当前位置:干漆 >> 干漆功效 >> 溶剂总结

溶剂总结

做技服的,很多时候都是在折腾几个溶剂,找平衡。

电泳是非常成熟的产品,溶剂品种很少,主要用于提高电泳漆的稳定性,最常用的是乙二醇丁醚,便宜、高效还可以提高外表面膜厚,次常用的丙二醇甲醚可以提高内表面膜厚,不常用的丙二醇苯醚可以降低泳透力,其不溶于水的特性导致加料不当会产生严重质量问题。电泳铰链等部位钢板厚,升温慢,油漆难以完全固化,一般用丙酮或MIBK做溶解实验。

邻苯二甲酸二异壬酯,邻苯二甲酸二异葵酯,邻苯二甲酸二异辛酯,磷酸二酚酯是PVC胶常用增塑剂,姑且也算溶剂吧。工件上的湿胶放置时间过长,部分品种的增塑剂会逐渐析出,导致后道工序喷漆产生流痕、黄变,抹布印状缺陷,甚至油漆起皱,轻轻用指甲一刮就成片脱落。

后面讲喷房用的普通溶剂,95%内容是以前写过的,更新了一些细节。

1、什么是溶剂?

通俗的讲,溶剂是用于溶解溶质,分散溶质或帮助溶质悬浮的液体。对于涂料,溶质是树脂和颜料。但是,溶剂和溶质的概念是相对的,特定情况下,高分子量的非极性树脂过度稀释时会破相析出,从业二十几年,仅见过一次。

2、溶剂如何分类?

溶剂可以分为真溶剂,助溶剂,成膜溶剂和假溶剂。能够溶解聚合物的是真溶剂。工业水溶性漆中增强真溶剂的溶解力的是助溶剂。乳胶漆中帮助乳胶粒子流动,弹性形变以及成膜的是成膜溶剂。UV涂料使用的溶剂几乎%是成膜溶剂。不能溶解树脂的是假溶剂。假溶剂用来稀释,降粘和降本。但是混合合适的假溶剂可以溶解特定的树脂。

溶剂还可以按其它方式分类,如烃类和非烃类,极性和非极性,含氧的和不含氧的。混合的分类描述例如烃类包含脂肪烃和芳香烃,非烃类包含含氧的酮类,醇类,酯类和含氮溶剂和含卤素类溶剂。烃类是非极性的或很低极性,含氧溶剂是中等极性或高极性。含有氢键的溶剂可导致极化。

3、溶剂在涂料中有何作用?

A溶剂是作为涂料中聚合物、颜料和其它成分的载体

B溶剂提供成膜必需的流动性

C由于表面张力低,溶剂可以改善颜料和基材润湿

D低级醇用于氨基树脂和含硅烷涂料的储存稳定性,最常用的是正丁醇

E少量的含氢键溶剂能提高气相二氧化硅的触变性,膨润土做触变剂也需要加入少量极性溶剂活化

F正确的溶剂能改善色浆稳定,错误的溶剂引起絮凝,流淌,浮色或其它缺陷

G溶剂有助于高光泽和平整外观的涂层

H溶剂的咬蚀使面漆附着在底漆上,接口水也就是超强溶剂用来消除修补搭接痕迹

I不同的溶剂组合使得涂料方便在不同温湿度下施工

J非水分散涂料中,载体溶剂能保持粒子稳定而不溶解聚合物粒子

K喷涂使用的稀释剂加入后能降低粘度方便施工,喷涂和闪干过程中大部分挥发掉

L铝粉需经溶剂浸泡后才能稳定存在于涂料中

4、什么是溶剂选择?

溶剂选择就是决定对于给定的涂料和工艺如何组合各种溶剂。

5、为什么溶剂选择很重要?

