我國實施《清潔生產促進法》已近2年。清潔生產的實質是一種從源頭削減污染和預防污染為主要特征的環(huán)境戰(zhàn)略;清潔生產能有效地減少產品使用過程中污染物的產生和排放;可以減少末端治理費用、降低成本,也是提高企業(yè)競爭力的最佳途徑;清潔生產給我國帶來的經濟、社會和環(huán)境效益是無限的。適應我國加入WTO后提供符合環(huán)境標準的清潔產品,從而在國際市場競爭中立于不敗之地。

　　涂裝作為產品的防護和裝飾措施,具有簡便有效的特點,通用性強、使用廣泛。然而在涂裝施工過程中產生的廢液、廢氣會造成環(huán)境污染。對人類生態(tài)環(huán)境的破壞和對人類本身的危害已逐漸為大家認識。而其傳統(tǒng)的治理方法,一般是采用末端治理為主,為了促進開展表面行業(yè)清潔生產的實施,涂裝行業(yè)也應對此傳統(tǒng)模式作根本的變革。探討開展推廣環(huán)境友好型水性涂料的使用,應是行之有效的方案之一。

　　1水性環(huán)境友好型涂料的發(fā)展

　　環(huán)境友好型涂料是使涂裝能確保環(huán)保要求的涂料,主要有水性涂料、粉末涂料和高固體涂料。當前,我國工業(yè)水性涂料的生產和使用,與國外相比差距很大。歐美發(fā)達國家水性木器涂料的銷售量已占木器涂料市場的10%以上,占裝修木器涂料市場份額的40%以上,而我國水性木器涂料在木器涂料的份額還不到1%。發(fā)達國家汽車制造業(yè)中汽車底漆采用水性涂料為92%,2000年歐洲中涂漆采用水性涂料為42%,底面漆采用水性涂料為50%。2004年日本水性底色面漆為23%。而國內對水性電泳涂料除具有規(guī)模的大廠使用較普遍外,還有很多微型車、卡車等尚在使用水性浸涂漆,配套使用水性涂料的報導不多。

　　有關資料報道了2010年工業(yè)涂料的趨向:粉末涂料將由12%提高到20%;水性涂料占3915%(其中電泳涂料為17%,其他水性涂料為2215%);高固體涂料將由12%降至815%。

　　從上述數(shù)據(jù)可知,水性涂料的發(fā)展已列于首位。另外,國外設于國內的汽車公司,在設計涂裝車間時已考慮到準備使用水性涂料的設施,證實對水性涂料的預見性。

　　2水性涂料的特點

　　水性涂料在生產制造及施工應用中以水作為溶劑,使用的設備均可用水清洗;提高固體含量,使價格降低;水性涂料中顏料分散性較溶劑型差,會影響其耐候性;表面張力較溶劑型高,對工件表面的潤濕性、展布性差,涂膜易產生針孔、縮孔、氣泡及流掛等弊病;水性涂料的水分蒸發(fā)慢于溶劑型涂料,閃蒸時間長或需低溫烘烤。對含水量較高的水性涂膜需晾干和在低于100℃溫度下分段升溫保溫,待至水分基本去除,才可烘烤;剪切力對水性涂料的穩(wěn)定性有影響,在循環(huán)系統(tǒng)中會隨造成剪切力不同而出現(xiàn)不同的黏度和流速。

　　3水性涂料的施工

　　水性涂料的施工方法與常規(guī)施工方法無太大差異,應結合工件形狀、防腐要求、外觀裝飾等具體情況,選用刷涂、浸涂、輥(筒)涂、淋涂、輥涂等。對鑄件采用浸涂,出槽后要充分流平,但浸涂所形成的涂膜不均勻。

　　將薄片工件采用水性丙烯酸涂料以輥涂方式涂漆,以215m/min線速度,在230℃下3～4min固化后,能達到預期的涂膜。

　　水性涂料的噴涂方法有如下幾種:

　　(1)空氣噴涂,適用于黏度小于30s(涂-4杯)的涂料;

　　(2)空氣輔助無氣噴涂(或稱混氣法),適用于黏度大于30s(涂-4杯)的涂料,已在木制家具業(yè)普遍使用;

　　(3)靜電噴涂,由于水性漆的高導電性,應選用水性涂料專用的靜電噴漆槍,德國瓦格納爾、美國諾信公司等多家公司均能提供。

　　例如:水性醇酸磁漆的施工條件為:涂料黏度:20～24s(涂-4杯);直流電壓:45～60kV;固化條件:表干30min后于80℃、20～30min烘干。

　　4水性涂料的施工要求

　　水性涂料的施工要求雖與有機溶劑型涂料要求基本相同,但仍有其特殊性。

　　4.1涂裝前表面處理

　　木制品經去污或打磨后,表面無木屑粉塵;塑料件經清潔處理后,表面應無脫膜劑類殘余污物及毛刺。同時,還需根據(jù)不同類型塑料材質進行表面活化或功能化處理;金屬件在經過脫脂的基材上進行相應轉化膜處理,采用噴砂(拋丸)的表面,要求達到Sa21～2級,粗糙度50μm。

