浅析空滤系统在汽车涂装线的应用

1、浅析空滤系统在汽车涂装线的应用刘继华 胡卫华(奇瑞汽车股份有限公司 241009)【摘要】涂装的洁净度是涂装质量生命线，油漆车身外观表面作为顾客的第一印象，其质量要求之高愈来愈严格，国内大部分轿车车身表面涂层要求在最明显的部位（一区/二区）最多只允许有 12 个颗粒，国外部分汽车厂家对车身表面涂层的颗粒及脏点要求为零缺陷。在汽车涂装的各个设备及工序中，大量的使用了各种类型的空气过滤系统，来过滤空气中的粉尘、颗粒及悬浮物质等，以达到涂装的施工洁净度要求。【关键词】汽车涂装 空气过滤 洁净度 过滤材料5在汽车涂装生产线，当大于或等于10m的空气粉尘混入油漆涂层时，人的肉眼就可以明显看到由粉尘造成的

2、颗粒瑕点。为保证轿车车身表面油漆涂层质量要求，汽车涂装生产线使用了大量的空气过滤材料，包括过滤棉、初中高效过滤袋、高温过滤器等，以清除在喷漆、烘烤、打磨等工序内空气中的粉尘及颗粒。一、涂装的清洁度要求对于涂装生产线的洁净度要求，目前主要标准有iso 14644-1：洁净室和洁净区空气洁净度等级，具体指标见表（一）：iso 14644-1 洁净室和洁净区空气洁净度等级iso分级不小于表列粒径最高粒子浓度/(粒/m3)对应传统分级0.1m0.2m0.3m0.5m1m5msi英制iso 1级iso 2级iso 3级iso 4级iso 5级iso 6级iso 7级iso 8级iso 9级1010010

3、0010000100000100000022423723702370023700010102102010020102000435352352035200352000352000035200000883832832083200832000832000029293293029300293000m 1.5m 2.5m 3.5m 4.5m 5.5m 6.5110100100010000100000 表（一）一般来说，涂装线要求最低的洁净室级别为iso 8级，相当于传统的100000级洁净室。此时，大于或等于5m颗粒物计数不大于293000 与上表不符，应是 29300个/ m3或0.0293个/ cm

4、3。某涂装生产线工艺控制计划中明确表示：“喷漆室内使用微粒计数器进行洁净度测量：无粒径大于5m的微粒；5m以下的微粒100个/cm3；” audit扣分标准：“脏点、颗粒及纤维项：在一区/二区漆膜中含有1-3个明显（直径在0.5mm1.5mm之间）脏点、颗粒等判定为c级缺陷，扣分20分”。这些指标对涂装线的洁净度都提出了很高的要求。如何过滤空气中的粉尘、颗粒及悬浮物质等，成了保持涂装洁净度的一个最重要的工艺。 二、空气过滤原理众所周知，空气的组成成分除氧、氮、氩混合气体外还含有悬浮颗粒等微粒物质，悬浮颗粒的尺寸单位通常用微米（m:1米的百万分之一）。涂装常见油漆层的膜厚分布为：电泳1824m+

5、中涂2535m+色漆1218m+清漆3045m，大于10微米以上的悬浮颗粒就能在漆膜表面造成缺陷：脏点、颗粒等，破坏漆层表面的光滑平整度，引起顾客的报怨或者audit扣分。颗粒在油漆表层的缺陷示意如图（1）、（2）所示图（1）图（2）空气过滤材料的过滤原理分四大过程：1、惯性效应：由于惯性作用，粉尘颗粒不随纤维附近的气流流动，而是直接于滤料纤维发生碰撞被捕获。图（3）2、拦截效应：指当一个粉尘颗粒在气流运动中于纤维接触的机械过程。图（4）3、扩散效应：当饱含粉尘的空气通过过滤材料时，微小的颗粒做布朗运动，增加了微粒与纤维接触并停留在上面的运动。图（5）4、滤出效应：当一颗粉尘颗粒的最小尺度比紧