溶剂对涂料的毒性,易燃性,成本,施工性,流动与流平,底材润湿性,外观,硬度,柔韧性,VOC有重要影响。几十年前,配方师为传统溶剂型涂料选择各种传统溶剂都非常容易。但是近年来随着人们认识到传统溶剂对人体的毒害和对环境的影响,以及新溶剂新树脂新工艺的应用,溶剂选择变成复杂和棘手的问题。为一款涂料或树脂选择溶剂需要考虑一系列条件,包括毒性,易得性,易燃性,沸点,溶解力,挥发性,成本,气味,氢键,粘度和表面张力等。

传统溶剂型涂料的配方已经很容易百度到,其中常用的溶剂举例可以从下面的列表中找到。

1、二甲苯,最常用溶剂,溶解力强,挥发快,便宜,可用于电泳修补漆稀释

2、醋酸丁酯,最常用溶剂,溶解力强,挥发快,便宜,黑色漆大量添加可以减少颗粒

3、异佛尔酮,溶解力非常强,挥发慢,可用于白色实色漆慢干溶剂,目视偏黄不影响使用。大量添加工人会抱怨气味问题

4、溶剂#,清漆标准溶剂,和色漆不混溶

5、溶剂#,普通清漆慢干溶剂

6、乙二醇丁醚醋酸酯:色漆标准慢干溶剂,便宜,速度适中,可以大量添加

7、正丁醇,对于树脂稳定具有无可替代的作用,也可用于调节电导率

8、甲基异丁基甲酮,用于测试电泳漆固化程度

9、异丙醇,保洁常用的溶剂,可以加30%纯水,用于擦拭车身,消除污染

10、乙醇,保洁用溶剂,可以用于擦拭车身,消除污染,挥发快,便宜

11、正庚烷,可以用于擦拭车身,消除污染,挥发快

12、混合二元酸酯DBEDMEDMS,强慢干溶剂,常被当做流平助剂使用

13、二乙二醇丁醚醋酸酯,比乙二醇丁醚醋酸酯更慢的色漆溶剂,过多添加容易失光。清漆中也可使用。

由于以前宽泛的法律法规,传统溶剂型油漆倾向于使用高分子量树脂(如CAB树脂,高分子量丙烯酸树脂和聚酯树脂),配以大量的溶剂,低固体份低粘度条件下施工以获得好的性能。高分子量树脂防止烘干过程中流挂和提供好的耐久性,而大量使用溶剂使得涂料有粘度低,表面张力低和其它好的施工性能。这种设计允许更宽广的溶剂选择范围和更宽广的施工范围。比如从前大量使用的苯、二甲苯、三苯和四苯,几乎具有上述所有优点,环保法规收严后,给涂装行业和涂料行业带来的最大问题之一就是溶剂选择受到极大地限制,施工窗口变小,缺陷出现频次增加,对设备和环境控制要求提高。

给一个特定树脂体系选择溶剂的基本原则是给树脂选挥发慢的真溶剂(酮类或酯类)配上低成本的快干稀释剂(脂肪族烃/芳香烃)。

不能使用太强或太多的真溶剂,这既是由于真溶剂很贵也是为了防止湿碰湿施工咬底。

稀释剂挥发速度需要和真溶剂相当或更快,以保持干燥固化过程中的溶解力平衡,随着稀释剂挥发,溶剂溶解力逐渐增强,溶解力峰值最好出现在70%溶剂挥发后聚合反应发生前。

很多涂料含氨基树脂做交联剂以降低固化温度和提高性能,不稳定的氨基树脂会使生产好的涂料粘度迅速升高而报废,溶剂中2-5%的正丁醇是最有效而廉价的稳定剂。

静电涂装还需要考虑电导率选择溶剂,加入少量醇类可大幅度提高电导率,涂料中微量的水分也大幅度提高电导率。

迫于环境恶化和人民环保意识和职业健康意识增强的压力,政府不断加强环境保护和职业健康保护方面的立法与执法。因而高固含涂料开始受到重视。顾名思义,高固含涂料就是保证漆膜性能的前提下尽量提高成膜成分的比例,减少挥发性溶剂的比例以符合法规的要求。由于溶剂用量减少和有毒溶剂的禁用,溶剂选择成为高固含涂料设计的关键部分,传统溶剂型涂料不甚关心的溶剂粘度、密度、表面张力等性能开始占有重要地位。溶解力参数和挥发速度依然需要考虑,但为达到施工粘度,高固含涂料必须大量使用低分子量树脂,因而比传统溶剂型涂料的高分子量树脂更容易溶解。

