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摘要：家具产业作为深圳的传统优势产业，在不断发展的过程当中也逐渐成为了深圳市最大的工业VOCs排放源。由于家具企业VOCs污染的产生特性，导致传统的末端治理方式有着诸多缺陷。为有效解决家具制造企业的VOCs污染问题，本文以深圳市为研究对象，提出了以低挥发性涂料改造为中心的VOCs污染源头控制思路，并分析研究了现有家具制造企业在开展涂装生产线改造中的应用要点。
近年来，随着家具市场的迅速发展，家具生产带来的环境污染问题引起了广泛关注。尤其木质家具表面喷涂过程产生大量的挥发性有机污染物（VOCs）。2013年9月，国务院印发《大气污染防治行动计划》（国发[2013]37号要求各地推进挥发性有机物（VOCs）治理，在石化、有机化工、表面涂装、包装印刷等行业实施挥发性有机物综合整治。深圳作为重要的家具制造企业聚集地，如何有效进行VOCs污染控制成为了大气污染防治工作中的重要问题。
1.深圳市家具行业概况
深圳是我国传统的家具制造基地。2014年，深圳登记在册的家具企业1800家，其中龙岗534家，坪山646家，宝安及周边区域近400家，从业人数18万人。其中，10亿以上产值企业15家，1-10亿产值企业105家。2015年总产值2000亿，占全国15%； 外销106亿美元，占全国20%。国内一二线城市的家具大卖场家具品牌50% 来自深圳及周边地区。
涂装工艺是家具制造中产生VOCs 的主要工序，包括干燥过程。木质家具涂装技术包括喷涂、刷涂、辊涂、淋涂及浸涂等；金属家具常见涂装工艺有刷涂、喷涂。据统计，2014年深圳市家具制造行业的VOCs排放量为1.1万吨，是深圳市重要的VOCs排放源。
2.家具行业VOCs控制难点
①废气收集困难。由于家具生产自动化程度相对较低，其涂装环节往往在半开放的空间内进行，实际生产过程当中喷涂产生的有机废气收集率在50%以下。
②有机废气浓度低、风量大。家具企业产生的有机废气具有低浓度和大风量的特点，末端处理难度大、效益低。
③有机废气成分复杂。挥发性有机物种类复杂且不稳定，不具备回收价值。
④末端治理设施难以管理，不仅运行维护难度相对较大，而且不便于环保部门进行管理。
因此，家具制造企业采取末端治理方式实施挥发性有机物污染治理并不合理，应积极从源头治理的思路考虑，减少挥发性有机物产生量。
3.实施VOCs污染源头控制主要措施
3.1.产污环节分析
家具行业主要的 VOCs 排放来源包括涂料调配、涂装和干燥过程中涂料的挥发与损失，具体VOCs的排放量与涂料类型有着密切的关系。家具生产的VOCs产污节点与排放方式如图1所示。
3.2.VOCs污染源头控制途径
在各类家具涂料中，NC、PU、PE因涂装性能优异且价格经济被广泛应用，但由于使用有机溶剂作为稀释剂，属于溶剂型涂料，使用过程中产生大量VOCs污染。水性涂料使用水作为稀释剂，紫外光固化等高固份涂料则不含有机溶剂，在使用过程中释放的VOCs较少。
为控制VOCs污染，新修订的《大气污染防治法》已要求工业企业应使用低挥发性涂料，广东省、深圳市也出台了《广东省大气污染防治行动方案》、《深圳市大气环境质量提升计划》等一些文件，要求家具制造等涂装生产企业使用低挥发性涂料。因此，应用水性涂料、UV涂料等低挥发性涂料应作为家具制造企业VOCs污染源头控制的主要措施之一。
3.2.1.水性涂料应用分析
由于自动喷涂、干燥等流水线的普及，以及原材料和配方的逐步成熟，水性涂料已经在快速地取代传统的涂料。虽然水性涂料价格偏高，但转换效率高，原料浪费少。另外使用水性漆，可降低消防成本和安全隐患；降低用人健康防护成本，即降低用人成本。使用水性涂料的涂装成本不高于聚氨酯涂料。
但由于水性涂料乳液粒子较粗，成膜后涂层丰满度、硬度较低，含固量也相对较低，因此水性涂料的涂装道数相对较多，较费工时。所以还应重视：水性漆适用的基材、水性漆的涂装效果和水性漆的涂装部位等问题。
3.2.2.紫外光固化涂料应用分析
