【研究與探討】國內(nèi)塔機涂裝行業(yè)現(xiàn)狀及技術(shù)進展！

1、前言

中國塔機行業(yè)從無到有，從小到大，逐步形成了較為完整的生產(chǎn)體系，如今中國已經(jīng)能生產(chǎn)100千牛米到52000千牛米的塔機，不但滿足國內(nèi)工程建設(shè)的需求，而且出口到世界各地，特別是小批量已經(jīng)出口到歐美等發(fā)達國家和地區(qū)。近年來，隨著我國大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及房地產(chǎn)行業(yè)的快速增長，塔機行業(yè)發(fā)展十分迅速，2010～2014年是中國塔機制造業(yè)增長最快的三年，三年中塔機制造企業(yè)從280多家猛增到近600多家，2013年產(chǎn)量達到5.53萬臺，就總產(chǎn)量而言，我國已成為世界民用塔機的生產(chǎn)大國，也是世界塔機主要需求市場之一。隨著制造技術(shù)的發(fā)展以及客戶對產(chǎn)品質(zhì)量越來越高的要求，塔機涂裝技術(shù)也在不斷進步，越來越多的企業(yè)開始注重塔機產(chǎn)品表面質(zhì)量和涂裝環(huán)保技術(shù)，本文對此進行了研究與探討。

2、國內(nèi)塔機行業(yè)涂裝現(xiàn)狀[1]

總體而言，與汽車、工程機械等行業(yè)進行對比，由于產(chǎn)品性價比相對較低，使用環(huán)境惡劣，塔機行業(yè)涂裝技術(shù)水平仍相對落后，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)結(jié)構(gòu)件前處理采用人工除銹：砂輪打磨或簡單噴砂除銹，生產(chǎn)效率低下。僅少數(shù)企業(yè)采用自動拋丸除銹。

(2)底漆采用低檔醇酸或中檔丙烯酸底漆，面漆也為醇酸或丙烯酸漆;涂漆后晾干，無烘干工序，漆膜厚度<80μm，防腐裝飾性能較差。只有少數(shù)企業(yè)采用高性能的環(huán)氧底漆+聚氨酯面漆，涂層厚度>80μm以上。

(3)部分小型企業(yè)涂裝采用人工就地噴漆，工件噴漆采用空氣噴涂，無專門的噴漆房或簡易的干式噴漆室，涂料浪費嚴重，對周邊環(huán)境污染較大。僅少數(shù)企業(yè)采用靜電噴槍噴涂和采用帶空調(diào)送風(fēng)的濕式噴漆室。

(4)工件輸送系統(tǒng)落后，工序間流轉(zhuǎn)采用行車或電動平車輸送，生產(chǎn)效率低下。僅少數(shù)企業(yè)采用自動輸送線(積放鏈或自行葫蘆)運送工件。

(5)缺少專業(yè)涂裝工程師進行涂裝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系管理，檢測檢驗手段差。

3、塔機涂裝工藝分析

3.1塔機企業(yè)規(guī)模及產(chǎn)品特點

國內(nèi)塔機行業(yè)規(guī)模差別較大，不同企業(yè)之間所采用涂裝工藝也存在較大差異。規(guī)模小的企業(yè)年產(chǎn)幾百臺，規(guī)模大的企業(yè)年產(chǎn)量達到幾千臺。塔機產(chǎn)品為桁架結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品相對規(guī)整，典型產(chǎn)品最大尺寸12000mm×3000mm×3000mm，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度一般≤6000mm，最大工件重量一般≤12t，因此工件通常需要組合吊掛。

3.2塔機涂裝工藝說明

(1)涂裝前處理：塔機涂裝前處理目前多采用噴、拋丸清理工藝，以去除工件表面氧化皮、銹蝕等污物，提高表面附著力，并去除工件表面焊接應(yīng)力;噴丸處理效率較低，一般只適用于小批量生產(chǎn)。噴拋丸清理后的工件一般直接噴涂溶劑型涂料，但對噴粉工藝來說，則需要進行磷化處理，以提高粉末涂層的附著力，目前硅烷等新型環(huán)保前處理劑在塔機上應(yīng)用正在驗證中。

(2)涂裝材料及涂層體系：塔機涂裝材料目前以溶劑型涂料為主，因產(chǎn)品外觀要求相對較低，多數(shù)企業(yè)采用二涂層體系，多采用低端的醇酸底漆、丙烯酸面漆組合，較少采用雙組份環(huán)氧底漆、聚氨酯面漆涂料;粉末涂料則采用耐候性較好的聚酯粉末。