高固含树脂的易溶解性使得配方师可以用相当多的便宜的烃类溶剂而使用相对少的昂贵的真溶剂,烃-酮-醇,烃-酯-醇组合经常使用于高固含配方中。如果当地法规允许,就会使用比脂肪烃有更强溶解力的芳烃,如芳烃受法规限制,则使用允许最大量。为提高固含量,溶剂的粘度和密度必须予与考虑,因为使用低粘度溶剂能获得更低粘度的涂料,即相同粘度下得到高固含。在国外,由于法规上涂料的计量单位是体积,所以,低密度溶剂如酮类可以降低涂料VOC含量或者说保持VOC达标条件下加入更多溶剂从而方便施工和提高漆膜质量。国内由于历史的原因,一直使用重量计量油漆,估计,法规对溶剂的影响暂时难以扭转。

由于溶剂含量减少,需要仔细选用低表面张力的脂肪烃和醇类,以改善润湿性减少擦布印等表面缺陷。

由于树脂分子量降低,必然影响漆膜耐久性耐水性等性能,因而高固含涂料需要组合使用丙烯酸树脂和聚酯树脂,并添加环氧酯树脂、聚氨酯树脂和氨基树脂等做为补偿。活泼的氨基树脂无法在涂料中稳定存在,成品涂料粘度会在一两个月内迅速升高而报废,因而配方中需要比传统涂料更多的醇类做稳定剂。配方中大剂量的醇类导致电导率难以稳定,静电涂装的上漆率更加容易波动。

由于高固含涂料配方中使用了更加复杂的溶剂组合和更多品种的树脂,高固含涂料更加容易受施工工艺参数的影响,外观等性能更加容易波动,流挂等表面缺陷也更加容易出现。

随着人们对溶剂毒害人体健康和破坏环境的知识积累,现今汽车漆的发展趋势是使用水性漆。水性漆的最大优点是涂层质量堪与传统溶剂型漆相当,得益于使用超高分子量树脂,抗石击等性能比传统油漆更好,同时VOC排放量小,其排放量约为溶剂型漆的三分之一到五分之一。

水性中涂漆最高有58%的固体份,水性金属面漆固体份约18-25%,水性单色漆固体份约36–45%。

固体份主要是主体树脂和颜料填料。传统溶剂型涂料树脂是溶于溶剂的,颜料是在树脂和助剂的作用下分散在涂料中。水性漆是用水来当作载体,树脂和颜料被分散成不连续的固体微粒在溶剂和助剂的帮助下分散在水中。

由于水与树脂不能相溶,和溶剂型油漆不同,水性漆使用完全不同的溶剂。水性漆内的溶剂作用包括保持相稳定,控制成膜和干燥,控制涂料流变性,降低表面张力,控制铝粉定向等。

1、保持相稳定。

做为成膜主体的聚合物是在溶剂内合成的,然后用胺中和,再加水或加入水中做相反转,形成不相溶的水相和树脂相。水性漆中的溶剂分散在水相和树脂相来溶解和分散树脂,维持相稳定,因而具有近似相同的水相溶解力和树脂相溶解力的丁基溶纤剂和丙基溶纤剂是最常用的水性漆溶剂。

合成反应用的主溶剂也会出现在配方中,但并不是因为此成分对涂料性能有益,而是其拥有合适的冷凝回流温度和有助于树脂合成,工艺上难以全部去除。

聚丙烯酸酯和聚酯-氨基树脂体系涂料主要用丁基溶纤剂,配以少量丁醇降低表面张力和稳定氨基树脂,添加少量甲苯或二甲苯来减少泡沫,2-乙基己醇,磷酸三丁酯,松香水也用于减少泡沫,己基溶纤剂用来做扇幅控制剂和铝粉定向助剂。

