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水性涂料在工程機(jī)械涂裝中的應(yīng)用
2023-11-07
水性涂料在汽車(chē)整車(chē)及其零部件涂裝中的成功應(yīng)用，為水性涂料涂裝技術(shù)的發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，近年來(lái)我國(guó)集裝箱、電動(dòng)三輪車(chē)等行業(yè)也開(kāi)始用水性涂料涂裝。為迎合我國(guó)綠色生態(tài)的發(fā)展理念，我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)也正朝著環(huán)境友好型、低碳型涂裝技術(shù)應(yīng)用的趨勢(shì)發(fā)展。由于工程機(jī)械的結(jié)構(gòu)件具有鋼板厚、尺寸大、外形復(fù)雜的特點(diǎn)，不適合粉末涂裝，所以水性工程機(jī)械涂料相對(duì)于溶劑型涂料及其他環(huán)保型涂料具有VOC 排放量低、施工方便等優(yōu)勢(shì)。但是，水性涂料的涂裝存在施工窗口窄、工件表面預(yù)處理要求高、水分揮發(fā)慢、易產(chǎn)生漆膜弊病等缺點(diǎn)。本文主要討論水性涂料在工程機(jī)械涂裝應(yīng)用中的施工與工藝，并解決水性涂料涂層常見(jiàn)問(wèn)題與弊病，涂裝線(xiàn)改造，廢水處理等問(wèn)題。
1 水性工程機(jī)械涂料涂層體系與成膜機(jī)理
雙組分溶劑型工程機(jī)械涂料為均相體系，隨著溶劑的蒸發(fā)，兩組分逐漸發(fā)生交聯(lián)作用，而水性工程機(jī)械涂料為多相體系，以工程機(jī)械用底漆環(huán)氧涂料為例，一般水性環(huán)氧樹(shù)脂以分散相形式分散在水相中，水性環(huán)氧固化劑則溶解在水中，固化成膜過(guò)程包括水分的蒸發(fā)、乳液粒子的聚集、變形以及與固化劑相互作用形成三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，終表現(xiàn)較強(qiáng)的抗?jié)B透性。由于成膜機(jī)理的差別，導(dǎo)致水性涂料漆膜的致密性較溶劑型涂料差，因此在防腐和外觀性能上較溶劑型涂料差。但近幾年隨著技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)選用高性能的環(huán)氧乳液和優(yōu)化配方，可使底漆的防腐性能大大提高; 通過(guò)選用二級(jí)分散體的丙烯酸乳液，也可大大提高面漆的外觀性能。目前，水性工程機(jī)械涂料所選用的涂層體系主要是水性雙組分環(huán)氧底漆和水性雙組分聚氨酯面漆，所得水性涂膜的基本性能與現(xiàn)有的溶劑型工程機(jī)械涂料涂膜的性能相當(dāng)。
2 水性工程機(jī)械涂料與涂層的性能指標(biāo)
2. 1 涂料的性能指標(biāo)
根據(jù)環(huán)保要求，工程機(jī)械所選用涂料已經(jīng)切換為水性涂料，常規(guī)的工程機(jī)械所用水性涂料的性能技術(shù)指標(biāo)要求如表1。
2. 2 涂層的性能
2. 2. 1 水性涂料復(fù)合涂層技術(shù)指標(biāo)
水性涂料復(fù)合涂層的技術(shù)指標(biāo)如表2 所示。
2. 2. 2 水性樣板涂層性能
為保證水性涂料涂層性能，在涂裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了掛板試驗(yàn)，然后根據(jù)涂層技術(shù)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)方法測(cè)試了涂層的部分性能，水性涂料樣板部分性能測(cè)試結(jié)果如表3 所示。其中涂料為浩力森涂料( 上海) 有限公司的雙組分水性環(huán)氧底漆DWP1050+雙組分水性環(huán)氧聚氨酯面漆DWP2050。
3 水性工程機(jī)械涂料的涂裝工藝
3. 1 涂裝流程
不同工程機(jī)械的組成部件不同，涂裝流程也不同。以挖掘機(jī)為例，不同部件的涂裝方式不相同，其涂裝線(xiàn)主要分為結(jié)構(gòu)件線(xiàn)和駕駛室線(xiàn)，具體涂裝流程如下。
( 1) 結(jié)構(gòu)件線(xiàn)的涂裝工藝流程為: 除油→屏蔽→上件→拋丸→清丸→噴底漆→流平→底漆烘干→冷卻→刮膩?zhàn)蛹澳佔(zhàn)痈稍?rarr;打磨→清理、找補(bǔ)→噴面漆→流平→面漆烘干→強(qiáng)冷→去屏蔽→找補(bǔ)→積放儲(chǔ)存。
( 2) 駕駛室線(xiàn)的涂裝工藝流程為: 電泳件上件→檢查、打磨→噴面漆→流平→烘烤→劃線(xiàn)、遮蔽→冷卻→檢驗(yàn)、下件。
3. 2 涂裝工藝
