王芳榮，肖坤

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

工藝裝備

汽車涂裝設備過濾材料的選型和應用

王芳榮，肖坤

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230022）

文章首先論述了過濾材料在汽車涂裝行業(yè)的重要性，闡述了各種過濾材料的功用、組成及分類，并結合汽車廠涂裝車間實際生產情況，為滿足涂裝現(xiàn)場各種場合需過濾的精度要求與工藝要求，保證車身表面油漆涂層的質量，避免在噴漆、打磨和烘烤等工序形成涂層顆粒的問題，對各系統(tǒng)設備過濾材料的合理選型和應用進行了介紹與探討，為涂裝設備人員在生產操作中選用和管理各種過濾材料提供參考和依據。

汽車；涂裝設備；過濾材料；選型；應用

CLC NO.:U465.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-187-04

1、過濾材料

1.1 過濾材料的功用、組成及分類

1.1.1 過濾材料的功用

隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，汽車工業(yè)迎來了一個高速發(fā)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。在汽車涂裝生產線上，從車身前處理→電泳→中涂→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緊緊圍繞以去除塵埃雜質、油污和鐵銹，保證車身涂裝效果的均一性和優(yōu)良而開展工作。在此過程中，過濾在汽車涂裝發(fā)揮著極其重要的作用。過濾就是將體積大小的物質用物理方式加以區(qū)分、分離的過程。過濾材料在汽車涂裝生產中應用廣泛，而油漆噴涂、粉末噴涂、電泳、電鍍等都與過濾材料密不可分，同時過濾材料對環(huán)境保護、成本節(jié)約、勞動保護等也具有重要意義。

1.1.2 過濾材料的組成

過濾材料在涂裝車間使用時往往與各系統(tǒng)設備配套使用，包括液態(tài)過濾器、空氣過濾器以及高溫空氣過濾器等，主要是由高分子材料制作而成，再用鋁合金或不銹鋼框架固定。液態(tài)過濾器安裝在槽液管路或者過濾罐中，空氣過濾器安裝在風管或者風箱中。

1.1.3 過濾材料的分類

過濾材料根據在涂裝應用場合不同可大致分為以下幾大類：前處理電泳系統(tǒng)中的液體過濾袋設備，烘干系統(tǒng)中的高溫空氣過濾器設備，空調系統(tǒng)中的常溫空氣過濾器設備、噴漆室體中的送排風系統(tǒng)空氣過濾器設備以及工位室體中的送排風系統(tǒng)空氣過濾器設備。

2、汽車涂裝設備過濾材料選型應用

2.1 概述

在汽車廠涂裝車間實際生產中，根據涂裝線對潔凈度的控制要求，合理地為各設備系統(tǒng)選用、配置過濾器并對其進行正確地維護和管理，不僅是確保涂裝線潔凈度達到生產要求的前提之一，也能降低各設備系統(tǒng)的運行成本，從而達到節(jié)能的目的。

2.2 前處理電泳系統(tǒng)過濾材料選型應用

2.2.1 前處理電泳的作用和目的

預處理、電泳是汽車涂裝中最重要的過程之一。電泳外觀質量的好壞將會顯著影響最終的面漆質量，如光澤度和桔皮。為了確保電泳漆膜的外觀質量，一般在預處理脫脂及水洗循環(huán)管路中、電泳槽液的循環(huán)管路中、電泳后清洗的循環(huán)UF(超濾)液及循環(huán)去離子水管路中都裝有過濾器，以便對槽液、循環(huán)清洗液進行最大程度的過濾。一個年產lO—l5萬輛轎車的涂裝車間一般在預處理、電泳系統(tǒng)中共有40個左右的過濾器，每個過濾器中通常裝有4—6個過濾袋。

預處理、電泳槽液中主要存在如下雜質：車身帶人的塵埃、鐵屑、焊渣及密封膠；相關設備如風機、鏈條等帶來的機械污染物；電泳槽液中的漆皮和球狀漆顆粒雜質等。如這些雜質不能充分濾除，電泳漆膜上的顆粒將明顯增加，電泳三平面粗糙度也會明顯提高，同時還會增加電泳打磨的工作量，因而這些雜質要通過過濾來徹底清除。過濾袋選擇和使用的好壞對電泳質量有非常顯著的影響。此外，電泳槽液中的油污是涂膜產生縮孔的主要原因之一，因此濾除油污也是非常重要的。一般在預處理、電泳過濾器中還裝有磁棒，以便最大程度地吸附磁性碎屑。

