2K清漆循環(huán)管路堵塞問(wèn)題解決

李淑貞¹,  華 云²

(1.北汽集團(tuán)越野車有限公司,北京 100300；2.長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北 保定 071000)   

 

0 引言

    隨著環(huán)保法規(guī)要求的日益嚴(yán)苛，涂裝規(guī)劃及建設(shè)選擇低VOC 排放的工藝是大勢(shì)所趨，目前涂裝行業(yè)比較環(huán)保、節(jié)能的工藝是緊湊型短工藝—B1B2水性漆工藝，為了提高整個(gè)涂層的目視外觀性,與此工藝對(duì)應(yīng)的罩光漆多為2K清漆。雙組分清漆指丙烯酸涂料或聚氨酯涂料，與傳統(tǒng)的硝基或熱塑性丙烯酸樹脂等汽車涂料相比，其施工固體分高、VOC 排放低、涂膜豐滿、裝飾性好、耐候性較好、耐酸雨性能卓越、耐擦傷性能優(yōu)異，從而日漸受到汽車業(yè)界的重視。因此B1B2免中涂工藝基本上與2K清漆配套使用。

   2K清漆與1K清漆不僅在組分上有區(qū)別，在輸送系統(tǒng)上也有不同。2K清漆由清漆系統(tǒng)和固化劑系統(tǒng)組成，其中清漆輸調(diào)漆系統(tǒng)和1K清漆輸調(diào)漆系統(tǒng)相似，多選擇兩線循環(huán)系統(tǒng)。固化劑系統(tǒng)因?yàn)楹谢钚訬CO官能團(tuán)，所以循環(huán)系統(tǒng)必須充氮?dú)獗Ｗo(hù)并隔絕濕氣防止固化堵塞管路。但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，2K清漆出現(xiàn)了堵塞情況。以下針對(duì)兩次2K清漆輸調(diào)漆系統(tǒng)管路有沉淀或堵塞的原因查找及解決措施進(jìn)行闡述。

1   問(wèn)題描述

A生產(chǎn)線：新建生產(chǎn)線采用B1B2+2K清漆工藝，輸調(diào)漆系統(tǒng)采用常規(guī)兩線循環(huán)。   

1.1  背景

    A生產(chǎn)線2016年年初投產(chǎn)，投產(chǎn)運(yùn)行半年左右，清漆循環(huán)管路堵塞的前一天系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)使用，隔天生產(chǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)清漆循環(huán)管路堵塞非常嚴(yán)重，所在位置接近管路末端。

1.2  原因查找分析

     輸調(diào)漆系統(tǒng)里可能混進(jìn)了少量水或者其他不溶物導(dǎo)致管路堵塞。試驗(yàn)過(guò)程：向2K清漆中分別加入水、機(jī)油、助劑觀察狀態(tài)，與水混合后即開始少量出現(xiàn)白色絮凝沉淀，3 h絮凝明顯增多，8 h基本沉淀。清漆加其他液體無(wú)明顯絮凝、沉淀。

清漆主要由樹脂、溶劑、助劑等組成，為了提高清漆的機(jī)械性能（硬度）、施工性能（黏度）及涂層的耐候性（人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時(shí)間），清漆里會(huì)添加白炭黑作為助劑。白炭黑是多孔性物質(zhì)，其組成用SiO₂·nH₂O表示，其中nH₂O是以表面羥基的形式存在，不溶于水、溶劑和酸（氫氟酸除外）。白炭黑有沉淀法白炭黑和氣相法白炭黑, 氣相法白炭黑全部是納米二氧化硅, 氣相二氧化硅是一種流變助劑，在油性漆里,大部分流變助劑都是形成氫鍵而起作用的，表面未處理的氣相二氧化硅聚集體含有多個(gè)彼此形成氫鍵的鍵合。氫鍵鍵合在油性漆中極易形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)受剪切力時(shí)會(huì)破壞,使黏度下降,涂料恢復(fù)良好的流動(dòng)性；當(dāng)剪切力消除后,三維結(jié)構(gòu)會(huì)自行恢復(fù),黏度上升。在完全非極性液體中,黏度恢復(fù)時(shí)間只需幾分之一s，在極性液體中,黏度回復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)。如循環(huán)泵停止工作一段時(shí)間則會(huì)造成油漆絮凝沉淀，故油性漆不允許長(zhǎng)時(shí)間停泵不工作。另極性的游離水與非極性有機(jī)溶劑不相溶形成兩相，清漆中如選用的白炭黑不穩(wěn)定則會(huì)游離出極性的游離水，游離水與清漆不溶從而使涂料絮凝、沉積并最終堵塞管路。

1.3 管路堵塞解決方法

輸調(diào)漆系統(tǒng)里可能混進(jìn)了少量水或其他不溶物導(dǎo)致管路堵塞，堵塞位置通過(guò)疏通清洗已不能解決，需要重新更換堵塞部位的管路才能解決，管路更換由設(shè)備承包商做，費(fèi)用由涂料供應(yīng)商承擔(dān)（另一涂料供應(yīng)商所供的2K清漆未出現(xiàn)類似沉淀現(xiàn)象）。在更換管路后使用近2年期間，加強(qiáng)了調(diào)漆間的人員出入及加料管理/原材料的入廠控制等措施，堵塞/沉淀現(xiàn)象未再出現(xiàn)。

