一種涂裝車間面漆輸調(diào)漆管路清洗溶劑的配制方法及應(yīng)用

楊浪 李彬 侯穎 尚俊虎 鄭旋

摘要：現(xiàn)行清洗溶劑對(duì)長期使用的汽車面漆輸調(diào)漆管路存在清洗不盡的問題。本文將脫漆劑的原理應(yīng)用在汽車涂裝色漆管路的清洗中，開發(fā)了一種以苯甲醇、堿液為主劑，調(diào)漆間常用的乙二醇丁醚、異丙醇、乙酸乙酯為助劑的清洗溶劑及其配套清洗程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸調(diào)漆管路的高效清洗。結(jié)果表明，相較傳統(tǒng)清洗溶劑，本配方不僅適用于水性漆面漆系統(tǒng)，也適用于溶劑型面漆系統(tǒng)，且對(duì)長期使用的管道的清洗效果大幅提升，清洗時(shí)間縮短50%以上，清洗材料成本及VOC排放下降50%，有效提高了輸調(diào)漆系統(tǒng)的清洗效率。

關(guān)鍵詞：汽車涂裝?色漆管路清洗?清洗效率

中圖分類號(hào)：U466????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B????DOI：?10.19710/J.cnki.1003–8817.20220218

Preparation Method and Application of Cleaning Solvent for Paint Transfer System on Base Coat in Coating Workshop

Yang Lang， Li Bin， Hou Ying， Shang Junhu， Zheng Xuan，

（Dongfeng Honda Motor Co.， Ltd.， Wuhan 430065）

Abstract： The current cleaning solvent has the problem of endless cleaning for the long used automobile base coat pipeline. In this paper， the principle of paint remover was applied to the cleaning of automobile paint pipelines. A cleaning solvent and its corresponding cleaning program with benzyl alcohol and lye as the main agents and ethylene glycol butyl ether， isopropyl alcohol and ethyl acetate as auxiliary agents were?developed to realize efficient cleaning of paint transfer?pipelines. The results show that， compared with traditional cleaning solvents， this formula is not only suitable for water-based paint topcoat systems， but also for solvent-based topcoat systems， and the cleaning effect of long-term used pipes is greatly improved， the cleaning time is shortened by more than 50%， the cost of cleaning materials and VOC emissions are reduced by 50%， and the cleaning efficiency of the paint transfer system is effectively improved.

Key words： Automobile base paint， Base coat pipeline cleaning， Cleaning efficiency

1?前言

汽車的涂膜質(zhì)量作為顧客對(duì)整車的第一印象，一直是市場(chǎng)關(guān)注的核心問題，而車身噴涂涂膜的質(zhì)量又與輸調(diào)漆系統(tǒng)的潔凈度密不可分。由于輸調(diào)漆系統(tǒng)投資成本高，在舊顏色廢止新顏色導(dǎo)入的過程中，主機(jī)廠從成本考慮，會(huì)對(duì)舊系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)使用，此時(shí)需要對(duì)輸調(diào)漆系統(tǒng)進(jìn)行徹底的清洗，以除去管路中存在的舊顏色漆垢，保證噴涂在車身上的涂料完全潔凈且涂膜成分、性能無影響^[1]。過往舊系統(tǒng)的重復(fù)利用清洗效率較低，行業(yè)內(nèi)探討主要集中在系統(tǒng)的清洗流程、清洗方法及清洗注意事項(xiàng)上，且對(duì)于漆垢致密的管道無有效的清洗方法^?[1-3]。本文對(duì)某車間輸調(diào)漆系統(tǒng)重復(fù)利用清洗過程中存在的洗不凈的問題進(jìn)行了研究，將脫漆劑脫漆原理應(yīng)用到輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗過程中，對(duì)現(xiàn)行清洗溶劑進(jìn)行改善，開發(fā)了一種用于涂裝車間面漆輸調(diào)漆管路的清洗溶劑及其配套的清洗程序，以期快速解決漆垢致密的輸調(diào)漆管路清洗困難的問題。

