喷漆工艺及其污染治理

喷漆工艺及其污染治理

太原市机械电子工业局 郭永葆


摘 要：介绍了涂料及其毒性，阐述了喷漆工艺特点及其危废治理
关键字：涂料；喷涂工艺；污染治理；危废处置

前 言
2008年9月2日中华人民共和国环境保护部令第2号公布了新修订的《建设项目环境影响评价分类管理名录》，自2008年10月1日起施行。该《名录》规定，机械、电子类建设项目工程“有电镀、喷漆工艺”的，要编制环境影响报告书。本文专题介绍“喷漆工艺及其污染治理”，以期对报告书的编制、审核有所帮助。
1 涂料成分及其毒性
1.1 涂料及其分类
1.1.1 涂料与油漆
涂料是一种材料，它可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的薄膜——涂膜，或称漆膜、涂层。
这层薄膜起保护功能（防腐、防水、防油、耐化学品、耐光、耐温等）、装饰功能（颜色、光泽、图案和平整性等）、其它功能（标记、防污、绝缘等）。
涂料可以是油漆，此外，还有煤焦油等。
早期用植物油（桐油、大漆——“中国漆”、核桃油等），称为“油漆”。现泛指油类和漆类涂料产品。
1.1.2 GB2705-92《涂料产品 命名和分类》的相关内容
①.分类：以涂料漆基中主要成膜物质为基础分类。共有以下十七类：油脂、天然树脂、酚醛树脂、沥青、醇酸树脂、氨基树脂、硝酸纤维素（酯）、纤维素酯与纤维素醚、过氯乙烯树脂、烯类树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、元素有机聚合物、橡胶及其它成膜物质。
②.命名：全名一般由颜色或颜料名称加上成膜物质名称，再加上“基本名称”组成。“基本名称”表示涂料的基本品种、特性和专业用途，共有99种。其中机械、电子工业（通用、专用设备制造、铁路运输设备制造、汽车、摩托车制造、自行车制造、船舶及浮动装置制造、交通器材及其他交通运输设备制造、电器机械及器材制造、仪器仪表及文化、办公用机械制造等）常用涂料约有60余种。这些涂料绝大部分可以采用喷涂技术涂覆在涂件表面，可见喷漆工艺是一种机电行业应用的十分广泛的表面涂覆工艺。为与家具、建筑、玩具、塑料、文具、轻工等行业用涂料大致区分，也可以把前者统称为“工业油漆”，当然“工业油漆”的用途并不仅仅局限在机电工业。
1.2 涂料的成分
涂料主要由四部分组成：成膜物质、颜料、溶剂、助剂。
①.成膜物质：主要是各类合成树脂。
②.颜料。
③.溶剂：水、无机化合物和有机化合物。它能将涂料中的成膜物质溶解或分散为均匀的液态。溶剂有的是涂料制造时加入，有的是使用时加入。施工时——尤其是“喷漆”时，溶剂从涂料中挥发出来，形成油漆工艺最主要的污染物——“漆雾”的主要成分之一。这是我们要关注的重点。
④.助剂：消泡剂、润湿剂、防流挂、防沉降、催干剂、增塑剂、防霉剂等。它可对涂料或涂膜某一特定方面的性能起改进作用，它在涂料成膜后存在涂膜中。
喷漆时，还会形成大量“飞漆”。既浪费了涂料，同时产生严重的“漆雾”污染、“漆渣”污染。
1.3 涂料的毒性
1.3.1 溶剂及其毒性
①.萜烯溶剂：松节油、松油等松树分泌物。
②.石油溶剂：汽油、松香水、火油等石油分馏烃类产品。油性漆、磁性漆常用松香水作溶剂。
③.煤焦溶剂：苯、甲苯、二甲苯等煤干镏烃类产品。
苯为剧毒溶剂。少量吸入也会对人体造成长期的损害。它能在神经系统和骨髓内蓄积，苯环氧化，转为强毒的酚类，使神经系统和造血组织受到损害。引起血液中白血球、血小板数减少，长期接触可引起白血病。
甲苯主要作醇酸漆溶剂与环氧树脂、喷漆等的稀释剂。二甲苯可代替松香水作油性漆、磁性漆溶剂。甲苯、二甲苯为中等毒性溶剂。吸入人体，甲苯、二甲苯甲基氧化，依次转为苯甲醇、苯甲酸、马尿酸（苯甲酰甘氨酸），对人体有麻醉、刺激作用，高浓度时对神经系统有毒害作用。
