家具行業(yè)有機廢氣治理推薦工藝 及生產線低揮發(fā)性涂料改造技術手冊
1 前言
1.1 概述
為了貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》及《深圳市大氣環(huán)境質量提升計劃》（深府辦〔2013〕19號），促進深圳市家具行業(yè)VOCs氣體減排，產業(yè)優(yōu)化升級，為深圳市家具生產企業(yè)有機廢氣的治理和生產線低揮發(fā)性涂料改造提供技術方法指引，深圳市人居環(huán)境委員會特編制本手冊。
本手冊結合深圳市家具行業(yè)有機廢氣治理的現狀及生產線使用的涂料類型，按照源頭控制為主，末端治理為輔的原則，從有機廢氣的產生源頭和末端治理兩方面出發(fā)，針對深圳市家具行業(yè)生產線低揮發(fā)性涂料的改造和有機廢氣治理的工藝提出要求。
本手冊可用于相關企業(yè)的生產工藝改造、廢氣治理設施改造和環(huán)?？冃гu定，將根據技術工藝發(fā)展狀況適時修訂。
1.2 編制依據和原則
1.2.1 編制原則
（1）可持續(xù)發(fā)展原則。指導、鼓勵家具企業(yè)實施有機廢氣治理工藝及生產線低揮發(fā)性涂料改造技術，促進社會、經濟和環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展，走生產發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好的文明發(fā)展道路；
（2）預防為主原則。源頭控制為主，末端治理為輔，積極推進企業(yè)進行有機廢氣的治理工藝及生產線低揮發(fā)性涂料改造，實現全行業(yè)污染減排和產業(yè)升級；
（3）可操作性原則。所推薦的工藝技術體現實用性和經濟性特點，使企業(yè)通過改造項目，實現環(huán)境效益與經濟效益“雙贏”的目標。
1.2.2 編制依據
[1]《深圳市家具行業(yè)清潔生產技術指引》，深圳市環(huán)境保護局，2008.4；
[2]《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）；
[3]《廣東省地方標準大氣污染物排放限值》（DB4427-2001）；
[4]《家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》（DB 44/814-2010）；
[5]《深圳市大氣環(huán)境質量提升計劃》（深府辦〔2013〕19號），深圳市人民政府辦公廳；
[6]《環(huán)境標志產品技術要求 家具》（HJ/T 303-2006），國家環(huán)境保護總局；
[7]《產生揮發(fā)性有機物各行業(yè)基本情況及其排放控制要求》，廣州市環(huán)境保護局；
[8]《室內裝飾裝修材料 溶劑型木器涂料中有害物質限量》（GB18581-2009）；
[9]《硝基清漆》（HG/T2592-1994），中華人民共和國化學工業(yè)部；
[10]《室內裝飾裝修用溶劑型硝基木器涂料》（GB/T23998-2009）；
[11]《聚氨酯防水涂料》（GB/T19250-2003）；
[12]《溶劑型聚氨酯涂料（雙組分）》（HG/T 2454-2006），中華人民共和國化學工業(yè)部；
[13]《木器用不飽和聚脂漆》（LY/T1740-2008），國家林業(yè)局；
[14]《環(huán)境標志產品技術要求 水性涂料》（HJ/T 201-2005），國家環(huán)境保護總局；
[15]《紫外光（UV）固化木器涂料》（HG/T 3655-2012），中華人民共和國化學工業(yè)部。
1.3 適用范圍
本手冊適用于生產板式家具、實木家具的企業(yè)。生產金屬家具、塑料家具的企業(yè)可參考《機電制造行業(yè)有機廢氣治理推薦工藝及生產線低揮發(fā)性涂料及清洗劑改造技術手冊》。
板式家具是指以人造板為基本材料，配以各種貼紙或者木皮，經封邊、噴漆修飾而制成的家具。
實木家具是指純實木家具，即指所有材料都是未經再次加工的天然材料，不使用任何人造板制成的家具。
2 污染來源及治理控制要求
2.1 VOCs產排污環(huán)節(jié)分析
家具生產的VOCs產污節(jié)點與排放方式如圖1所示。
圖1 家具行業(yè) VOCs 產污節(jié)點與排放方式
家具行業(yè)主要的 VOCs 排放來源包括涂料調配、涂裝和干燥過程中涂料的揮發(fā)與損失。VOCs的排放量與涂料類型有著密切的關系。
木器涂料（包括家具和室內裝飾裝修涂料）的主要品種有硝基漆（NC）、聚氨酯涂料（PU）、不飽和聚酯涂料（PE）、氨基酸固化涂料（AC）、紫外光固化涂料（UV）和水性涂料（W）六大類。按涂料的形態(tài)分類，硝基漆（NC） 和聚氨酯涂料（PU）屬于溶劑型涂料（油性漆），不飽和聚酯涂料（PE）屬于高固體分涂料（含不揮發(fā)分70%以上），氨基酸固化涂料（AC）和紫外光固化涂料（UV）屬于無溶劑型涂料。
由于這些涂料性能不同，用途上亦各有側重，國內以占75%以上的聚氨酯涂料（PU）為絕對優(yōu)勢，硝基漆（NC）為輔。目前家具行業(yè)使用的涂料大多數為傳統(tǒng)的溶劑型涂料（油性漆）。
溶劑型涂料是以有機溶劑為分散介質而制得的建筑涂料，其VOCs含量一般高于550g/L?！妒覂妊b飾裝修材料 溶劑型木器涂料中有害物質限量》（GB18581-2009）規(guī)定的溶劑型木器涂料中有害物質限量值見表1。
表1 溶劑型木器涂料中有害物質限量
2.1.1 涂裝工藝流程
完整的涂裝過程包括涂裝、流平、烘干等。家具生產的涂裝工藝如圖2所示。
圖2 涂裝工藝流程
（1）涂裝
所謂涂裝即指對金屬和非金屬表面覆蓋保護層或裝飾層。按施工方式，可分為：
（2）流平
工件受漆后，在密閉、清潔的、有一定空氣流速的遂道內運行10—15分鐘，稱為流平。流平的作用是使噴漆后噴在材料表面上的漆滴攤平，并使溶劑揮發(fā)一些，以防止在烘烤時漆膜上出現針孔。流平是優(yōu)質噴漆生產線工藝中的必須環(huán)節(jié)。
（3）烘干
是指用某種方式去除溶劑保留固體含量的工藝過程。
（4）打磨
人工用砂紙或用打磨機磨擦漆膜表面，使其光滑精致。進行二次涂裝。
2.1.2 涂裝涂料類型
（1）常見的木器涂料品種介紹
木器涂料的主要品種有硝基漆（NC）、聚氨酯涂料（PU）、不飽和聚酯涂料（PE） 、氨基酸固化涂料（AC）、紫外光固化涂料（UV） 和水性涂料（W）六大類。
①硝基涂料（NC）
硝基涂料也稱消化纖維素涂料（Nitrocellulose即硝酸纖維素，縮寫NC）、臘克漆或NC涂料，是以硝化纖維為主體，配合其他合成樹脂、顏料、增塑劑、助劑、溶劑、稀釋劑等調制而成的單組分涂料，依靠溶劑揮發(fā)固化成膜，不需要固化劑。
● 優(yōu)點
a干燥迅速 。一般的油漆干燥時間需經過24小時，而硝基漆只要十幾分鐘就可干燥，這樣就大大節(jié)省施工時間，提高工作效率；
b施工簡單。硝基涂料是單組份產品，調配時只需加入適量的天那水即可進行噴涂；
c光澤穩(wěn)定：受環(huán)境的影響較小。
● 缺點
a豐滿度不夠。因硝基涂料的固含量較低，難以形成厚實的漆膜；
b硬度不夠。硝基涂料的硬度一般在BH；3、漆膜表面不耐溶劑。
②不飽和聚酯涂料（PE）