丁基溶纤剂在水性漆中占有重要地位但也能带来一些问题,升温时它会失去水溶性(上浊点),可能导致颜料分散研磨时析出,或湿膜烘烤时涂膜提前相变形成表面缺陷,具体温度取决于混合溶剂成份,仅丁基溶纤剂和水混合,从80/20到55/45比例,50°C时发生相分离,通过添加丁基卡必醇或乙二醇己醚,上浊点可以提高。

两相的水性漆对剪切力、PH值、冷、热等都很敏感。因而在制造、输送水性漆过程和系统循环中要避免剪切力的作用,需要使用低剪切的泵和阀门,系统搅拌流速降为0.15米每秒。分散粒子对pH值很敏感,漆中混入酸性物质会形成酸性粒子,从而产生胶化破坏水性漆。循环过程中,控制PH值的胺会消耗,一般补加N,N-二甲基乙醇胺或者二异丙醇胺。水性漆在运输过程中受冻结后分散粒子也会被破坏,由此导致油漆中活性物质沉淀,经过重新加热后,水性漆也不会回到均质状态,它的特性将被破坏。水性漆储存需要温度控制在+5℃到30℃,在冬季和夏季运输过程中需有加热或冷却装置,仓库和调漆室内需有空调。普通水性漆在20℃-25℃可储存6个月,在40℃条件下则缩短为1个月。

2、控制成膜和干燥

溶剂体系内一般还包括助成膜溶剂(挥发慢,溶解力好,大部分水挥发掉仍然留在涂膜内)。这种溶剂使得乳液或分散颗粒流动并融合以形成均一的涂膜。在水性漆中使用的溶剂大部分是既能溶于水也能很好的溶于树脂中。一些只起耦合作用,保持粒子或胶体很好的分散以维持相稳定,另一些则同时有耦合和助成膜作用,很多水分散涂料用N-甲基吡咯烷酮做耦合溶剂和助成膜溶剂。有些配方使用丁基溶纤剂,但多数使用水不溶的十二醇酯和乙二醇一苯醚或者微溶于水的乙二醇己醚和2-乙基己醇做助成膜溶剂。

3、控制涂料流变性

由于水性漆是两相的,树脂粘度与涂料粘度不相关,水性底漆必须具有假塑性才能控制流挂。乳液树脂在与水不相容溶剂作用下溶胀,导致轻微絮凝,粘度大幅度升高。高剪切力情况下,絮凝被打破,导致粘度迅速下降。常用溶剂有异辛醇、乙二醇单己基醚、三乙二醇等。水性漆也会添加气相二氧化硅、膨润土等材料做增稠剂,通过与水和醇形成氢键控制涂料流变性。

4、降低表面张力

由于水的超高表面张力,使得水性漆很容易出现表面缺陷,因而需要添加具有表面活性作用的溶剂。表面活性作用归因于在水相和树脂相都有限的溶解性。常用的有丁基溶纤剂、丁醇、2-乙基己醇,甲苯或二甲苯。此外还需大量添加BYKETOL-WS等助剂来增加底材润湿性,消除针孔缺陷。

水性3C1B体系和水性B1B2体系需要湿碰湿施工,对溶剂体系提出了特殊的相容性要求,需要很多品种的溶剂复配使用。一些特殊的复杂溶剂如三乙二醇丁基醚,2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇等遇到醇胺类物质可能会带来文丘里循环水起泡,传统AB剂结渣失败,废水处理菌群中毒,转轮效率降低,RTO积碳等新问题。

为适应汽车厂工业化大生产的要求,汽车涂料必须尽可能的保持稳定。大的涂料生产厂商会采取多种措施来保证产品的稳定,如主树脂会同时使用两三家供应商的产品以降低批次更换和树脂质量波动的影响,配方中不会使用独家供应的特殊原料如彩色玻璃粉、纳米不锈钢粉等。尽管如此还是会出现意外,仅讨论溶剂的意外问题,如某一个大的溶剂生产工厂发生火灾可能引发这个溶剂大幅度涨价,或者研究发现某溶剂有潜在的致癌性因而政府出台法规禁用,还有可能一场暴风雪导致货物被困住无法按时到达工厂等,这时就会进行溶剂替换,按备用配方生产涂料。

