涂装车间清洗溶剂回收在线利用的研究

在汽车涂装生产中，为了追求卓越的涂膜质量，常常需要对机器人喷涂系统的CCV阀、齿轮泵、喷杯中的针阀、螺旋管及旋杯等进行反复清洗。其中喷涂颜色更换时，清洗更是不可避免的，而此过程中所消耗的有机溶剂占涂装车间有机溶剂使用量的99%以上，通常会达到单车2kg以上，以年产15万台的整车计算，全年累计清洗溶剂的使用量会达到30万kg。因此如何降低清洗溶剂的消耗已经成为涂装行业的重要课题之一。长安福特马自达汽车公司涂装车间在减少清洗溶剂用量、降低VOC排放的过程中，开创了一条完全自主、具有突破性思维的道路。本文介绍蒸馏回收面涂清洗溶剂用于中涂线机器人旋杯、换色阀门管道及手工站喷枪清洗的详细过程。

 

    2 清洗溶剂的作用及耗量

    清洗溶剂一般由苯类、酮类、酯类等有机成分按照不同比例配制而成，对涂料、油污、杂质等有良好的清洗效果，又因其挥发速率快、与涂料相容，可以应用于高链速的自动喷涂线上进行在线清洗，能有效地避免喷涂过程中所产生的脏点缺陷。在国内外汽车制造厂中，无论是水性涂料还是溶剂型涂料，清洗溶剂的使用都不可取代，也是最主要的VOC排放源之一。各厂家为了保证喷涂质量，在降低VOC方面，一般只从涂料成分及工艺上研究考虑。水性涂料也好，3C1B高固体分涂料也罢，其生产工艺过程中所消耗的清洗溶剂同样没有减少，也很少有研究涉及清洗溶剂回收利用的领域，然而通过调查发现，清洗溶剂的用量及VOC排放在涂装生产中都占据了重要地位。如果将清洗溶剂回收并在线利用，则会得到涂装生产成本下降和环保的双重效果。

 

    3 蒸馏回收原理及设备系统特点
    3.1蒸馏原理
    清洗溶剂的回收可以利用简单的蒸馏原理，将涂装生产过程中所产生的废溶剂及涂料混合物部分气化和部分冷凝而使其分离回收利用。将沸点低的组分称为易挥发组分，沸点高的组分称为难挥发组分，这样废溶剂可以简化成一个双组分的液态混合物，在温度低于160℃时，树脂、颜料及铝粉可视为不挥发固态物质，因此通过加热气化再冷凝就可以将废溶剂分离。根据双组分液态混合物系统的温度-组成图，可以知道易挥发组分在气相中的相对含量要大于它在液相中的相对含量，这样通过调整蒸馏温度就成功地避免了涂料中高沸点溶剂对清洗效果的干扰。
    3.2设备特点
    溶剂回收系统更是一套专门针对汽车涂装生产所开发的溶剂回收设备，通过在机器人站点及手工喷涂站点安装废溶剂回收槽，然后利用隔膜泵集中往废溶剂收集罐中输送喷涂清洗所产生的废溶剂，并在废溶剂罐上安装了气动防爆搅拌器和液位控制器，当液位到达控制上限时，系统会自动往溶剂回收设备装料并蒸馏。
 其特点如下。
    ⑴回收机按国家防爆标准生产，能适应涂装生产特定的防爆要求，主要防爆部件有防爆轴流风机、防爆循环油泵、防爆电加热器和防爆型电气控制箱。通过热媒油或导热油间接加热废溶剂，并由真空减压装置引流溶剂蒸气，提高了操作的安全性。
    ⑵真空减压装置配合回收机工作，降低了溶剂的沸点，使回收速度与效率明显提高，耗电量减少，低温运行延长了设备使用年限，降低了废溶剂的处理成本。
    ⑶根据废溶剂物理化学性质尤其是沸点的不同，通过温度控制器及时间控制器的设定，能将不同溶剂的混合物依照沸点不同分为两大类（高沸点与低沸点），并分段蒸馏。
    ⑷设有自动进料口及干净溶剂自动排出至储存槽的管道。
    ⑸回收完成后，可以自动切断电源、热媒油或导热油，温度过高自动关机。当外来因素致使蒸馏桶内的压力超过（0.05±0.01）MPa时会自动泄压。

    ⑹采用精密的微电脑程序/温度控制器，提高了控制加热温度的精度，数字显示实际的加热温度。

 

    4 清洗溶剂蒸馏回收在线利用的可行性分析
    4.1清洗能力测试
    为了验证蒸馏回收溶剂能否在线使用，特选取了较难清洗的红色中涂涂料作为清洗对象，并做了回收溶剂与新鲜溶剂（QX-ⅡA）清洗能力的对比。测试方法：①测定试验钢板的质量（W0）；②将试验钢板在涂料    中浸渍1min；③从涂料中取出，挂10min，测定质量（W1）；④在清洗溶剂中浸泡30s；⑤从清洗溶剂中取出，挂8min，测定质量（W2）。洗净率计算方法：
    洗净率（%）=［1-（W2-W0）/（W1-W0）］×100%
    详细数据见表3。
    表3清洗能力试验对比数据

从表3可以看出，回收溶剂对红色中涂的清洗能力非常接近QX-ⅡA溶剂，用于中涂机器人及手工站清洗可行。
    4.2溶解力测试
    ⑴分别加入20%、40%、60%、80%、100%的溶剂稀释红色中涂涂料；
    ⑵用FC-3＃杯测定稀释好的涂料的黏度；
    ⑶根据黏度判断溶剂对涂料的溶解力：黏度越低，溶解力越好。
    详细数据见表4。
    表4溶解力试验对比数据

注：试验温度为15℃。
    从表4可以看出，使用回收溶剂稀释的黏度与QX-ⅡA清洗溶剂稀释的黏度接近，说明对红色中涂涂料的溶解力相近。回收溶剂用于中涂机器人站点完全能够满足清洗工艺要求。
    结论：回收溶剂的清洗力和对中涂的溶解力与QX-ⅡA清洗溶剂相差不大，都能达到工艺要求，所以在线利用技术上可行。