2 傳統(tǒng)輸調(diào)漆系統(tǒng)的清洗方法及缺點(diǎn)

2.1 輸調(diào)漆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)行汽車涂裝面漆的輸調(diào)漆系統(tǒng)一般為雙線循環(huán)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是利用壓力泵以一定的壓力將涂料從調(diào)和罐通過密封管道輸送到噴漆工位的一種管道網(wǎng)路系統(tǒng)。其循環(huán)部分由調(diào)和罐、壓力泵、不銹鋼主管路及支管路四部分組成。

2.2 輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗

在涂料的循環(huán)過程中，由于流體的層流特點(diǎn)，顏料、樹脂會(huì)沿罐體和管壁發(fā)生沉降，經(jīng)時(shí)交聯(lián)后形成漆垢，漆垢一方面影響系統(tǒng)的使用和涂膜品質(zhì)，另一方面當(dāng)舊顏色廢止，新顏色導(dǎo)入時(shí)，殘余漆垢也會(huì)影響新顏色色相。行業(yè)內(nèi)在輸調(diào)漆系統(tǒng)局部堵塞或舊系統(tǒng)的重復(fù)使用時(shí)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行深度清洗，調(diào)和罐、電動(dòng)泵可通過拆卸實(shí)現(xiàn)快速徹底清洗，支管屬于易耗品可直接進(jìn)行更換，但不銹鋼的主管路，受制于尺寸及投資成本，無法拆卸清洗或更換，只能使用稀釋劑循環(huán)清洗?，F(xiàn)行輸調(diào)漆系統(tǒng)重復(fù)使用的清洗流程如表1所示。

2.3 主管路循環(huán)清洗的缺點(diǎn)

一般溶劑型漆主管路的清洗液為涂料配套的溶劑或洗凈液，水性漆的主管路清洗液為乙二醇丁醚親水溶液，該類溶劑為涂料樹脂和顏料的分散溶劑，對(duì)于使用時(shí)間不長，漆垢疏松的管道可實(shí)現(xiàn)有效清洗；對(duì)于使用時(shí)間較長，漆垢固化堆積的管路，以及管路的特殊區(qū)域，如彎曲結(jié)構(gòu)、閥門接口等不易清洗的位置清洗效果十分有限。為了達(dá)到清洗的效果，一般需要重復(fù)的進(jìn)行溶劑置換清洗。對(duì)于長期使用的深色面漆的輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗，溶劑的置換次數(shù)大于5次，清洗周期大于30天，且無法徹底清洗干凈。在舊顏色廢止，管路清洗后的新顏色導(dǎo)入的過程中，易出現(xiàn)串色及顆粒不良等品質(zhì)異常。

3?基于脫漆劑原理的輸調(diào)漆清洗溶劑開發(fā)

3.1 脫漆劑的原理

脫漆劑是一種將涂膜從基材上快速剝離的溶劑，其主要是利用溶劑對(duì)漆膜的溶脹、溶解作用使漆膜與基材的連接鍵斷裂，實(shí)現(xiàn)漆膜剝離。脫漆劑的脫漆過程主要是通過溶解、滲透、溶脹、剝離等一系列物理和化學(xué)過程實(shí)現(xiàn)，具有對(duì)基材無腐蝕、脫漆徹底的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、輪船、橋梁等領(lǐng)域的二次涂裝作業(yè)中^[4]。脫漆劑一般分為堿性脫漆劑、酸性脫漆劑、普通溶劑脫漆劑、氯化烴脫漆劑和水性脫漆劑五種^[5]，目前發(fā)展方向主要從以氯化烴為主的溶劑型脫漆劑向以苯甲醇為主的水性脫漆劑過渡。