溶剂替换不是个容易的事,因为没有哪两个溶剂性能相同,而溶剂又影响涂料诸多性能,替换时只考虑溶解力是不行的,因为挥发速度,粘度,表面张力都会不同。替换考虑的第一要素应该是挥发速度,替换的关键是设计出能得到必要性能的混合溶剂,有时可以用单一溶剂替换,但通常需要多种混合,甚至于需要重新设计整个溶剂体系以移除有问题的一种溶剂。

理想情况下,替换溶剂需要和配方中被替换溶剂有相同或非常接近的挥发速率,溶解力应该相近,但实际上可接受范围比较宽广。溶解力是重要参数,但得益于高固含配方使用小分子量树脂,溶解力参数范围很大,如果溶解力参数在1-1.5单位内,一般可以接受。好的溶剂替换工作流程是优先到溶剂手册中找到挥发速率相近的一些溶剂,然后再检查溶剂的其它性能。依据产品类别和树脂类型,一些溶剂因存在反应性官能团,毒性超标,气味,价格,粘度,表面张力不符而被排除。通过比较溶剂间的各种参数,选择范围可以缩小到两到三种溶剂,这两三种可以加到配方中进行验证。

例如我们要替换高固含聚酯/氨基树脂涂料中的乙基溶纤剂,乙基溶纤剂挥发速率是21,挥发速率在此范围的溶剂有乙酸己酯(ER~16),二异丁基酮(~18),戊醇(~20),4-甲氧基-4-甲基-2戊酮(~22),丙基溶纤剂(~22),和环己酮(~23)。丙二醇甲醚乙酸酯挥发速率太高(~32),但可加入慢溶剂如DBE,乙二醇丁醚醋酸酯,或二丙二醇甲醚乙酸酯得到和乙酸溶纤剂相同的挥发率,这组混合溶剂和乙酸溶纤剂并不完全相同,如果直接使用,残留在漆膜中的慢干溶剂可能能导致漆膜太软,发粘或边角包覆效果不好。使用溶剂手册中的溶剂参数表格很方便比较溶剂,对于配方中的氨基树脂和小分子量聚酯,所有这些溶剂和混合溶剂都有足够的溶解力,挥发速率外的重要参数是粘度和比重,对于高固含涂料,低粘度和比重轻的溶剂在相同粘度情况下可降低涂料VOC。这些溶剂中,二异丁基酮,乙酸己酯,丙二醇甲醚乙酸酯,戊酮粘度最低(~1cP),戊醇和乙酸己酯比重最小(0.9)。由于高固含涂料易于出现表面缺陷,因而适于使用低表面张力溶剂来得到好的润湿性,上述溶剂中,二异丁基酮和戊醇表面张力低(25dynes/cm),而环己酮表面张力很高(35dynes/cm)。溶剂选择还需要考虑气味和价位,很多人讨厌环己酮的气味,一些人讨厌丙二醇甲醚醋酸酯气味。环己酮和戊酮价位较高。

有些涂装车间的烘房新风量不够,导致大返车容易出抹布印,用正庚烷或70%异丙醇擦拭后可解决。

70%异丙醇是大众系认证产品,保洁用于洁净区擦净。

鸵鸟毛需要定期用航空汽油清理积灰,见过用酒精代替,效果也不错。

洗枪溶剂,小修的双组份修补漆,稀释剂,接口水等都是上面讲过的二甲苯、醋酸丁酯之类组合,百度到的配方都蛮好的,没啥可讲的。

所有溶剂都是有毒的,没有例外。溶剂的气味与毒性是两回事,气味好闻的可不一定没有毒,溶剂手册上毒性小的溶剂危害也不一定小,因为危害大小还与吸收难易有关。如果一定让我选,我选高温溶剂漆,其次电泳漆,其次水漆,最后是双组份。