2.2.2 袋式過濾器工藝

袋式過濾是流體過濾系統(tǒng)的一種，有過濾容器、支撐網籃和濾袋三部分組成。在過濾容器內，液體從進水口流入由沖孔板制作的濾籃支撐濾袋內，并在濾袋內均勻分布，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、化學品和染料等行業(yè)。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、尼龍和聚酯等。

2.2.3 袋式過濾器分類

（1）單絲及多絲網袋

利用表面過濾原理，單絲及多絲網濾袋可將比自身網眼大的顆粒隔離。用不變形的紡絲按照指定的方式編織成網，并加以焊接熔合增加其強度。單絲網以單根粗纖維制成，多絲網則以大量的細絲組成一股后再編織成網。按照其結構，單絲網的過濾等級為絕對定值，非常堅固并且能夠有效地控制過濾效果。如HAYWARD公司的NMO系列。

（2）針刺氈類濾袋

利用深層過濾原理，針刺氈濾袋可濾除大量的固體或凝膠類軟性雜質。100%純凈纖維用針刺方法做成立體三維過濾層面，液體經過纖維所形成的迂回曲折路徑，顆粒被滯留于內壁表面和濾布深層。相比同類的濾芯式過濾方法，針刺氈濾袋具有成本低、過濾面積大、壓差小的優(yōu)點，是最經濟的過濾方式。同時濾袋的表面特殊處理諸如輥壓、紅外技術和燒毛處理確保沒有纖維脫落現(xiàn)象。如HAYWARD公司的PO系列，去除效率大于80%。

（3）超長壽命濾袋

此種濾袋比標準濾袋壽命增加了2—3倍，最高可達5倍。利用更纖細的纖維，大大提高了濾層的孔隙率，可長時間維持低過濾壓差。加厚的濾層令容污能力大大提高。有些過濾袋材料密度呈梯度分布，非常有利于對軟性雜質的捕捉。如HAYWARD的POXL系列，去除效率大于85%。

（4）超精纖維絕對精度過濾袋

原材料為超精度的聚丙烯纖維，材料本身具有吸油性能，確保濾袋可去除油脂成分，過濾效率可大于95%，如HAYWARD的LCR一500系列。

2.2.4 袋式過濾器選型應用

根據所要過濾流體的化學品，按照化學適應性表找出可用的濾材，針對操作溫度、操作壓力、酸堿值等選擇合適的濾材。汽車涂裝行業(yè)的過濾材料主要是尼龍、聚丙烯等材料，其物理、化學性能如下：

表1 尼龍、聚丙烯材料的物理、化學性能表

由于尼龍材料的耐酸性不好，而電泳漆為弱酸性，所以尼龍一般作為脫脂及底面漆材料的濾材，電泳系統(tǒng)的過濾材料一般采用聚丙烯。用于汽車涂裝常用過濾袋的類型如下：

表2 汽車涂裝常用過濾袋類型

其中，過濾方式根據過濾機理不同分為表面、深層和吸附三種過濾，精度根據濾袋所表示精度過濾效率不同分為工程和絕對兩種精度。

以下是某轎車廠前處理、電泳所選用的過濾類型：

前處理系統(tǒng)的過濾好壞對最終電泳質量有非常重要的影響。車身帶人的塵埃、鐵屑、焊渣及密封膠都要通過預處理的過濾系統(tǒng)進行清除。以前預處理均采用過濾精度為200μ m的尼龍單絲網過濾袋，有些雜質不能充分清除，增加了電泳過濾系統(tǒng)的過濾負擔，影響了電泳漆的外觀質量。后采用過濾精度逐步遞增的方法，分別在預脫脂、主脫脂、脫脂后水噴洗及脫脂后水浸洗過程中使用過濾精度為100μm的尼龍單絲網過濾袋、50μm的尼龍單絲網過濾袋，提高預處理的過濾效率，而電泳及后道工序使用25μm的超長壽命聚丙烯過濾袋，實踐證明使用情況良好。