光固化涂料以紫外光固化技术为基础，实现快干、环保和节能，减少污染排放，原料主要由光敏树脂、光引发剂和活性稀释剂组成。由于光固化涂料的组成中不使用有机溶剂，其组分中的活性稀释剂95%以上能固化成膜，属无溶剂类的涂料体系，VOCs挥发量大大减少。如使用流水线生产，具有加工速度快，生产效率高的特点。
但是光固化涂料的喷涂需要专业的设备和较大的场地。光固化涂料目前仅能用于平面板件上，如果板件上有凹槽或浮雕，都会影响辐射波到涂层表面的长度，而无法使用光固化工艺。
4.家具企业涂装生产线低挥发性涂料改造要点
对于家具企业，如果决定更换涂料产品，首先必须要换的是涂装生产线。根据涂料的种类，可分为水性涂料设备改造和紫外光固化涂料设备改造。
4.1.水性涂料改造要点
水性木器涂料的涂装工艺，使用工具和设备与溶剂型木器涂料基本相同，水性涂料一般采用辊涂和喷涂的施工方式，涂装线改装成本低。现就水性涂料涂装中一些特殊要求分别说明。
4.1.1.辊涂方式
水性漆的高固含、高流平和低挥发、湿碰湿不咬底的特点特性，调整黏度后的水性漆比油性漆更适合辊涂施工。通过对滚筒的改进或辊涂方式的改变，加上特制的辊涂专用水性树脂和水性漆产品，可以把水性漆的辊涂涂膜品质接近喷涂的效果。
4.1.2.喷涂方式
喷涂水性漆的压力最好为6Pa左右，一般采取一枪均匀喷湿成膜，而拒绝十字喷涂。此外，水性漆也共享油漆喷涂设备、工具的改进成果，如采取高气流低气压喷枪，可将材料浪费率降低至30%，并且水性漆比油漆更加好用。结合水性漆树脂见水不干燥的特性，水性漆喷涂的水帘柜将会改进成可回收喷涂水帘柜，即将喷涂时产生的水性漆漆雾，利用吸纳原理，将其回收加以循环使用。可将材料浪费率将至15%左右。
4.1.3.静电喷涂方式
水性漆如果采用自动喷涂设备，则需要对静电喷涂设备予以更换，即改变带点方式和绝缘效果即可，更换投入约为2.5至7.5万元不等，因质量与效果而异，油漆所具有的优势，水性漆均可保留，水性漆更易带电的特性，是水性漆静电喷涂的优势，其不燃不爆的特点也更适合静电喷涂工艺，天气湿度的影响也更小。
4.1.4.烘干设备
水性漆干燥基本可以使用原有家具企业的加热干燥方式，但如需实现更好的干燥效果，通过改用辐射型节能红外线干燥器，可实现2分钟表干和10分钟实干的效果。改造后可一次性彻底解决水性漆的干燥问题，实现比油性漆快3-5倍的干燥效率，同时获得比自然干燥更加好的涂膜质量。
4.2.紫外光固化涂料改造要点
紫外光固化涂装设备除固化设备外，其它与传统涂料区别不大，常规的喷涂、辊涂、淋涂等设备都可以采用。光固化设备中主要是光源、高压汞灯和含卤素汞灯，其次是传送、通风装置。其中，光固化水性涂料设备改造如下：
光固化水性涂料的干燥固化机理及过程如图3所示，首先是物理烘干，然后是UV固化，UV固化后得到高交联度的涂膜，涂装过程结束，产品就可堆叠打包。涂装效率很高，整个过程在半个小时内就可完成。
4.2.1.生产线改造推荐方案
1）冷红外流平-干燥塔干燥-UV固化工艺。使用上述流水线干燥效果理想，涂膜的流平、表观状态好，涂装过程一般需时25分钟左右，效率较高。但该流水线投资较大，仅适合规模较大、实力较强的家具企业。
2）红外-热风工艺。如投资相对紧张的小规模企业，可以使用“红外-热风”的干燥通道的流水线，实现高效率生产。该工艺中流水线的速度受红外热风通道的长度影响；此外这种干燥方式相对比较剧烈，一般把红外加热分几段，逐级升温，这样避免加热过急，容易使涂膜表面产生缺陷。对于一些表面效果要求不高的部件，比如柜体内侧板等，这种工艺是可行的，这种涂装效率也很高。
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论文作者:徐驰1, 谢璀2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/30
标签：涂料论文; 涂装论文; 家具论文; 水性论文; 挥发性论文; 干燥论文; 深圳市论文; 《基层建设》2017年第17期论文;