(3)噴涂和烘干方式：噴涂以空氣噴涂或無氣噴涂為主，靜電噴涂應(yīng)用不多。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特殊性，涂料利用率較低，筆者認為應(yīng)推廣粉末涂料的應(yīng)用。涂料干燥以晾干或低溫烘干為主，很多廠家從成本因素考慮以晾干為主，粉末涂料則需要高溫固化，成本會適當(dāng)加大。

(4)生產(chǎn)線輸送方式：塔機涂裝線輸送在小批量時采用地面輸送方式，中、大批量生產(chǎn)大多采用積放鏈輸送。采用積放鏈輸送時可利用積放鏈的積放功能，將輸送線延伸到焊接車間和裝配車間;由于工件形狀復(fù)雜，噴涂工序是生產(chǎn)的瓶頸工序，可根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)分為多條線路并聯(lián)或多條生產(chǎn)線，以更好地滿足生產(chǎn)需求;另外，由于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)占工件總的比例較高，可以采用拆分組合吊掛的方式來提高生產(chǎn)效率。

3.3塔機典型涂裝工藝流程

噴漆涂裝線：工件上線→自動拋丸→清理除塵→噴底漆→底漆流平→噴面漆→面漆流平→面漆烘干→冷卻→工件下線。

噴粉涂裝線：工件上線→自動拋丸→清理除塵→脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→去離子水洗→吹水→水分烘干→冷卻→粉末噴涂→高紅外預(yù)熱→粉末固化→冷卻→工件下線。

國內(nèi)主要塔機涂裝生產(chǎn)線情況比較見表1，較為先進的涂裝生產(chǎn)線布置見圖1。

4、塔機涂裝線中新技術(shù)的應(yīng)用

4.1化學(xué)前處理技術(shù)應(yīng)用

由于噴粉工藝需要，塔機結(jié)構(gòu)件采用先進的脫脂水洗磷化等工序前處理工藝，脫脂液徹底去除工件表面油污，經(jīng)過清水沖洗，增強后續(xù)磷化效果;工件經(jīng)磷化液處理后，在工件表面沉積形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，從而提高涂層與工件基層附著力，增加產(chǎn)品的耐蝕性。設(shè)備各工序采用間歇式噴淋清洗，溶液循環(huán)使用;水洗采用逆流補水的方式，既保證清洗效果，又節(jié)約水源。

4.2粉末靜電噴涂技術(shù)應(yīng)用

采用粉末靜電噴涂技術(shù)，通過靜電吸附作用將粉末噴涂在工件表面，經(jīng)過高溫固化形成良好致密的表面涂層。實驗表明粉末靜電涂裝與傳統(tǒng)油漆噴涂相比，其防腐蝕能力可提升～60%。粉末還可以循環(huán)使用，不會造成浪費，涂裝綜合成本可降低～20%。粉末涂料與普通溶劑型涂料相比是一種新型的不含溶劑的100%固體粉末狀涂料。具有不用溶劑、無污染、節(jié)省能源和資源、減輕勞動強度等特點。

(1)高效：由于是一次性成膜，立體感強，減少施工次數(shù)，可提高生產(chǎn)率30～40%;

(2)節(jié)能：靜電噴涂效果好，節(jié)約資源，降低能耗約30%;

(3)污染少：無有機溶劑揮發(fā)，不含油漆涂料中甲苯、二甲苯等有害氣體;

(4)涂料利用率高：可達95%以上，且粉末回收后可多次利用;

(5)涂膜性能好：采用戶外型聚酯粉末，成膜厚度可達50～300μm，其附著力、耐蝕性等綜合指標(biāo)都比油漆工藝好。

(6)成品率高：在未固化前，可根據(jù)需要進行二次噴涂。

4.3智能化重型積放鏈輸送系統(tǒng)[2]

采用空中積放式重型輸送鏈自動化輸送，融合了機械、電氣、信息等多功能PLC程序控制管理，實現(xiàn)了機電一體化，多工位上下件、工位小車升降、工件編碼識別、小車組自動組合拆分、吊具組合吊掛、行走快慢鏈轉(zhuǎn)換、各工位連鎖、互鎖、故障診斷、報警等多功能控制，使工人操作靈活方便，減輕了勞動強度，極大地提高了勞動生產(chǎn)率。

4.4自動輸漆調(diào)漆系統(tǒng)

