关于适用于轨道交通装备水性漆喷涂恒温恒湿系统的分析

张博秋

摘 要 本论文主要基于双组分水性漆的工艺特性研究如何选配喷涂工艺装备，并论述相应设计原理。介绍了水性漆喷漆房设备在工艺方面的特殊要求，对恒温恒湿系统的设计原理、工作原理及配置进行论述，并介绍了根据本论文新建的水性漆恒温恒湿喷漆房在铝合金客车上的实际应用状况，为铝合金车身轨道交通装备水性漆的应用推广提供相关参考信息。

关键词 设备;水性漆;喷涂;恒温恒湿;轨道交通

VOC是指特定条件下具有挥发性有机化合物的统称，主要包含非甲烷总烃（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃）、含氧有机化合物（醛、酮、醇、醚等）、卤代烃、含氮化合物、含硫化合物等。由于水性漆稀释剂的主要成分是水，与溶剂型相比最大的优势是VOC排量低。如水性中涂漆的有机溶剂含量为10%～15%，而溶剂性中涂漆的有机溶剂含量为30%～60%。但由于水性漆以去离子水作为稀释剂，而水的挥发速率同环境的温度及湿度有直接关系，因此为喷漆房配置恒温恒湿系统成为水性漆推广应用的前提。

1水性漆的特点

1.1 水性漆同溶剂型油漆的异同

在实际的应用中水性漆和溶剂漆在喷涂工序工艺流程上基本相同。调漆环节水性漆是添加去离子水进行稀释，因此水性漆与溶剂漆相比具有低挥发速率、高表面张力、高导电性、腐蚀性以及易产生气泡的特点，导致为满足水性漆施工所需的设备配置更高[1]。

1.2 水性漆喷涂对温度湿度的要求

水性漆中稀释剂的主体是水，水的挥发与喷漆室的温湿度由直接关系。当湿度一定时，随着温度的升高，水的挥发度增加;当温度一定时，则湿度增加，水的挥发受阻;当相对湿度过大时，水分挥发很慢，施工过程中易产生流挂等漆膜缺陷。即水性漆施工喷漆室的最佳温度为20℃～32℃，最佳相对湿度为60%～75%。允许温度为20℃～32℃，允许相对湿度为50%～80%。因此喷漆房内必须配置有温湿度可调的装置，即恒温恒湿系统。

2恒温恒湿系统技术特性

为保障喷漆质量，根据水性漆的特点及其施工窗口，喷漆房需配置恒温恒湿系统以控制喷漆室内的温度和相对湿度，使其达到最佳的喷漆状态。温度控制一般采用天然气间接加热升温，空气中携带的水分则通过冰水机降温至露点以下，析出水分。

2.1 相对湿度

相对湿度（RH）表示空气中所含水蒸气的质量（）与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸气的质量之比，即。相同气压下饱和空气中所含的水蒸气质量随着温度的升高而升高。

因此可通过调整空气中的所含水蒸气的质量（）或环境温度（）来实现对相对湿度的调整。如其他条件不变，降低空气中的水蒸气质量或提高环境温度，空气的相对湿度随之降低，反之亦然。相对湿度的调整理论为整套恒温恒湿系统的设计理论基础。

2.2 恒温恒湿系统配置

（1）系统布置

为达到水性漆喷涂工艺窗口要求，恒温恒湿系统主要包含初加热单元、过滤单元、降温除湿单元、加湿单元、加热单元、送风单元等。

预加热段主对新风进行初步加热，使空气温度不低于4℃，避免温度过低结冰损坏降温除湿冰水管路，在我国南方全年温度高于4℃的地方可不装预加热段;降温除湿段通过降低高濕度的空气的温度，使空气达到露点析出水分来达到除湿目的;加湿段主要对干燥的空气进行加湿;加热升温段对空气进行加热同时减低空气相对湿度使之达到水性漆喷涂工艺窗口需求。以上各段系统根据环境温湿度选择性开启。

（2）设备及控制系统选型

恒温恒湿系统采用全闭环控制，系统在输入、输出口安装温湿度传感器，以检测新风的温湿度和经过恒温恒湿系统处理后的空气的温湿度，通过专用的算法程序以及变频技术控制恒温恒湿系统工作，使喷漆房内的环境达最佳水性漆施工状态。由于轨道交通装备喷漆房室体普遍偏大，为避免能耗过大，降温除湿机组宜采用水冷冰水机组;喷淋段管路避免喷头因锈杂堵塞，循环管路及水槽采用SUS304不锈钢材质，为便于定期清理，喷头采用专用雾化卡扣式喷嘴;燃烧机组采用具有多段火焰式机组[2]。

2.3 恒温恒湿系统工作原理

本文通过分析两种典型外部环境（冬季和夏季）进行论述，其他环境可类推。

设定水性漆施工最佳环境温度为，最佳相对湿度为，其中、均为范围值，在温度下，空气中饱和含水蒸气的质量为;在、下，空气中含水蒸气的质量。

（1）  冬季工作原理

设定冬季新风（环境）温度<，相对湿度<，在温度下，饱和空气含水蒸气的质量为<。

系统根据恒温恒湿系统入风口温湿度传感器检测出环境温湿度，启动预加热段对新风进行加热，加热后的新风温度为，在的温度下，饱和空气含水蒸气的质量为，预加热温升使≈;此时降温除湿单元不工作;加湿段通过喷淋经雾化的水，使新风含水蒸气的质量达≈≈，但此时空气的相对湿度/≈100%;被加湿至饱和状态的空气进入加热段加热制至≈，温度下，饱和空气的含水蒸气质量为≈，此时空气的相对湿度：

，至此送入喷漆室的空气温湿度达到水性漆施工环境要求。由于在温湿度低的冬季降温除湿段基本不工作，因此在冬季可将冷却管路内的水放空，避免结冰冻裂水管。

（2）夏季工作原理

设定夏季新风（环境）温度>，相对湿度>，在温度下，空气含水蒸气的质量为>。

系统根据恒温恒湿系统入风口温湿度传感器检测出环境温湿度，检测获得、，预加热段不启动;系统启动降温除湿单元，将新风温度降至，使（下饱和空气的含水蒸气质量）≈<，水蒸气达到露点析出，空气接近饱和状态相对湿度≈100%;系统控制加湿单元不启动，饱和的空气进入加热单元进行加热升温至≈，此时空气的含水蒸气质量，在温度下饱和空气的含水蒸气质量为，此时空气的相对湿度：。至此送入喷漆室的空气温湿度达到水性漆施工环境要求。可见在湿热的夏季喷淋段可不启用[3]。

3结束语

同样为铝合金车身轨道交通装备可以通过配置适应的恒温恒湿系统来实现从溶剂型喷涂到水性漆喷涂的转变，笔者也正式基于以往的实践经验总结出的本论文。

参考文献

[1] 郝博.轨道客车防腐涂装降低VOC排放的探讨[J].涂料工业，2013， （9）：71-72.

[2] 马俊，杨雨.水性漆喷涂：开启绿色维修新模式[J].汽车维修与保养，2014，（06）：54-56.

[3] 郑伟，梁日辉，陈锦滔.铝材水性漆喷涂工艺研究[J].广州化工，2018，（15）：88-89.