不飽和聚酯涂料（Polyester resin，縮寫PE）是指主要以不飽和聚酯為主要成膜物質的一類涂料。聚酯涂料是家具涂料中獨具特點的種類，由主劑、促進劑（藍水）、引發(fā)劑（白水）三者相互調合發(fā)生聚合反應而固化，其交聯單體苯乙烯兼有溶劑與成膜物質的雙重作用，從而使聚酯成為無溶劑型涂料，成膜時沒有溶劑揮發(fā)，固體份含量近100%，涂料轉化率極高，一次便可形成較厚涂膜。不飽和聚酯涂料具有優(yōu)異的綜合性能，但操作性不佳（調好的油漆活性期很短，必須在25 min用完等）。
● 優(yōu)點
a具有很好的硬度，可達到3H以上；
b面漆能做出很高的光澤度；
c耐磨、耐酸堿、耐熱性好；
d滿度很高。
● 缺點
a操作性較為復雜，因需加入引發(fā)劑與促進劑才能起到固化作用，引發(fā)劑、促進劑的加入量要依據氣溫、濕度的變化而變化，再則引發(fā)劑與促進劑不能同時調入油漆中，否則易引起火災與爆炸，調配油漆時有嚴格的要求；
b調好的油漆活性期很短，調好的油漆必須在25分鐘之內用完；
c PE面漆目前只有亮光產品，沒有亞光產品。
③聚氨酯涂料（PU）
聚氨酯涂料即聚氨基甲酸酯涂料（Polyurethane，縮寫PU），它是我國家具用涂料中重要的種類，在目前國內家具市場應用最為廣泛。聚氨酯多為雙組分涂料，其中一組為多元醇（或其他含羥基的聚合物）、顏料、助劑、溶劑按比例調合而成，另一組為固化劑，由多異氰酸酯和無水溶劑組成，兩組按一定比例調合涂飾，在常溫下即可發(fā)生化學反應而固化，也可用加溫的方法加快反應固化速度，適應各種季節(jié)環(huán)境。
● 優(yōu)點
a豐滿度、硬度、透明度，都有較優(yōu)秀的表現；
b穩(wěn)工性能好，產品穩(wěn)定性較高；
c可以與其它油漆品種配合，做出不同的表現效果，是一款綜合性能很優(yōu)秀的漆種，應用也最為廣泛。
● 缺點
a施工性差于NC漆；
b豐滿度、硬度差于PE漆。
④酸固化氨基涂料（AC）
氨基漆的主要膜物質由兩部分組成：其一是氨基樹脂組分，主要有丁醚化三聚氰胺甲醛樹脂、甲醚化三聚氰胺甲醛樹脂、丁醚化脲醛樹脂等樹脂；其二是羥基樹脂組分。氨基漆本是烘漆，靠烘烤使漆中樹脂交聯固化，但木材對高溫比較敏感，不適宜高溫烘烤，于是采用酸作催化劑的方法，滿足室溫干燥的條件。
● 優(yōu)點
a漆膜堅硬耐磨；
b漆膜的耐熱、耐水、耐寒性都很高；
c透明度好；
d耐黃變性好。
● 缺點
因漆中含有游離甲醛，對施工者身體傷害較為嚴重，絕大部分企業(yè)已不再使用此類產品。
⑤紫外光固化涂料（UV）
紫外光固化涂料（Ultraviolet Rays，簡稱UV涂料），又稱輻射固化涂料或光敏涂料，是近20年來開發(fā)的一種環(huán)保節(jié)能涂料。它主要由光活性齊聚體、光活性單體、光引發(fā)劑等組成，利用紫外線（UV）或電子束（EB）等光源的輻射作用，使液體化學物質快速聚合交聯來實現固化。該涂料活性期長，貯運方便，固體分接近100%，且具有無污染、高效率的特點。
● 優(yōu)點
a為目前最為環(huán)保的油漆品種之一；
b固含量極高；
c硬度好，透明度高；
d耐黃變性優(yōu)良；
e活化期長；
f效率高，涂裝成本低（正常是常規(guī)涂裝成本的一半）是常規(guī)涂裝效率的數十倍。
● 缺點
a要求設備投入大；
b要有足夠量的貨源，才能滿足其生產所需，連續(xù)化的生產才能體現其效率及成本的控制；
c輥涂面漆表現出來的效果略差于PU面漆產品；
d輥涂產品要求被涂件為平面。
⑥水性涂料（W）
凡是用水作溶劑或作分散介質的涂料，都可成為水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀釋性涂料、水分散性涂料（乳膠涂料）三類。水溶性涂料是以水溶性樹脂為成膜物質，已聚乙烯醇及其改性物為代表，還有水溶性醇酸樹脂、水溶性環(huán)氧樹脂及無機高分子水性樹脂等。水稀釋性涂料是指在乳化劑的作用下靠機械攪拌使樹脂分散在水中配制成的涂料，在施工中可以用水來稀釋。水分散性涂料主要是指以合成樹脂乳液為成膜物配制的涂料，就是我們經常見到的乳膠漆，家裝中的墻面漆及家具漆多屬此類。水性涂料因其良好的環(huán)保性能，越來越收到人們的歡迎。
● 優(yōu)點
a為目前最為環(huán)保的油漆品種之一；
b施工極為方便；
c施工效率高；
d活化期較長；
e漆膜干燥后，無任何氣味。
● 缺點
a漆膜比較薄，豐滿度不夠；
b硬度不高。
（2）深圳市常見的木器涂料品種介紹
據調查，深圳市家具行業(yè)生產中常用的涂料品種以聚氨酯涂料（PU）和紫外光固化涂料（UV）為主，少量硝基涂料（NC）和水性涂料（W）等。其中硝基涂料（NC）和聚氨酯涂料（PU）屬于溶劑型涂料（油性漆）。
①溶劑型涂料（油性漆）
溶劑型涂料是以有機溶劑為分散介質而制得的建筑涂料。
● 環(huán)境友好型分析
NC/PU使用時需大量用到有機溶劑（稀釋劑）稀釋后才能使用，有機溶劑的添加比例為80%至120%。聚氨酯涂料（PU）更需加含游離TDI的固化劑，加上NC/PU生產后儲存時的有機溶劑，油漆有機溶劑總含量達到60%~85%，其中三苯的含量就直接達到30~50%，還有微量重金屬、1%左右的有力TDI和5%左右的毒性增塑劑等，這些有機化學物質均會隨著涂裝過程和涂裝后的漆膜干燥而全部會發(fā)于空氣中。
● 常見施工方法
噴涂、輥涂、淋涂。
②水性涂料
水性涂料就是以水為稀釋劑、不含有機溶劑的涂料。
● 環(huán)境友好型分析
水性涂料不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離TDI有毒重金屬，無毒無刺激氣味。以水作溶劑，節(jié)省大量資源。涂裝工具可用水清洗，大大減少清洗溶劑的消耗。
● 施工方法
噴涂、輥涂、淋涂。
③光固化涂料
光固化涂料又稱光敏涂料，是以紫外光為涂料固化能源，又稱紫外光固化涂料（UV）。與PU、PE、NC等油漆以成膜物質命名方式不同，UV漆是以油漆的固化方式命名的。它是通過機器設備自動噴涂到家具板面上，在紫外光（波長為320-390nm）的炤射下促使引發(fā)劑分解，產生自由基，引發(fā)樹酯反應，瞬間固化成膜。
● 環(huán)境友好型分析
UV漆的固含量達到95%以上，使用過程中沒有溶劑揮發(fā)，所含成分全部固化成膜，對施工操作人員的健康危害及環(huán)境的污染都是最低的，且涂料不含甲醛、苯、TDI重金屬，是真正的綠色環(huán)保產品。
● 常見施工方法：噴涂、輥涂、淋涂。
⑤各類型涂料分析匯總
表2 各涂料分析匯總一覽表
2.1.3 涂裝施工方法和設備
據調查，深圳市家具行業(yè)生產中常用的施工方法以噴涂和輥涂為主，少量淋涂等。
（1）輥涂
輥涂是以轉輥作涂料的載體，涂料在轉輥表面形成一定厚度的濕膜，然后借助轉輥在轉動過程中與被涂物接觸，將涂料涂敷在被涂物的表面。是種高效的涂裝設備，其生產效率是人工噴涂的三倍以上，可以將涂料用擠壓方式壓進導管，也可將涂料100%回收循環(huán)使用和降低50%（針對噴涂而言）以上的涂料成本，但最大的局限就是，只能用于平面涂裝，其他形狀均無法使用，缺點是輥涂重涂時，如果底層涂膜未干就容易出現咬底現象。
工作原理：均布膠輥與均布鋼輪平行靠緊，并勻速向內旋轉，中間產生一個V形的空間，油漆就均勻地流在此處，調節(jié)均布膠輥與均布鋼輥之間的緊密度，就可以控制粘附均布膠輥上的油漆厚度與均勻度；板塊由輸送帶往前勻速推進，與膠輥適當接觸，膠輥上的油漆就均勻的轉印到板塊表面上。
適用類型：用于平面涂裝。
設備簡介：輥涂是采用自動化連續(xù)生產作業(yè)，輥涂設備示意圖見圖3。
