电泳涂装过滤应用

[关键词] 过滤 汽车涂装 电泳

前言

    随着我国国民经济的快速发展，汽车工业迎来了一个高速发展的时期。伴随着汽车产量的大幅增长，人们对汽车质量也提出了更高的要求。在汽车涂装生产线，从预处理，电泳，中涂，到面漆，汽车车身经历数十道处理工艺方可下线，每一道处理工艺都必须配备相应的涂装过滤系统，以去除尘埃杂质、油污、铁锈，保证车身涂装效果的均一性和良率，同时循环过滤料液，提高涂装料液和用水效率，降低运行成本。汽车涂装的电泳环节，是涂装工艺的重中之重，电泳涂装工艺的好与坏，成为决定整个车身涂装工艺流程成功与否的关键。

1. 电泳工艺及过滤要求

1.1 电泳涂装的作用和目的

电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，是将具有导电性的车身浸渍在电泳槽中作为阳极(或阴极)，在槽中另设置相应的阴极(或阳极),在两极间通过直流电，在车身上析出均一、不溶于水的涂膜的一种涂装方法。通过电泳涂装工艺，可以增加车身耐腐蚀性和车身面漆附着力，充分发挥涂层的防护作用，延长涂料使用寿命。

1.2 电泳工艺流程

电泳工艺包括电泳预处理工艺段及电泳工艺段，预处理工艺段主要去除油污，氧化皮、铁锈、磷化浮渣等机械杂质，电泳工艺则为车身增加漆膜厚度，为面漆提供良好的基层，提高耐腐蚀性能。目前我国多数车厂涂装自动化流水线普遍采用的工艺流程：预脱脂-主脱脂-表调-磷化-钝化-电泳。在电泳工艺段，为保证电泳在合适的温度下运行以及电泳漆的浓度，还设有换热器和UF超滤装置，在各处理程序之间设有浸洗、水洗工艺，以防止杂质带入下一工艺段造成交叉污染。

1.3 过滤应用

汽车涂装各工艺段间的多次水洗，是提高清洗效果的关键，通常每次水洗水的污染控制要求达到前道工序处理液浓度的1/10以下，即稀释10倍的目的。在提高水利用效率降低成本的要求下，如何过滤循环再利用清洗水，并保证水质的洁净度成为过滤系统成功与否的关键。其次，采用膜过滤技术UF回收脱脂液、磷化液、再生高污染清洗水和前处理废水，对过滤系统的设计和应用也提出了更高的要求。汽车涂装各工艺段对过滤要求如下表所示：

2. 袋式过滤工艺

袋式过滤是流体过滤系统的一种，由过滤容器、支撑网篮和滤袋三部分组成。在过滤容器内，由冲孔板制作的滤篮支撑滤袋，液体由进水口流入，在滤袋内均匀分布，过滤容器没有紊流的负效应，经滤袋过滤后流出，杂质被拦截在滤袋中，滤袋可更换或清洗。袋式过滤技术主要应用于：涂装、染料和化学品等行业。袋式过滤器根据袋数不同可分为单袋式和多袋式，根据进料孔位置不同可分为侧入式和顶入式，滤袋材质有聚丙烯、尼龙、聚酯等。

2.1 应用优势

袋式过滤技术具有结构紧凑，占地面积小，过滤精度范围广，单位面积过流量大，过滤阻力小，成本低廉，使用维护方便、快捷，规格齐全，材质多样，适用范围广等优点。

由于过滤滤袋成本低，过滤系统一旦发生堵塞现象，牺牲滤袋以保护昂贵的涂装料液，可大大降低车厂的运行成本；常见的顶入式设计，使滤袋更换更加便捷，节省大量劳动力成本；过滤容器内均匀分布的流线使截留在滤袋过滤介质表面的杂质得到均匀的分布；此外，通过加装专用磁性媒介，可加强对金属杂质的吸附，增加滤袋使用寿命。

2.2 常见问题

滤袋破裂是袋式过滤技术最常见的问题，分为内表面破裂和外表面破裂。在进料液不断冲击下，进料液所携带的杂质颗粒，特别是硬度较高且形状不规则的杂质，对滤袋内表面产生持续的刮擦，导致滤袋过滤介质强度疲劳，产生破损；外表面破裂是由于滤袋与支撑滤篮连续的摩擦，支撑滤篮的空隙挤压拉扯滤袋外表面过滤介质，撕扯滤袋纤维结构并引起破裂。此外，由于过滤系统设计制造的缺陷，导致滤袋与滤篮不能完全贴合，过滤时在过滤料液冲刷下，滤袋产生纵向及横向的应力拉伸，也是引起滤袋破裂的因素之一。

3. 3M过滤解决方案

3.1 DuoFLO系列滤袋在预处理工艺中的应用

3M公司DuoFLO系列滤袋产品，是传统袋式过滤技术在设计和制造上的创新和突破。DuoFLO滤袋产品将几何学设计理念应用于滤袋和滤篮的设计中，为过滤介质提供100%的过滤支撑，彻底消除过滤介质破裂的潜在风险。由不同孔径纤维复合而成的滤袋过滤介质，使DuoFLO滤袋产品拥有真正意义上的渐进孔径结构，大颗粒杂质被上游孔径较大的过滤纤维截留，细微颗粒杂质被下游孔径较小的过滤纤维截留。同时，专利的流道设计，使DuoFLO滤袋比传统滤袋多出62%的过滤面积，单位面积过流量减少，压差降低，使用寿命大大延长。配合卫生级不锈钢材质制造而成的磁棒使用，吸附过滤料液中的金属碎屑，提高过滤效率。

3.2 100系列滤芯在电泳工艺中的应用

3M公司100系列滤袋产品，是专门针对电泳工艺段吸油、除杂过滤需求而设计的产品。区别于传统滤袋熔喷过滤介质，3M 100系列滤袋采用High Loft蓬松过滤纤维技术，使其拥有极大的吸附能力，对电泳液中的油污去除效果明显。100系列滤袋由预过滤层、主过滤层及保护层三层纤维层构成，高达95%颗粒杂质拦截效率的精度，为电泳槽液除杂过滤提供了广泛的选择。

备注：以上数据由3M实验室提供，当滤袋压差达到2.4bar时取得

3.3 案例分析

在某德国汽车品牌在华工厂涂装脱脂水洗工艺段，DuoFLO滤袋与传统滤袋对此进行试验。同样采用25微米精度，2#滤袋，过滤脱脂槽循环水，流量75吨/小时，过滤杂质主要成分为：焊渣残留，金属屑，油污等。试验结果显示，无论从滤袋纳污能力，还是更换周期，DuoFLO滤袋拥有对传统滤袋的绝对优势，体现出极佳的性价比。

4. 结论

综上所述，汽车电泳涂装线因流量大，料液组成成份复杂，对过滤系统提出了较高的要求。传统的袋式过滤技术可基本满足现代化的涂装流水线过滤要求，3M DuoFLO系列及100系列滤袋产品，在设计、制造和实际应用中，贴合整车厂实际需求，体现出对传统滤袋的极大优势和性价比，为今后汽车涂装线过滤系统设计和施工提供了更好的选择参照。

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作者简介:

1. 鲁锋（1979.07），男，环境工程专业，就读于武汉理工大学资源与环境工程学院及同济大学环境科学与工程学院。毕业后从事水处理工程及过滤产品技术服务工作，现就职于3M中国有限公司，资深技术服务工程师。

电子邮箱：fflu@mmm.com