结树脂等作为基料;颜料和填料选用钛白、炭黑、硫酸钡等。面涂所采用的树脂基料基本上与底层涂料相一致,但其配方组成却截然不同。高档汽车和轿车车身主要采用氨基树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、中固聚酯等树脂为基料,颜料选钛白、酞菁颜料系列颜料。
中涂和面漆喷涂采用的涂装方式主要有自动往复喷涂、涂料杯式机器人喷涂、静电喷涂、手工喷涂方式。其中机器人喷涂方式涂装效率最高,全自动化,无需补喷。
烘干是喷漆后的工序,烘干室通风量一般在几千~10000m3/h,有机废气经催化燃烧或者直接燃烧后排放。
此外,汽车制造喷涂过程中还设置维修喷涂,对部分漏喷的车身进行补喷。汽车在原厂的维修喷涂和补漆工艺主要为漆前表面处理、补灰、喷漆和补漆、烘干。
漆前表面处理:主要是清理补漆部位,基本上不产生VOCs。
补灰:原料为原子灰和原子灰固化剂。原子灰中含苯乙烯,原子灰固化剂本身为挥发性有机物。但因补灰的原料消耗相对较少,只会产生少量VOCS。
喷漆、补漆和烘干与汽车制造涂装工艺中描述的相似。但补漆通常是在车身上的小面积作业,涂料用量远远少于新车的喷涂,且多采用红外灯局部照射加热烘干。
2.2.2 汽车涂装主要工艺流程
汽车涂装主要工艺流程见下图:
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漆前表面处理(脱脂、表面调整、磷化) 电泳涂底漆 烘干 废水 废液、废水 有机废气 中涂 烘干 车身密封(涂PVC胶) 漆雾、有机废气 有机废气 有机废气 烘干 烘干 上涂(涂面漆) 有机废气 漆雾、有机废气 有机废气 总装 喷防护蜡 有机废气 图2-2 汽车涂装主要工艺流程
2.3汽车涂装VOCs产排分析
2.3.1 废气来源
汽车涂装工艺过程中VOCs主要产生于:电泳底漆、中涂和面漆的喷涂及烘干过程和塑料件加工的涂漆工序。在中涂和面漆喷漆过程中,约80-90%的VOCs是在喷漆室和流平室排放,20-10%的VOCs随车身涂膜在烘干室中排放。汽车涂装产生的有机废气具有大风量,中低浓度的特点。
(1)喷漆室废气
喷漆室排放废气中主要有害成分为喷漆过程中挥发的有机溶剂,主要包括芳香烃、醇醚类和酯类有机溶剂。由于喷漆室的排风量很大,所以排放废气中的有机物总浓度很低,通常在
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100mg/m3以下。另外,喷漆室的排气中经常还含有少量未处理完全的漆雾.特别是干式漆雾捕集喷漆室,排气中漆雾较多.废气处理前须经预处理,避免废气中的颗粒物堵塞废气吸附材料,导致吸附材料快速失效。
(2)流平室废气
晾置室排放废气的成分与喷漆室排放废气的成分相近,但不含漆雾。有机废气的总浓度比喷漆室废气偏大,根据排风量大小不同,一般为喷漆室废气浓度的2倍左右。通常与喷漆室排风混合后集中处理。
(3)烘干室废气
烘干废气的成分比较复杂,除有机溶剂。部分增塑剂或树脂单体等挥发成分外,还包含热分解生成物和反应生成物。烘干电泳涂料和溶剂型涂料时均有废气排出,但成分与浓度差别较大。
电泳涂料属于水性涂料,但其烘干废气中仍含有较多的有机成分。除电泳涂料本身含有少量的醇醚类有机物外,还包含烘干过程中的热分解生成物(如醛酮类小分子)。另外,电泳烘干废气中还包含封闭的异氰酸酯固化剂在烘干时发生解封反释放的小分子封闭剂,如甲乙酮肟和多种醇、醚类混合物。电泳烘干废气中的总有机物浓度一般在500-1000 mg/m3,比溶剂型涂料的烘干废气低一些。
2.3.2 涂料使用情况
按照汽车涂装过程的各涂层顺序,涂料按由下至上分可分为:底漆、中漆、面漆、修补漆。按照涂料性质可分为溶剂型涂料、水性涂料、粉末涂料、UV固化涂料等,欧美等发达国家主要使用的涂料是粉末涂料和水性涂料,可以大量减少VOCs 排放。
近年来,随着环保涂料的发展,在国内已有11 条车身涂装线采用了水性中涂和水性底色漆,其中广东省某些大型企业新建生产线也采用了水性化涂装线。但从整体看,省内所采用的中涂、面漆还是以有机溶剂型涂料为主,向新一代的环保型(低VOC 化、水性化)涂料发展刚开始。
对广东省部分汽车企业使用的油漆类别的调研结果见下表:
表2-2 广东省汽车制造行业使用的油漆类别
涂料功能 涂装要求 主要使用种类 底漆 中漆 良好的施工性,与中涂或面漆有良好的配套性、耐蚀性及抗化学品性能 与底漆及面漆配套性好,能遮盖底材本身粗糙度引起的缺陷,提高涂层的抗石击能力,减少紫外线的破坏。 环氧树脂漆(水性涂料和溶剂型涂料) 溶剂型涂料,主要有丙烯酸漆和聚酯漆 9
面漆 具有良好的施工性,便于再涂、修补、抛光,与底涂层有优良的配套性和层间附着力,有优良的耐候性及优异的装饰效果。 涂层性能与原车涂层相当,面漆颜色、光泽要求与原车面漆基本一致。 溶剂型涂料,主要有丙烯酸漆、聚酯漆、油脂漆 溶剂型涂料,主要有丙烯酸漆、聚酯漆、油脂漆 修补漆 表2-3 年产十万辆小汽车的广东某汽车厂涂料使用情况
底涂 中涂 上涂 修涂 种类 环氧树脂漆 丙烯酸漆(丙烯酸树脂类40%) 丙烯酸漆、聚酯漆(饱和聚酯树脂类40%) 丙烯酸漆 用量t/a 69 21 60 1 表2-4 年产24万辆小汽车的广东某汽车厂涂料使用情况
底涂 中涂 上涂 修涂 种类 水性涂料 环氧树脂漆(成分:环氧树脂10%-15%) 溶剂型 聚酯漆(成分:聚酯树脂30%-40%) 溶剂型 丙烯酸漆(成分:丙烯酸树脂20%-30%) 溶剂型 聚酯漆(成分:聚酯树脂30%-40%) 用量t/a 1750 317 352 0.36 表2-5 年产36万辆小汽车的广东某汽车厂涂料使用情况 底涂 中涂 上涂 修涂 种类 环氧树脂漆(成分:聚酯改性环氧树脂22%) 聚酯漆(成分:聚酯树脂13%) 丙烯酸漆 / 用量t/a 2596 317 溶剂型色漆406,水性色漆346,清漆499 / 由上述表格可以看出,我省汽车产业涂装所用涂料主要是环氧树脂漆、聚酯漆和丙烯酸漆三种,而且随着汽车产量的增多,各汽车厂家所用涂料量也相差甚远。涂料种类仍是以溶剂型为主,
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