圖3 輥涂設備示意圖
（2）噴涂
通過噴槍或碟式霧化器，借助于壓力或離心力，分散成均勻而微細的霧滴，施涂于被涂物表面的涂裝方法。常見的類型為人工噴涂、自動噴涂、靜電噴涂等。
①人工噴涂
利用噴槍人工進行的一種噴涂方法。人工噴涂的優(yōu)勢在于操作靈活方便，適合小批量型產品的油漆。但是，傳統(tǒng)的人工噴漆作業(yè)同樣有許多不足：
a人工操作油漆浪費嚴重，損耗大，增加企業(yè)生產成本。
b噴涂質量不穩(wěn)定。由于人工噴涂的方式不一，在噴涂過程中很難保證上漆量的均勻程度和質量的穩(wěn)定性。
c污染嚴重。由于沒有對漆霧進行處理，嚴重影響了操作人員的健康，并對環(huán)境造成污染。
d生產效率低，不適合大批量的生產。
e人工操作需要大量人工，增加了企業(yè)生產成本和管理成本。
工作原理：由空氣壓縮機產生的壓縮空氣，經噴槍前部的空氣帽噴射出來時，就在與之相連的涂料噴嘴的前部產生了一個比大氣壓低的低壓區(qū)。在噴槍口產生的這個壓力差就把涂料從涂料貯罐中吸出來，并在壓縮空氣高速噴射力的作用下，霧化成微粒噴灑在被涂物表面。
圖4 噴槍原理示意圖
適用類型：各種造型的產品；一般用于平工件外形復雜且有死角的平面涂裝或立體涂裝。
設備簡介：噴槍設備示意圖見圖5。
圖5 噴槍設備示意圖
②自動噴涂
利用電器或機械原理（機械手或機器人）自動控制進行的一種噴涂方法。不僅能夠節(jié)約油漆成本及人工成本，最重要的是能大幅度提高產品質量，并保證產品質量的穩(wěn)定性，從而能夠順利進行大批量穩(wěn)定的生產。
工作原理：是代替人手持噴漆槍將涂料分散成霧狀噴涂于被涂物表面的一種半自動或全自動涂裝設備。
適用類型：適用于平面或板面稍有凹凸的平面涂裝
設備簡介：往復式自動噴涂設備示意圖見圖6。
圖6 往復式自動噴涂設備示意圖
③靜電噴涂
靜電噴涂是利用高壓靜電電場使帶負電的涂料微粒沿著電場相反的方向定向運動，并將涂料微粒吸附在工件表面的一種噴涂方法。
工作原理：涂料經噴嘴霧化后噴出，被霧化的涂料微粒通過槍口的極針或噴盤、噴杯的邊緣時因接觸而帶電，當經過電暈放電所產生的氣體電離區(qū)時，將再一次增加其表面電荷密度。這些帶負電荷的涂料微粒的靜電場作用下，向導極性的工件表面運動，并被沉積在工件表面上形成均勻的涂膜。
適用類型：適用于平面或板面稍有凹凸的平面涂裝
設備簡介：由噴槍、噴杯以及靜電噴涂高壓電源等組成。圖7是一種旋杯式靜電噴涂裝置示意圖。
圖7 旋杯式靜電噴涂設備示意圖
（3）淋涂
物件以一定的速度通過幕狀落下的涂料而被涂裝。通過式淋涂設備適用于大批量聯系生產，生產效率高。
工作原理：系將涂料貯存于高位槽中，通過噴嘴或窄縫從上方淋下，呈簾幕狀淋在由傳送裝置帶動的被涂物上，形成均勻涂膜，多余的涂料流回容器，通過泵送到高位槽循環(huán)使用。
適用類型：適用于平面或板面稍有凹凸的平面涂裝
設備簡介：通過式淋涂設備由室體、涂料槽、溶劑槽、噴淋裝置、涂料泵和通風防火裝置組成，如圖8所示。
圖8 通過時淋涂設備示意圖
（4）各施工方法分析匯總
表3 各施工方法特點一覽表
2.2 VOCs治理控制要求
2.2.1控制要求
（1）根據廣東省《產生揮發(fā)性有機物各行業(yè)基本情況及其排放控制要求》，相關內容如下：
①家具的上漆、干燥和黏合工序要在車間內進行，嚴禁在露天使用涂料、干燥家具、黏合操作，嚴禁在露天堆放涂料和空的涂料桶；
②車間應具有有機氣體收集、凈化裝置且密閉效果好；
③車間揮發(fā)的有機廢氣需經抽風系統(tǒng)集中抽排。車間應配備良好的通風設備，通風設施每小時換氣要達到6次以上，廠區(qū)內車間外的空間無明顯異味；
④涂料使用后及時封閉容器口（包括空的容器），防止溢散；
⑤上過漆的家具不能在露天存放，要及時入庫；
（2）《深圳市大氣環(huán)境質量提升計劃》（深府辦〔2013〕19號）中的要求如下：
①現有工業(yè)項目使用高揮發(fā)性涂料的涂裝工序必須密閉作業(yè)，涂裝生產線有機廢氣收集率和凈化率達到90%以上；
②實施自愿性家具環(huán)保標志制度，鼓勵企業(yè)主動參與；
③水性涂料及紫外光固化涂料等低揮發(fā)性涂料使用率達到90%以上，使用溶劑型涂料的家具涂裝生產線有機廢氣收集率和凈化率達到90%以上；
（3）《深圳市家具制造企業(yè)揮發(fā)性有機物污染治理指導意見》要求如下：
①家具制造企業(yè)VOC污染控制應以源頭控制為主，末端治理為輔，優(yōu)先考慮改用水性漆或UV漆，對于確實無法進行改造的生產線，要求安裝廢氣處理裝置。
②采用活性炭吸附法的工藝必須配備活性炭再生裝置，如“活性炭吸附+熱空氣脫附+催化燃燒”、“活性炭吸附+蒸汽脫附+溶劑回收”等；采用溶劑吸收的工藝不得單純采用自來水作為吸收劑，必須添加相關藥劑以提高溶劑的吸收效率并對吸收飽和后的廢液作無害化處理。
③未進行低揮發(fā)性改造的生產線必須委托有相關資質的單位設計、安裝廢氣處理設施，處理設施的VOC總去除率應達到90%以上，污染物排放必須穩(wěn)定達到《家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》（DB44/801-2010），且設計方案必須經過技術評估后方能施工。
2.2.2排放標準
目前國家尚未頒布家具行業(yè)VOCs的排放標準。
廣東省為有效控制珠三角地區(qū)VOCs排放，頒布的VOCs排放地方控制標準，綜合排放標準1個：《大氣污染排放限值》（DB4427-2001）；典型行業(yè)排放標準4個：①《家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》（DB 44/814-2010）、②《印刷行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》（DB44/ 815-2010）、③《表面涂裝（汽車制造業(yè)）揮發(fā)性有機化合排放標準》（DB44/816-2010）、④《制鞋行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》（DB44/817-2010）。
《家具行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》（DB 44/814-2010）分別對排氣筒VOCs的排放和無組織VOCs的排放作出規(guī)定，具體限值分別見表6和表7。
表6 排氣筒VOCs的排放限值
表7 排氣筒VOCs的排放限值
并對控制VOCs排放的生產工藝和管理提成以下要求：
①家具生產企業(yè)所使用的溶劑型涂料應符合GB 18581的規(guī)定。
②使用溶劑型涂料，采用噴涂和刷涂生產工藝的家具企業(yè)應安裝有效的VOCs治理設施，治理設施應達到設計處理效率；治理設施必須按照生產廠家提供方法進行維護，填寫維護記錄。
③涂料、有機溶劑等原輔材料應儲存在密封容器中。廢棄的涂料桶、有機溶劑容器桶在移交專門的回收處理機構前，應封蓋存儲。
④企業(yè)經營者應每月記錄使用涂料、稀釋劑、固化劑、清洗劑等原輔材料的名稱、廠家、品牌、型號、購入量、使用量和庫存量等資料。
3 有機廢氣治理推薦工藝
3.1 治理技術
VOCs的治理了技術主要分為兩大部分的內容，即回收技術和銷毀技術，如圖3所示。
圖9 VOCs治理技術
目前國內應用于工程實際的處理有機廢氣的方法主要有：直接燃燒法、催化燃燒法、活性炭吸附法和液體吸收法。
3.1.1 直接燃燒法
