合理用水—涂裝前處理行業發展趨勢

1、前言 

       我國的淡水資源緊缺，人均淡水資源不足世界人均量的1/4，且分布極為不均。全國大中城市中有400多個是缺水 城市，其中100個為嚴重缺水城市。涂裝前處理中有多個大量消耗淡水的工藝過程。我們曾經撰文探討了涂裝前處理的節水方法,論文發表后我們又思考了以下幾 個問題。 

       對于節約用水，其遵循的原則是什么？或前處理清洗用水到什么程度廢棄才是合理的？

       是否所有的涂裝工件都要必須用去離子水洗？當然用去離子水洗會有很大的好處，但是否有好處的事情都要去做呢？例如，對于粉末靜電噴涂來說，全部用新粉末而不用回收粉末肯定有好處，是否就不用了呢？答案當然是否定的。這里考慮了成本問題。 

       對于涂裝前處理的清洗用水，如果說其清潔度是很重要的話，我們目前的水質指標是否能夠滿足質量要求（基本是想當然的）？如何證明？ 

       有了這些考慮，我們知道除了了解工藝的重要性之外，還要了解這一工藝制訂的淵源，越了解最本質的東西，就越能提出符合實際的科學方法，才能有所突破。 

       我們知道水中某些可溶性的鹽類對產品的耐蝕性有影響，不可溶鹽類對附著力有影響，那么究竟不同的濃度會影響到何種程度呢？即我們要找的合理范圍是什么呢？ 

       就粉末涂裝而言，我們可以看到以下幾個方面的變化，這些變化或許會對以往的標準和工藝提出新的要求。 

       變化一：住房條件。樓房與平房比，相對干燥的居住空間，金屬的腐蝕會減輕； 

       變化二：燃氣條件。相對于燃煤（SO2）的廚房環境，燃氣的環境金屬腐蝕減輕； 

       變化三：涂裝條件。過去是以油漆涂裝為主，油漆涂裝厚度大約在20μm以下，目前的粉末涂裝厚度在60～90μm，兩者相比，由于隔絕空氣和水分的狀況不同，被涂裝產品的腐蝕速度不會一樣。 

       對涂層性能的檢驗來自兩個方面：試驗室的方法和產品市場表現的方法，籍此確定工藝的合理性，并確立淡水的使用情況。試驗室的條件比較容易滿足，但最重要的產品市場表現卻很少有人進行調查，對工藝的調整滯后就不言而喻。 

       2、前處理淡水利用的現狀 

       2.1自來水的加入靠水管的壓力控制，或靠生產線的設計確定，很少人提出異議； 

       2.2清洗水的排放靠員工的眼睛判斷，有的工藝規定必須每日排放； 

       2.3水的重復利用率低，常常是直接排放，尚未形成水的重復利用的良好習慣。 

       實 際上看起來干凈的水有時是不適合涂裝應用的（如溶解有NaCL的水），而看起來很臟的水不一定不能使用（如含有涂裝的粉末涂料顆粒的水），用壓力控制、流 量控制或眼睛感覺控制具有不科學的因素，有改進的余地。因為水的消耗增加會引起產品成本增加，所以對企業來說具有創新前處理用水控制方式的經濟動因。 

       3、水的清潔度的測定 

       前處理清洗水以清潔度為標準是最為科學的方法，清潔度可以化學或物理的方法來檢測。 

       3.1水的酸堿度，即[H+]、[OH-],可以通過PH值來檢測； 

       3.2水中可溶性離子的濃度，如自來水中的[Ca2+]、[Mg2+]、[SO42-]、[CO32-]等，可以通過水的電導率來檢測；吸水性的離子增大基材的濕度，為腐蝕反應創造了條件，[CL-]的存在則加速去極化作用，加快涂層下金屬腐蝕。 

       3.3水中不溶物懸浮粒子的濃度，如磷化渣、塵土等，可以通過濁度測量、透光率或粒子記數來測量；在涂層和磷化膜之間磷化渣的存在會降低雙方的結合力； 

       3.4水中可溶性有機物的濃度，可以通過吸光度或比色分析來測量。高溫下有機物分解的小分子使涂層產生針孔。 

       地域不同、產品工藝不同，對水的清潔度的檢測可以上述的一種或幾種方法進行，通過檢測找到適合涂裝生產的廢棄水標準并用該儀器來控制供水量，以達到節水的目的，獲得預期的質量效益、經濟效益和環境效益。 