溶剂是辅助成分,所以主要性能取决于树脂而不是溶剂,施工现场的溶剂只能微调施工性能。加入慢干溶剂可以把漆膜做湿,再加入快干溶剂并不能使漆膜变干,慢干溶剂加多了,应该减流量加转速,或者加原漆,或者加树脂。共沸这个说法,理论上没问题,实际上,油漆里溶剂复杂的很,不可能出现共沸。如14烷烃,没人知道到底有多少种结构,石油加氢轻馏分、石脑油这种,连多少个碳都说不准,更别说具体结构和比例了。

水性漆中加入溶剂,粘度不一定是下降的,有些溶剂会提高粘度。溶剂的电阻很容易降低,但没法升高。

理论上,水漆溶剂少应该更环保,但是综合考虑溶剂的可回收性,未必这样。溶剂都是挥发分,但不全是大气污染物,计算时有些品种要扣除。

VOC和溶剂是密不可分的,放在一起。

对于涂装行业,释放到空气中的VOC是一个重要问题。人们对空气质量意识的提高、各种环保法规的制定决定了涂装方法在经济上是否可行。

1、法规背景

政府部门监控空气中的污染物:颗粒、二氧化硫、臭氧和其它成分。臭氧量和雾霾、空气中有机溶剂量相关,在夏季和大都市尤其明显。工业涂料释放出成吨的VOC,汽车尾气和燃油放出更多的VOC,但因为分散而难以控制。

地方法规严于中央政府标准、新厂老厂分开这些国内国外相同,详细的法规非常多可以查找标准,如上海市对涂料厂排放大气监测18类:1、颗粒2、铬及其化合物3、苯4、甲苯5、二甲苯6、苯系物7、非甲烷总烃8、苯酚9、苯乙烯10、甲醛11、环己酮12、醛类、酮类13、乙酸酯类14、丙烯酸酯类15、异氰酸酯类16、苯胺类17、氯化氢18、挥发性卤代烃,监测指标包括最高允许排放浓度、最高允许排放速度,取样点等也有详细规定。

GB/T-乘用车内空气质量评价指南,规定了汽车各VOC限量,GB/T-规定了取样方法。汽车VOC污染主要由机车零部件和内饰材料中所含有害物质的释放组成。机车零部件和内饰材料中所含有害物质的释放,主要包括机车使用的织物、塑料和橡胶部件、油漆涂料、保温材料、粘合剂、密封剂等材料中含有的有机溶剂、添加剂、助剂等挥发性成分。机车内部VOC污染主要包括苯、甲苯、二甲苯、甲醛等。机车内部难闻异味主要来源于车内材料释放的挥发性物质。VOC对健康的危害包括伤害肝肾血液神经生殖呼吸系统,最详细的描述罗列在VOC检测仪器厂家的网站上。关于VOC的具体法规很多很多,不再罗列了。

2、可供选择的VOC控制方法

涂装企业需要考虑以下因素:1、产品质量要求2、安全3、法规4、成本5、操作方便可靠。可选工艺方案有:1、更换材料配方,如溶剂型产品改为水性产品,使用高固含产品或无溶剂挥发的产品2、蒸汽处理,如直接焚烧或催化裂解3、回收,如活性炭吸收或蒸汽直接冷凝。更新材料配方已经做了相当多的研究,这里不做讨论。研究取得了很多成就,很多时候,减低VOC被放在了优先考虑的因素,操作溶剂的安全问题和成本还需要验证。毫无疑问,水性漆的强力推广大大降低了总的VOC排放,但是就如猛火炒肉不一定有益于厨师健康一样,水性漆对于涂装操作者的毒害不一定减轻甚者有可能加重了,因为毒理性研究的传统方法是考量固定吸收量对机体的伤害,传统溶剂的毒性大,但因为气味重和难溶于水,溶剂难以被机体吸收,更多的操作者会佩戴保护面罩。水性溶剂的毒性不一定比传统溶剂大,但气味容易接受,非常容易溶解于水中,这意味着更多的操作者会不戴或少戴保护面罩和更加容易经由呼吸系统和皮肤吸收溶剂。打个比方:毒性小的三鹿奶粉毒害的儿童比洁厕灵毒害的儿童多得多。水性树脂和溶剂合成工艺复杂,生产中产生的废水和废气肯定增多。由于有利可图,传统溶剂油漆的洗枪溶剂和废油漆回收率相当高,而水性废溶剂和废油漆尚未实现回收。蒸汽后处理比回收经济,但建设回收工厂的花费可以由溶剂回用补偿。蒸汽后处理需要额外的能量消耗,意味着企业没有动力处理,实际情况也是监管不严的地区RTO等设备基本是摆设,甚至监管很严的地区也为了节约能耗作弊,如将探测器用塑料袋屏蔽,增加新鲜空气量将废气冲稀,分时段开RTO等。活性炭吸收,需要解吸附、回收或焚烧等费用。没有十全十美的解决方案,需要权衡各种因素。一般来说,浓度较低,溶剂难以回收需要焚烧处理,催化氧化需要的温度较低,用于需要处理烟的低浓度的方案,蒸汽直接冷凝适用于大量蒸汽、溶剂能够回用时,需要新建烘干设备。内喷机器人的使用大大降低了VOC和能耗,原因是施工场所没有人员,风速从0.5降到了0.3,且大部分空气循环使用,带来的问题是循环空气比新鲜空气脏很多、反复经过水幕的空气湿度大大提高,及湿度高引起细菌问题。

