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涂料技术

水性涂料喷涂工艺及设备设计的研究

时间:2011-05-23 11:29:44 来源: 作者:小辉 点击:
3.1.1除油

钢铁表面除油程度要严格按照GB/T13312—1991的要求进行检查和控制。本方法是用标准G型极性溶液滴2滴(0.1mL)在被试表面上,立即用玻璃棒涂成20mm×40mm的覆盖面积,将特制的A型验油试纸紧贴在溶液膜上,1min后观察变色情况。若A型验油试纸显色均匀、连续完整,即为合格,反之不合格。无论对溶剂型涂料还是水性涂料,除油质量的好坏,对产品涂膜的质量都会产生较大的影响,但对于溶剂型涂料喷涂来说,工件表面除油不太彻底时,涂膜外观缺陷不会立即表现出来,但对水性涂料来说,工件表面除油不彻底,在其表面就难以形成完整的涂膜,所以,对水性涂料喷涂来说,前处理质量显得更为重要。

3.1.2磷化

磷化膜的检验要严格按GB6807—1986进行,可采用3%氯化钠水溶液于15~25℃浸渍,或硫酸铜溶液点滴。也可以涂漆以后进行盐雾试验来考核。硫酸铜点滴液配方如下:CuSO4·5H2O为41g/L,NaCl为35g/L,0.1mol/L的HCl为13mL/L。水性涂料对磷化膜的要求与溶剂型涂料基本相同,磷化膜必须均匀完整,细密无挂灰。

3.2强冷

水的蒸发潜热为2457.22kJ/kg,而涂装常用溶剂的蒸发潜热:二甲苯为343.2kJ/kg,丁醇为590.2kJ/kg,酮类为343~444kJ/kg,都要比水低得多,所以喷涂同样厚度的涂料对工件的降温作用水性涂料更大一些,因此认为对于拖拉机底盘、柴油机等主要由铸件构成、涂层以防腐为主、对涂装表面装饰要求不高的工件,可以不设强冷。

3.3喷(底、面)漆

喷涂水性涂料所用的一般空气喷枪与溶剂型涂料相同,但对环境条件(主要是温度、湿度)的要求与溶剂型涂料相比存在一定的差别。在喷漆室中喷涂水性涂料时,水变成水蒸气体积膨胀1244倍,可以使喷漆室中的湿度瞬间升高,当湿度达到90%以上时涂在被涂物上的涂膜会流淌下来[5]。所以,喷涂水性涂料时控制喷漆室的湿度很重要,温度也要保持在不产生流挂和流淌的范围,一般认为,温度在15~30℃,相对湿度在60%~80%较为适宜。由于水的腐蚀性比溶剂大,喷漆室尤其是循环水处理系统最好采用不锈钢制成。喷漆室内的送风必须有适当的调温调湿装置。国内汽车涂装喷漆室冬天都可以调温调湿,夏天却很少有调温调湿的,因为需要的制冷量太大,所以很少有送冷风的。因此在高温高湿地区,如果使用水性涂料,必须在喷漆室安装中央空调,夏季也需要送冷风,这样才能保证水性涂料的施工质量。水性涂料和溶剂型涂料的喷涂环境条件见图2。
 
图 2 水性涂料和溶剂型涂料的喷涂环境条件

图 2 水性涂料和溶剂型涂料的喷涂环境条件

 
3.4闪干

闪干即涂装后漆膜的流平和溶剂(包括水)的预蒸发过程,其目的是为了防止含有大量溶剂或水分的湿漆膜(水性底色漆中水的含量约为63%[6)]突然进入较高温度(>100℃)的烘干炉。是否设置闪干工序,闪干时间和温度的具体参数要根据所使用的水性涂料的性能、对工件涂层的质量要求和烘干炉要求的温度来确定。一般情况下,湿碰湿工艺、烘炉烘干温度较高(一般在100℃以上,高于水的沸点温度)、对漆膜光泽和外观要求较高时,应该设置闪干工序。闪干时间的确定,对生产线而言,闪干时间主要受链速影响。闪干时间短,涂层内水分和溶剂没有及时挥发出来导致经高温烘烤后出现针孔、痱子等缺陷;闪干时间长,漆膜表面过干,涂层容易产生橘皮等缺陷。要合理选择闪干时间,但同时需增加加热闪干区,否则容易出现流挂、气泡等质量问题

3.5烘干

同喷漆室的设计原则类似,烘干室中由于空气中水分含量较高也会对设备造成腐蚀,所以烘房内壁也需采用不锈钢制造。同时,水性涂料中稀释剂的主体是水,水的挥发与喷漆室的温湿度有较大关系。当湿度一定时,随着温度的升高,水的挥发速率增加;当温度一定时,则湿度增加,水的挥发受阻;当相对湿度过大时,水分挥发很慢,施工过程中易产生流挂等漆膜缺陷。由于水的蒸发潜热大(见表1),是一般溶剂的5~7倍,烘干室的热容量要适度增大。同时,水较有机溶剂蒸发慢,致使水性涂料的烘干时间要长,涂膜和被涂物升温不宜过快。在水性涂料中除用电泳涂装法所得涂膜,受电渗作用使湿涂膜中的含水量很少,可直接经受高温烘烤外,其它含水量较高的水性涂料涂膜都要靠晾干和分段升温(在100℃以下保温一段时间),使涂膜中的水分基本蒸发掉,才升至工艺温度烘干,不然会由于水分在100℃时激烈沸腾而产生漆膜弊病。水性中涂、面漆和溶剂型中涂、面漆的典型热对流加热的烘干温度、时间变化曲线见图3和图4。都有这样的经验,在室外风口晾晒衣服干得快,反之,通风不良干得慢或不能干燥,空气的相对湿度大了,也干得慢。这也是水性涂料干燥的原则。因而在晾干及烘干室中控制空气的湿度对烘干时间及效果非常重要。
 
图 3 水性涂料中涂、面漆的固化 ( 烘干 ) 曲线

图 3 水性涂料中涂、面漆的固化 ( 烘干 ) 曲线

图4溶剂型中涂、面漆的固化(烘干)曲线

图4溶剂型中涂、面漆的固化(烘干)曲线
 
3.6自动喷涂系统

水性涂料的主要溶剂是水,具有高导电性,如果采用溶剂型涂料通常使用的内部加电式旋杯(见图5),高压静电会从输漆系统泄漏出去,因此水性涂料在应用初期一般使用外部加电式旋杯(见图6)。

 
图5内部加电式旋杯

图5内部加电式旋杯

图 6 外部加电式旋杯

图 6 外部加电式旋杯
 
但由于外部加电式旋杯系统中外置的加电手指容易积油漆,导致清洁频次增加;同时手指对旋杯移动速度和环境湿度较为敏感,会造成油漆利用率降低8%~13%,影响油漆外观质量。随着技术的发展,目前内部加电式旋杯已开始在水性涂料喷涂线上使用,在喷涂开始前,油漆从调漆桶吸到储存器,然后与主循环回路断开。这样可防止高压静电漏到调漆间去,影响生产和造成危险。

关键词: 水性涂料喷涂
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