由于電泳槽液不可避免地受到外界如設備鏈條帶人的潤滑油的影響，從而產生縮孔。因此可在電泳主槽及超濾器進口處使用吸油過濾袋，能有效吸附槽液中的油污。

2.3 烘干系統(tǒng)過濾材料選型應用

2.3.1 烘干的作用和目的

烘干是工業(yè)涂裝線的三大基本工序之一，是涂膜形成的重要工序，所用裝備（烘干室）是工業(yè)涂裝的關鍵設備，涂裝線用的烘干室大致可分為以下兩大類：

a.前處理、洗凈后的水分烘干室

b.涂膜（涂裝后的）烘干室

兩者的目的和功能完全不同，前者僅水分蒸發(fā)，使潮濕的工件變成干燥的工件，后者使涂料由液態(tài)（或粉末態(tài)）變成固態(tài)，在被涂物表面上形成薄膜的過程稱為涂料成膜過程。液態(tài)涂料靠溶劑揮發(fā)、氧化、縮合、聚合等物理或化學作用成膜。根據成膜過程不同，汽車常用涂料可分為熱塑性和熱固性兩大類。根據成膜溫度不同，涂膜的干燥(固化)方法可分為自然干燥、烘干和照射固化等三種。涂膜的固化過程一般要經歷以下三個階段：

a.觸指干燥或表干。當手指輕觸涂膜感到發(fā)粘，但涂膜不附在手指上的狀態(tài)；

b.半硬干燥。用手指輕捅涂膜，在涂膜上不粘有指痕的狀態(tài)；

c.完全干燥。用手指強壓涂膜也不殘留指紋，用手指急速捅涂膜，在涂膜上也不留有傷痕的狀態(tài)。

為保證涂膜質量、外觀裝飾性、防腐性等，涂膜的自干或烘干場所除溫度要求外，烘干室內或者自干場所要清潔、無灰塵，空氣要干凈，因此烘干系統(tǒng)中過濾材料極其關鍵。

2.3.2 空氣過濾器分類

(1)初效空氣過濾器

G系列：初效空氣過濾器 活性炭初效過濾器 阻力??；風量大；使用大壽命長。

適應范圍：適用于空調系統(tǒng)的初級過濾。初效空氣過濾器適用于空調系統(tǒng)的初級過濾，主要用于過濾 5μm 以上塵埃粒子。初效過濾器有板式、折疊式、袋式三種樣式，外框材料有紙框、鋁框、鍍鋅鐵框，過濾材料有無紡布、尼龍網、活性碳濾材、金屬孔網等，防護網有雙面噴塑鐵絲網和雙面鍍鋅鐵絲網。

初效過濾器的特點：價廉、重量輕、通用性好、結構緊湊。主要用于：

a. 中央空調和集中通風系統(tǒng)預過濾

b.大型空壓機預過濾

c. 潔凈回風系統(tǒng)

d. 局部高效過濾裝置的預過濾

e. 耐高溫空氣過濾器，用不銹鋼外框，耐高溫250-300℃過濾效率

這種效率的過濾器，常用一空調與通風系統(tǒng)的初級過濾，也適用于只需一級過濾的簡單空調和通風系統(tǒng)。G系列粗效空氣過濾器分八個品種，分別為：G1，G2，G3，G4，GN（尼龍網過濾器），GH（金屬網過濾器），GC（活性炭過濾器），GT（耐高溫粗效過濾器）?；钚蕴看中н^濾器一般應用: 空調通風系統(tǒng)異味及污染空氣處理 有害氣體(如苯、甲醛、氨氣等)的吸附脫除 溶劑的回收，采用活性炭氈比表面積大，吸附能力強，迅速處理各種有害氣體, 有效潔凈空氣對氣味的控制。

活性碳過濾器主要用來清除氣體，掉發(fā)物汽味和煙霧，對異味的清除使得房間回風比例增大，從而降低制熱制冷的能量損耗.活性碳過灘器四氧化碳的比重達63%以上的碳.過濾器可以配合多數廠家生產的箱體使用。

（2）中效空氣過濾器

中效過濾器主要用于中央空調和集中送風系統(tǒng)。它可用于空調系統(tǒng)的初級過濾，以保護系統(tǒng)中下一級過濾器和系統(tǒng)本身，在對空氣凈化潔凈度要求不嚴格的場所，經中效過濾器處理后的空氣可直接送至用戶。我公司生產的中效袋式過濾器（bag filter）邊框有冷板噴塑、鍍鋅板等形式，過濾材料有無紡布、玻璃纖維等，過濾粒徑1～5um，過濾效率60～95%（比色法）。