④.脂类溶剂：醋酸丁酯、乙酸乙酯、醋酸乙酯、醋酸戊脂等低碳的有机酸和醇的结合物。醋酸丁酯用于喷漆中，毒性小。
⑤.酮类溶剂：丙酮、甲乙酮、甲异丙酮、环己酮、甲己酮等有机溶剂。丙酮多用于喷漆，极易燃。
⑥.醇类溶剂：乙醇、丁醇等有机溶剂，能与水混合。乙醇作乙基纤维溶剂。丁醇作氨基树脂溶剂。
⑦.其它溶剂：乙二醇醚类溶剂（主要是乙二醇丁醚），广泛用于水基涂料。在体内经代谢后会形成剧毒的化合物，对人体的血液系统和神经系统造成永久的损害，长期接触高浓度的乙二醇醚类溶剂可致癌。对生殖系统产生损害，导致不育。
颜料、助剂及其毒性
①.颜料中的铅会造成慢性中毒。
②.增塑剂邻苯二甲酸酯类（邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯DBP、邻苯二甲酸二辛酯DOP）。其中DBP、DOP为我国环境优先污染物，它们起类似雌性激素的作用，被称为“环境激素”。可使男人津液量和精子数量减少，精子运动能力低下，精子形态异常，严重的导致睾丸癌。还可使女童性早熟。
③.固化剂TDI（甲苯二异氰酸酯）。有剧毒。会损害人的肝、肾功能，长期接触高浓度的TDI蒸汽会致癌。
④.挥发性有机化合物VOC.主要成分有烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，包括苯系物、有机氯化物、氟利昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。其毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和粘膜，对人体产生急性损害。
上述组成涂料的物质具有毒性(Toxicity)，同时又具有易燃性（Ignitability）。因此，涂料、涂料废物被列入《国家危险废物》，废物类别HW12。
2 喷漆工艺及其污染
2.1 涂料涂装技术
2.1.1 液态涂料涂覆技术
①.喷涂——喷漆：
油漆喷涂——是机械电子工业（尤其是汽车、自行车、摩托车、仪器仪表、家电等定型产品大批量流水线生产产品）应用最广泛的涂覆技术。也是所有涂覆工艺中污染最严重的工艺。传统的喷漆工艺，是利用压缩空气将油漆从对准待涂工件的喷枪吹出、雾化，使工件表面被油漆均匀涂覆。但是，在喷漆过程中，由于压缩空气的作用，会产生大量“飞漆”,漂浮在施工作业的空间；“飞漆”粘附在作业场所的屋顶、墙壁上，沉降到地面，形成“漆渣”。喷涂工艺对涂料的利用率约50%左右。
②.浸涂——浸漆：
浸漆工艺适用于对涂膜厚度均匀要求不高及无机加工孔洞或方便进行表面掩蔽的涂件。如机架类产品、变压器铁芯等。浸漆是把工件全浸入油漆中后提出，淋去挂在工件上过量的油漆，在工件表面形成一层漆膜的工艺。浸漆不存在“飞漆”问题，但有溶剂挥发与地面少量滴漆问题。浸漆工艺对涂料的利用率较高，为70-80%。
③.流涂：
广泛用于家电镶板及带凹陷不易喷涂的工件、开口宽大不易喷涂的工件与太大不能浸涂的工件。流涂是用泵以0.02-0.2MPa的压力将油漆从喷嘴中挤出，涂覆在传送器上的工件上。过量的油漆，溢流淋滴返回储槽循环使用。流漆有溶剂挥发问题。流漆工艺对涂料的利用率高达近95%。
④.辊涂或卷涂：
用于薄板或带材单面或双面高速连续机械涂覆。它将沾有涂料的旋转的涂辊把涂料“转印”到工件表面，形成所需厚度的漆膜。涂辊用聚氨酯或氯丁橡胶、丁二烯橡胶制成。使用低挥发性涂料。可严格控制涂膜厚度。
⑤.帘涂：
也是用于薄板或带材涂覆。涂料用泵送或重力溢流使之通过可调缝隙形成“漆帘”，涂覆于工件表面。帘涂是涂料损失最少的一种高速涂覆工艺。
⑥.滚涂或旋转鼓涂覆：
