水性涂料在工程机械涂装上的研究与应用

水性涂料在工程机械涂装上的研究与应用

姚志明文华兵

（上海振华重工港机通用装备有限公司，上海市200000）

摘要：水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料(含无溶剂涂料)等涂料被认为是低voc涂料，倍受青睐。但这些低VOC涂料及涂装各有其特点，实际选用时，还要做具体分析。

关键词：水性涂料；环保：涂装工艺：低voc涂料：涂装质量管理

在低VOC涂料中选择水性涂料对工程机械进行涂装的影响因素，指出了水性涂料选择及涂层体系设计的常用方法，水性涂料涂装大批量切换中容易出现的问题，并对使用水性涂料涂装过程中出现的各种常见涂层缺陷(弊病)，进行了原因分析，提出了改善对策。

一、水性涂料需要的设备及工艺流程的改造

1.前处理设备的改进。钢结构件经过抛丸喷丸之后，残留化学品并没有完全清理干净(除掉)，将会严重影响水性底漆的附着力并产生其他涂层缺陷(弊病)。因此，需要增加化学品残留清理设备，如增加喷淋清洗及干燥设备等；对于进行化学前处理的薄板件、小件，要严格检查涂装前的工件表面质量，通过试验决定是否要改造前处理设备。

2.底漆涂装前需进行预热。对于比较重大的钢结构件，涂装车间条件较差(没有密封)，特别是温度，工件与喷漆室之间温差很大，会造成流挂等各种弊病；薄板件、小件有时也有这种情况。因此，要采取加温措施，比如增加吹热风、远红外线照射等设备。

3.喷漆室／流平室(闪干室)温度湿度的控制.水性涂料随着相对湿度的高低变化，水的蒸发速率会发生较大波动。喷漆室的温度和相对湿度必须控制在(15～35℃、30％～85％)范围内，才能避免流挂、针孔等各种涂装弊病的出现。工程机械的涂装车间比汽车行业的涂装条件相差很远，对于喷漆室、流平室改造就是一个重要的任务，有条件的一定要增加空调系统，以便保证水性涂料的施工质量。

4.烘干室温度、湿度的控制。原有的溶剂型涂料烘干室在当时设计时，除了加热功能外主要考虑的是防火防爆问题，但在使用水性涂料时，要加强湿气排放功能，并进行腐蚀防护处理。新设计的烘干室，需要严格按照所用水性涂料的工艺进行规划设计，考虑的水气蒸发的量，加大潮湿空气的排出，减少在室内停止的时间。为防止腐蚀，尽量使用不锈钢材料。

5.水性涂料的存贮／运输及供漆系统。水性涂料对温度很敏感，因此水性涂料在运输和贮存时有较高要求。温度控制在10～35℃，在冬季和夏季运输过程中需有加热或冷却装置。在仓库和调漆间内需有空调，根据仓库空调温度调节能力确定水性涂料入库的时间，确保水性涂料的施工温度最佳。对原有供漆系统要进行改造，满足水性涂料的施工技术指标。

二、涂装生产线水性涂料的切换

水性涂料的切换，就是将设计、试验结果应用于大量生产的过程。它不是一个简单的涂装技术问题，而是一个复杂的管理问题。如果在生产企业不能顺利进行切换生产，前述的所有工作将会失去意义，无法实现水性涂料的价值。

1.要更新涂装管理的理念和行为。水性涂料的切换，重要的是决策领导及管理人员思想的切换。对旧有涂装模式的留恋，无视试验数据及结果，对水性涂料涂装的特点认识不足、不适应不接受，是比较严重的问题；管理思想意识跟不上工艺、生产线的变化，总是想着退回到溶剂型涂料的粗放式管理。需要企业主管领导高度重视，系统性统一规划，各部门各司其职，根据生产淡季旺季情况，分步实施；不要把水性涂料的切换变成涂装工程师的新技术推广。根据涂装技术的成熟程度及生产任务的轻重缓急，选择恰当的切换时机。涂料供应商要改善技术交流与技服方法，使用检测数据及试验事实证明问题在涂料或涂装的哪一方面；在公司做好各种涂装喷涂试验，最好现场一次成功，不要超过三次，不要把生产线当做实验室使用；避免与涂装企业的生产发生冲突；适应涂装企业的文化及运作模式。