2  2K亞光清漆管路沉淀

B生產(chǎn)線：新建生產(chǎn)線采用B1B2+2K清漆工藝，輸調(diào)漆系統(tǒng)采用兩線循環(huán)。

2.1 背景調(diào)查

B生產(chǎn)線于2015年底投產(chǎn)，生產(chǎn)線投產(chǎn)運(yùn)行3 a左右。現(xiàn)場(chǎng)2K高光清漆及2K亞光清漆為同一供應(yīng)商，共用同一個(gè)固化劑系統(tǒng)和同種固化劑。因亞光清漆生產(chǎn)量小，故亞光清漆未更新時(shí)間接近半年，重新置換新漆后正常噴車，次日因停電2 h系統(tǒng)停止攪拌，重新開啟循環(huán)3 h后2K亞光清漆循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)高壓報(bào)警，檢查循環(huán)系統(tǒng)管路過(guò)濾袋及對(duì)應(yīng)機(jī)器人入口，發(fā)現(xiàn)有白色粉末及膠狀沉淀物堵塞。

2.2 原因查找

2.2.1 新舊批次亞光清漆取樣沉降對(duì)比試驗(yàn)

對(duì)新舊批次亞光清漆取樣沉降進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，新舊批次清漆以及混合漆靜置168 h均無(wú)沉淀現(xiàn)象,說(shuō)明沉淀不是由漆本身導(dǎo)致的。

2.2.2  2K亞光清漆溫度、黏度及助劑添加調(diào)查

調(diào)查2K亞光清漆日常加料及助劑補(bǔ)加、調(diào)整情況，未發(fā)現(xiàn)異常，溫黏曲線也正常。說(shuō)明沉淀與2K亞光清漆溫度、黏度及助劑添加量無(wú)關(guān)。

2.2.3 2K亞光清漆系統(tǒng)中可能混入的污染及溶劑、助劑混合試驗(yàn)調(diào)查

向3個(gè)2K亞光清漆的燒杯中分別加入水、機(jī)油和助劑，并觀察狀態(tài)。結(jié)果如表1 所列。 

   從以上試驗(yàn)可以得出，2K亞光清漆遇水會(huì)產(chǎn)生沉淀。

2.2.4  堵塞物及2K亞光清漆取樣委外分析

將堵塞物及2K亞光清漆委托第三方進(jìn)行成分檢測(cè)分析，結(jié)果見表2。 

從表2可以看出，管路沉淀物中聚乙烯蠟的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原漆中聚乙烯蠟的含量。說(shuō)明聚乙烯蠟發(fā)生了變化。

2.2.5  聚乙烯蠟濃度變化原因分析

2K亞光清漆的配方中消光劑成分內(nèi)含有結(jié)晶水——SiO₂·nH₂O，游離態(tài)水與2K亞光清漆的吸附沉積因相似相溶，極性的游離水與非極性有機(jī)溶劑不相溶。游離水與亞光清漆接觸，進(jìn)入溶劑形成兩相，導(dǎo)致消光劑中聚乙烯蠟（消光劑定向）的溶解度平衡失常，造成聚乙烯蠟析出結(jié)晶，失去聚乙烯蠟托載的部分二氧化硅在涂料中析出、沉淀。

2.3  結(jié)論

  由于亞光清漆含有消光劑成分，與樹脂、溶劑等混合為懸濁液。材料中的成分因密度不同，在長(zhǎng)時(shí)間靜置或攪拌、流動(dòng)不充分的條件下會(huì)沉降、析出；隨著時(shí)間的延續(xù)，在循環(huán)管路中的物質(zhì)因長(zhǎng)時(shí)間擠壓、摩擦，材料中的結(jié)晶相被破壞，在管路內(nèi)壁會(huì)逐漸粘連、沉積，沉淀富集后導(dǎo)致系統(tǒng)管路堵塞。

2.4 問(wèn)題解決方案

1）對(duì)2K亞光清漆輸調(diào)漆系統(tǒng)進(jìn)行徹底排放，疏通亞光清漆系統(tǒng)管路。對(duì)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行徹底清洗、盲端排放。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行縮孔污染檢測(cè)，檢測(cè)合格后投入新的亞光清漆，恢復(fù)生產(chǎn)。

2）提升2K亞光清漆配方中的原材料助劑的穩(wěn)定性。

 3）調(diào)整2K亞光清漆配方中SiO₂的用量（因亞光漆的亞光效果，不易觀察到劃痕，可適當(dāng)降低2K亞光清漆的硬度到2B以上，從而降低SiO₂的用量）。

3 結(jié)語(yǔ)

 通過(guò)兩次不同生產(chǎn)線的2K清漆管路堵塞案例的原因查找分析及問(wèn)題處理，對(duì)于2K清漆系統(tǒng)的管理和原材料要求建議如下：

1）首先加強(qiáng)輸調(diào)漆間的管理，不允許有外加因素導(dǎo)致材料發(fā)生變化；

2）循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)攪拌參數(shù)嚴(yán)格按涂料供應(yīng)商的要求執(zhí)行，在長(zhǎng)時(shí)間不生產(chǎn)或其他工藝參數(shù)異常時(shí)，要提前做小樣試驗(yàn)，避免批量質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生，做好異常對(duì)策。

涂料供應(yīng)商油漆配方中的原材料應(yīng)選擇穩(wěn)定的助劑、溶劑，確保涂料的穩(wěn)定性。