一種涂裝車間面漆輸調漆管路清洗溶劑的配制方法及應用

楊浪 李彬 侯穎 尚俊虎 鄭旋

摘要：現行清洗溶劑對長期使用的汽車面漆輸調漆管路存在清洗不盡的問題。本文將脫漆劑的原理應用在汽車涂裝色漆管路的清洗中，開發了一種以苯甲醇、堿液為主劑，調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，實現了對輸調漆管路的高效清洗。結果表明，相較傳統清洗溶劑，本配方不僅適用于水性漆面漆系統，也適用于溶劑型面漆系統，且對長期使用的管道的清洗效果大幅提升，清洗時間縮短50%以上，清洗材料成本及VOC排放下降50%，有效提高了輸調漆系統的清洗效率。

關鍵詞：汽車涂裝?色漆管路清洗?清洗效率

中圖分類號：U466????文獻標識碼：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

汽車的涂膜質量作為顧客對整車的第一印象，一直是市場關注的核心問題，而車身噴涂涂膜的質量又與輸調漆系統的潔凈度密不可分。由于輸調漆系統投資成本高，在舊顏色廢止新顏色導入的過程中，主機廠從成本考慮，會對舊系統進行反復使用，此時需要對輸調漆系統進行徹底的清洗，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]。過往舊系統的重復利用清洗效率較低，行業內探討主要集中在系統的清洗流程、清洗方法及清洗注意事項上，且對于漆垢致密的管道無有效的清洗方法^?[1-3]。本文對某車間輸調漆系統重復利用清洗過程中存在的洗不凈的問題進行了研究，將脫漆劑脫漆原理應用到輸調漆系統清洗過程中，對現行清洗溶劑進行改善，開發了一種用于涂裝車間面漆輸調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漆管路清洗困難的問題。

2 傳統輸調漆系統的清洗方法及缺點

2.1 輸調漆系統結構

現行汽車涂裝面漆的輸調漆系統一般為雙線循環系統，其結構如圖1所示。它是利用壓力泵以一定的壓力將涂料從調和罐通過密封管道輸送到噴漆工位的一種管道網路系統。其循環部分由調和罐、壓力泵、不銹鋼主管路及支管路四部分組成。

2.2 輸調漆系統清洗

在涂料的循環過程中，由于流體的層流特點，顏料、樹脂會沿罐體和管壁發生沉降，經時交聯后形成漆垢，漆垢一方面影響系統的使用和涂膜品質，另一方面當舊顏色廢止，新顏色導入時，殘余漆垢也會影響新顏色色相。行業內在輸調漆系統局部堵塞或舊系統的重復使用時需要對系統進行深度清洗，調和罐、電動泵可通過拆卸實現快速徹底清洗，支管屬于易耗品可直接進行更換，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清洗?，F行輸調漆系統重復使用的清洗流程如表1所示。

2.3 主管路循環清洗的缺點

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，對于使用時間不長，漆垢疏松的管道可實現有效清洗；對于使用時間較長，漆垢固化堆積的管路，以及管路的特殊區域，如彎曲結構、閥門接口等不易清洗的位置清洗效果十分有限。為了達到清洗的效果，一般需要重復的進行溶劑置換清洗。對于長期使用的深色面漆的輸調漆系統清洗，溶劑的置換次數大于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入的過程中，易出現串色及顆粒不良等品質異常。

3?基于脫漆劑原理的輸調漆清洗溶劑開發

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漆膜的溶脹、溶解作用使漆膜與基材的連接鍵斷裂，實現漆膜剝離。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過程實現，具有對基材無腐蝕、脫漆徹底的特點，廣泛應用于航空、輪船、橋梁等領域的二次涂裝作業中^[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

為了實現輸調漆系統的高效清洗，本文以脫漆劑為著眼點對現行輸調漆系統清洗溶劑進行改善。作為輸調漆系統清洗溶劑，在功能上需要具備對固化漆垢的高溶解性、高剝離性，且易于清理，對涂料的后續導入無影響；在作業上需要具備無毒，揮發性小，低成本等特點。通過對綠色脫漆劑的研究，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，選擇了對丙烯酸樹脂溶解性強的乙二醇丁醚、乙酸乙酯和異丙醇等涂裝車間常用溶劑進行輔助。

為了確定主溶劑與各助溶劑的比例，采用桌面實驗模擬實際清洗過程。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，模擬輸調漆主管路內管壁致密的漆垢形態。采用正交實驗的方法，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，輕微轉動，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漆常規清洗溶劑中浸泡10 min，其結果如圖2所示，圖2a為常規溶劑對漆膜的溶解效果，漆膜輕微溶脹，圖2b為改善配方對漆膜的溶解效果，漆膜膨脹剝離。