       4、噴淋式前處理節水方法 

       4.1工藝流程 

       以冷軋薄板為例，理想的噴淋式涂裝前處理執行如下工藝： 

       預沖洗→預脫脂→脫脂→水洗→表調→磷化→水洗→混合水洗→去離子水洗 

       依據節水設計的概念，將上述工藝分為兩個節水單元，即脫脂節水單元和磷化節水單元。 

       4.2水的脫脂單元 

       包 括增加的預沖洗槽、脫脂槽1、脫脂槽2和水洗槽，除原有的脫脂槽間的連通管1外，在預沖洗和水洗槽間增加連通管2，并保持水洗槽的液面高于預沖洗槽的液 面。在水洗槽增加一個抽水泵，保證可以將少量沉淀抽出。水洗槽的底部傾斜角達到15°以上以保證少量沉淀匯聚到水泵管端。僅在水洗槽配備自來水加水管，撤 消其它槽上的自來水加水口。 

       水泵抽出的水可以補充脫脂槽2，或經脫脂槽2補充脫脂槽1（因高溫蒸發和攜帶而減少），可以配制脫脂槽溶液，沖洗脫脂槽1和2。平時靠水位高度差補充預沖洗槽，并經預沖洗槽排放，完成水的多重循環利用，水洗槽的水質靠水潔度儀測定并控制。 

       工藝方面，不排放水洗槽，配制脫脂槽液和沖洗槽子使用水洗槽的水。 

       預 沖洗槽用來沖洗復噴的工件、新脫除涂層后的掛具（為了保證良好的導電性）、久置的落滿灰塵毛絮的工件等，以降低脫脂槽的污染程度，并防止噴淋管道噴嘴的結 垢堵塞。正常生產時可以停止預沖洗水泵以達到節電和降噪目的。預沖洗槽的水位保持極低，能維持水的循環即可，因懸掛不牢固沖落的工件可以及時從預沖洗槽中 揀出。 

       4.3節水式磷化單元 

       磷化槽不用單獨補加自來水，而是依靠磷化后的水洗槽增加的 水泵抽取補充，該槽底部設計為斜面，角度大于15°,由一個連通管補充自來水去混合水洗槽（自來水+去離子水）的水，混合水洗槽靠自來水和去離子水補充； 增加一個水清潔度儀，自來水根據水的清潔度數據自動控制補充。水洗槽和混合水洗槽不排放。水泵抽出的水也用來沖洗磷化槽。水質不符合要求的水由棄水管導出 進行廢水處理。 

       4.5意義 

       4.5.1數字化檢測涂裝前處理清洗用水的清潔度，制訂合理的水質范圍，并使之適應不同工件的涂裝生產； 

       4.5.2根據水質的情況自動添加新鮮自來水； 

       4.5.3增加管道連接和水泵抽取，提高水的重復利用率，不再簡單規定定時排放； 

       4.5.4以足夠傾斜的的槽子底面保證在不更換槽中水的情況下靠水泵將槽中沉淀抽出； 

       4.5.5在保證涂裝質量的同時節約用水。 

       6、槽浸式前處理節水設計 

       一 些形狀復雜的工件（具有空腔結構）或間歇式生產，槽浸式前處理具有一定的優勢，在設計槽子時預留標準的清洗水的連通管接口，和標準的清洗水排放管口，合并 自來水加入管，組成相似的節水單元。如有必要還可以增加清洗水的監測和自動添加控制裝置。實踐證明，該方法節水效果顯著。 

       液槽底面傾角為15°左右，方便沉渣的清理。 

       6、結論 

       清洗是涂裝前處理的重要工序，又是淡水消耗的重點工藝過程，以水的清潔度決定清洗水的合理使用具有保證質量、節約資源的雙重意義，根據監測結果制訂合理的工藝范圍是實現上述目標的手段。在國內涂裝領域具有開創性的意義，具有廣闊的推廣前景。