（1）原理
直接燃燒法是一種將廢氣引入燃燒室，直接與火焰接觸，將廢氣中的燃燒成分燃燒分解成無毒無臭的二氧化碳和水蒸氣的方法。同時為防止廢氣中的碳氫化合物不完全燃燒生成一氧化碳，因此廢氣在燃燒室內，除供給充足氧氣并控制溫度在600-800℃以外，還應保持停留時間0.5-1.0s。
（2）工藝流程及裝置
直接燃燒系統(tǒng)如圖10所示，由燒嘴、燃燒室和熱交換器組成。該燃燒裝置隨廢氣中所含氧氣不同而有差異。當廢氣中含有充足的氧氣，能滿足燃燒所需的氧氣時，不需要補充氧氣的裝置，反之則需要增設空氣補給裝置。為使燃燒系統(tǒng)達到最好的效果，要求燒嘴能形成穩(wěn)定完全燃燒的火焰，廢氣與火焰充分接觸，其燃燒面積應大，燃料的調節(jié)范圍應廣。
圖10 直接燃燒系統(tǒng)
（1-燒嘴 2-燃燒室 3-熱交換器 4-排氣管）
（3）適用范圍：處理濃度較高/熱值較高、高溫度的有機氣體。
2.2.2 催化燃燒法
（1）原理
利用催化劑的作用，使有機物廢氣能在著火點溫度以下進行激烈的氧化燃燒，稱為催化燃燒法。催化劑表面積大而活潑，可將廢氣中的氧大量地吸附在自身表面上，使催化劑表面上的氧濃度大為增加，從而大大加速了氧與有機物蒸氣分子在催化劑表面上的反應速度并降低反應溫度。反應產物一經生成就離開催化劑表面，空出來的表面又立刻吸附氧，如此反復達到加速燃燒反應的目的。
由此可知，催化劑將有機廢氣吸附到表面并使其活化，在催化劑表面的有機廢氣氧化反應較直接燃燒法所需能量低，而且反應更迅速。在實際中，希望在較低溫度下，處理量較多，因此要求活性高的催化劑，一般以鉑、鈀等貴重金屬作為催化劑。
（2）工藝流程及裝置
催化燃燒系統(tǒng)由催化元件、催化燃燒室、熱交換器及安全控制裝置等部分組成。
其系統(tǒng)主要部件即催化元件，外面由不銹鋼制成框架，里面填充表面鍍有催化劑的載體，其催化劑一般使用鈀、鉑等貴重金屬。而載體具有各種形狀、有網狀、球狀、柱體及蜂窩狀等，其載體材料為鎳、鉻等熱合金及陶瓷等。要求催化劑元件具有機械強度高、氣阻小、傳熱性能好等特點。
催化氧化流程和催化燃燒系統(tǒng)如圖11和圖12所示。燃燒裝置由導管將含有可燃性物質的廢氣引入預熱室，將廢氣預熱至反應起始溫度，經預熱的有機廢氣通過催化層使之完全燃燒，氧化燃燒生成無毒無臭的熱氣體，可進入熱交換器和烘干室等作為余熱綜合回收利用。
圖11 催化氧化流程
圖12 催化燃燒系統(tǒng)
（1-助燃通風機；2-預熱燒嘴；3-燃料供給管54-殼體；5-熱交換器；6-催化元件；7-廢氣分配管；8-廢氣通風機；9-燃囪；10-凈化氣排出量）
（3）適用范圍：處理常溫、大風量、中高濃度、易揮發(fā)的有機廢氣。
2.2.3 活性炭吸附法
（1）原理
當氣體分子運動到固體表面時，由于氣體分子與固體表面分子之間的相互作用，使氣體分子暫時停留在固體表面，氣體分子在固體表面濃度增大，這種現象稱為氣體在固體表面上的吸附。被吸附物質稱為吸附質，吸附吸附質的固體物質稱為吸附劑。而活性炭吸附法是以活性炭作為吸附劑，將廢氣中有機物溶劑的蒸氣吸附到固相表面進行吸附濃縮，從而達到凈化廢氣的方法。
（2）工藝流程及裝置
在工業(yè)中，以活性炭處理由噴漆室、烘干室等排出的有機溶劑廢氣的工藝流程，如圖13所示。來自噴漆室和烘干室的廢氣，經過濾器和冷卻器后，除去廢氣中的漆霧，并降低到所需的溫度。由吸收塔下部進入吸收塔，在吸收塔內廢氣中所含的有害氣體，被活性炭吸附，使廢氣得到凈化，凈化后干凈氣體被排放到大氣中。
隨著吸附時間持續(xù)，活性炭的活性逐漸降低，最后失去活性達到飽和狀態(tài)。此時需要脫附，使活性炭重新具有活性。即通過吸收塔上部通入水蒸氣，使活性炭層脫附，經脫附后的活性炭可繼續(xù)使用。經脫附后的水蒸氣和減脫有機溶劑蒸氣的混合氣體，進入冷凝器，冷卻成液體，然后再進入分離器，使溶劑和水分離，回收溶劑。如果水中還含有親水的醇類、丙酮等，該水需經處理后才能排放。
圖13 活性炭吸附法的工藝流程
（1-噴漆室；2-過濾器；3-吸附塔；4-排風機；5-冷凝器；6-廢水楷；7-溶劑分離器）
其處理裝置主要由預處理設備、吸附設備、后處理設備以及安全控制等設施組成。
①預處理設備
由噴漆室和烘干室出來的廢氣，在進入吸附塔之前，為提高活性炭的吸附效率并使活性炭正常工作，必須除去廢氣中所含的漆霧并降低廢氣溫度，通常使用的預處理設備有過濾除塵器和冷卻器。
②吸附設備
其作用是以活性炭除去廢氣中的有害物質，使其凈化，并能保持吸附工作連續(xù)安全地進行。由吸附塔、脫附裝置和安全裝置組成。
吸附塔由塔體、活性炭填充層、阻火層及氣體分配器等組成。通常使用固定層的吸附塔，其形式有垂直型、圓筒型、多段型和水平型。
在實際應用中，設置吸附塔的數量和選擇何種操作方式，由處理風量、處理氣體濃度、運轉時間等而定。連續(xù)使用場合，需設置兩個以上的吸附塔，吸附和再生相互交換使用。另外，被處理的氣體濃度較低，絕大多數不會超過溶劑爆炸下限的1/10-1/4。一般不會發(fā)生爆炸事故。為防止萬一，吸附設置阻火器、防爆門等安全裝置。
③脫吸（再生）設備
是使活性炭表面所吸附的飽和有機溶劑解附，使活性炭獲得再生。保證廢氣處理連續(xù)運轉。其結構組成與吸附塔一樣。當處理風量小、排氣濃度較低的情況，建立脫附設備不經濟，可送專門工廠進行再生處理。通常連續(xù)運轉、風量大、濃度高時可設置兩個吸附塔，在現場再生活性炭，即將吸附塔相互交換作為再生塔進行使用。
再生操作將加熱氣體注入吸附層，并使活性炭加熱，使吸附質蒸發(fā)、析出，然后活性炭干燥、冷卻至活性炭恢復活性狀態(tài)，通常加熱活性炭的氣體為水蒸氣和非活性氣體?；钚蕴吭偕椒ㄓ校核魵?、非活性氣體、高溫燒和減壓蒸餾法等。
④后處理裝置
在吸附塔之后，其用途是回收有機溶劑，主要由冷卻器和分離器等組成。由上述活性炭吸附流程可知，活性炭再生使用是隨過熱蒸汽加熱蒸發(fā)出已吸附的有機溶劑，冷卻至常溫，同水蒸氣一同冷凝并收集到分離器中，將水和疏水溶劑分離，從理論上講，經分餾精制回收溶劑是可能的。但實際上，涂料的溶劑是多品種的、復雜的混合體系，回收的溶劑只可用來作為洗滌用溶劑等。當分離槽中分離含醇類、酮類等親水性溶劑多時，其廢水必須處理。
（3）適用范圍：處理大風量、低濃度、低濕度、低粘度的有機廢氣。
2.2.4 液體吸收法
（1）基本原理
液體吸收法是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)液體為吸收劑，利用廢氣中各種組分在吸收劑中溶解度或化學反應特性的差異，使廢氣中的有害組分被吸收劑吸收，從而達到凈化廢氣的目的。在VOCs 的處理中，利用廢氣中的有機化合物能與大部分油類物質互溶的特點，常用高沸點、低蒸氣壓的油類等有機溶劑作為吸收劑。吸收過程按其機理可分為物理吸收和化學吸收。
VOCs 的吸收通常為物理吸收，根據有機物相似相溶原理，常采用沸點較高、蒸汽壓較低的柴油、煤油作為溶劑，使VOCs 從氣相轉移到液相中，然后對吸收液進行解吸處理，回收其中的有機化合物，同時使溶劑得以再生。對一些水溶性較高的化合物，也可以使用水作為吸收劑，吸收液進行精餾以回收有機溶劑。
表8例舉了常用的吸收劑。
表8 典型常用的吸收劑
（2）工藝流程及裝置
在國內外生產實際中，已有用水作為吸收劑，處理水溶性涂料，排出主要成分為親水性溶劑的實例，其流程如圖14所示。
