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2014年05月21日

工程机械用涂料与涂装发展方向

  于少堂 丽利工业(上海)涂料有限公司,201818

  摘要:介绍了工程机械用涂料与涂装发展历程,涂料与涂装应用技术发展与进步,以及涂装管理的技术发展与进步。讨论了影响涂膜施工质量的因素。

  关键词:工程机械;涂料;涂装;发展方向

  中图分类号:TQ639 文献标识码:A 文章编号:1009-1696(2010)02-0037-05

  0引言

  工程机械用涂料与涂装受关注的原因:第一,用户对工程机械涂装质量的重视程度提高;第二,工程机械制造厂本身提升产品品质、提高人均产值、效益

  及自身发展的需要;第三,同行业涂装质量提升造成的竞争压力;第四,产业发展政策与法规要求。

  涂料与涂装技术围绕5E方向发展:高性能(excellence of performance);易施工(ease of application);省资源(economics);省能源(energy saving);低生态危害(ecology)。

  工程机械用涂料和涂装也从材料、工艺、设备等方面不断追求更高的产能、效率、质量,以及更少的材料和能耗,减少直至消除三废排放。提高工程机械用涂料的防腐蚀性和各种环境气候条件下的适应性,降低涂料固化温度,降低成本,提高质量,仍将是今后工程机械用涂料研究领域的主攻方向。

  1工程机械用涂料与涂装发展历程

  1.1第一阶段

  涂料品种与涂层设计:酚醛、醇酸、环氧酯等底漆;酚醛或醇酸调合漆、醇酸磁漆等面漆;涂层厚度不控制或控制不严格。

  表面处理:采用手工或动力工具(砂轮或钢丝轮)打磨除锈,少数企业部分采用抛丸或喷砂除锈,以及三合一(即除油、除锈、钝化)工艺,手工擦拭。

  涂装工艺与设备:以辊刷或空气喷涂为主要施工方式,无专门的喷漆房和固定喷漆场地,在户外或其它工艺场所涂装。

  质量管理:未将涂装质量作为重要质量组成部分进行控制。

  1.2第二阶段

  涂料品种与涂层设计:过氯乙烯、环氧酯、改性醇酸等底漆;丙烯酸类、醇酸类等面漆;涂层厚度控制在80~120μm。

  表面处理:厚钢板采用喷砂或抛丸工艺处理,以人工操作为主。薄钢板槽浸式除油、除锈、磷化。

  涂装工艺与设备:以辊刷或空气喷涂为主要施工方式,无专门的喷漆房,有的没有固定喷漆场地,在户外或其它工艺场所涂装。

  质量管理:有一些控制手段,但不全面,未配备专业涂装工程师。

  1.3第三阶段

  涂料品种与涂层设计:环氧类、聚氨酯类等底漆;改性醇酸、聚氨酯等面漆;涂层厚度控制在80~150μm。

  表面处理:厚钢板采用喷砂或抛丸工艺处理,以人工操作为主,部分企业采用自动处理。薄钢板开始使用喷淋方式,流水线作业。

  涂装工艺与设备:开始采用无气喷涂设备施工,设有专门的喷漆房,有的配备了固定烘漆房;个别部件开始采用流水化作业方式进行涂装。

  质量管理:比较重视涂装质量控制,有一些检验控制手段,但不全面。

  1.4第四阶段

  涂料品种与涂层设计:厚膜型环氧类、聚氨酯类、富锌类等底漆,个别部件采用电泳底漆;出口产品、海边型产品或要求防腐寿命较长(5年以上)的产品采用环氧类中涂漆;高固体分丙烯酸聚氨酯面漆(脂肪族);视市场和工程机械使用环境,采用不同的涂层设计,一般要求设计涂层厚度≥120μm,较高要求设计涂层厚度≥160μm。

  表面处理:结构件采用全自动抛丸进行表面处理,流水线作业;薄板件采用脱脂磷化工艺进行前处理,流水线作业。

  涂装工艺与设备:开始采用静电喷涂,辅助无空气喷涂(带静电和不带静电),设有专门的喷漆房和烘漆房。几乎所有部件进行从前处理到装配的完全涂装流水线作业。

  质量管理:十分重视涂装质量的控制,配备了专业涂装工程师、检验人员,检测仪器齐全,质量管理严格。

  1.5第五阶段

  这是工程机械用涂料与涂装应用技术改进和提高的阶段。

  涂料要求:采用环境友好型涂料(低VOC涂料:

  水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料),不含重金属等。

  施工设备:电泳涂装设备、静电喷涂设备,机器人喷涂等。

  施工工艺:大规模、流水线、自动化程度高、产业化。

  环境条件:涂装环境满足恒温、恒湿和洁净的空气(空气粉尘含量控制)等要求。

  干燥方式:热风循环,红外干燥。

  环境污染因素控制和处理:控制和处理涂装生产线产生的废气、废水、废渣和噪声污染。

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  2工程机械用涂料与涂装技术的发展与进步

  2.1涂料技术发展与进步

  通常每一种涂料在涂装时都会有挥发性有机化合物(VOC)或者其它危险性空气污染物(HAPs)的排放,会对人体造成一定的伤害。这些VOC排放到大气中后,会产生一定的光电反应,对臭氧层有一定的破坏作用,导致皮肤癌、白内障,削弱免疫系统。因此,减少涂料本身VOC含量以及控制涂料涂装过程中VOC的排放,已成为涂料发展的主题。

  为降低VOC的排放,应采用以下4类环境友好型涂料:

  高固体分涂料:可取代传统溶剂型涂料,并逐渐向无溶剂涂料方向发展。此种涂料比传统溶剂型涂料在相同施工黏度下包含更多的固体分,溶剂含量则相应减少。涂料的固体分增大,覆盖表面积较传统涂料更多,因此可减少涂料的需求量,同时也降低VOC含量。

  水性涂料:它是一种用水作为溶剂或分散剂的涂料,可以减少由火产生的危险,毒性较低,降低涂装过程中VOC的排放。水性涂料的使用限制:工件表面的前处理要求较高;干燥过程需严格控制温湿度;需使用不锈钢的设备;使用静电设备时,需将电源接地以降低电压突变所造成的灾害。

  粉末涂料:它对环境污染很小,具有良好的耐腐蚀性、装饰性和耐候性。它由干燥的涂料粒子组成,其VOC含量<4%。这些涂料粒子通过静电吸附至工件表面,并经过烘烤形成一层连续薄膜。粉末涂料在工程机械行业已有使用,技术成熟。

  紫外光和电子束固化涂料:它主要由低相对分子质量的聚合物组成,通过紫外线(UV)或电子束(EB)照射涂膜,产生辐射聚合、辐射交联和辐射接枝等反应,迅速将低相对分子质量物质转变成高相对分子质量产物。固化直接在不加热的底材上进行,体系中不含溶剂或含极少量溶剂,辐照后涂膜几乎100%固化,VOC排放量很低。它在木器和塑料件涂装中已大量采用,但因性能原因,在金属件上的应用受限制。

  2.2涂装工艺与设备的技术发展与进步

  2.2.1涂装工艺

  涂装工艺流程图见图1。图中虚线内容按实际需要取舍。