新建塑料件涂裝生產(chǎn)線的設計與總結(jié)

王菲，俞勇，徐青梅，王巖，范慧超

（一汽解放青島汽車有限公司，山東 青島 266043）

前言

隨著人們對汽車輕量化、個性化要求的不斷提高，汽車上的塑料件產(chǎn)品不斷增多，對塑料件涂裝的裝飾性要求越來越高[1-4]；另一方面，人們環(huán)保意識逐漸增強、國家環(huán)保法規(guī)日趨嚴格要求汽車涂裝向節(jié)能減排、綠色涂裝的方向發(fā)展[5-6]。在這種形勢下，必然對新建塑料件涂裝線提出更高的要求。

某公司新工廠建設塑料件涂裝線項目于2011年3月正式啟動，項目的目標是提高某公司中重型卡車外觀塑料件質(zhì)量，建設一條滿足多種類產(chǎn)品共線生產(chǎn)、實現(xiàn)不同工藝要求的多功能生產(chǎn)線，使涂裝后產(chǎn)品滿足中重卡車駕駛室配件重級防護、高級裝飾的要求。

本文首先介紹某公司新建塑料件涂裝生產(chǎn)線的設計要求與工藝流程，繼而結(jié)合生產(chǎn)線建設經(jīng)驗，探討項目建設過程中需要關(guān)注的重點內(nèi)容，最后總結(jié)新生產(chǎn)線建成后的項目亮點，介紹噴漆室廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)。

1 塑料件涂裝線的設計與工藝流程

1.1 生產(chǎn)線輸入條件

某公司塑料件涂裝線設計產(chǎn)能為年產(chǎn)10萬套產(chǎn)品，生產(chǎn)節(jié)拍為1min，設計生產(chǎn)綱領(lǐng)全年25萬吊點，主要承擔某公司全系列車型塑料零部件的涂裝任務。塑料件涂層標準按照企業(yè)標準進行設計，產(chǎn)品涂層分別為底漆、色漆、罩光漆三層，漆膜總厚 51～75μm。生產(chǎn)線主要包括前處理工段、面漆工段、檢查修飾工段，承擔漆前處理、噴底漆、噴面漆底色漆和噴面漆罩光漆等任務。以某公司目前最先進的某產(chǎn)品為例，該車型的需噴涂的塑料件包括 PP件（如前保險杠擾流板）、ABS件（如前保險杠中擾流板）、玻璃鋼件（如頂蓋導流罩）等，見圖 1。生產(chǎn)線允許通過工件最大外形尺寸l×b×h(mm)為 2400×1800×1500，工件最大質(zhì)量為 52kg（漆后工件重量）。

圖1 某車型主要需噴涂的塑料件

1.2 車間工藝平面布置

車間長180米、寬51米，廠房高度16.5米，主要分為手工操作區(qū)、烘干區(qū)、噴漆區(qū)、輔助部門等區(qū)域。生產(chǎn)區(qū)域分為兩層結(jié)構(gòu)，二層高度6.5米，見圖2。上下件、修補和生活間輔助區(qū)域為單層結(jié)構(gòu)。車間工藝平面布置采用目前國際先進的立體化、區(qū)域化布置方式，盡量將同種或同類設備和工序布置在同一區(qū)域，以便組織和管理生產(chǎn)。

圖2 塑料件涂裝線平面布置圖

1.3 塑料件涂裝線工藝流程

某公司塑料件涂裝線噴涂工件材質(zhì)主要有三類，其中PP和ABS類工件需要經(jīng)過前處理-噴底漆-噴面漆的工藝；玻璃鋼類工件，要求玻璃鋼件外委廠家供貨時，工件需表面狀態(tài)良好并噴涂底漆、烘干，在塑料件涂裝線上僅完成噴涂面漆工作。為此，新生產(chǎn)線設計了三種不同的工藝路線：直接噴面漆，直接噴底漆-噴面漆，前處理-噴底漆-噴面漆，三種生產(chǎn)方式可以同時在新生產(chǎn)線上實現(xiàn)。主要工藝流程見表1及圖3：