3.2 基于脫漆劑原理的清洗溶劑配制

為了實(shí)現(xiàn)輸調(diào)漆系統(tǒng)的高效清洗，本文以脫漆劑為著眼點(diǎn)對(duì)現(xiàn)行輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗溶劑進(jìn)行改善。作為輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗溶劑，在功能上需要具備對(duì)固化漆垢的高溶解性、高剝離性，且易于清理，對(duì)涂料的后續(xù)導(dǎo)入無影響；在作業(yè)上需要具備無毒，揮發(fā)性小，低成本等特點(diǎn)。通過對(duì)綠色脫漆劑的研究，選擇以苯甲醇為本次改善溶劑的主溶劑。為了進(jìn)一步提高清洗溶劑的脫漆效果及溶劑配制的便利性，選擇了對(duì)丙烯酸樹脂溶解性強(qiáng)的乙二醇丁醚、乙酸乙酯和異丙醇等涂裝車間常用溶劑進(jìn)行輔助。

為了確定主溶劑與各助溶劑的比例，采用桌面實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)際清洗過程。通過將馬口鐵板浸泡在涂料中3?s，取出后在80?℃烤箱中烘烤15?min，模擬輸調(diào)漆主管路內(nèi)管壁致密的漆垢形態(tài)。采用正交實(shí)驗(yàn)的方法，將主溶劑與助溶劑按不同比例配制，將烘烤后的鐵板依次放置在溶劑中，輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察鐵板表面漆垢剝落的速度，找出最佳配方。將漆膜附著的鐵板放入選中的改善配方和輸調(diào)漆常規(guī)清洗溶劑中浸泡10 min，其結(jié)果如圖2所示，圖2a為常規(guī)溶劑對(duì)漆膜的溶解效果，漆膜輕微溶脹，圖2b為改善配方對(duì)漆膜的溶解效果，漆膜膨脹剝離。

由于漆膜以剝離為主，存在堵塞管路的風(fēng)險(xiǎn)，為了提高溶劑對(duì)固化漆膜的溶解性，在改善的溶劑中引入了強(qiáng)堿液，并對(duì)調(diào)整后清洗溶劑清洗效果進(jìn)行確認(rèn)，如圖3所示。圖3a為改善配方對(duì)固化漆垢的溶解效果，漆垢剝離未溶解，圖3b為改善配方中添加堿液后對(duì)漆垢的溶解效果，漆垢皂化溶解。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終鎖定了以苯甲醇、堿液為主劑，調(diào)漆間常用的乙二醇丁醚、異丙醇、乙酸乙酯為助劑的清洗溶劑，其配方如表2所示。當(dāng)堿液為飽和溶液，且溫度在40～60 ℃之間時(shí)清洗效果最佳。其原理，一方面通過苯甲醇及乙二醇丁醚等小分子滲透到涂層大分子鏈中，使大分子體積增大產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，破壞漆膜與基材結(jié)合，使漆膜剝離；另一方面通過堿液對(duì)漆膜的皂化作用^[5]，使漆膜高分子鏈中C=O鏈斷裂，-OH小分子鏈分解，溶解漆膜，從而實(shí)現(xiàn)管壁漆垢的快速剝離及溶解脫落。

4?新型清洗溶劑的應(yīng)用

4.1 新型清洗溶劑的清洗程序

根據(jù)改善溶劑的特點(diǎn)，對(duì)清洗溶劑的清洗程序進(jìn)行了梳理，如表3所示，漆垢固化較輕的輸調(diào)漆系統(tǒng)，改善溶劑無需置換即可完成輸調(diào)漆系統(tǒng)的徹底清洗。改善溶劑清洗完成后由于引入了強(qiáng)堿液和苯甲醇，需要對(duì)輸調(diào)漆管路進(jìn)行投罐前的再次深度清理，以保證投罐涂料不受污染。本次利用溶劑的相溶原理對(duì)堿液和苯甲醇進(jìn)行清理，其步驟如下。

a.?排空系統(tǒng)內(nèi)新型清洗溶劑；

b.?堿液排空：導(dǎo)入純水，采用純水進(jìn)行循環(huán)清洗，循環(huán)周期為1?h，循環(huán)結(jié)束取上層溶液，采用PH試紙或PH計(jì)檢測(cè)PH值，當(dāng)PH值＞7.0時(shí)，置換純水，往復(fù)操作，一般純水置換3～5次，當(dāng)PH=7.0時(shí)，判斷堿液排空；

