浅谈塑料件涂装线工艺设备

韩守习 银燕 郭磊

摘要:本文介绍了国内几个有国外承接塑料件涂装车间的情况,概要地介绍了塑料件涂装工艺、设备和机械化输送系统的情况。

关键词:汽车塑料件涂装工艺设备

中图分类号:TB34 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0121-02

随着环境保护和可持续发展问题的不断升温,中国经济高速发展,能源浪费和环境污染问题日益凸显,汽车行业竞争激烈,节能环保降低成本成为生产线先进主要衡量指标。

1涂装工艺

1.1 工艺布置

工件上下线通常放在涂装车间外面,进入涂装车间后一直在封闭室体内运行。

一层为辅助工作区。包括:加工、白车身上件区、存放、为便于工人在底层工作高度合适,即放在输送机台架上的保险杠顶部处于1.2m的高度,所以要把机械化输送部分置于地下。

预处理设备通常也是布置在一層;还布置有喷漆室下部结构和各种辅助设施,喷漆室的循环水和循环风系统;烘炉加热系统。

日(丰田)系、欧美系喷漆作业均在3m 以上的平台上,设计成高洁净区,由洁净室进入喷漆室,喷漆室必须送空调风其中有一部分是新风,大部分是循环风。烘干室室体位置高于喷漆作业区,由于欧美系多采用轻型滑橇输送系统,通过垂直升降,可使烘干室所在位置通常比喷漆作业位置更高,使喷漆环境温度可低一些。日(丰田)系采用反积放式地面链,通过爬坡段进入桥式烘干室,也达到上述目的。

在机器人喷中涂、面漆、和清漆后常设有手工检查和修补工位,有些只在清漆后有检查和修补;最终检查和返修不设在生产线上,必须有充分的检查和返修工作地,有良好的照明,要考虑需用较大修补的工件要上线返修。

1.2 主要工艺

涂装生产线年生产能力为20万～30万套保险杠最为经济合理。

1.2.1 前处理

日系由于注塑材料和注塑工艺所决定,前处理仅用手工擦拭(异丙醇擦拭)即可。

由于保险杠是不良导体,易产生静电而吸附灰尘,采用洁净压缩空气通过高压喷嘴,利用电晕放电,使离子化的空气吹到塑料表面,中和灰尘电荷。根据产量采用手工静电除尘或自动静电除尘。

欧美系采用强力冲洗,以除去塑料表面的脱模剂、油污及灰尘。一般由微酸性预脱脂、微酸性脱脂→水洗→水洗→去离子水洗→新鲜去离子水洗→吹水→脱水(或烘干→强冷)组成。并因塑料分子极性小,结晶度大,表面张力低,浸润性差,表面光滑、对涂料附着力差,因此按需使用机器人等离子火焰处理表面,如以1000℃～2000℃的高温丙烷气或天然气火焰快速接触工件表面,可以使塑料表面层分子局部氧化,以增加塑料的表面能,提高表面的浸润性和增强附着力,另外还可消除塑料表面的毛刺,提高喷涂合格率,然后进行静电除尘。

1.2.2 保险杠采用溶剂喷漆(罩光漆为溶剂型)工艺及设备

因保险杠是塑料材质,不需要防锈底漆,为与车身一致,所以涂漆仅从中涂开始。

(1)对于中涂、底色漆、清漆为溶剂型漆时,涂漆采用3C1B工艺为中涂:喷1道(15μm～ 20μm),流平10min。

(2)面漆底色漆:单组分纯色漆:喷2道(30μm);双组分金属闪光底色漆,喷2道(15μm～20μm),之间流平90s,最后流平10min。双组分罩光清漆:喷2道(30μm～40μm)最后流平12min。烘干(工件80℃～90℃/保温15min～30min),强冷。

(3)保险杠溶剂喷漆工艺为:清扫、准备→喷中涂→中涂后流平→喷面漆底色漆→ 面漆底色漆后流平→喷清漆→确认→流平→烘干→冷却→检查→精饰(合格品入库,不合格品小修或打磨后返回生产线大修)。

1.2.3 保险杠采用水性喷漆(罩光漆为溶剂型)工艺及设备

(1)对于中涂、底色漆为水性漆、清漆为溶剂型漆时,涂漆采用3C1B工艺为中涂:喷2道(30μm),流平10min。面漆底色漆:单组分纯色漆:喷2道(30μm);双组分金属闪光底色漆,喷2道(15μm～20μm),流平10min,热流平(升温+保温10+4min,60℃～80℃)除湿达到90%,冷却(工件温度<27℃;双组分罩光清漆:喷2道(30～40μm)。烘干(工件保温80℃～90℃/保温10min～20min),强冷。

(2)保险杠水性喷漆工艺为:清扫、准备→喷中涂→中涂后流平→喷面漆底色漆→ 面漆底色漆后预热/冷却→喷清漆→确认→流平→烘干→冷却→检查→精饰(合格品入库,不合格品小修或打磨后返回生产线大修

2涂装设备

2.1 前处理设备结构特点介绍如下

(1)前处理五道工序。预脱脂和脱脂泵泵后设有过滤器;喷射系统内部主管道为矩形管制作,其便于支管道的制作,循环泵的扬程24m,水洗循环泵的扬程18m可选2900RPM;卧式立式都可;喷射压力预脱脂和脱脂取0.15MPa,水洗0.1MPa

