谈水性涂料的涂装工艺及其质量措施[1]

2009.NO.2杨忠敏.谈水性涂料的涂装工艺及其质量措施17谈水性涂料的涂装工艺及其质量措施　杨忠敏（东风汽车公司，湖北十堰442001）摘要：根据近年来水性涂料的发展机遇，本文介绍了水性涂料的施工特点、涂装工艺和施工要点及水性涂料喷涂施工操作技巧；同时指出了水性建筑涂料涂装的常见弊病、原因分析和防治措施。关键词：水性涂料；喷涂施工；常见弊病；防治措施1水性涂料的主要类型及发展机遇早在1988年美国南加利福尼亚对木器家具厂提出使用水性涂料，经过这些年的研究发展，已获成功。国内木器生产厂也已逐渐推广，水性涂料主要类型有∶水性聚酯、丙烯酸及聚氨酯水分散体涂料、双组分聚氨酯和丙烯酸聚氨酯涂料。单组分和双组分聚氨酯涂料在目前应用相当广泛，水性木器涂料的综合性能已接近聚氨酯聚酯涂料。水性涂料是当前发展迅速的环保型涂料，但在亚洲使用比例极低，仅为3%(欧洲为42%)。水性涂料在投入生产使用中投资较高，如设备的耐腐蚀、烘干室、强冷设备、生产场地温湿度条件控制调节设备等。但在现有设备上加以改造，也是可行的，在减少污染治理费用、降低材料消耗、保障操作人员健康等方面，能在短期内得到回报。涂料生产厂要加快新型水性涂料的开发，提高现有水性涂料质量，减少涂装作业中的细小气泡和烘干过程中产生的气泡，降低固化温度和缩短闪干时间，提高光泽、硬度、外观装饰性及高温回粘等，以符合更广泛的使用要求。相对于统治涂料世界近一个世纪的溶剂型涂料而言，水性涂料是我们涂料行业的一支新生力量，其诞生和作者简介：杨忠敏（1945—），东风汽车公司高级工程师，主要从事车辆运用方面的研究。发展主要是受到了人类对环境保护重要性的逐渐认知所驱动。自1966年美国加州颁布实施第一个挥发性有机化合物（VOC）法令以来，各国对严格控制VOC排放量、限制高VOC涂料产品的生产和使用的工作都已经提升到了法律法规的高度，水性涂料因其VOC含量极低且节省能源而成为现代涂料工业发展的主流方向。据对全球各地区涂料产品生产的统计资料显示，北美地区水性工业涂料占了43％，溶剂型工业涂料只占51％；西欧地区水性工业涂料占了34％，溶剂型工业涂料只占52％；而在中国，水性工业涂料只占15％，溶剂型工业涂料则高达80.5％。由此可见，在涂料水性化领域我们与发达国家的差距还很大。所幸的是，这种局面正在改变。随着生活水平的日益提高，人们在装修的过程中越来越关注环保与健康，推动了对水性涂料的需求。近年来我国涂料业在水性涂料的研究、生产和应用等方面正以前所未有的速度向前推进，新产品层出不穷，扩大了水性涂料的市场空间。近年来，国家在政策法规等方面积极加以引导，其中颁布的《ISO14020国际标准配套涂料技术标准》对规范和促进水性涂料健康发展将起到非常积极的作用。前些年由于水性涂料在价格方面的劣势，在一定程度上制约了其市场发展，而近年以来，原油价格出现了大幅度上涨，导致各18《橡塑资源利用》2009.NO.2地油性涂料的价格被迫不断提升，有的甚至已高过一些水性涂料，这种情况从某种程度上也推动了水性涂料的发展，使有些地方的水性涂料出现了令人振奋的旺销局面，这正是水性涂料发展的一个难得的机遇。[1]2水性涂料的施工特点水性涂料在生产制造及施工应用中以水作为溶剂，使用的设备均可用水清洗；提高固体含量，使价格降低；水性涂料中颜料分散性较溶剂型差，会影响其耐候性；表面张力较溶剂型高，对工件表面的润湿性、展布性差，涂膜易产生针孔、缩孔、气泡及流挂等弊病；水性涂料的水份蒸发慢于溶剂型涂料，闪蒸时间长或需低温烘烤。对含水量较高的水性涂膜需晾干和在低于100℃温度下分段升温保温，待至水分基本去除，才可烘烤；剪切力对水性涂料的稳定性有影响，在循环系统中会随造成剪切力不同而出现不同的黏度和流速。水性涂料是涂装行业发展的趋势，由此涂装设备工艺及参数必须适应水性涂料的需求。水性涂料相对于溶剂性涂料，具有以下特点：以水作溶剂，节省大量资源；消除了施工时火灾危险性；降低了对大气污染；仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；对材质表面适应性好，涂层附着力强。涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。施工简单方便，不易出现气泡、颗粒等常见毛病，漆膜手感光滑细腻。水溶性涂料环保，不含苯类等有害溶剂，不含游离TDI，对人体无伤害，是真正的绿色环保产品。水性涂料也存在如下的问题。水性涂料对施工中及材质表面清洁度要求高，因水的表面张力大，污物易使涂膜产生缩孔。水性涂料对抗强机械作用力的分散稳定性差，输送管道内的流速急剧变化时，分散微粒被压缩成固态微粒，使涂膜产生麻点；要求输送管道形状良好，管壁无缺陷；水性涂料对涂装设备腐蚀性大，需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料，设备造价高。水性涂料对输送管道的腐蚀，金属溶解，使分散微粒析出，涂膜产生麻点，也需采用不锈钢管；烘烤型水性涂料对施工环境条件（温度、湿度）要求较严格，增加了调温调湿设备的投入，同时也增大了能耗。3水性涂料的涂装工艺3.1家具涂装的施工工艺底材打磨→涂底漆→打磨→刮腻子（2～3道，每道干燥2～3h）→打磨（600～1000#砂纸）→涂底漆→罩面漆（1～3道，每道间隔15h，前二道干燥后打磨采用1000#砂纸）→干燥（自干或低温烘干）。水性底漆，提高木材浸润性，增大附着力；面漆的施工可采用刷涂或喷涂，涂料经200目滤网过滤；涂料黏度为18～22s。家具涂装施工时涂膜要薄，防止流挂，采用多层薄涂，干燥时间按生产厂规定。3.2建筑涂装工艺3.2.1施工对环境和基材的要求保证水泥/混凝土保养1个月以上并干燥，含水率10%以下；所有门窗安装工程和外设固定设施安装工作结束；涂装面不再有交叉作业。环境温度5～30℃，湿度75%以下；无4级大风和阴雨。修补边角缺损和墙面处，并干燥。墙面面漆施工时，用力要均匀，动作要快捷，避免多次反复涂刷，影响效果。涂装上漆顺序要先上后下，从屋顶、檐柱、顶横梁和椽子到墙壁门窗和底板。其中每一部分也需自上而下依次涂刷。在涂刷每一部位时，其中不能停顿，如果不得不停下来，也要选择房子结构上原有连接部位，如墙面与窗框衔接处。这样就能避免难看的接缝。面漆涂刷二遍，间隔时间2～4h，每次配料尽量在2h内用完。采用“十字”滚涂法，做到均匀一致、无漏涂、流挂现象。养护时间24h以上。面漆不能加水稀释，不能与底漆搅拌混合涂刷，涂刷前充分搅拌均匀。外墙金属漆施工采用“十字”喷涂效2009.NO.2杨忠敏.谈水性涂料的涂装工艺及其质量措施19果昀佳，且应搭半枪喷涂，避免产生间隔喷涂阴影。3.2.2施工步骤对外墙全面进行清理，去除水泥灰渣，平台部位清扫干净。局部缺陷特殊处理，包括填补，封闭和打磨平整。根据建筑情况考虑对建筑附属物和外设、门窗进行遮盖/封闭。刮涂头道水泥-聚合物腻子。6～8h后用砂纸打磨平整，刮涂二道水泥-聚合物腻子，6～8小时后用砂纸打磨平整；腻子层干燥36～48h。涂刷封闭底漆1道，干燥4～6h后，细砂纸打磨。涂刷面漆2次，施工间隔4～8h。清理施工现场。3.3塑料制品涂装的施工工艺以塑料取代木材、金属的趋势日益增加。塑料底材表面处理主要有清洁处理和表面活性化，其目的是为提高底材与涂膜的附着，表面的油污可视塑料类型选用低级醇类和芳香烃及酮系溶剂。表面活性的方法有氧化处理、铬酸处理、电晕处理及等离子处理等。此外，由于塑料制品在压制成型后产生残余应力或局部结晶化，涂装时会发生开裂或细纹且不利于涂料润湿，可以分别采用退火或吹离子风来消除。这在开发和应用水性涂料中尤为重要。而表面功能化则是赋予底材导电，真空喷涂金属、紫外线保护层等特殊功能。近年来，国外推出塑料用的水性涂料，其主要品种有单组分水性丙烯酸醇酸涂料、水性丙烯酸聚酯涂料、单组分及双组分水性聚氨酯涂料、水性环氧酯涂料等。美国伊士曼公司出售含有一定量有机溶剂的PP专用水性底漆。