中效空氣過濾器，主要用于捕集1-5μm的顆粒灰塵及各種上懸浮物，廣泛應用于各種空調設備及空調系統(tǒng)中，也用于多級過濾系統(tǒng)的中級保護。本系列產品主要是袋式結構，外框材料有：鋁合金、鍍鋅鋼板，也可做成無框的。濾芯材料以無紡布為主。F系列中效空氣過濾器：

a.作用:捕集1-5um塵埃粒子

b.型式：無框式和有框袋式

c.濾料：特殊無紡布或玻璃纖維

d.效率：60%～95%＠1～5um（比色法）

F系列中效空氣過濾器分袋式和非袋式兩種，其中袋式包括F5，F(xiàn)6，F(xiàn)7，F(xiàn)8，F(xiàn)9，非袋式包括FB（板式中效過濾器），F(xiàn)S（隔板式中效過濾器），F(xiàn)V（組合式中效過濾器）。

（3）高效空氣過濾器

GK系列高效空氣過濾器高效空氣過濾器主要用于微電子工業(yè)、精密儀器儀表、醫(yī)療衛(wèi)生、生物工程、制藥及食品等行業(yè)使用和各類潔凈室、潔凈隧道、高效送風口、凈化工作臺、風淋室等凈化設備中的空氣末級過濾。該產品采用超細玻璃纖維濾料，熱溶膠為分隔物，專用鋁型材外框，聚氨酯雙組份密封膠，閉孔海綿密封條，噴塑鋼網勻流板等經過嚴格的工藝精制而成。

a.作用：捕集0.1～0.5um的細小微粒

b.型式：鋁合金外框，無隔板

c.濾料：超細玻璃纖維紙

d.效率：99.999%＠0.3 um（DOP法）

GK系列高效過濾器分為有隔板高效過濾器和無隔板高效過濾器，有隔板高效過濾器包括GK（有隔板高效過濾器），GKW（耐高溫高效過濾器），GKA（耐高濕高效過濾器）；無隔板高效過濾器包括GKYW（組合式組合式高效過濾器），GKYS（無隔板高效過濾器），GKYC（液槽無隔板高效過濾器），GKYL（超低阻無隔板高效過濾器），GKYD（刀架式無隔板高效過濾器），GKUL（0.1um超高效過濾器）。本公司生產的其它凈化設備有：潔凈工作臺：垂直潔凈工作臺，水平超凈工作臺，醫(yī)用超凈工作臺，生物醫(yī)藥工作臺，不銹鋼凈化工作臺，生物安全柜；傳遞窗：風淋式傳遞窗，不銹鋼傳遞窗，電子互鎖傳遞窗，生物傳遞窗，除靜電傳遞窗，落地式傳遞窗，滾筒式傳遞窗,標準傳遞窗。自凈器，自動洗手干手器，采樣車，新風柜，層流罩，層流送風單元（FFU），高效送風口，潔凈棚（凈化工作棚），等凈化設備與初中高效過濾器和袋式過濾器。

2.3.3 空氣過濾器工藝及選型應用

在涂裝線烘干爐的循環(huán)風機入口前設有F6級別的玻纖濾紙箱式過濾器(圖1)，主要過濾烘干爐內的循環(huán)熱風，要求耐高溫(最高耐溫300℃)和具有阻燃性：容塵量為200g／m ，使用周期為2 800～3 000 h。在烘干爐循環(huán)風的各分散出口設有F8級別的玻纖氈濾材耐高溫板式過濾器(圖2)，主要在烘干爐的風箱出口和噴嘴之間對循環(huán)熱風進行最終過濾。采用玻纖氈濾材，該濾材具有耐高溫(最高耐溫300℃ )和阻燃作用，容塵量為32 g／m，使用周期為3 000～3 200 h。

圖1 烘干爐過濾器安裝示意圖

圖2 風箱內過濾器安裝示意圖

2.4 空調送排風系統(tǒng)過濾材料選型應用

2.4.1 空調送排風系統(tǒng)的作用和目的

（1）通風換氣：通過大型的空調送風機組及送風風管將大量的空氣從頂部或頂側部送入噴漆室及工位室體，再通過排風機及排風管從底部及底側部排出室外，達到快速的更換噴漆室及工位室體的氣體，將噴漆產生的大量有機廢氣排出室外，減少對車間空氣污染和對操作人員的危害，同時避免易燃易爆的有機溶劑積聚在車間，消除安全隱患。