6、邻着的滤材纤维之间的空袭大的时候发生的机械过程。图（6）图（3）图（4）图（5）图（6）涂装用的过滤材料如：过滤棉、初中高效过滤袋、高温过滤器、平板过滤器等依靠上述原理进行空气中的粉尘颗粒过滤。三、涂装用过滤材料分类涂装用各种过滤器都具有各自特定的功能，它的功能决定了它的作用及使用范围，涂装车间在供排风空调的初、中、高效过滤段、喷漆室动静压室、烘干炉三元体、四元体、烘干炉循环风道、强冷室送风单元等设备内，配置有不同类型的空滤材料。1、空调送风系统第一级（初级）过滤器：分为两级：一级放置于空调吸风口处，专用于阻挡小昆虫、粗砾物质等，防止杂物被空调吸风口处强大的吸引负压而捕获。一般为空调尼龙网或平

7、板式结构的g1g2过滤器，表面被堵塞后可进行冲洗反复使用。二级放置于空调机组风机前，为袋式结构的g3g4过滤器，要求计重效率60-80%，容尘量为400g/m2，运行周期400-500小时。2、空调送风系统第二级（中级）过滤器：其功能是去除1.0m的尘埃粒子，在空调净化系统中作为中间过滤器，其作用是减少高效过滤器的负荷，延长高效过滤袋的使用寿命。选用f5f6袋式过滤器，容尘量为150g/m2，使用袋页热熔缝合，运行周期1800-2000小时。3、动压室高效过滤器;是空调净化系统中的终端过滤器，其功能是去除0.3m的尘埃粒子。选用合成纤维的f7f8袋式过滤器，容尘量为150g/m2，使用袋页热熔

8、缝合，运行周期2500-2700小时。4、第三道末级顶棉过滤器：顶篷过滤棉，容尘量为430 g/m2。选用级别为f5f6毯式过滤器，运行周期为3600-4000小时。图（7） 图（8）5、烘房系统过滤器配置（一）三元体换热装置：在循环风机入口前设有f6级别的玻纤滤纸盒式过滤器；容尘量为200 g/m2，使用周期2800-3000小时。6、烘道过滤器：在烘道的各分散出口中设有f8级别的玻纤毡滤材板式过滤器，容尘量为32 g/m2。图（9） 图（10） 如：某轿车涂装线空气过滤系统实际应用如下表：空气过滤系统应用实例序号过滤位置过滤级别型式1空调吸风口g2过滤板2空调箱内初效g4过滤袋3空调箱内中

9、效f6过滤袋4喷漆室动压室高效f8过滤袋5喷漆室静压室f6过滤棉6烘干炉四元体内f6箱式过滤器7烘干炉风道出口f8过滤板表（二） 四、涂装用过滤材料设计及选型1 、合理确定各级过滤器效率鉴于最末一级过滤器决定送风的洁净程度，上游各级过滤器主要起保护作用，保护下风端过滤器以延长其使用寿命。设计时，应首先根据送风的洁净要求确定末级过滤器的效率，然后选择起保护作用的上游过滤器，起保护作用的过滤器统称“预过滤器”。需注意的是：应妥善匹配各级过滤器的效率，若相邻两级的效率相差太大，则前一级起不到保护后一级的作用。使用欧洲效率规格分类时，可每隔24档设置一级过滤器。选择预过滤器时要将使用环境、备件费用、运

10、行能耗、维护与供货等因素综合考虑后决定，如：在部分无风沙、低污染地区，过滤器前可不设预过滤器。2、选择过滤面积大的过滤器过滤器中滤材的展开面积通常是过滤器迎风面的数倍、数十倍，甚至上百倍。过滤面积大，能容纳的粉尘就多，过滤器的使用寿命就长。过滤面积大，气流穿过材料的速度就低，过滤器的阻力就小。增加过滤面积是延长过滤器使用寿命的最有效手段。经验表明，对于同种结构、同样滤材的过滤器，当终阻力确定时：过滤面积增加50 ，过滤器的使用寿命会延长70-80 ；面积增加一倍，过滤器的使用寿命约是原来的三倍。当然，增加过滤面积时，要考虑过滤器的结构和现场条件。例如袋式过滤器，可以通过增加滤袋的数量和滤袋的长