用于单重小于0.5Kg的螺钉、螺母、小螺丝之类的小零件。它是将一定量的涂料泼洒在盛放工件的滚筒或旋转鼓中，使涂料均匀涂粘到工件表面上的一种工艺。
⑦.电泳涂覆：
主要指“阴极电泳涂覆”，用于汽车、摩托车、自行车、家电、轻工产品及装饰线工艺品等的表面涂覆。其漆膜的附着力强、遮盖力强、抗蚀性高（中性盐雾试验达1000h）。电泳漆为水性漆。常用阴极电泳漆有环氧树脂漆、丙烯酸树脂漆及聚氨酯漆。它是将电泳漆用蒸馏水稀释，将工件作为阴极，涂料粒子带正电，在电场力的作用下，涂料粒子在工件上沉积成膜。电泳不存在溶剂挥发问题。
2.1.2 固态涂料涂覆技术
即“粉末涂覆”。它不用溶剂，而是将涂料物质细粉末覆盖在工件上后，以超过粉末熔点的温度将之熔化，在工件上形成漆膜。粉末涂覆包括“静电喷涂”、“流态床”与“静电流态床”三种工艺。在粉末进行收集和回用的条件下，粉末涂料的利用率几乎为100%。“静电喷涂”是利用静电吸附作用将粉末涂料吸附于常温态工件上，然后加温熔融形成漆膜。“流态床”是将已预热到涂料熔点温度以上的工件置入流态化悬浮着的涂料粉末中，与工件接触的涂料粉末熔融涂覆于工件上形成漆膜。“静电流态床”是将电极设置于粉末室，使流态床涂料粉末荷负电，吸附于接地的工件上。粉末涂覆不存在溶剂污染问题。主要是涂料粉末回收利用问题。已有专业生产成套粉末喷涂设备的企业，其产品配有完整的粉末回收系统。还配备预防爆炸系统。
2.2 喷漆污染
主要是漆雾、漆渣、废漆桶及漆雾污染治理产生的二次污染物（包括含漆废水、危险固废等）。
当然，为了保证涂覆质量，喷漆前要对工件进行表面准备。不仅要清除表面的污染物（油脂类、尘粒、锈、轧皮、水、盐等），还要保证表面使当的粗糙度。表面准备会产生工业废水、泥渣、粉尘、噪声等污染，本文就不作阐述了。
喷漆漆膜固化，有的是自然风干，有的(烤漆)要烘烤。逸出的溶剂气体应用充足的新鲜空气稀释排放。要防止遇明火燃烧、爆炸。
3 喷漆污染治理技术
3.1 漆雾干法治理技术
喷漆车间要建半封闭或全封闭的喷漆室。
漆雾干法治理最常用的是“活性炭吸附法”。喷漆室在漆雾净化系统引风机抽吸作用下形成负压。漆雾在负压作用下，首先被引入“漆雾过滤器”，通过“滤绵”，滤掉液态漆滴。气态溶剂接着进入“活性炭吸附塔”，被塔内固定层活性炭吸附。净化后的气体经排气筒排出大气中。经过一定使用周期后，“滤绵”及“活性炭”会饱和，丧失净化功能，造成所排气体污染物浓度超标。这时，必须及时更换新的“滤绵”和“活性炭”。
这类喷漆室有专业生产企业，产品设计规范，结构合理，成本较低。可以按用户需要设计制造，比较方便。有的产品还有“饱和活性炭水蒸气脱附再生”装置，减少了废活性炭的产生。对漆膜质量要求更高的还配有空气净化装置，滤清进入喷漆室的空气。
由于漆雾干法治理技术不存在含漆废水的污染问题及相应的污水处理设施、费用，已被大量采用，取代了传统的漆雾湿法治理技术。
3.2 漆雾湿法治理技术
有“水帘式”、“水旋式”、“无泵水幕式”、“水滤式”及“油帘式”等形式喷漆室。已很少使用。
4 涂料危险废物处置
4.1 涂料危险废物的种类
喷漆、上漆过程中产生的涂料废物，如：废漆桶、废漆具、漆渣、废滤绵、废活性炭等。危险废物编号为： HW900-252-12。
4.2 涂料危险废物的处置
①.设置“危险废物暂存库”存放：
应按照国家《危险废物污染防治技术政策》中“危险废物的储存”要求建设“危险废物暂存库”，并制定企业“危险废物管理办法”，将生产中产生的上述危险废物及时收集、存放在库中的指定位置。
②.废漆桶：由原油漆生产厂回收或交有资质回收、清洗、再生废漆桶的单位处置。回收要按《危险废物转移联单管理办法》的规定执行。
③.废漆具、漆渣、废滤绵、废活性炭：可按照《危险废物污染防治技术政策》中“危险废物的焚烧处置”要求去焚烧。