由于漆膜以剝離為主，存在堵塞管路的風險，為了提高溶劑對固化漆膜的溶解性，在改善的溶劑中引入了強堿液，并對調整后清洗溶劑清洗效果進行確認，如圖3所示。圖3a為改善配方對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漆垢的溶解效果，漆垢皂化溶解。

根據實驗結果，最終鎖定了以苯甲醇、堿液為主劑，調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。當堿液為飽和溶液，且溫度在40～60 ℃之間時清洗效果最佳。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生內應力，破壞漆膜與基材結合，使漆膜剝離；另一方面通過堿液對漆膜的皂化作用^[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，從而實現管壁漆垢的快速剝離及溶解脫落。

4?新型清洗溶劑的應用

4.1 新型清洗溶劑的清洗程序

根據改善溶劑的特點，對清洗溶劑的清洗程序進行了梳理，如表3所示，漆垢固化較輕的輸調漆系統，改善溶劑無需置換即可完成輸調漆系統的徹底清洗。改善溶劑清洗完成后由于引入了強堿液和苯甲醇，需要對輸調漆管路進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堿液和苯甲醇進行清理，其步驟如下。

a.?排空系統內新型清洗溶劑；

b.?堿液排空：導入純水，采用純水進行循環清洗，循環周期為1?h，循環結束取上層溶液，采用PH試紙或PH計檢測PH值，當PH值＞7.0時，置換純水，往復操作，一般純水置換3～5次，當PH=7.0時，判斷堿液排空；

c.?苯甲醇排出：導出純水，利用苯甲醇易溶于醇類溶劑的特點，導入異丙醇進行循環清洗，單次循環周期為12 h，循環結束置換異丙醇；

d.?殘留苯甲醇判斷：導出異丙醇，導入純水循環清洗1?h后再次置換純水，循環1?h后取罐體內旋渦中心上層溶液，目視觀察是否殘留苯甲醇（苯甲醇不溶于水），若殘留苯甲醇，重復步驟c，直至目視無苯甲醇殘留；

e.?若為溶劑型系統，在完成步驟d后，再次導入異丙醇循環，除去系統內殘留水（異丙醇溶于水），排空異丙醇后，即可導入涂料配套溶劑循環（異丙醇溶于溶劑）；若為水性漆系統，在完成步驟d后，即可導入乙二醇丁醚親水溶劑進行循環；

為了提高溶劑循環清洗和系統內溶劑排空的效果，可在系統過濾模組下端閥口接入0.3～0.6 MPa的潔凈空氣，一方面通過在循環溶劑中形成擾動，提高循環清洗效果，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 新型清洗溶劑的實際應用

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

改善溶劑在該車間水性面漆系統的清洗中，同樣有效。改善清洗溶劑的使用，從根本上解決了輸調漆系統管道無法徹底清洗干凈的問題，節約了清洗材料及清洗時間，同時VOCs排放大幅下降。使用改善溶劑后，相較常規清洗過程，單次清洗材料成本下降63%，清洗周期縮短57%，VOCs排放下降54%，實現了重復使用的輸調漆系統清洗效率的大幅提升。

5?結論

涂裝車間面漆輸調漆系統的徹底清洗能夠延長輸調漆系統的使用壽命及量產涂膜品質。本文以脫漆劑的脫漆原理為著眼點，對輸調漆主管路清洗溶劑進行改善，鎖定了以苯甲醇、堿液為主劑，調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，同時建立了以改善溶劑為主的輸調漆系統清洗程序，實現了對輸調漆系統的高效、快速清洗。改善溶劑基于溶劑型涂料輸調漆系統清洗開發，對于水性涂料輸調漆系統同樣適用，同時改善溶劑在清洗的時間、清洗費用、VOC的排放方面也實現了大幅削減。

參考文獻：

[1]田俊濤， 杜濤， 郭定邦，?等. 汽車新工廠涂裝車間輸調漆系統清洗方案設計[J]. 現代涂料與涂裝， 2017， 20（12）：?24-28.

[2]郭定邦， 李中華. 實色面漆循環系統再次清洗注意事項[J]. 現代涂料與涂裝， 2010（10）：?2-2.

[3]王飛， 臧晨剛. 淺談涂裝車間中面涂輸調漆系統設備及清洗方法[J]. 現代涂料與涂裝， 2019， 22（7）：?4-4.

[4]侯偉， 何宗文， 何宗俊. 水性脫漆劑的制備及性能[J]. 材料保護， 2017， 50（8）：?3-3.

[5]杜克敏. 脫漆劑及其發展前景[J]. 中國涂料， 2005， 20（2）：?43-45.