　　4.2涂料過濾

　　采用一般空氣噴涂施工的涂料要經過180～200目濾網過濾,采用空氣輔助無氣噴涂施工的涂料應使用220目濾網過濾。

　　4.3涂料黏度

　　水性涂料施工黏度的高低,會造成涂膜出現(xiàn)流掛、桔皮等弊病,因此要根據(jù)不同施工方法和不同材質進行調節(jié)和控制。刷涂時黏度應為22～28s,浸涂時黏度在40～50s之間,一般噴涂時在15～25s,靜電噴涂時宜在18～24s之間。

　　4.4環(huán)境條件

　　采用噴涂方法施工時,對環(huán)境的溫度和濕度的變化比較敏感。其環(huán)境的最佳條件為相對濕度(65±3)%,溫度(23±3)℃。

　　4.5環(huán)境空氣潔凈度

　　閃蒸或晾干(預烘)過渡室要求10萬級,對有裝飾要求的噴涂室為1萬級。

　　4.6水質要求

　　用于稀釋涂料的水質,去離子水pH=7,電導率220S/cm;自來水pH=7,電導率170S/cm。

　　4.7烘干

　　由于水性涂料涂膜中含水量較高,一般情況下,不能直接進入高溫烘烤,因此要自行蒸發(fā)或先在50℃及90℃溫度下分段升溫,然后進入工藝溫度烘干,而對浸涂的工件,在出槽后尚需流平。

　　5水性涂料的涂裝

　　5.1木制品的涂裝

　　早在1988年美國南加利福尼亞對木器家具廠提出使用水性涂料,經過這些年的研究發(fā)展,已獲成功。國內木器生產廠也已逐漸推廣,水性涂料主要類型有:水性聚酯、丙烯酸及聚氨酯水分散體涂料、雙組分聚氨酯和丙烯酸聚氨酯涂料。單組分和雙組分聚氨酯涂料在目前應用相當廣泛,水性木器涂料的綜合性能已接近聚氨酯聚酯涂料。

　　涂裝工藝:底材打磨———涂底漆———打磨———刮膩子(2～3道,每道干燥2～3h)———打磨(600～1000#砂紙)———涂底漆———罩面漆(1～3道,每道間隔015h,前二道干燥后打磨采用1000#砂紙)———干燥(自干或低溫烘干)。

　　水性底漆,提高木材浸潤性,增大附著力;面漆的施工可采用刷涂或噴涂,涂料經200目濾網過濾;涂料黏度為18～22s。

　　家具涂裝施工時涂膜要薄,防止流掛,采用多層薄涂,干燥時間按生產廠規(guī)定。

　　5.2塑料制品的涂裝

　　以塑料取代木材、金屬的趨勢日益增加。在汽車零部件中,塑料比例已占25%以上。塑料底材表面處理主要有清潔處理和表面活性化,其目的是為提高底材與涂膜的附著,表面的油污可視塑料類型選用低級醇類和芳香烴及酮系溶劑。表面活性的方法有氧化處理、鉻酸處理、電暈處理及等離子處理等。此外,由于塑料制品在壓制成型后產生殘余應力或局部結晶化,涂裝時會發(fā)生開裂或細紋且不利于涂料潤濕,可以分別采用退火或吹離子風來消除。這在開發(fā)和應用水性涂料中尤為重要。而表面功能化則是賦予底材導電,真空噴涂金屬、紫外線保護層等特殊功能。近年來,國外推出塑料用的水性涂料,其主要品種有單組分水性丙烯酸醇酸涂料、水性丙烯酸聚酯涂料、單組分及雙組分水性聚氨酯涂料、水性環(huán)氧酯涂料等。美國伊士曼公司出售含有一定量有機溶劑的PP專用水性底漆。常用的ABS、PC塑料制品涂裝工序為:底材打磨或修整(適用于有毛刺或表面有缺陷的零件,包括填膩)———預處理(退火處理、醇類溶劑清洗或活性化處理、干燥)———消除靜電(靜電除塵)———涂底漆———晾干———烘干———靜電除塵———涂色漆———晾干、流平———烘干———冷卻———檢驗。涂料施工一般噴1～2道,每道膜厚10～15μm。膜層過薄,影響流平;膜層過厚,會產生流掛、縮邊等現(xiàn)象。

　　5.3汽車涂裝

　　歐洲汽車涂料中,除電泳漆外,中涂及面漆水性化比例很高。一半以上轎車廠的涂裝線使用了水性中涂,六成的轎車廠使用水性底色漆(其中水性金屬閃光底色漆的應用也很廣泛,水性罩光漆也處于在試用完善中)。

　　美國通用汽車公司的德國歐寶公司的艾森納赫廠是涂裝工藝全部實現(xiàn)水性化的第一家工廠。在日本本田、日產等汽車公司已有40%～50%涂裝線采用水性涂料,涂料品種為水性丙烯酸聚酯型及水性聚酯氨基中涂漆,固體分為60%,涂料黏度40s(涂-4杯),固化條件140℃、30min,其性能接近溶劑型。

　　國外轎車的涂裝工藝為:電泳涂層(18～20μm)———水性中涂層(25～40μm,150℃、30min)———水性底色涂層(25～40μm,80℃、10min,本色或金屬色)———有機溶劑或粉末罩光涂層或水性罩光涂層(35～40μm)。