吸收工藝過程中廢氣由塔底進入塔內，作為吸收劑的水，從吸收塔上部進入并被分散。在氣體由下而上和液體從上至下的接觸過程中，在相界膜巾，廢氣中有害溶劑氣體被水吸收，使廢氣得到凈化。凈化后氣體由吸塔上部排出，而含有廢氣的水，由塔底排出并流入水槽。需對產生的廢水作第二次處理。
圖14 用水吸收親水性噴漆廢氣流程
（3）適用范圍：處理成分單一、中低風量的有機氣體。
2.2.5 各治理方法分析匯總
表9 各VOCs廢氣治理技術分析匯總
3.2 治理現狀
目前深圳市家具行業(yè)VOCs 廢氣治理基本還局限于漆霧的治理，只有少數企業(yè)對去除漆霧以后的廢氣中的VOCs 進行了吸附治理。
對于家具噴涂工藝產生的漆霧顆粒物和木質粉塵主要是采用水簾柜過濾進行治理，其中VOCs總去除效率僅為10%~15%。在水簾柜之后采用水吸收塔，加入部分絮凝劑后可進一步提高漆霧凈化效率，同時可以去除部分 VOCs，但 VOCs 的凈化效率不超過30%。吸收塔產生的廢液進入企業(yè)的廢水處理系統(tǒng)處理。
少數企業(yè)對去除漆霧以后的廢氣中的VOCs 進行了吸附治理。吸附材料為活性炭，飽和的活性炭沒有進行再生。造成資源的嚴重浪費。
對VOCs 采用活性炭吸附回收裝置，利用水蒸氣對活性炭再生，以回收廢氣中的有機溶劑；或采用活性炭吸附濃縮- 催化燃燒治理裝置，利用熱風對活性炭進行再生。在目前家具行業(yè)的一些治理案例中，活性炭吸附裝置的運行情況很差，運行率很低，主要原因是漆霧預處理不徹底，從而造成活性炭吸附器失效。
極少數企業(yè)采取低溫等離子體技術治理家具行業(yè)的噴涂廢氣，設備簡單，管理方便，投資和運行費用都較低，雖然凈化效率不高，但經過多級凈化后也可以達標排放。
家具行業(yè)VOCs排放特征及已有的治理技術見表10所示。
表10 家具制造行業(yè)VOCs排放特征及已有的治理技術
3.3 推薦工藝
涂裝過程使用的涂料品種繁多，溶劑種類各不相同， 施工中所釋放出的溶劑種類成分復雜，但總體上均屬有機廢氣污染物，主要有苯、甲苯、二甲苯、和醋酸丁脂等。家具噴涂車間產生的有機廢氣具有大流量、低濃度等特點。針對家具行業(yè)有機廢氣的特點，推薦下列3種VOCs治理工藝。
3.3.1 吸附-催化燃燒法
該法集成了吸附法和催化燃燒法，是應用新型活性炭（多為蜂窩炭或纖維炭）吸附濃縮低濃度的有機廢氣，吸附接近飽和后引入熱空氣加熱活性炭，使有機廢氣脫附出來進入催化燃燒床進行無焰燃燒凈化處理，熱氣體在系統(tǒng)中循環(huán)使用或增設二級換熱器進行熱能回收。
（1）治理工藝特點及選擇緣由
家具行業(yè)有機廢氣主要產生于面漆噴涂和干燥環(huán)節(jié)，主要污染物為漆霧、甲苯、二甲苯等，排放特點為排放濃度高，濕度大，風量大，非穩(wěn)態(tài)排放。
對于大流量、低濃度的有機廢氣，燃燒或催化燃燒處理費用太高，不經濟。利用炭吸附具有處理低濃度和大氣量的優(yōu)勢，先用活性炭捕獲廢氣中的有機物，然后用很小流量的熱空氣來脫附，這樣可使VOCs富集10-15倍，大大地減少了處理廢氣的體積，使后處理設備的規(guī)模也大幅度地降低。把濃縮后的氣體送到催化燃燒裝置中，利用催化燃燒處理較高濃度的特點來消除VOCs。催化燃燒放出的熱量可以通過間壁換熱器來預熱進入炭吸附床的脫附氣，降低系統(tǒng)的能量需要量。該技術利用炭吸附處理低濃度和大氣量的特點，又利用催化床處理適中流量、高濃度的優(yōu)勢。目前該技術已用于噴涂排放大流量、低濃度有機廢氣的治理。
（2）實際應用案列
深圳某家具廠主要生產板式家具，年產量約6000套，有機廢氣主要來源于其PU涂料手工/自動涂裝線，該廠于2012年采用吸附催化燃燒法治理有機廢氣。
該處理系統(tǒng)設計廢氣風量為 10 萬 m3/h，選用一套規(guī)格為JY-1000PC 型的凈化設施。設計進氣濃度為 200 mg/m3，煙囪排放高度≥30 米，凈化效率≥94%，設計凈化后廢氣排放濃度及排放速率達到廣東省《大氣污染物排放限值》（DB44/27-2001）及《家具制造行業(yè)揮發(fā)性有機化合物排放標準》（DB44/814-2010）的要求。工藝流程如下所示：
圖15 廢氣凈化系統(tǒng)工藝流程簡圖
①預處理
干濕復合過濾器主要分為霧化洗滌區(qū)、液膜洗滌區(qū)、脫水除霧區(qū)、網板過濾區(qū)。霧化洗滌區(qū)布有多組霧化噴頭，噴射面覆蓋整個過濾截面，噴射液滴較小和雜質的接觸性能好,起預過濾作用去除效果好，去除雜質的同時對后續(xù)的液膜洗滌區(qū)也起了補充布水的作用；液膜洗滌區(qū)內裝多種組合填料，設備從底部和正面進行布水，使填料表面形成多道均勻的液膜，大部分粉塵、易固化物在多次通過液膜的過程中被去除，和一般的水洗裝置相比該設備形成的水洗層更多，粉塵、易固化物更易去除，起到高效過濾的作用,而后廢氣再經過濾器中段的脫水除霧區(qū)去除體積較大的液滴或水霧，再進入后段的網板過濾區(qū)，通過阻截方式進一步去除剩余的少量粉塵、易固化物、水霧等，此后有機廢氣被引入固定吸附床。大部分粉塵、易固化物在霧化洗滌區(qū)和液膜洗滌區(qū)去除后，大大降低了網板過濾區(qū)的負荷，過濾網板可長時間不需更換，設備粉塵、漆霧總凈化效率高 98%以上。
②吸附
去除漆霧、塵雜后的廢氣，經過合理的布風，使其均勻地通過固定吸附床內的活性炭層的過流斷面，在一定的停留時間，由于活性炭表面與有機廢氣分子間相互引力的作用產生物理吸附，從而將廢氣中的有機成份吸附在活性炭的表面積，從而使廢氣得到凈化，凈化后的潔凈氣體通過風機及煙囪達標排放；每套裝置設三臺吸附床，即廢氣從兩臺吸附床經過，另一臺處于脫附再生階段或備用階段，從而使吸附過程可連續(xù)進行，不影響車間生產。
③脫附--催化燃燒
反應方程式如下：
達到飽和狀態(tài)的吸附床應停止吸附，通過閥門切換進入脫附狀態(tài)，過程如下：啟動脫附風機、開啟相應閥門和遠紅外電加熱器，對催化燃燒床內部的催化劑進行預熱，同時產生一定量的熱空氣，當床層溫度達到設定值時將熱空氣送入吸附床，活性炭受熱解吸出高濃度的有機氣體，經脫附風機引入催化燃燒床，在貴金屬催化劑的作用下于一個較低的溫度進行無焰催化燃燒，將有機成分轉化為無毒、無害的 CO2和 H2O，同時釋放出大量的熱量，可維持催化燃燒所需的起燃溫度，使廢氣燃燒過程基本不需外加的能耗（電能），并將部分熱量回用于吸附床內活性炭的解吸再生，從而大大降低了能耗。
當燃燒廢氣濃度較高、反應溫度較高時，混流風機自動開啟，補充新鮮的冷空氣以降低溫度、確保催化燃燒床安全、高效運行。
該套處理設施投資估算表如下所示：
注：生產18h/d，300d/a；電費0.6元/kwh；水費2.2元/噸；風機、水泵實際功率按0.80 計；主風機、循環(huán)水泵連續(xù)工作；脫附系統(tǒng)按180 次/a，每次8h計；排污泵每周運行一次1h。
3.3.2 低溫等離子體法
低溫等離子體凈化技術是近年來發(fā)展起來的廢氣治理新技術。等離子體被稱為物質的第4種形態(tài)，由電子、離子、自由基和中性粒子組成。低溫等離子體有機氣體凈化就是利用介質放電所產生的等離子體以極快的速度反復轟擊廢氣中的異味氣體分子，去激活、電離、裂解廢氣中的各種成分，通過氧化等一系列復雜的化學反應，打開污染物分子內部的化學鍵，使復雜的大分子污染物轉變?yōu)橐恍┬》肿拥陌踩镔|（如二氧化碳和水），或使有毒有害物質轉變?yōu)闊o毒無害或低毒低害物質。
（1）原理
對于有機物在低溫等離子體中的氧化降解機理，反應主要有以下幾個過程：