常用的ABS、PC塑料制品涂装工序为：底材打磨或修整（适用于有毛刺或表面有缺陷的零件，包括填腻）→预处理（退火处理、醇类溶剂清洗或活性化处理、干燥）→消除静电（静电除尘）→涂底漆→晾干→烘干→静电除尘→涂色漆→晾干、流平→烘干→冷却→检验。涂料施工一般喷1～2道，每道膜厚10～15μm。膜层过薄，影响流平；膜层过厚，会产生流挂、缩边等现象。[2]4水性涂料的施工要点水性涂料的施工方法与常规施工方法无太大差异，应结合工件形状、防腐要求、外观装饰等具体情况，选用刷涂、浸涂、辊(筒)涂、淋涂、辊涂等。对铸件采用浸涂，出槽后要充分流平，但浸涂所形成的涂膜不均匀。将薄片工件采用水性丙烯酸涂料以辊涂方式涂漆，以215m/min线速度，在230℃下3～4min固化后，能达到预期的涂膜。4.1水性涂料的喷涂方法一是空气喷涂，适用于黏度小于30s(涂-4杯)的涂料；二是空气辅助无气喷涂(或称混气法)，适用于黏度大于30s(涂-4杯)的涂料，已在木制家具业普遍使用；三是静电喷涂，由于水性漆的高导电性，应选用水性涂料专用的静电喷漆枪，德国瓦格纳尔、美国诺信公司等多家公司均能提供。例如：水性醇酸磁漆的施工条件是涂料黏度：20～24s(涂-4杯)；直流电压:45～60kV；固化条件是表干30min后于80℃、20～30min烘干。4.2水性涂料在施工中的注意事项4.2.1家具涂装前表面处理木制品经去污或打磨后，表面无木屑粉尘；塑料件经清洁处理后，表面应无脱膜剂类残余污物及毛刺。根据不同类型塑料材质进行表面活化或功能化处理；金属件在经过脱脂的基材上进行相应转化膜处理，采用喷砂的表面，要求达到Sa21～2级，粗糙度50μm。4.2.2建筑涂装基层处理砂浆、混凝土及砖砌体基层表面应达到坚硬、平整、粗糙、干净、湿润。基层应有满足施工要求的强度；基层如有不平、凹凸之处，应进行平整处理；基层如有妨碍粘结的浮灰层、尘土等杂物，应用钢丝刷除掉，油污、滑动脂等用溶剂除去；对脆弱空鼓部位应除去，并直至露出坚硬的基底，用水泥砂浆找平；对各种缝隙、裂纹、冷接缝等部位，应凿成V形槽，用水泥或乳胶砂浆修补找平，砖砌体灰缝应用水泥砂浆填实压平；20《橡塑资源利用》2009.NO.2对穿过基层的管道、铁件、电手插座四周、应剔成环形槽用乳液改性砂浆嵌填压实抹平；干燥的基层，特别是砖砌体，表面要喷水湿润处理，并注意用干布擦去游离水分，以提高与基层的粘结力。4.2.3防水层施工将水性丙烯酸酯防水涂料加40～50%的水稀释搅匀，在已处理好的基层上涂刷1～2道，这样可以提高涂料向基层中的渗透，增加其对基层的粘附强度。施工温度大于5℃，低于此温度，影响墙漆成膜质量，施工后漆膜易粉化、剥落，防水、耐污性等技术指标无法保证，墙面上的雨水污染不能清洗干净。施工天气阴雨天不能施工，施工后必须保证在8h内不能下雨雪等，否则漆膜容易起泡、剥落，防水、耐污性等技术指标无法保证，墙面上的雨水污染不能清洗干净。墙漆施工不能加水稀释，应充分搅拌均匀，否则易产生色差和影响其质量。外墙漆施工必须涂刷一遍外墙底漆，且外墙底漆不能和面漆混合一起施工、不能加水稀释，否则墙面则易产生泛碱、泛盐、泛白、泛色等画地图现象。整块墙面应采用同一批次生产的墙漆施工，如上一批次墙漆少量剩余，不够整块墙面滚涂施工时，应将上一批次少量剩余的墙漆做为第一遍面漆施工使用，整块墙面第二遍面漆全部采用第二批次的面漆施工，保证整块墙面颜色相对一致。新墙面粉刷灰色水泥后不能有泛碱析盐现象产生，必须干燥15天以上，湿度应小于85%，否则墙面容易产生起泡、剥落、泛碱、泛白、泛色等现象，影响漆膜质量。每次所配墙漆应尽量在2h内用完，避免被有机溶剂污染，未用完的应盖好桶盖进行保存。施工墙体质量验收，进行实验应在施工完10天以后方能进行。5水性涂料喷涂施工操作技巧喷涂法是水性涂料施工昀主要的方法之一，用喷涂法涂饰物体表面，可获得薄而均匀的涂膜，对于几何形状各异，有小孔、缝隙、凹凸不平之处，涂料均能分布均匀；对于喷涂大物面，较涂刷更为快速而有效。但用喷涂法进行施工也须掌握一些操作技巧。用洁净的水将涂料调至合适喷涂的粘度，以涂-4黏度计测量，合