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涂装前处理的合理用水 |
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1、前言 我国的淡水资源紧缺，人均淡水资源不足世界人均量的1/4，且分布极为不均。全国大中城市中有400多个是缺水城市，其中100个为严重缺水城市。 涂装前处理中有多个大量消耗淡水的工艺过程。我们曾经撰文探讨了涂装前处理的节水方法,论文发表后我们又思考了以下几个问题。 对于节约用水，其遵循的原则是什么？或前处理清洗用水到什么程度废弃才是合理的？ 是否所有的涂装工件都要必须用去离子水洗？当然用去离子水洗会有很大的好处，但是否有好处的事情都要去做呢？例如，对于粉末静电喷涂来说，全部用新粉末而不用回收粉末肯定有好处，是否就不用了呢？答案当然是否定的。这里考虑了成本问题。 对于涂装前处理的清洗用水，如果说其清洁度是很重要的话，我们目前的水质指标是否能够满足质量要求（基本是想当然的）？如何证明？ 有了这些考虑，我们知道除了了解工艺的重要性之外，还要了解这一工艺制订的渊源，越了解最本质的东西，就越能提出符合实际的科学方法，才能有所突破。 我们知道水中某些可溶性的盐类对产品的耐蚀性有影响，不可溶盐类对附着力有影响，那么究竟不同的浓度会影响到何种程度呢？即我们要找的合理范围是什么呢？ 就粉末涂装而言，我们可以看到以下几个方面的变化，这些变化或许会对以往的标准和工艺提出新的要求。 变化一：住房条件。楼房与平房比，相对干燥的居住空间，金属的腐蚀会减轻； 变化二：燃气条件。相对于燃煤（SO2）的厨房环境，燃气的环境金属腐蚀减轻； 变化三：涂装条件。过去是以油漆涂装为主，油漆涂装厚度大约在20μm以下，目前的粉末涂装厚度在60～90μm，两者相比，由于隔绝空气和水分的状况不同，被涂装产品的腐蚀速度不会一样。 对涂层性能的检验来自两个方面：试验室的方法和产品市场表现的方法，籍此确定工艺的合理性，并确立淡水的使用情况。试验室的条件比较容易满足，但最重要的产品市场表现却很少有人进行调查，对工艺的调整滞后就不言而喻。 2、前处理淡水利用的现状 2.1 自来水的加入靠水管的压力控制，或靠生产线的设计确定，很少人提出异议； 2.2 清洗水的排放靠员工的眼睛判断，有的工艺规定必须每日排放； 2.3 水的重复利用率低，常常是直接排放，尚未形成水的重复利用的良好习惯。 实际上看起来干净的水有时是不适合涂装应用的（如溶解有NaCL的水），而看起来很脏的水不一定不能使用（如含有涂装的粉末涂料颗粒的水），用压力控制、流量控制或眼睛感觉控制具有不科学的因素，有改进的余地。因为水的消耗增加会引起产品成本增加，所以对企业来说具有创新前处理用水控制方式的经济动因。 3、水的清洁度的测定 前处理清洗水以清洁度为标准是最为科学的方法，清洁度可以化学或物理的方法来检测。 3.1 水的酸碱度，即[H+]、[OH-],可以通过PH值来检测； 3.2 水中可溶性离子的浓度，如自来水中的[Ca2+]、[Mg2+ ]、[SO42-]、[CO32-]等，可以通过水的电导率来检测；吸水性的离子增大基材的湿度，为腐蚀反应创造了条件，[CL-]的存在则加速去极化作用，加快涂层下金属腐蚀。 