電泳涂裝過濾應用

[關鍵詞] 過濾 汽車涂裝 電泳

前言

    隨著我國國民經濟的快速發展，汽車工業迎來了一個高速發展的時期。伴隨著汽車產量的大幅增長，人們對汽車質量也提出了更高的要求。在汽車涂裝生產線，從預處理，電泳，中涂，到面漆，汽車車身經歷數十道處理工藝方可下線，每一道處理工藝都必須配備相應的涂裝過濾系統，以去除塵埃雜質、油污、鐵銹，保證車身涂裝效果的均一性和良率，同時循環過濾料液，提高涂裝料液和用水效率，降低運行成本。汽車涂裝的電泳環節，是涂裝工藝的重中之重，電泳涂裝工藝的好與壞，成為決定整個車身涂裝工藝流程成功與否的關鍵。

1. 電泳工藝及過濾要求

1.1 電泳涂裝的作用和目的

電泳涂裝是一種特殊的涂膜形成方法，是將具有導電性的車身浸漬在電泳槽中作為陽極(或陰極)，在槽中另設置相應的陰極(或陽極),在兩極間通過直流電，在車身上析出均一、不溶于水的涂膜的一種涂裝方法。通過電泳涂裝工藝，可以增加車身耐腐蝕性和車身面漆附著力，充分發揮涂層的防護作用，延長涂料使用壽命。

1.2 電泳工藝流程

電泳工藝包括電泳預處理工藝段及電泳工藝段，預處理工藝段主要去除油污，氧化皮、鐵銹、磷化浮渣等機械雜質，電泳工藝則為車身增加漆膜厚度，為面漆提供良好的基層，提高耐腐蝕性能。目前我國多數車廠涂裝自動化流水線普遍采用的工藝流程：預脫脂-主脫脂-表調-磷化-鈍化-電泳。在電泳工藝段，為保證電泳在合適的溫度下運行以及電泳漆的濃度，還設有換熱器和UF超濾裝置，在各處理程序之間設有浸洗、水洗工藝，以防止雜質帶入下一工藝段造成交叉污染。

1.3 過濾應用

汽車涂裝各工藝段間的多次水洗，是提高清洗效果的關鍵，通常每次水洗水的污染控制要求達到前道工序處理液濃度的1/10以下，即稀釋10倍的目的。在提高水利用效率降低成本的要求下，如何過濾循環再利用清洗水，并保證水質的潔凈度成為過濾系統成功與否的關鍵。其次，采用膜過濾技術UF回收脫脂液、磷化液、再生高污染清洗水和前處理廢水，對過濾系統的設計和應用也提出了更高的要求。汽車涂裝各工藝段對過濾要求如下表所示：

2. 袋式過濾工藝

袋式過濾是流體過濾系統的一種，由過濾容器、支撐網籃和濾袋三部分組成。在過濾容器內，由沖孔板制作的濾籃支撐濾袋，液體由進水口流入，在濾袋內均勻分布，過濾容器沒有紊流的負效應，經濾袋過濾后流出，雜質被攔截在濾袋中，濾袋可更換或清洗。袋式過濾技術主要應用于：涂裝、染料和化學品等行業。袋式過濾器根據袋數不同可分為單袋式和多袋式，根據進料孔位置不同可分為側入式和頂入式，濾袋材質有聚丙烯、尼龍、聚酯等。

2.1 應用優勢

袋式過濾技術具有結構緊湊，占地面積小，過濾精度范圍廣，單位面積過流量大，過濾阻力小，成本低廉，使用維護方便、快捷，規格齊全，材質多樣，適用范圍廣等優點。

由于過濾濾袋成本低，過濾系統一旦發生堵塞現象，犧牲濾袋以保護昂貴的涂裝料液，可大大降低車廠的運行成本；常見的頂入式設計，使濾袋更換更加便捷，節省大量勞動力成本；過濾容器內均勻分布的流線使截留在濾袋過濾介質表面的雜質得到均勻的分布；此外，通過加裝專用磁性媒介，可加強對金屬雜質的吸附，增加濾袋使用壽命。