2.1、安全

处理VOC要考虑的安全因素有防火和防爆。传统溶剂型施工靠气流将蒸汽带走,浓度降低燃爆要求。典型的,一份溶剂需要-份空气稀释,上千倍稀释的较少见。由于施工人员需要的安全浓度远低于燃烧和爆炸的最低浓度,满足人员要求的场合都能满足防爆要求。降低氧气浓度也能防爆,少于10%的氧气则溶剂难以点燃,控制氧含量多用于蒸汽浓缩冷凝回收工艺。

2.2、运行成本

控制VOC的费用很大程度依赖于混合冲稀用的空气的量,加大空气量可以提高安全性,减低浓度,但加大处理成本,特别是焚烧和回收工艺,需要保证安全条件下尽量提高浓度降低空气量,如1.2%的二甲苯浓度低于着火下限无法点火,而7.1%的二甲苯浓度高于着火上限无法点火,其它溶剂也有稍有不同的上下限,适用于华氏度以上的干燥炉。干燥炉内浓度设定为低于着火下限的25%,国家防火标准是不超过最低着火下限的50%、连续探测、设有警报和关闭系统。但是混合气体平均浓度达到40-50%着火下限存在局部超标风险,极少有干燥炉设置到40%或超过40%。另一种情况是印刷,印刷范围可能很小,如多色轮转影印或柔板印刷,需要使用大量空气带走印刷区域的溶剂,因而总的浓度非常低。工艺的要求大大超过了安全的要求。

3、氧化法

大部分溶剂通过氧化或燃烧转变成二氧化碳和水,含卤素的溶剂产生酸。热氧化发生于1-0华氏度,热蒸汽保持0.3-0.6秒以彻底氧化。催化氧化法温度大大降低,但不同成分的效果对催化剂品种有依赖性。贵金属如铂能耐受更高的温度保持活性,不纯的成分可能导致催化剂中毒。氧化放出来的热能用于预热气体,或回收送至干燥炉,剩余热能足以支持循环。氧化的成本取决于总气量。如果蒸汽浓度达到最低着火下限的40%,氧化过程可以支持工艺热能需求,更低的浓度需要辅助燃料或者转轮浓缩设备。理论上蒸汽浓度足够就可以了,实际上,都需要加辅助燃料加热设备,设备要保持点火状态,在蒸汽浓度降低时提供气体加热的能量。换热使用不锈钢或陶瓷管-壳结构,也有板式换热器使用,防止泄漏串气、蒸汽漏入废气、燃烧区域短路非常重要。因氧化胡完全,泄漏和短路释放出难闻的气味。陶瓷体换热需要周期性反吹扫换热,这个功能需要较复杂的机械结构,因而会故障,实际应用中由于电控技术快速发展,没有出现过陶瓷体蓄热换热故障,陶瓷材料需要能耐受快速的温度变化引起的膨胀和收缩。积灰积碳,将导致换热效率下降,这是RTO设备主要故障。金属换热器不需要吹扫和阻尼开关。焊接位置经受膨胀收缩和高压,可能引起泄漏。管式换热,带挡板的逆流长管比横向流的短管有效得多。Wolverine公司发明了一种针筒状结构来克服长管的膨胀伸缩问题,燃烧过的气体会有少量泄漏到氧化区,这个方向的泄漏是可以接受的。由于喷漆房气体浓度低、风量大,先使用转轮浓缩,然后催化燃烧的工艺适用于这种条件,且运行费用低,最终VOC含量能够满足法规要求因而得以快速推广,成为主流技术。不过转轮要求的高洁净度比较难实现,很容易发生漆雾溢出引起转轮堵塞。估计很快会有转轮厂家推出快插式转轮薄片做为易损件。