在生產(chǎn)綱領(lǐng)較低情況下，多數(shù)采用人工調(diào)漆，而生產(chǎn)綱領(lǐng)較大的情況下，采用集中輸漆調(diào)漆系統(tǒng)則更為有利：各噴漆工位集中調(diào)漆、供漆，實現(xiàn)了油漆涂料自動配比、自動攪拌、集中輸送、系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)噴漆量大小等，保證了作業(yè)場所供漆管路安全可靠、清潔衛(wèi)生，節(jié)省能源效率高。

4.5自動拋丸清理技術(shù)應(yīng)用

配合智能化輸送系統(tǒng)，對焊后結(jié)構(gòu)件進行整體拋丸清理除銹，清除氧化皮、焊渣焊瘤，消除工件內(nèi)應(yīng)力，增加表面粗糙度，確保工件表面清潔、無銹蝕，提高工件表面與涂層結(jié)合的附著力，保證產(chǎn)品表面涂裝質(zhì)量。

設(shè)備配置多臺高效拋丸器，拋丸器采用計算機三維仿真布置設(shè)計，工件通過拋丸區(qū)時，一次性將銹蝕拋打干凈，無死角;室體防護采用高耐磨軋制Mn13鋼板，室體開口處采用迷宮式多層密封，防止彈丸飛濺，粉塵處理采用沉流式濾筒除塵器，二級除塵，除塵效率>99.5%以上。

4.6高紅外固化技術(shù)應(yīng)用

采用節(jié)能環(huán)保型高紅外固化技術(shù)：粉末固化工件需要較高的烘干溫度，采用傳統(tǒng)的熱風(fēng)循環(huán)加熱需要較長的烘干時間，生產(chǎn)線就需要布置較長的室體，生產(chǎn)線占地面積大;采用高紅外輻射加熱可以快速將工件表面加熱到需要的烘干溫度，升溫快，熱效率高，大大降低了粉末固化的工藝時間，占地面積小，節(jié)省能源，能耗少。

5、塔機涂裝線環(huán)保措施

5.1廢氣處理

(1)含塵廢氣：噴、拋丸清理室的粉塵處理采用旋風(fēng)+濾筒二級除塵，濾筒除塵器除塵效率≥99.5%以上，粉塵排放符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)中表2的要求。

(2)噴漆室廢氣：較早建成的涂裝線，一般采用水旋噴漆室通過水洗吸收及大風(fēng)量稀釋直接高空排放。隨著新環(huán)保法規(guī)的實施，需要針對噴涂廢氣進行治理，新設(shè)計的塔機涂裝線其噴漆室廢氣采用“過濾—活性炭吸附—熱風(fēng)脫附濃縮—催化燃燒”裝置進行處理，也可同時處理流平室廢氣。其工作原理見圖2。

(3)烘干室廢氣：烘干室廢氣一般通過“四元體”加熱爐焚燒處理，根據(jù)加熱方式不同，間接加熱時將烘干室廢氣引入燃燒室，直接加熱時則含有廢氣的循環(huán)風(fēng)直接通過燃燒室加熱循環(huán)，有機廢氣經(jīng)焚燒處理后達標(biāo)排放。

5.2廢水處理

廢水主要為噴漆廢水，如采用脫脂、磷化處理，則還有清洗廢水。按照規(guī)范分類收集，分質(zhì)處理，達到國家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)要求。在禁磷地區(qū)，磷化廢水按照零排放設(shè)計，或可以采用硅烷替代工藝。

5.3廢渣處理

涂裝過程產(chǎn)生的廢漆渣、磷化渣屬于危險固體廢棄物，送到具有資質(zhì)的單位進行無害化處理。

5.4噪聲處理

塔機涂裝線噴、拋丸工作時，噪聲可達到90～93db(A)，目前設(shè)備上沒有可行的降噪方法，通常是給工人配備個人勞動防護用品，按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行工人每日接觸限時操作。對于噴漆、烘干設(shè)備，其主要噪聲源為風(fēng)機、水泵，一般采用減震、隔聲等處理措施，使操作區(qū)周邊噪聲≤85db(A)。

6、結(jié)語

涂裝技術(shù)的應(yīng)用一般會受到產(chǎn)品性能、配置以及管理等諸多種因素的影響，隨著人們對環(huán)保意識的增強、國家環(huán)保法規(guī)的進一步完善以及涂裝技術(shù)的進步，涂裝技術(shù)將進一步向高效節(jié)能、環(huán)保、健康安全方向發(fā)展。對于塔機涂裝而言，采用高固體份涂料或粉末涂料，提高涂料利用率，進一步降低VOC排放，合理進行涂裝涂層體系設(shè)計，提高產(chǎn)品防護裝飾性能，將是今后的發(fā)展方向。