11、度来增加过滤面积；对于传统有隔板过滤器，可以同厂家探讨减小隔板间距以增加滤纸褶数可能性。在新设计的项目中，应选择能容纳过滤材料多的那种过滤器。过滤面积的大小对过滤器效率没多大影响。使用寿命的延长还意味着维护人工费用的减少和风险的减少。此外，过滤面积增大后滤袋的初阻力会降低，空调系统的能耗费用也会相对减少。 3、风速对过滤效率的影响在多数情况下，风速越低，过滤器的使用效果越好，因为在低风速下，小尘埃扩散作用明显。气体在滤材中滞留的时间就长一些，粉尘就有更多的机会撞击障碍物，因此过滤效果明显。对于高效过滤器，风速减少，粉尘通过滤材的机率降低而效率会增加。风速增大一倍，透过滤材的粉尘机率会增大一倍，

12、效率会降低一个数量级。虽然在风速较低时，大颗粒作惯性运动时与纤维碰撞的几率减少，但是在实际应用中这种影响并不明显，因为风速减少了，纤维对粉尘的反弹力也小，粉尘更容易粘附，过滤效果明显提高，所以在实际应用中尽量设定合理的、低风速的过滤器。4、终阻值过滤器达到一定阻值时，就要求更换新的过滤器，这是保证整个通风过滤系统过滤效果的保险值，大多数情况下，过滤器的终阻值设定为初阻值的24倍。过滤器越脏，阻力增大，空调系统风量锐减，所以过滤器是易耗品，不能认为吹散粉尘，清洗滤材后，过滤阻力不再增高就认为过滤器已恢复过滤机能，其实此时的过滤效率为零。所以实际应用中应定期及时的检查过滤器的终阻值，并按要求进行过

13、滤器更换。 图（11） 图（12） 要想过滤器阻力低，滤料必须蓬松度好，同样效率的滤料，细纤维的阻力较低；一般来说，效率较高的过滤器阻力也较大。 5、选型和选材方面涂装过滤系统的选型及选材要从过滤效率和经济角度等出发，空气过滤的成本，需结合价格与它的使用寿命、过滤效率以及维护所需的时间相结合起来的，最重要的是将过滤器利用到以整个使用寿命周期中最低的平均阻力值来达到过滤效率的这一最佳状态，以使整个系统的能源成本保持在最低。在选型上，如安装空间允许，过滤材料应尽量选择过滤面积大的型号，如：能装袋式的就不用平板式的，能装箱式的就不用折板式的。虽然从过滤器单个购买成本而言，过滤面积大的成本高，但结合使

14、用寿命、过滤效率等还是前者更加经济，同时还减少了生产线滤材更换成本以及避免了不必要的停机费用。在选材上，要求过滤器不能掉纤维，不能有脱落现象。常温过滤器应尽可能选择100的聚酯纤维过滤材料，这种滤材不仅透气性好，容尘量高，而且由于是纤维在一定高温下自行融合的结构，可最大程度避免纤维脱落的可能性，减少油漆纤维缺陷。在耐高温过滤器的选材上需尽可能地使用纤维强度高、表面处理光洁的玻纤滤纸来制作加工。这样更有利于对车间洁净度的控制。五、结束语洁净度是涂装线重要要素之一，也是保证生产合格油漆产品的关键因素，而空气过滤系统直接影响整个涂装线的洁净度，所以空气过滤系统的选择和维护非常重要，如何选用经济合理的空气过滤系统，不仅保证洁净度，满足工艺、质量要求，而且更换周期长，运行费用低，这是值得涂装生产线深究的一个方向。参考文献   （1）