2.2 常見問題

濾袋破裂是袋式過濾技術最常見的問題，分為內表面破裂和外表面破裂。在進料液不斷沖擊下，進料液所攜帶的雜質顆粒，特別是硬度較高且形狀不規則的雜質，對濾袋內表面產生持續的刮擦，導致濾袋過濾介質強度疲勞，產生破損；外表面破裂是由于濾袋與支撐濾籃連續的摩擦，支撐濾籃的空隙擠壓拉扯濾袋外表面過濾介質，撕扯濾袋纖維結構并引起破裂。此外，由于過濾系統設計制造的缺陷，導致濾袋與濾籃不能完全貼合，過濾時在過濾料液沖刷下，濾袋產生縱向及橫向的應力拉伸，也是引起濾袋破裂的因素之一。

3. 3M過濾解決方案

3.1 DuoFLO系列濾袋在預處理工藝中的應用

3M公司DuoFLO系列濾袋產品，是傳統袋式過濾技術在設計和制造上的創新和突破。DuoFLO濾袋產品將幾何學設計理念應用于濾袋和濾籃的設計中，為過濾介質提供100%的過濾支撐，徹底消除過濾介質破裂的潛在風險。由不同孔徑纖維復合而成的濾袋過濾介質，使DuoFLO濾袋產品擁有真正意義上的漸進孔徑結構，大顆粒雜質被上游孔徑較大的過濾纖維截留，細微顆粒雜質被下游孔徑較小的過濾纖維截留。同時，專利的流道設計，使DuoFLO濾袋比傳統濾袋多出62%的過濾面積，單位面積過流量減少，壓差降低，使用壽命大大延長。配合衛生級不銹鋼材質制造而成的磁棒使用，吸附過濾料液中的金屬碎屑，提高過濾效率。

3.2 100系列濾芯在電泳工藝中的應用

3M公司100系列濾袋產品，是專門針對電泳工藝段吸油、除雜過濾需求而設計的產品。區別于傳統濾袋熔噴過濾介質，3M 100系列濾袋采用High Loft蓬松過濾纖維技術，使其擁有極大的吸附能力，對電泳液中的油污去除效果明顯。100系列濾袋由預過濾層、主過濾層及保護層三層纖維層構成，高達95%顆粒雜質攔截效率的精度，為電泳槽液除雜過濾提供了廣泛的選擇。

備注：以上數據由3M實驗室提供，當濾袋壓差達到2.4bar時取得

3.3 案例分析

在某德國汽車品牌在華工廠涂裝脫脂水洗工藝段，DuoFLO濾袋與傳統濾袋對此進行試驗。同樣采用25微米精度，2#濾袋，過濾脫脂槽循環水，流量75噸/小時，過濾雜質主要成分為：焊渣殘留，金屬屑，油污等。試驗結果顯示，無論從濾袋納污能力，還是更換周期，DuoFLO濾袋擁有對傳統濾袋的絕對優勢，體現出極佳的性價比。

4. 結論

綜上所述，汽車電泳涂裝線因流量大，料液組成成份復雜，對過濾系統提出了較高的要求。傳統的袋式過濾技術可基本滿足現代化的涂裝流水線過濾要求，3M DuoFLO系列及100系列濾袋產品，在設計、制造和實際應用中，貼合整車廠實際需求，體現出對傳統濾袋的極大優勢和性價比，為今后汽車涂裝線過濾系統設計和施工提供了更好的選擇參照。

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作者簡介:

1. 魯鋒（1979.07），男，環境工程專業，就讀于武漢理工大學資源與環境工程學院及同濟大學環境科學與工程學院。畢業后從事水處理工程及過濾產品技術服務工作，現就職于3M中國有限公司，資深技術服務工程師。

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