①是低溫等離子體中的高能電子與氣體分子、原子發(fā)生非彈性碰撞，將能量轉換成基態(tài)分子、原子的內能，發(fā)生激發(fā)、離解和電離等一系列過程，使氣體處于活化狀態(tài)；
②在碰撞過程中產生了大量的O、OH、HO2等自由基和活性粒子及氧化性極強的O3，這些活性物種很容易與處于活化狀態(tài)的氣體發(fā)生化學反應。
③O、OH、HO2與有機物分子、破碎的有機物分子基團、等發(fā)生一系列反應，有機物分子最終能被氧化降解為CO、CO2和H2O。
（2）工藝流程及裝置
圖16 低溫等離子體法工藝流程及裝置簡圖
（3）治理工藝特點及選擇緣由
①由于等離子體反應器幾乎沒有阻力，系統(tǒng)的動力消耗非常低。
②裝置簡單，反應器為模塊式結構，造價低，并且容易進行搬遷和安裝。
③由于不需要任何的預熱時間，所以該裝置可以即時開啟與關閉。
④所占空間比現有的其他技術更小。
⑤抗顆粒物干擾能力強，便于維護。
⑥使用便利，設計時可以根據風量變化以及現場條件進行調節(jié)。
⑦不產生副產物。
⑧尤其適于處理有氣味及低濃度大風量的氣體。
3.3.3 （復合）液態(tài)吸收法
（1）工藝原理
針對有機廢氣成分復雜含有粘性污染物（顆粒物）較多、和許多成分未知的物質，風量大的特點，采用高效吸收塔進行處理，在同一吸收塔內集傳質、除塵及除霧功能于一體，可同時高效去除顆粒物、多種有機廢氣污染物及脫水除霧。
（2）工藝流程及裝置
圖17 復合液態(tài)吸收法工藝流程
圖18 高效吸收塔系統(tǒng)
（3）治理工藝特點及選擇緣由
①同時高效去除顆粒物、多種有機廢氣污染物及脫水除霧，凈化效率為85%~90%。
②工藝流程簡單、設備緊湊、運行可靠等優(yōu)點
③整套系統(tǒng)技術集成和操作優(yōu)化，使投資、運行費用低、效率高。
4 生產線低揮發(fā)性涂料改造技術
家具制造行業(yè)低揮發(fā)性涂料改造內容包括涂料替代、設備工藝改造，同時應對生產關鍵環(huán)節(jié)進行過程控制。
4.1 環(huán)保涂料
4.1.1 水性涂料
水性木器涂料，其用水稀釋、安全不燃燒，在綠色環(huán)保性能上具有絕對優(yōu)勢而備受關注。水性涂料這兩年也快速發(fā)展，特別是工廠里一些自動噴涂、干燥等流水線的普及，以及在水性原材料、配方上的慢慢成熟，水性涂料已經在快速地取代傳統(tǒng)的涂料。
（1）優(yōu)點分析：
水性木器涂料普通價格偏高，但轉換效率較高，原料浪費減少。一些家具廠不僅原料轉型，涂裝線也轉型了，改變了原來的涂裝方式，這樣大大減少了涂料用量，減少有機溶劑用量60%～70%。同時也節(jié)約了大量的石油資源。更重要的是，減少生產、運輸、使用及使用后對環(huán)境的危害。
使用水性漆，一是降低了消防成本和安全隱患，二是降低了涂裝工職業(yè)病的成本，三是水性漆的涂裝工比油性漆涂裝工人工成本會更低，四是涂裝工用水性漆后不會像噴涂油漆一樣感到疲勞、食欲不振等，而有效提高員工生產效率?？偟膩碚f，使用水性涂料的涂裝成本和使用聚氨酯涂料（PU）的涂裝成本差不多。
（2）存在問題：
a乳液粒子較粗，成膜后的涂層豐滿度不足，裝飾效果差。
b硬度較低，有的水性涂料的硬度雖能達到2H，甚至超過2H，但復涂時涂膜易開裂，不符合使用要求。
c含固量較低，涂裝道數較多，費工時。
d 在現階段水性漆品牌眾多、產品價格與成本表里不一、產品品質千差萬別、產品性能差異大，操作性繁簡難同的大環(huán)境下，必須對水性漆品牌與產品的選擇格外認真，還應重視：水性漆適用的基材、水性漆的涂裝效果和水性漆的涂裝部位等問題。
（3）施工注意事項：
a稀釋用水最好為純凈水，自來水需用過濾器過濾。
b噴槍噴嘴φ1.5，氣壓6-8帕。
c水性漆過濾使用尼龍過濾網。
d在溫度≥10℃、濕度≤85%的條件下使用，否則需要調節(jié)溫度、濕度。最適宜施工環(huán)境是溫度20~30℃，濕度55%~75%。
e水性漆產品請儲存于陰涼處，避免陽光直曬。
f雙組分產品夏季使用時，最好使產品溫度處于25℃以內。
g涂裝底漆后的木器產品，如需堆高式疊放，需要用紙箱邊角料予以隔開。
h涂裝水性漆的漆膜，建議使用干砂紙打磨。
i無紡布適合水性漆膜的包裝，建議使用無紡布包裝。
j不同類型水性涂料的底、面漆配套使用時，事先應做好配套試驗，以免出現由于配套不良而產生底漆溶脹、脫落的現象。
k施工時用水兌稀應適量，用水超量易出現黏度降低，含固量減少，涂裝時出現流掛、失光、豐滿度差等弊病，有的水性乳液可能會因加水過量破壞乳化而出現分層。
4.1.2 光固化涂料
光固化涂料以紫外光固化技術為基礎，實現快干、環(huán)保和節(jié)能，減少污染排放。生產工藝類似于一般溶劑型涂料，原料主要由光敏樹脂、光引發(fā)劑和活性稀釋劑組成。
隨著紫外光固化涂料的迅猛發(fā)展，其自身的一些弊端日益暴露出來：如反應性稀釋單體及其他多官能丙烯酸酯 （MFAs） 等含有揮發(fā)性有機化合物 （VOCs） 組分，對環(huán)境及人體健康有一定的損害；有些光引發(fā)劑的分解產物不符合環(huán)保要求，帶來衛(wèi)生、安全隱患并影響固化膜的使用性能。所以 ,UV 光固化涂料技術的總的發(fā)展趨勢是以水代替反應性稀釋劑。水性光固化涂料繼承和發(fā)展了傳統(tǒng) UV 固化技術和水性涂料技術的許多優(yōu)點。
光固化水性涂料的特點與傳統(tǒng)溶劑型UV固化涂料技術相比，光固化水性涂料主要有如下優(yōu)點：
a不必借助活性稀釋單體來調節(jié)黏度，可解決VOCs及毒性、刺激性的問題；
b可以配制成黏度較低的體系，可用水或增稠劑、流變助劑等調節(jié)涂料的黏度和控制流變性能，便于噴涂、幕涂、淋涂等多種涂裝工藝；
c以水為稀釋劑可降低固化膜的收縮率，有利于提高固化膜對底材的黏附性，可用于非吸收性底材如塑料的涂布；
d易于得到光固化前的無黏性干膜，保證固化膜的光潔度，簡化了防塵操作；且固化前涂層已可指觸、可堆放和修理，干膜的機械刮傷也易于修補；
e可得到超薄型固化膜；
f涂裝設備、容器、工具等易于用水清洗；
g具有阻燃性，大大降低了火災的危險；
h水性光固化涂料由于其體系的黏度與預聚物的相對分子質量無關（只與固含量有關），且不必加入低分子的活性稀釋劑，從而解決了傳統(tǒng)光固化涂料不能兼顧硬度和柔韌性的問題。
（1）優(yōu)點分析：
無溶劑，高固體，基本無公害。光固化涂料的組成中部使用惰性有機溶劑，其組分中的活性稀釋劑95%以上能固化成膜，屬無溶劑類的涂料體系，因此其涂料利用率高。從而減少了原材料的消耗，有效的降低了經濟成本。在生產、運輸、使用及使用后對環(huán)境的危害大大減少，節(jié)能環(huán)保，同時也節(jié)約了大量資源。
光固化裝置緊湊，流水線生產，加工速度快，生產效率高，涂料經紫外線照射后可在短則半分鐘，長則3~5min內固化成膜。
光固化涂料不論從節(jié)能減排還是生產效率來看，都是值得推廣的。光固化涂料的噴涂需要專業(yè)的設備和較大的場地。
（2）存在問題：
能源利用率較低。雖然光固化涂料在紫外線找上下可以在短時間內快速固化成膜，但從紫外燈中釋放出來的紫外線一般約只有70%被利用，其他的可見光和紅外線就無法利用，因此，其能源利用率還比較低。
光固化涂料目前僅能用于平面板件上，如果板件上有凹槽或浮雕，都會影響輻射波到涂層表面的長度，使得固化時間不等。
透明涂裝時，對有機染料有選擇性。在進行透明涂裝時，有的透明著色染料不耐紫外線照射，特別是紅色染料，會經紫外線照射后褪色，因此使用于光固化透明涂裝的有機染料應選擇能耐紫外線照射的品種。