c.?苯甲醇排出：導(dǎo)出純水，利用苯甲醇易溶于醇類溶劑的特點(diǎn)，導(dǎo)入異丙醇進(jìn)行循環(huán)清洗，單次循環(huán)周期為12 h，循環(huán)結(jié)束置換異丙醇；

d.?殘留苯甲醇判斷：導(dǎo)出異丙醇，導(dǎo)入純水循環(huán)清洗1?h后再次置換純水，循環(huán)1?h后取罐體內(nèi)旋渦中心上層溶液，目視觀察是否殘留苯甲醇（苯甲醇不溶于水），若殘留苯甲醇，重復(fù)步驟c，直至目視無苯甲醇?xì)埩簦?p style="margin-left：21pt">e.?若為溶劑型系統(tǒng)，在完成步驟d后，再次導(dǎo)入異丙醇循環(huán)，除去系統(tǒng)內(nèi)殘留水（異丙醇溶于水），排空異丙醇后，即可導(dǎo)入涂料配套溶劑循環(huán)（異丙醇溶于溶劑）；若為水性漆系統(tǒng)，在完成步驟d后，即可導(dǎo)入乙二醇丁醚親水溶劑進(jìn)行循環(huán)；

為了提高溶劑循環(huán)清洗和系統(tǒng)內(nèi)溶劑排空的效果，可在系統(tǒng)過濾模組下端閥口接入0.3～0.6 MPa的潔凈空氣，一方面通過在循環(huán)溶劑中形成擾動(dòng)，提高循環(huán)清洗效果，另一方面通過空氣壓力徹底排空上一步驟清洗殘留的溶劑。

4.2 新型清洗溶劑的實(shí)際應(yīng)用

將改善的清洗溶劑和清洗流程應(yīng)用到實(shí)際的輸調(diào)漆管路清洗過程中，本次對(duì)某車間溶劑型藍(lán)色金屬漆管路進(jìn)行清洗，清洗完成后投入白色面漆。主管路使用改善溶劑循環(huán)清洗7天后，重新置換溶劑，溶劑無變色，如圖4a所示，罐體內(nèi)部潔凈透明；對(duì)最難清洗的管路末端三通閥門拆卸確認(rèn)，閥門內(nèi)部潔凈如新，如圖4b所示，同時(shí)，重新投罐后的白色面漆噴涂無異色及其它品質(zhì)不良。綜上，說明改善溶劑對(duì)輸調(diào)漆管路清洗效果顯著。

改善溶劑在該車間水性面漆系統(tǒng)的清洗中，同樣有效。改善清洗溶劑的使用，從根本上解決了輸調(diào)漆系統(tǒng)管道無法徹底清洗干凈的問題，節(jié)約了清洗材料及清洗時(shí)間，同時(shí)VOCs排放大幅下降。使用改善溶劑后，相較常規(guī)清洗過程，單次清洗材料成本下降63%，清洗周期縮短57%，VOCs排放下降54%，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)使用的輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗效率的大幅提升。

5?結(jié)論

涂裝車間面漆輸調(diào)漆系統(tǒng)的徹底清洗能夠延長輸調(diào)漆系統(tǒng)的使用壽命及量產(chǎn)涂膜品質(zhì)。本文以脫漆劑的脫漆原理為著眼點(diǎn)，對(duì)輸調(diào)漆主管路清洗溶劑進(jìn)行改善，鎖定了以苯甲醇、堿液為主劑，調(diào)漆間常用的乙二醇丁醚、異丙醇、乙酸乙酯為助劑的面漆清洗溶劑，同時(shí)建立了以改善溶劑為主的輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸調(diào)漆系統(tǒng)的高效、快速清洗。改善溶劑基于溶劑型涂料輸調(diào)漆系統(tǒng)清洗開發(fā)，對(duì)于水性涂料輸調(diào)漆系統(tǒng)同樣適用，同時(shí)改善溶劑在清洗的時(shí)間、清洗費(fèi)用、VOC的排放方面也實(shí)現(xiàn)了大幅削減。

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