（2）提供合適的溫濕度環(huán)境：空調機組通過設置各種功能段，達到在夏天將空氣溫度降低，除濕，冬天升溫、加濕，從而達到使送入噴漆室的空氣溫度和濕度比較恒定，從而保證最佳的涂膜溶劑揮發(fā)誦讀，有利于保證涂膜外觀質量。

（3）控制風速和氣流：空調送風系統(tǒng)根據室體的截面積及大小通過控制風量，來達到控制噴漆室室內送風風速，通過采用頂部送風，底部排風的方式，在室體內部形成從上至下的均勻風速和氣流，能有效的防止有機溶劑擴散，危害操作人員健康，控制濕涂膜有機溶劑的揮發(fā)速度，達到最佳的揮發(fā)及流平狀態(tài)，使涂膜質量最佳。

2.4.2 空調送排風系統(tǒng)構成

空調送排風系統(tǒng)主要構成有：進風風管，組合式空調機組，送風管路、風閥、散流器、排風管路、排風機等構成。其中組合式空調機組是系統(tǒng)中關鍵總成，根據實際需要，包含，新風段、過渡段、粗效段、天燃氣加熱段、表冷段、噴淋段、輔助加熱段、風機段、均流段、消聲段、中效段、送風段及電控系統(tǒng)，每個段都有特定的功能，其中初效段、中效段、以及各送風室體應用各類空氣過濾器材料。

2.4.3 空調送排風系統(tǒng)過濾材料選型應用

（1）初效(第1級)過濾器

初效過濾器分為兩部分：第1部分放置于空調吸風口處，一般為空調專用尼龍網或平板式結構的G1～G2過濾器(表面被堵塞后可進行沖洗而反復使用)，用于阻擋小昆蟲和粗礫物質等；第2部分置于空調機組的風機段前，通常為袋式結構的G3～ G4過濾器，其計重效率為60% ～80% ，容塵量為400 g／m ，運行周期為400—500 h。

（2）中效(第2級)過濾器

中級過濾器的功能是去除≥1.0 u m的塵埃粒子，以減輕高效過濾器的負荷、延長高效過濾器的使用壽命。一般選用F5一F6過濾袋，要求容塵量為150 g／m ，運行周期為1 800～2 000 h。

（3）高效(第3級)過濾器

高效過濾器是空調送風系統(tǒng)的終端過濾器，其功能是去除≥0.3 m的塵埃粒子。一般選用以合成纖維為濾料的F7一F8袋式過濾袋，要求容塵量為150 g／m ，通常采用袋頁熱熔縫合工藝制作而成，運行周期為2 500～2 700 h。

（4）涂裝室體頂棉過濾器

噴漆室、打磨間、晾干間和擦凈間等室體的頂部要安裝末級頂棚過濾棉(圖4)。主要作用為均衡氣流和起到末級過濾效果，一般選用級別為F5一F6的毯式過濾器，要求容塵量為430 g／m，運行周期為3600～4 000 h。

3、結論

本論文通過對涂裝各主要設備所使用的過濾材料進行一一闡述，充分說明過濾材料應用在涂裝行業(yè)領域各個方面的重要性。過濾材料在各種過程中充當挑選者的作用，在涂裝線各個處理工序，各司其職，滿足現(xiàn)場施工潔凈度要求，保證車身表面電泳及面漆質量，確保涂裝線的高品質運行。

[1] 王望予.汽車設計.[M]機械工業(yè)出版社.p174-190.

[2] 劉惟信.汽車設計.[M]清華大學出版社.p431-482.

Selection and application of automotive painting equipment filter material

Wang Fangrong, Xiao Kun
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230022 )

This paper discusses the importance of the filter material in the automotive painting industry, describes the function of various filter materials, composition and classification, combined with the actual production car factory paint shop situation, painting the scene in order to meet a variety of occasions to be filtered precision and process requirements, quality assurance body surface paint coating, to avoid problems in the painting, sanding and baking processes to form a coating of particles, the rational selection and application of the various equipment filter material systems were introduced and discussed. provide reference and basis for painting equipment selection and management personnel in a variety of filter material production operations.

car; painting equipment; filter materials;selection; application

U465.2

A

1671-7988(2016)07-187-04

王芳榮，就職于安徽江淮汽車股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.059