2.制定完善的涂装工艺(SOP)。试验前或试验过程中，要编制比较详细的试验用的水性涂料涂装工艺文件，将各种技术指标、工艺参数描述清晰。在切换过程中，要根据实际情况及时修订《涂装作业指导书》及《要领书》、《质量检验基准书》及相关标准。严格执行已由技术部门、质量部门、生产部门、供应商技服(或涂料供应商工程师)几方签名确定的工艺文件，坚决制止随意更改生产节拍(生产线速度)及涂覆工序的行为。切换过程中，涂层质量可能会发生波动，要及时调整工艺。

3.加强对涂装环境的适应管理。工程机械的涂装环境普遍比较差，没有汽车行业涂装的密闭、洁净分区空间概念，对于水性涂料的涂装带来很多麻烦。自然的、人为的行为都会造成温度、湿度、洁净度等条件的变化，而这些因素中有的会造成涂层质量的下降，严重的会造成涂层质量不合格。一般油漆的施工在温度5℃～35℃，相对湿度小于85﹪时最佳，钢材表面温度应高于露点温度3℃以上，方允许施工。

4.按照水性涂料的技术要求对涂装设备进行改造更新水性涂料涂装对于设备的要求更高，涂装设备的优劣决定切换的顺利程度，特别是调湿调温方面。已有的旧的涂装生产线有各种各样的问题(如，流平时间、烘干时间等)要根据需要及时进行调整、修复。

5.要保持涂料及涂层体系与试验时的统一性。在切换之前，已经进行过4个步骤的试验，即已有的涂料及涂层体系经过了各种试验、检验，生产切换过程中只能使用试验过的涂料种类，如果有调整也只能是“微调”，涂料供应商对于涂料配方是不能调整的。如果进行大的调整，必须重新进行试验，以保证试验数据的准确性、严肃性，这样才能保证水性涂料的涂装质量。

6.明确水性涂料切换合格(成功)的标准。这个问题非常重要，而且很容易引起争论，如果不明确合格(成功)的标准，还会造成无法实施切换的后果。主要考虑2个因素：1)一次下线涂层质量合格率，要剔除涂装因素的影响(即使不切换水性涂料这种影响因素也是存在的)，在此基础上可以确定一次下线合格率为90％～95％；2)达到企业各部门共同认可的涂装生产效率，即：件／h、台／h、套／h。因为涂装生产任务是复杂多变的，而涂装生产线的速度是相对不变的，因此，就有人误认为使用水性涂料影响涂装生产任务，造成水性涂料不能切换，或者切换之后，因涂装任务的增加又退回到原来的溶剂型涂料涂装。

三、性涂料涂装的涂层质量问题及对策

水性涂料在配方设计和制造时，已经考虑了水性涂料的特殊性，为避免各种涂层缺陷采取了诸多措施。但是，在种种原因的影响下，涂装施工过程中还会出现各种各样的质量问题，这也是水性涂料能否推广使用的一个重点问题。解决涂装质量问题有各种方法，如排除法、替换法、再现法、跟踪法、涂膜性能状态分析、成分组成分析、微观结构状态分析等。与溶剂型涂料相比，水性涂料涂装涂层的问题更多，解决起来更为复杂，最好使用系统分析方法。该方法主要包括涂层缺陷(弊病)的：1)描述及等级评定；2)直接证据(资料)的收集；3)测试和重现试验；4)原因分析；5)结论；6)补救(处理)的措施；7)预防或改进。

总之，国际国内都通过法律法规的形式来限定涂料中VOC含量的排放，而随着工程机械行业的发展，对涂装成本及质量都提出了新的要求。因此一低VOC排放、低成本涂装、高涂层质量”的发展要求将是涂装行业发展的重要方向。水性涂料的涂层体系设计、试验选择、切换及大批量的使用，还处于经验探索阶段，我们对于水性涂料的涂装应用也是在使用过程中不断完善；水性涂料自身还有较大的发展空间，还需要进行完善和发展；通过涂料研发人员及涂装技术人员共同努力，未来水性涂料及涂装会逐步取得更好的成绩。

参考文献

[1]屈安.工程机械对低VOC涂料的选择与应用.2018.

[2]王浩宇，浅谈水性涂料在工程机械涂装上的研究与应用.2017