4、溶剂回收

如果能够会用溶剂,那么溶剂回收比氧化有价值得多,虽然焚烧能够回收部分热量,但物料的化学价值远高于能量价值。有两种回收方法,活性炭吸附和直接冷凝。活性炭法较昂贵,冷凝法应用范围窄,如果加热烘干和冷凝回收设计成一个系统,那么成本相当低。

4.1、活性炭吸附

活性炭床需要至少两个,一个吸附,另一个脱附。脱附需要加热,将溶剂吹扫出来,一般用水蒸气。然后冷凝,将水分分离出去,脱除一磅溶剂需要3-10lb蒸汽。如果溶剂溶于水,费用将升高。一些蒸汽如甲乙酮和活性炭结合放出大量热甚至能够引燃蒸汽,需要预先防止活性炭床着火。很多活性炭床回收溶剂价值大于运行费用,但是,通常情况下,回用溶剂的费用超出购买新溶剂费用,这时,回用的价值就是减少了空气污染。

4.2、蒸汽直接冷凝法

直接冷凝的费用比活性炭法低很多,能耗不到活性炭法的10%,工艺中没有水分加入和分离。也没有尾气需要释放到大气中,占地面积小很多,还有一个优点是混合溶剂在冷凝工艺中得到分离,需要一套冷凝机组,可以服务多套冷凝系统。直接冷凝法的限制是烘干炉必须是空气密闭的,以实现无限多此循环而不外漏也不吸入外界空气,需要间接加热器,如卷式蒸汽加热器。氧气含量需要限制在10-13%以下以保安全,需要深冷和高循环率防爆,需要引入烘干炉少量的低氧空气以抵消进入的含氧率高的空气,还需要备用高压储气罐用于烘干炉打开时快速置换、吹扫和停电、误操作等紧急情况发生时的缓冲器。蒸汽内还需要加入氮气或二氧化碳,含量需要超过点火限量,可以使用加压储罐或液态氮气。在某些方面,密闭烘干炉比传统空气吹扫烘干炉更加安全,传统型在吹扫时形成可燃与不可燃去的界面,温度可能会超出混合气体许可引发事故,而密闭烘干炉没有这个吹扫界面,超温也不会引燃气体。不管什么原因停止运行,外界空气也不能进入烘干炉,除非气体冷凝体积缩小吸入空气。Wolverine系统设计杜绝了烘干炉内冷凝引起体积收缩引入空气。通常涂装工艺停止时,蒸汽冷凝温度控制在蒸气压小于最低着火下限,这是低氧含量和低蒸汽压双保险。当烘干炉关闭或者周末休息,不需要排空烘干炉内气体。

4.3、等离子催化、光氧化等,没见过,据说可以用于气量很小,溶剂品种单一的场所。

国产的简易的常压冷凝设备已有很多工厂使用,可以大大降低危废处理量。

往期链接:

FMEA,想说爱你不容易

涂装体系那些事儿

危废

季节

地主

规划

稀缺

死狗

预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇



转载请注明地址:http://www.ganqif.com/gqgx/7078.html
  • 上一篇文章:
  • 下一篇文章: 没有了
  • 热点文章

    • 没有热点文章

    推荐文章

    • 没有推荐文章