3. 2. 1 水性涂料涂裝施工改進(jìn)方案
2005 年，我國(guó)的工程機(jī)械進(jìn)入高速發(fā)展期，工程機(jī)械主要生產(chǎn)廠(chǎng)家規(guī)模不斷擴(kuò)大，大都采用制造工藝提升工程機(jī)械的產(chǎn)量和質(zhì)量，也建立了很多具有較大規(guī)模的連續(xù)化的涂裝線(xiàn)，當(dāng)時(shí)建設(shè)的涂裝線(xiàn)基本是按照溶劑型涂料的涂裝工藝來(lái)設(shè)計(jì)的。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)，工程機(jī)械制造廠(chǎng)家對(duì)“油改水”涂裝的需求越來(lái)越迫切，但是原有的生產(chǎn)節(jié)拍和室體的排布難以滿(mǎn)足一般水性涂料涂裝要求，而降低生產(chǎn)節(jié)拍和增加室體對(duì)生產(chǎn)廠(chǎng)家也是難以接受的。
因此對(duì)水性工程機(jī)械涂料的選型也提出了嚴(yán)格要求，即必須基本滿(mǎn)足原有涂裝工藝。以環(huán)氧底漆和聚氨酯面漆涂層體系為例，與溶劑型體系相比，水性體系的涂裝改進(jìn)方案見(jiàn)表4。
為保證水性涂料涂層性能，本研究在涂裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了掛板試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)涂裝參數(shù)見(jiàn)表5。
3. 2. 2 結(jié)構(gòu)件涂裝工藝
本文從底漆和面漆2 方面分別闡述結(jié)構(gòu)件涂裝工藝。
( 1) 水性底漆結(jié)構(gòu)件涂裝: 將預(yù)處理完成的工件吊裝，進(jìn)入涂裝車(chē)間噴涂底漆; 涂裝時(shí)，噴槍霧化狀態(tài)及噴涂狀態(tài)應(yīng)良好，無(wú)閃銹、堵槍、浮色發(fā)花等現(xiàn)象。施工條件及噴涂結(jié)果見(jiàn)表6。
圖1 中，黃色面漆涂裝時(shí)為A 級(jí)面，光澤要求達(dá)到85°以上; 灰色面漆光澤要求40° ～ 60°。2 個(gè)工件面漆的飽和度與光澤狀態(tài)均良好，無(wú)明顯流掛等漆膜弊病。
3. 2. 3 薄板件涂裝工藝
水性薄板件面漆涂裝施工參數(shù)及噴涂結(jié)果見(jiàn)表8。
3. 3 存在問(wèn)題及解決方案
3. 3. 1 結(jié)構(gòu)件涂裝存在問(wèn)題及解決方案
結(jié)構(gòu)件底漆涂裝過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決方案如表9 所示。
結(jié)構(gòu)件面漆涂裝過(guò)程中存在的問(wèn)題及解決方案如表10 所示。
3. 3. 2 薄板件涂裝存在問(wèn)題及解決方案
薄板件面漆涂裝過(guò)程中存在問(wèn)題及解決方案如表11 所示。
3. 4 水性涂料涂裝過(guò)程中廢水的處理
水性涂料涂裝廢水處理采用添加漆霧絮凝劑AB劑的方式( 其中A 劑為: 中相對(duì)分子質(zhì)量的陽(yáng)離子性聚合物，主要應(yīng)用于水幕式噴漆系統(tǒng)循環(huán)水處理中，其功能為吸引并包圍漆滴，去除漆滴粘性，使表面活性劑、脫脂劑和樹(shù)脂等雜質(zhì)脫離，使漆渣容易清除并保持循環(huán)水質(zhì)干凈。B 劑為: 高相對(duì)分子質(zhì)量陽(yáng)離子液態(tài)聚合物，適用于中高pH 狀況下的水質(zhì); 主要功能為使去除粘性后其膠羽較為細(xì)小的漆渣膠體變大，從而更易去除，使處理后的水質(zhì)更清澈。) 。要求處理后的循環(huán)水清澈、無(wú)臭味、pH 偏中性; 處理后的漆渣松軟無(wú)黏性，漆渣上浮率不低于90%。基于此目標(biāo)，在涂裝現(xiàn)場(chǎng)做了試驗(yàn)。處理前后的涂裝廢水如圖2 所示。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)研究表明，水性涂料涂層性能能滿(mǎn)足工程機(jī)械涂層性能要求，水性涂料的施工性能，雖會(huì)比溶劑型涂料稍苛刻( 如前處理等級(jí)，流平時(shí)間，烘烤溫度等) ，然而對(duì)油性涂裝線(xiàn)進(jìn)行一定程度的改造，在保證板材溫度表面溫度，相對(duì)適合的溫濕度，合適的施工工藝條件下，水性涂料的施工可以滿(mǎn)足工程機(jī)械涂裝線(xiàn)的需求。同時(shí)涂裝廢水處理仍可使用漆膜絮凝劑AB 劑的處理方式。因此可得出結(jié)論為: 水性涂料可批量應(yīng)用于工程機(jī)械涂裝。
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