表1 塑料件涂裝線主要工藝流程

圖3 塑料件涂裝線工藝流程簡圖

2 塑料件涂裝線項目建設重點

在塑料件涂裝線建設過程中，結(jié)合某公司實際，選擇工程總承包模式（EPC），簽訂技術(shù)協(xié)議，EPC模式的優(yōu)點在于可以有效避免業(yè)主方管理人員不足、工程建設經(jīng)驗欠缺的弊病，充分利用承包方豐富的建設經(jīng)驗，調(diào)動其主觀能動性，提高工作效率[7]。在項目建設過程中要重點關(guān)注項目工藝要求、關(guān)鍵設備選型以及項目施工進度等內(nèi)容。

2.1 工藝要求及關(guān)鍵設備選型

在編寫技術(shù)協(xié)議時，對標國內(nèi)先進塑料件涂裝線，如長春東陽三廠（為大眾、奧迪配套保險杠）、南京延風彼歐（為上汽、通用配套保險杠）等，對某公司塑料件涂裝線的工藝要求、設備配置提出更高的標準和要求。

1）前處理：采用在封閉室體內(nèi)全噴淋形式，在預脫脂、脫脂工序室體、管路增加聚氨酯保溫層，進出口采用仿型門設計，前處理室體風管與水槽管路都采用不銹鋼制作。關(guān)鍵設備如預脫脂、脫脂循環(huán)水泵，采用SUS304材質(zhì)，其他設備采用一般配置。加藥方式設計成手動和自動兩種模式。

2）水分烘干：水分烘干室用來烘干前處理后帶水的工件，采用直接循環(huán)加熱箱對工件進行對流烘干。烘干爐采用天然氣作為熱源，燃燒器選擇進口品牌，全套外購。同時烘干爐所有風機、燃燒器與機械化互鎖，出現(xiàn)故障后能自動控制停止燃燒器、風機等設備運行。

3）底漆噴涂：進入底漆噴漆室前，工件經(jīng)過自動除靜電室，噴漆室建立在二層鋼平臺上，平臺上主要由動、靜壓室和噴漆室組成；平臺下為噴漆室漆霧捕集部分，新塑料件線采用的漆霧捕集方式是目前較先進、漆霧捕集效果最好的文丘里三級水簾形式。

4）底漆烘干：底漆烘干爐設計為雙通道直通式烘干爐，熱源采用天然氣，燃燒器整體進口，燃燒供熱方式采用TNV技術(shù)，即1個廢氣焚燒爐帶幾個煙氣換熱裝置，該方式相對傳統(tǒng)四元體結(jié)構(gòu)，能夠更好焚燒廢氣，降低車間VOC排放，節(jié)約能源，同時有效控制排放大氣中的廢氣溫度，減少熱損失。

5）底漆打磨：工件噴完底漆后，進入底漆打磨室，室體設計為上送風、下排風，格柵下有接水盤的封閉室體。

6）面漆、罩光漆噴涂：面漆噴漆室結(jié)構(gòu)與底漆噴漆室相同，不同之處在于面漆噴漆室色漆槍站下有一套2KS系統(tǒng)，其主要功能是完成色漆與固化劑在槍下高精度共混。

7）面漆烘干：同底漆烘干爐相同。

8）拋光修飾：由于塑料件噴漆存在合格率低的缺陷，因此設立專門的拋光修飾區(qū)域。在優(yōu)良照度下，可以完成簡單的修飾工作。

9）點修補、大返修：設有點修補室和大返修室，對有嚴重缺陷的工件進行重新上線處理。

10）根據(jù)國家法律法規(guī)要求，引入噴漆室廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)對噴漆室廢氣進行處理，使廢氣凈化率達到90%以上。

總體上講，在保證整體工藝水平基礎上，車間一般設備采用國產(chǎn)一流產(chǎn)品，重點關(guān)鍵設備采用進口品牌產(chǎn)品，整體工藝設備水平堪比轎車保險杠涂裝線。

