  3.1電泳新材料

  目前有分層陰極電泳涂料、紫外光固化電泳涂料、低溫固化陰極電泳涂料等;

  3.2高固體分粉末涂料

  粉末涂料已經有粉末中涂、粉末色漆、粉末清漆,在克萊斯勒及通用、寶馬、標致等汽車涂裝生產線上已經大規模的使用,最高膜厚可單次上膜60~70μm,烘烤溫度為140℃,油漆利用率高,單車耗量比溶劑及水性漆減少40%的用量。

  3.32K雙組分清漆

  2K雙組分清漆固體分較高,溶劑含量,可降低VOC的排放,在烘烤溫度及時間方面也有明顯的改善,采用2K雙組分清漆可將烘干溫度降低至100℃左右,比傳統溶劑型罩光清漆的烘烤溫度下降25%~30%,降低了涂裝車間的能源消耗。但需要增加油漆配比系統、雙組分輸送系統、機器人噴涂精確配比等,故在輸調漆系統方面相對比較復雜。目前國內北京奔馳及沈陽華晨寶馬采用了雙組分罩光清漆,其VOC排放量已符合歐美排放標準。

  4涂裝設備

  目前較流行的為規劃設計模塊化理念,用高效的設備以更小的占地面積、更小的設備截面積、更小的槽體以實現更節能、節約能源、水和材料的同時做到減少廢料、廢氣的排放。資源、成本雙節約,實現節能、環保、綠色的涂裝車間。較為典型的設備為旋轉輸送系統、新型噴漆室、烘干廢氣處理等。

  

  (1)如圖1所示,旋轉輸送系統具有高品質、高效、節能、環保的特點:

  (2)新型噴漆室,干式噴漆室系統在國內得到了一定的推廣,具有經濟、節能、綠色環保的特點,新型噴漆室系統與傳統結構系統對比如圖2所示。

  

  圖2:新型噴漆室系統與傳統結構對比

  此系統無需水和化學凝結劑,減少了廢水處理和材料的浪費;該系統空氣循環使用的比例達95%,溫度濕度穩定,減少了廢氣排放,環保、節能、降耗;噴涂過程產生的廢物,即飽和粘結物,可以不經處理而直接再利用。

  

  圖3:噴漆室供風系統示意圖

  (3)烘干廢氣處理

  采用直接燃燒方式可分為(TAR)回收式熱力燃燒系統及(RTO)蓄熱式熱力燃燒系統二種,具有達標排放,綠色節能的特點。

  

  圖4:RTO與TAR對比

  TAR:烘干室有機廢氣經引風機送入到焚燒爐預熱器進行熱交換,升溫到350℃以上,經特制的混合通道進入爐堂火焰區進一步升溫,在650~760℃溫度下,廢氣中有機成份分解,煙氣經排煙風機引至熱交換器進行熱交換后,再經煙氣循環換熱裝置、新風換熱器進行換熱,向烘干室保溫區或兩端風幕換熱,換熱后廢氣最后排空。每條烘干室設一臺大風量焚燒爐,焚燒烘干室廢氣,后拖多臺高溫煙氣換熱三元體,給加熱段供熱,再拖一臺新風換熱器,換熱新風送至風幕兩端,并作為烘干室的負壓補充,構成一套完整的烘干供熱系統。經過多臺三元體換熱后,排空廢氣溫度較低,節能。歐式采用的較多。

  RTO:采用熱氧化法處理中低濃度的有機廢氣,用陶瓷蓄熱床換熱器回收熱量,蓄熱床通過換向閥交替換向,將由燃燒室出來的高溫氣體熱量蓄留,并預熱進入蓄熱床的有機廢氣,至一定溫度(≥760℃),致使有機廢氣在燃燒室發生氧化反應,生成二氧化碳和水,得到凈化,排空。每條烘干室各工藝溫度段,由多套帶燃燒機的四元體熱風爐單獨供熱,然后3條烘干室的廢氣集中到RTO焚燒爐焚燒,然后直接排空,排空廢氣溫度較高。日系采用的較多。

  5涂裝管理

  目前涂裝車間的管理趨勢是利用專業化合作,生產外包:化學品集中管理及車間清潔工作外包等專業化管理等達到降耗、減排、環保、成本下降的目的,最終實現共贏。

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