水性光固化涂料體系中存在水，光固化前，大多需進行干燥除水，導致能耗增加，也使生產時間延長，生產效率下降。
水性光固化涂料體系的穩(wěn)定性較差，對pH較為敏感；
③水的凝固點（0 ℃）較高，水性光固化涂料在運輸和貯存過程中需添加防凍劑；水性體系容易滋生霉菌，水性光固化涂料需用防霉劑，使配方復雜化。
4.2 改造設備和工藝
對于家具企業(yè)，如果決定更換涂料產品，首先必須要換的是涂裝生產線。根據涂料的種類，可分為水性涂料設備改造和光固化涂料設備改造。
4.2.1水性涂料設備改造
水性木器涂料其涂裝工藝，使用工具和設備與溶劑型木器涂料基本相同，現僅就水性涂料涂裝中一些特殊要求分別說明。
水性涂料一般采用輥涂和噴涂的施工方式，如果從設備改造的角度看，因采用水性涂料而帶來的涂裝線改裝成本會比購置新的水性涂料生產線成本少的多。但是采用水性涂料生產線在對人力的依賴與采用PE、PU、NC沒什么大的區(qū)別。
（1）輥涂
水性漆的高固含、高流平和低揮發(fā)（揮發(fā)水）、濕碰濕不咬底的特點特性，調整黏度后的水性漆比油性漆更適合輥涂施工。通過對滾筒的改進或輥涂方式的改變，加上特制的輥涂專用水性樹脂和水性漆產品，可以把水性漆的輥涂涂膜品質接近噴涂的效果。
水性漆輥涂工藝的優(yōu)點：
①節(jié)約60%的人力，并對操作人員的技術要求不高。
②節(jié)約60%（水性漆揮發(fā)水）以上的水性漆材料，并對環(huán)境做到“零”污染。
③涂膜均勻穩(wěn)定，著色均勻一致。
（2）人工噴涂
由于水性漆的易分散、高固含、高流平等特點，噴涂水性漆的壓力最好為6帕左右，一般采取一槍均勻噴濕成膜，而拒絕十字噴涂（易形成波浪膜）。此外，水性漆也共享油漆噴涂設備、工具的改進成功，如采取可將材料浪費率降低至30%（普通噴搶是60~70%）的高氣流低氣壓噴槍，并且水性漆比油漆更加好用。
結合水性漆樹脂見水不干燥的特性，水性漆噴涂的水簾柜將會改進成可回收噴涂水簾柜，即將噴涂時產生的水性漆漆霧，利用吸納遠離，將其回收加以循環(huán)使用?？蓪⒉牧侠速M率將至15%左右。
（3）自動噴涂
水性漆100%可以共享噴涂設備，其不燃不抱的特點更適合該噴涂工藝，回收更容易，浪費也更低。
（4）靜電噴涂
水性漆如果采用自動噴涂設備，則需要對靜電噴涂設備予以更換，即改變帶點方式和絕緣效果即可，更換投入約為2.5~7.5萬元不等，印質量與效果而異，油漆所具有的優(yōu)勢，水性漆均可保留，水性漆更易帶電的特性，是水性漆靜電噴涂的優(yōu)勢，其不燃不爆的特點也更適合該涂裝工藝，天氣濕度的影響也更小。
（5）烘干設備
對于水性漆干燥，原有家具企業(yè)的加熱干燥方式對于水性漆來說，也基本可以使用，但如果需要更好的干燥效果，可以改成輻射型節(jié)能紅外線干燥器，實現2分鐘表干和6~10分鐘實干的效果，這將一次性徹底解決水性漆的干燥問題，實現比油性漆快3~5倍的干燥效率，同時獲得比自然干燥更加好的涂膜質量。
（6）水性漆涂裝生產線及其設備的改造案例
家具企業(yè)要想成功應用水性漆，最好能依據水性漆的特色特點，對設備設施和工具、耗材等方面予以相應的升級改造或優(yōu)化置換，以便獲得更高的生產效率、減低成本和提高涂膜質量等。下面舉例介紹4種涂裝生產線的改造升級或優(yōu)化置換方向。
①吊線靜電涂裝系統(tǒng)
● 生產工序的普遍狀況
● 涂裝改造
說明：
a涂裝過程：{靜電涂裝—烘干—打磨}/度，這是每一度（道/遍）的完整流程。
b應用范圍：小工件、小異性件、小板件和線條等類型的產品特別適合靜電涂裝，當產品類型符合該應用范圍，不高的投資成本，非常值得對涂裝生產線的置換升級。
c涂裝線建設方案：
以最復雜產品的涂裝工藝需求，根據涂裝度數（道/遍）及產能設計需求，建設多少個每一度的完整流程，可以將各個完整流程獨立運行，也可連在一起整體運行。
吊線主要是利用生產車間的空間，盡量少占用地面空間，以最大化降低建筑硬件成本。
d成本節(jié)約估算：
這是幾乎全自動的涂裝生產系統(tǒng)，按照靜電涂裝線3M/分鐘的線速，安裝雙噴涂頭，2M長的窄幅板件產品，兩面同時噴涂的效果，布置1個調機設計員和1個涂裝工，噴涂效率可達8m2/分鐘，每一度涂裝流程的具體體現如下：
減少6個專業(yè)涂裝工和至少4個裝卸拉運成列貨架工人，共十人。
起碼節(jié)約30%的直接涂料成本。
高效的生產效率和空中的建設方式，既節(jié)約生產生產又節(jié)約車間占地。
減少管理成本和其他綜合成本。
● 烘干改造
說明：
a原結構：一般采用傳統(tǒng)熱能烘干，時間40分鐘或以上，按線速3M/分鐘，占線長為120M。
b優(yōu)化結構：采用紅外線直接輻射和循環(huán)利用紅外線熱能的混合烘干方式，時間8分鐘，按線速3M/分鐘，占用線長為24M。
c優(yōu)化效果：省下100M吊線所占用的空間和提前30分鐘的下線速度。
d進一步節(jié)約綜合成本。
②自動地盤線涂裝系統(tǒng)
● 生產工序的普遍狀況
● 改造（主要是烘干改造）
說明：
a涂裝過程：{人工噴涂—烘干—打磨}/度，這是每一度（道/遍）的完整流程。
b應用范圍：不論是整裝產品，還是KD結構的板件產品，以及產品的大小怪異，各個類型的產品均使用，投資成本不高，非常值得對涂裝生產線的置換升級。
c涂裝線建設方案：
以最復雜產品的涂裝工藝需求，根據涂裝度數（道/遍）及產能設計需求，建設多少個每一度的完整流程，可以將各個完整流程獨立運行，也可連在一起整體運行。
吊線主要是利用生產車間的空間，盡量少占用地面空間，以最大化降低建筑硬件成本。
d成本節(jié)約估算：
這是幾乎全自動的涂裝生產系統(tǒng)，最為明顯的成本節(jié)約是裝卸、拉運本成品和成品的人力，以及裝卸、拉運過程中因產品損傷而導致的其他費用，當然會減少管理成本和其他綜合成本等。
③簡易涂裝系統(tǒng)
● 涂裝工序現狀
● 改造（主要是烘干改造）
④輥涂涂裝系統(tǒng)
● 涂裝工序現狀
● 涂裝改造
● 烘干改造
小結：
以上改造方案和相關數據僅供參考，烘干改造將依據產品結構和產能等特殊性而差異很大，對紅外線發(fā)出的大量熱能予以循環(huán)利用，也必須充分實現，以有效減少電量消耗，同事紅外線波長也有限定要求，不能隨便購買和安裝，否則紅外線烘干效果會大打澤口，更甚的會引起基材的變形等副作用。
綜上所述，不管涂裝生產線是靜電涂裝吊線、自動底盤線、輥涂線，還是最傳統(tǒng)的簡易的涂裝線，略作改換，水性漆就可共享原油性漆的設施設備，并得以成功操作使用，如果靈活用好紅外線輻射烘干設備的快速干燥特點和成熟優(yōu)質水性漆近似硝基漆的干燥性能，更可以有效提高生產效率和節(jié)約大量的生產場地，最直接的表現就是對涂裝生產系統(tǒng)的優(yōu)化升級和節(jié)約更多的生產成本。
4.2.2光固化涂料設備改造
UV 光固化涂裝設備除固化設備外，其它與傳統(tǒng)涂料沒有什么區(qū)別，常規(guī)的噴涂、輥涂、淋涂等設備都可以采用。
光固化設備中主要是光源、高壓汞燈和含鹵素汞燈，其次是傳送、通風裝置，我國很多大中型燈源企業(yè)都能進行大批量生產。
因此涂裝行業(yè)改用光固化涂料，技術改造費用不大。其中，光固化水性涂料設備改造如下：
光固化水性涂料的干燥固化機理及過程如圖19所示，首先是物理烘干，然后是UV固化，UV固化后得到高交聯度的涂膜，涂裝過程結束，產品就可堆疊打包。涂裝效率很高，整個過程在半個小時內就可完成。