2.2 工程施工管理

在項目進行過程中，需要重點關(guān)注項目進度、工程施工質(zhì)量和工程調(diào)試管理等。塑料件涂裝線項目主要包括設備安裝、單機調(diào)試、聯(lián)線調(diào)試、工藝調(diào)試、試生產(chǎn)和項目驗收階段等階段。項目首先根據(jù)實際情況選擇EPC總承包商，編寫并簽訂技術(shù)協(xié)議、合同，根據(jù)需要確定項目分包施工廠家，進入設備預制期。在設備安裝階段，主要設備已經(jīng)在分包廠家經(jīng)過模塊化處理，現(xiàn)場僅進行拼接、焊接等工作，盡量減少現(xiàn)場作業(yè)量，要特別注意施工質(zhì)量，其中焊接的工作量較大，焊接質(zhì)量要滿足GB985-1988的要求；設備安裝完成后，首先進行單臺設備的調(diào)試，建立設備運行記錄及故障記錄，滿足安裝、調(diào)試及工藝設備參數(shù)要求，各單機運行24小時無故障；在聯(lián)線調(diào)試階段，進行機械化運輸系統(tǒng)聯(lián)線調(diào)試、烘干爐工藝參數(shù)調(diào)試和輸調(diào)漆系統(tǒng)沖洗、噴漆室風速調(diào)試等工作，各生產(chǎn)設備正常運轉(zhuǎn)可以生產(chǎn)出合格工件，產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)穩(wěn)定，滿足質(zhì)量目標要求，該階段工作完成后，生產(chǎn)線具備試生產(chǎn)能力；在工藝調(diào)試階段，第一批漆后件合格下線，進入生產(chǎn)拉練階段，批量試生產(chǎn)開始后，EPC承包商陪同生產(chǎn)驗證，6個月后，組織終驗收；在試生產(chǎn)和項目驗收階段，整線運行較穩(wěn)定，解決生產(chǎn)驗證過程中的所有問題并且設備可靠運行，設備開動率不小于90%，對EPC合同簽訂的工作內(nèi)容和相關(guān)會簽紀要、圖紙等進行驗收，技術(shù)資料移交。整個項目安裝、調(diào)試、驗收歷時1年1個月，最終保證項目順利完成。

3 新建塑料件涂裝線項目亮點

建成后的塑料件涂裝線在設計、工藝及設備水平等方面有以下亮點：

1）為滿足不同產(chǎn)品需要不同工藝路線的要求，在新線上巧妙構(gòu)思、精心布局，設計三種不同的工藝路線，滿足產(chǎn)品需求。

2）增加前處理工藝，可以徹底清潔工件表面雜質(zhì)，確保工件噴漆前的表面狀態(tài)良好質(zhì)量，有效提高塑料件噴漆的一次合格率。

3）設立潔凈間，對噴漆室集中管理，有效避免因噴漆室污染造成的工件漆膜狀態(tài)缺陷。

4）引進自動輸調(diào)漆系統(tǒng)和高精度配比機，實現(xiàn)自動調(diào)漆、輸漆；精準配比油漆，防止因人工調(diào)漆造成的色差等缺陷，保證工件表面的光澤度和鮮映性。

5）噴漆室漆霧捕集方式采用與駕駛室相同結(jié)構(gòu)的文丘里三級水簾式，與傳統(tǒng)的水旋式和迷宮式漆霧捕集方式相比，文式三級水簾捕集漆霧率更高，日后生產(chǎn)運行，清理更加容易，維護更加方便。

6）機械化輸送采用國際流行的輕質(zhì)滑橇輸送系統(tǒng)，配有PLC控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整線自動化運行。

4 廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)

由于塑料件涂裝線仍采用溶劑型涂料，根據(jù)《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》、《山東省2013-2020年大氣污染防治規(guī)劃》等法規(guī)對汽車涂裝廢氣排放的要求：“使用溶劑型涂料的表面涂裝工序必須密閉作業(yè)，配備有機廢氣收集系統(tǒng)，安裝高效回收凈化設施，有機廢氣凈化率達到90%以上”，為滿足法律法規(guī)要求，在新建生產(chǎn)線引入廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)（見圖4），對底漆噴漆室、色漆噴漆室、罩光漆噴漆室噴漆室廢氣進行處理，系統(tǒng)由吸附濃縮轉(zhuǎn)輪和熱力焚燒系統(tǒng)（TNV）組成，采用吸附→脫附→濃縮焚化三個連續(xù)過程，處理高流量、低濃度、含多種 VOC的噴漆室廢氣，最終達到污染物吸附去除效率 90%以上[8]，滿足國家對汽車涂裝廢氣的排放要求。

圖4 塑料件涂裝線廢氣濃縮焚燒系統(tǒng)

5 結(jié)語

新建塑料件涂裝生產(chǎn)線能夠滿足某公司全系列車型塑料件涂裝任務，整體工藝設備處于先進水平，具有能夠?qū)崿F(xiàn)三種不同工藝路線、增加前處理工藝、設立潔凈間等項目亮點，并實現(xiàn)對噴漆室廢氣進行濃縮焚燒處理后排放。