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水性涂料在工程機械涂裝中的應用
武玲1，彭順金1，顧廣新2，施逸帆2，徐杰2，何護國3 ( 1． 武漢科技大學，武漢430065;2． 復旦大學工程與應用技術研究院，上海200433; 3． 三一重機有限公司，上海200000)

水性涂料在汽車整車及其零部件涂裝中的成功應用，為水性涂料涂裝技術的發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗，近年來我國集裝箱、電動三輪車等行業(yè)也開始用水性涂料涂裝。為迎合我國綠色生態(tài)的發(fā)展理念，我國工程機械行業(yè)也正朝著環(huán)境友好型、低碳型涂裝技術應用的趨勢發(fā)展。由于工程機械的結構件具有鋼板厚、尺寸大、外形復雜的特點，不適合粉末涂裝，所以水性工程機械涂料相對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。但是，水性涂料的涂裝存在施工窗口窄、工件表面預處理要求高、水分揮發(fā)慢、易產(chǎn)生漆膜弊病等缺點。本文主要討論水性涂料在工程機械涂裝應用中的施工與工藝，并解決水性涂料涂層常見問題與弊病，涂裝線改造，廢水處理等問題。

1 水性工程機械涂料涂層體系與成膜機理
雙組分溶劑型工程機械涂料為均相體系，隨著溶劑的蒸發(fā)，兩組分逐漸發(fā)生交聯(lián)作用，而水性工程機械涂料為多相體系，以工程機械用底漆環(huán)氧涂料為例，一般水性環(huán)氧樹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)狀結構，終表現(xiàn)較強的抗?jié)B透性。由于成膜機理的差別，導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。但近幾年隨著技術的發(fā)展，通過選用高性能的環(huán)氧乳液和優(yōu)化配方，可使底漆的防腐性能大大提高; 通過選用二級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)有的溶劑型工程機械涂料涂膜的性能相當。

2 水性工程機械涂料與涂層的性能指標
2. 1 涂料的性能指標
根據(jù)環(huán)保要求，工程機械所選用涂料已經(jīng)切換為水性涂料，常規(guī)的工程機械所用水性涂料的性能技術指標要求如表1。

2. 2 涂層的性能
2. 2. 1 水性涂料復合涂層技術指標
水性涂料復合涂層的技術指標如表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)場進行了掛板試驗，然后根據(jù)涂層技術指標對應的檢測方法測試了涂層的部分性能，水性涂料樣板部分性能測試結果如表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 水性工程機械涂料的涂裝工藝
3. 1 涂裝流程
不同工程機械的組成部件不同，涂裝流程也不同。以挖掘機為例，不同部件的涂裝方式不相同，其涂裝線主要分為結構件線和駕駛室線，具體涂裝流程如下。
( 1) 結構件線的涂裝工藝流程為: 除油→屏蔽→上件→拋丸→清丸→噴底漆→流平→底漆烘干→冷卻→刮膩子及膩子干燥→打磨→清理、找補→噴面漆→流平→面漆烘干→強冷→去屏蔽→找補→積放儲存。
( 2) 駕駛室線的涂裝工藝流程為: 電泳件上件→檢查、打磨→噴面漆→流平→烘烤→劃線、遮蔽→冷卻→檢驗、下件。
3. 2 涂裝工藝
3. 2. 1 水性涂料涂裝施工改進方案
2005 年，我國的工程機械進入高速發(fā)展期，工程機械主要生產(chǎn)廠家規(guī)模不斷擴大，大都采用制造工藝提升工程機械的產(chǎn)量和質量，也建立了很多具有較大規(guī)模的連續(xù)化的涂裝線，當時建設的涂裝線基本是按照溶劑型涂料的涂裝工藝來設計的。近年來，我國對環(huán)保的要求越來越嚴，工程機械制造廠家對“油改水”涂裝的需求越來越迫切，但是原有的生產(chǎn)節(jié)拍和室體的排布難以滿足一般水性涂料涂裝要求，而降低生產(chǎn)節(jié)拍和增加室體對生產(chǎn)廠家也是難以接受的。
因此對水性工程機械涂料的選型也提出了嚴格要求，即必須基本滿足原有涂裝工藝。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方案見表4。

為保證水性涂料涂層性能，本研究在涂裝現(xiàn)場進行了掛板試驗，現(xiàn)場涂裝參數(shù)見表5。

3. 2. 2 結構件涂裝工藝
本文從底漆和面漆2 方面分別闡述結構件涂裝工藝。
( 1) 水性底漆結構件涂裝: 將預處理完成的工件吊裝，進入涂裝車間噴涂底漆; 涂裝時，噴槍霧化狀態(tài)及噴涂狀態(tài)應良好，無閃銹、堵槍、浮色發(fā)花等現(xiàn)象。施工條件及噴涂結果見表6。

( 2) 水性面漆結構件涂裝: 施工條件及噴涂效果見表7 和圖1。

圖1 中，黃色面漆涂裝時為A 級面，光澤要求達到85°以上; 灰色面漆光澤要求40° ～ 60°。2 個工件面漆的飽和度與光澤狀態(tài)均良好，無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)及噴涂結果見表8。

3. 3 存在問題及解決方案
3. 3. 1 結構件涂裝存在問題及解決方案
結構件底漆涂裝過程中存在的問題及解決方案如表9 所示。
結構件面漆涂裝過程中存在的問題及解決方案如表10 所示。

3. 3. 2 薄板件涂裝存在問題及解決方案
薄板件面漆涂裝過程中存在問題及解決方案如表11 所示。

3. 4 水性涂料涂裝過程中廢水的處理
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: 中相對分子質量的陽離子性聚合物，主要應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、脫脂劑和樹脂等雜質脫離，使漆渣容易清除并保持循環(huán)水質干凈。B 劑為: 高相對分子質量陽離子液態(tài)聚合物，適用于中高pH 狀況下的水質; 主要功能為使去除粘性后其膠羽較為細小的漆渣膠體變大，從而更易去除，使處理后的水質更清澈。) 。要求處理后的循環(huán)水清澈、無臭味、pH 偏中性; 處理后的漆渣松軟無黏性，漆渣上浮率不低于90%?；诖四繕耍谕垦b現(xiàn)場做了試驗。處理前后的涂裝廢水如圖2 所示。

4 結語
通過研究表明，水性涂料涂層性能能滿足工程機械涂層性能要求，水性涂料的施工性能，雖會比溶劑型涂料稍苛刻( 如前處理等級，流平時間，烘烤溫度等) ，然而對油性涂裝線進行一定程度的改造，在保證板材溫度表面溫度，相對適合的溫濕度，合適的施工工藝條件下，水性涂料的施工可以滿足工程機械涂裝線的需求。同時涂裝廢水處理仍可使用漆膜絮凝劑AB 劑的處理方式。因此可得出結論為: 水性涂料可批量應用于工程機械涂裝。