(2)预脱脂(30s、60℃)和脱脂(90s、60℃)工序需加热,热源可车间提供,也可利用废气进行热交换的热水炉。提供以下选型可供参考:热水循环泵28m3/h×18m×2900RPM×3kW,需要的热量分别155kW和185kW。

(3)预处理室体为不锈钢,内板是向外折边螺栓连接内壁版满焊,外保温棉用波纹板插进折边处,外观整齐漂亮。

(4)排风

预脱脂和脱脂区设有1台排风机风量8000Nm3/h×3kW。

(5)前处理后吹水工位

采用部分新风4000m3/h和部分循环风24000m3/h×45kW,分两段,一段是风刀;一段喷嘴布置为仿形。

2.2 脱水炉

工艺时间20min,EISENMANN不是通常采用的烘干炉加强冷,而是采用类似空调机作为脱水的能源,其工作原理:从脱水炉抽出的含水的空气(5000m3/h)不断进入蒸发器的肋片间进行热交换,变冷脱水后的空气经过冷凝器加热和脱水炉其中1台循环风机循环风(20000m3/h)一起送向炉内;如果需要多的冷量的话,需要一部分室外机散热,即另一路吸入的室外空气(15000m3/h)流经冷却和炉内从脱水炉抽出的含水的空气(5000m3/h)混合后送入炉内。这是一套非标制冷机系统,因此,国内设计很难选型和订购。

笔者看到国内用其他办法代替这套系统,使用情况也是很理想的,它把脱水炉分为三个区:一区脱水用排风机排出大量的是空气;二区循环风把工件上的水吹干;三区为了降低炉内的湿空气用室外相对干燥的空气送入炉内,基本达到工件干燥的效果。

2.3 喷房

喷漆室多为文丘里式,喷房的结构形式和我们目前的结构类似,只是文氏口要简单些,多数都是机器人喷涂,采用循环风送风。

2.4 流平室

通常也要设置1台循环风机并补充新风。有些溶剂漆工艺要求送熱风,水性漆需要热流平,设有循环风加热。

2.5 送风系统

循环空调送风机组放置在一楼地面上。新风空调送风机组放置在二楼或三楼,喷房参数依据:新风补充量3000～5000m3/h,其余所需为循环空调的循环风量。

(1)循环送风机组。每个喷漆区设有1台循环送风机组,循环风的温度和湿度18.8℃～21℃/90%;从风道底部抽的风送至循环送风机组,经过不锈钢挡水板-两级喷淋—挡水板—两级过滤EU6—冷却—挡水板—加热—过滤EU7-风机送风,绝大部分送回到喷房,温度和湿度21.5～24.5℃/65+-5%,少量(3000～5000m3/h)送到废气处理炉,冷却和加热是冷冻机自身的吸热/降温,散热/升温来完成的),由于受车间位置限制,通常和分上下两层,上层的水槽水排放到喷淋水槽内。进入机组的颗粒5mg/m3,送出的颗粒1mg/m3,以66000m3/h循环风量为例:其能量负荷见表1。

(2)新风空调送风机组。主要负责自动喷房段流平区和工艺所需要的补新风。

经过过滤EU4—冷却—挡水板—加热—喷淋(软化水)挡水板—风机—过滤EU7—送风,进口温度-6℃,送出温度和湿度23℃/65%。以42000m3/h循环风量为例:其能量负荷见表2。

2.6 喷房供水和漆渣处理

除渣工作原理:循环水池设有搅拌器,用隔膜泵将含渣水打入造渣槽,渣浮在上面用刮渣机挂掉,清夜流回循环槽内。

2.7 烘干室

烘干室高架为好。

(1)加热方式:采用直接燃烧加热方式。

(2)废气量:提供几个数据供参考表3。

2.8 废气处理系统

方案1:TNV方式。

进入废气炉的废气:有循环风过滤后的喷房的废气(新风补)、流平室、烘炉。

焚烧后的热量用于:前处理、新风空调、热流平等,需要提供1台焚烧炉和1台热水炉换热器。

方案2:RTO。

待处理的低温废气经引风机进入蓄热室,陶瓷蓄热释放热量热量温度降低,而有机废气升值较高温度后进入氧化室,在氧化室内燃烧,有机废气被分解为CO2和H2O。焚烧后的热量排向大气。

3输送设备

采用轻型滑撬、垂直地面链或反积放式地面链。目前这几种输送方式已实现国产化。

4国内塑料件工艺设备发展趋势

4.1 工艺方面

采用水性涂装工艺势在必行,目前国内已有不少整车厂工厂涂装线部分涂漆采用了水性漆,与其紧密相关的、外观要求与轿车车身一致的保险杠也开始趋向采用水性漆。国内已有汽车厂开始对保险杠采用水性漆设计的建设工程。

4.2 机械化输送方面

从国内以往的普链已转轻型滑撬或地面链。

4.3 设备设计方面

(1)水分烘干炉采用不加热方式,采用冷冻机脱水或多级风吹水。

(2)喷房采用循环风空调送风,其温度控制利用冷冻机的冷却和散热来实现。

(3)喷房和烘炉的废气用RTO或TNV来处理,达标排废气。

(4)烘炉采用A行炉和直燃加热。