3.3 水中不溶物悬浮粒子的浓度，如磷化渣、尘土等，可以通过浊度测量、透光率或粒子记数来测量；在涂层和磷化膜之间磷化渣的存在会降低双方的结合力； 3.4 水中可溶性有机物的浓度，可以通过吸光度或比色分析来测量。高温下有机物分解的小分子使涂层产生针孔。 地域不同、产品工艺不同，对水的清洁度的检测可以上述的一种或几种方法进行，通过检测找到适合涂装生产的废弃水标准并用该仪器来控制供水量，以达到节水的目的，获得预期的质量效益、经济效益和环境效益。 4、喷淋式前处理节水方法 4.1 工艺流程 以冷轧薄板为例，理想的喷淋式涂装前处理执行如下工艺： 预冲洗→预脱脂→脱脂→水洗→表调→磷化→水洗→混合水洗→去离子水洗 依据节水设计的概念，将上述工艺分为两个节水单元，即脱脂节水单元和磷化节水单元。 4.2 水的脱脂单元 包括增加的预冲洗槽、脱脂槽1、脱脂槽2和水洗槽，除原有的脱脂槽间的连通管1外，在预冲洗和水洗槽间增加连通管2，并保持水洗槽的液面高于预冲洗槽的液面。在水洗槽增加一个抽水泵，保证可以将少量沉淀抽出。水洗槽的底部倾斜角达到15°以上以保证少量沉淀汇聚到水泵管端。仅在水洗槽配备自来水加水管，撤消其它槽上的自来水加水口。 水泵抽出的水可以补充脱脂槽2，或经脱脂槽2补充脱脂槽1（因高温蒸发和携带而减少），可以配制脱脂槽溶液，冲洗脱脂槽1和2。平时靠水位高度差补充预冲洗槽，并经预冲洗槽排放，完成水的多重循环利用，水洗槽的水质靠水洁度仪测定并控制。 工艺方面，不排放水洗槽，配制脱脂槽液和冲洗槽子使用水洗槽的水。 预冲洗槽用来冲洗复喷的工件、新脱除涂层后的挂具（为了保证良好的导电性）、久置的落满灰尘毛絮的工件等，以降低脱脂槽的污染程度，并防止喷淋管道喷嘴的结垢堵塞。正常生产时可以停止预冲洗水泵以达到节电和降噪目的。预冲洗槽的水位保持极低，能维持水的循环即可，因悬挂不牢固冲落的工件可以及时从预冲洗槽中拣出。 4.3 节水式磷化单元 磷化槽不用单独补加自来水，而是依靠磷化后的水洗槽增加的水泵抽取补充，该槽底部设计为斜面，角度大于15°,由一个连通管补充自来水去混合水洗槽（自来水+去离子水）的水，混合水洗槽靠自来水和去离子水补充；增加一个水清洁度仪，自来水根据水的清洁度数据自动控制补充。水洗槽和混合水洗槽不排放。水泵抽出的水也用来冲洗磷化槽。水质不符合要求的水由弃水管导出进行废水处理。 4.5 意义 4.5.1 数字化检测涂装前处理清洗用水的清洁度，制订合理的水质范围，并使之适应不同工件的涂装生产； 4.5.2 根据水质的情况自动添加新鲜自来水； 4.5.3 增加管道连接和水泵抽取，提高水的重复利用率，不再简单规定定时排放； 4.5.4 以足够倾斜的的槽子底面保证在不更换槽中水的情况下靠水泵将槽中沉淀抽出； 4.5.5 在保证涂装质量的同时节约用水。 6、槽浸式前处理节水设计 一些形状复杂的工件（具有空腔结构）或间歇式生产，槽浸式前处理具有一定的优势，在设计槽子时预留标准的清洗水的连通管接口，和标准的清洗水排放管口，合并自来水加入管，组成相似的节水单元。如有必要还可以增加清洗水的监测和自动添加控制装置。实践证明，该方法节水效果显著。 液槽底面倾角为15°左右，方便沉渣的清理。 6、结论 清洗是涂装前处理的重要工序，又是淡水消耗的重点工艺过程，以水的清洁度决定清洗水的合理使用具有保证质量、节约资源的双重意义，根据监测结果制订合理的工艺范围是实现上述目标的手段。在国内涂装领域具有开创性的意义，具有广阔的推广前景。 |