圖19 光固化水性涂料的干燥固化機理及過程
● 烘干改造方案推薦工藝有2種，具體為：
（1）冷紅外流平+干燥塔干燥+UV固化
目前比較成熟和理想的是“冷紅外流平+干燥塔干燥+UV固化”的流水線，該流水線投資較大，目前國內少數一些有實力的家具企業(yè)都上有這樣的設備，這種流水線相對來說干燥比較理想，而且涂膜的流平、表觀也能達到很好的狀態(tài)。整個涂裝過程一般在20～30 min，效率很高，具體流程如下：
圖20 “冷紅外流平+干燥塔干燥+UV固化”干燥流程圖
（2）紅外+熱風
對于一些不想有大投資的企業(yè)，也可以使用“紅外+熱風”的干燥通道的流水線，實現高效率生產，具體為：
圖21 “紅外+熱風”干燥流程圖
該工藝中流水線的速度受紅外熱風通道的長度影響；此外這種干燥方式相對比較劇烈，一般把紅外加熱分幾段，逐級升溫，這樣避免加熱過急，容易使涂膜表面產生缺陷。對于一些表面效果要求不高的部件，比如柜體內側板等，這種工藝是可行的，這種涂裝效率也很高。
設備使用注意事項：
（1）注意水銀燈管和機械運轉情況。生產操作時，注意紫外線燈管的運行狀況是關鍵，燈管組中有燈管順壞或電壓過低時，所發(fā)生的紫外線就少，涂膜就不干，發(fā)黏，而當傳動機械發(fā)生故障又不及時關閉紫外燈管時，則經受過量光照的膜面就易出現燒焦或變脆。
（2）注意紫外燈管冷卻。在接通燈管電源以前應先開通燈管冷卻水，是關鍵的操作步驟，燈管通水以后可控制燈管溫度在60℃以下，還可以防止紫外燈管內的臭氧產生。
（3）注意通風換氣。在紫外燈的照射下，光固化生產線中的溫度會很快上升，這時光固化涂料組成中的活性稀釋劑就會很快揮發(fā)，同時也可能有臭氧產生，污染環(huán)境。
（4）注意防火。若采用集光型紫外線反射板，由于熱量集中，容易使被照射的模板溫度急劇上升，這時就很容易引起燃燒，因此生產現場必須注意防火，并備有必要的消防器材。
（5）注意紫外線泄漏。在設計、制造光固化生產設備時，必須考慮將紫外線的泄漏降至最低，使用時也不能隨意開啟紫外線屏蔽罩。
4.2.3 工藝裝備標準化
工藝裝備是家具企業(yè)產品生產過程中為了實現工藝要求所需要的各種輔助設備，專用工具和附加裝置的總稱。對組成工藝裝備的刀具、量具、夾具、模具和輔助工具及其通用零部件進行的標準化，稱為工藝裝備標準化。它是對工藝裝備最大限度地壓縮品種規(guī)格，擴大通用程度，提高設計和使用繼承性，以最少的工裝、最快的速度、最低的制造成本滿足綠色新產品制造的需要而進行的標準化活動，也是家具產品生產過程“綠色化”控制中的一種必要手段。工藝裝備標準化主要內容包括：
（1）提高工藝裝備的繼承性和通用性；
（2）盡量采用標準化的工藝裝備，減少非標準工藝裝備數量，以節(jié)約工藝裝備設計工時，縮短生產技術準備周期；
（3）提高工藝裝備零部件的通用化、標準化系數。如利用32mm系統(tǒng)理論，將板式家具某些零部件和外購零部件進行標準化設計，確定標準板件，并采用編碼技術對它們進行標準化管理；
（4）壓縮、簡化工藝裝備的品種規(guī)格，在滿足生產需要的前提下，盡量推廣成組工藝技術，廣泛應用工藝裝備組合化；
（5）擴大工藝裝備的應用范圍，使其能多次重復使用，提高工藝裝備的使用價值；
（6）進行工藝裝備原材料的標準化，合理壓縮用材品種、規(guī)格。
4.3.3 工藝設備自動化
在進行涂裝過程，涂漆面積、涂層厚度、涂料品種、涂裝工藝等都會對排放量造成影響，關鍵是涂裝工藝，直接影響涂料利用率，影響噴涂廢氣污染物的排放。噴涂工藝的差別會影響物料的利用率和污染物的排放量，目前工業(yè)生產中采用的噴涂工藝主要包括人工涂裝和機械涂裝2種方式。
人工涂裝效率低、漆膜質量不高，主要應用于小規(guī)模產品的表面裝飾，機械涂裝效率高、漆膜質量較高。因此，生產線的設計盡可能的自動化，少用人工或不用人工。
4.3.4 工藝設備設計要點
（1）噴漆房的設計
噴漆室的設計和自動化程度對涂料的利用率有影響，空氣通過送風系統(tǒng)均壓后，經過濾進入噴漆室，形成均勻一致的風速。對工件而言，為避免紊流及提高涂料的利用率，不需要太大的風速 （ 0.2~0.3m/s）；而對操作人員與設備而言，則需要相對較大的風速（ 0.3~0.5m/s）將漆霧迅速排除，以保障清潔的工作環(huán)境和人員的健康與安全。因此合理的設計和分配風速，可以提高噴涂效率，減少過噴漆霧的排放。
（2）噴槍的設計
噴涂的主要器具是噴槍，噴槍噴射的漆霧一部分附著在涂裝工件上，其余部分以射流狀反彈到空氣中。噴槍技術性能的先進性是減少空氣污染的積極因素，可以大大降低涂裝作業(yè)過程中環(huán)境治理的負擔。噴槍種類較多、技術差異較大，如空氣噴槍、高壓無氣噴槍、混氣噴槍、低壓大容量噴槍等。老式噴槍附著力、利用率都很差，不僅影響噴涂質量，也加重了環(huán)境污染，如普通空氣噴槍，噴出的漆霧中含有較多的壓縮空氣，回彈現象嚴重，涂料利用率低，操作環(huán)境差，增加了噴涂廢氣的排放。目前先進的噴槍包括大容量低壓噴槍、無氣噴槍等，效率達到90%以上，物料流失率低，廢氣污染物的排放量減少。
工藝技術和設備的先進性是涂裝行業(yè)清潔生產水平的一個重要指標，簡陋的設備和落后的工藝，不但會增加資源、能源的消耗，同時也增加了廢氣污染物的產生和排放量，增大了處理設施的運行成本和污染物排放濃度。
4.3過程控制
4.3.1 工藝流程優(yōu)化
要制定一個可行性強、效率高的工藝流程，就要把握好以下幾項基本原則：
（1）同步原則
生產線的設計盡可能的自動化，少用人工或不用人工。各工序的銜接要清晰、準確、可操作性強，綜合因素考慮要全面到位。避免等件現象發(fā)生。特別是各設備傳送裝置上運行速度的同步一致性，避免由于各設備之間的運行速度不一致而產生部件運行不暢，造成堆積或空缺。
（2）順流原則
盡量避免產品在生產線上工序倒流，出現倒流現象會阻障其它工序的正常流程，使整個車間流程出現無序狀態(tài)，不利于管理者的操控。這涉及的是工藝流程表里的工序排列順序問題，其中難點就是如何解決各生產工序的交叉作業(yè)與同步到達的矛盾。
（3）充分性原則
每道工序避免工序自身的浪費。如集中設置的調漆房，組長或配料師傅一般按照2小時的工作量給刷同一種漆的所有工人調制相應量的漆，再統(tǒng)一分配下去。這樣能大大節(jié)省因為工人各自調漆造成的浪費。配置完了要靜止、過濾，讓其充分反應。
（4）質量原則
要設法把涂裝施工動作分解成一道道的施工工序和工位，不會出現因人而異的現象。在施工安排上，要盡量安排大小差不多的工件和同一種顏色涂裝的工件一同施工，盡量安排在2個小時內的連續(xù)作業(yè)，這樣可以少換噴槍。
（5）漸進原則
一個好的工藝流程設計其實只是下一個更好的更優(yōu)秀的流程設計的開端，工藝設計本身就是一個在實踐中不斷摸索、不斷完善的過程，只有更好沒有最好。
4.3.2 加強涂裝管理
（1）保證涂裝車間的環(huán)境和設備的潔凈，不斷提高產品的“一次合格率”，減少返工增加的VOCs排放量。
（2）加強現場的溶劑管理，如回收洗槍用的溶劑再利用，涂料、溶劑容器加蓋等。
（3）換色編組，順序統(tǒng)一，減少換色次數（即減少洗搶次數）和洗搶的溶劑揮發(fā)量；
（4）改進（優(yōu)化）設備，如配置溶劑回收和再生裝置，涂料管理線縮短化，調整噴漆室的風速等。
來源：深圳市人居環(huán)境委員會
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