涂裝工程中水性漆的應(yīng)用

李棟，金子健，宋娜

（中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052）

涂裝工程中水性漆的應(yīng)用

李棟，金子健，宋娜

（中國(guó)聯(lián)合工程公司，浙江 杭州 310052）

文章以北京地區(qū)的一個(gè)生產(chǎn)儲(chǔ)罐和槽車的涂裝工程為例，結(jié)合水性漆的應(yīng)用特點(diǎn)對(duì)涂裝工程中各個(gè)設(shè)備合理配置，并對(duì)整個(gè)涂裝工程進(jìn)行能耗和成本分析。

涂裝工程；水性漆的應(yīng)用

前言

當(dāng)前社會(huì)隨著人們生活水平的日漸提高，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)注也越來(lái)越多，解決涂裝行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）控制技術(shù)落后、污染嚴(yán)重等問(wèn)題已經(jīng)被環(huán)保部門提上日程。我國(guó)各地正在逐步推出一系列的政策法規(guī)和監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)加強(qiáng)對(duì)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)管理，特別是在北京、上海等經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的地區(qū)，有很多企業(yè)已經(jīng)在廢氣排放口安裝了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保排放的廢氣達(dá)標(biāo)。環(huán)保部門強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)源頭控制，推廣使用環(huán)境友好型原輔料，在此基礎(chǔ)上，成本相對(duì)合理而又節(jié)能、無(wú)污染的水性涂料越來(lái)越受到涂裝行業(yè)的青睞，并迅速得到發(fā)展。

1 案例分析

僅以在北京地區(qū)的一個(gè)生產(chǎn)儲(chǔ)罐和槽車的涂裝工程為例，該項(xiàng)目位于北京通州經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)南區(qū)，業(yè)主按照當(dāng)?shù)丨h(huán)保局的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求新建涂裝工程中產(chǎn)生的焊接煙塵、粉塵、漆霧、苯、甲苯、二甲苯執(zhí)行北京市《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/501-2007）相應(yīng)排放限值，具體標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表1。

表1 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)部分限值

與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）相比，該表格中的各項(xiàng)有機(jī)廢氣的允許排放限值都相對(duì)較低，對(duì)于涂裝工程來(lái)說(shuō)，如采用油性漆加后續(xù)廢氣處理的方式很難達(dá)到要求，而且廢氣處理的一次性投入成本也很高，因此與業(yè)主多次溝通以后決定該涂裝工程中采用水性漆。

過(guò)去常用的溶劑型涂料是用有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)和稀釋劑的涂料，而水性涂料顧名思義就是用水作為分散介質(zhì)和稀釋劑的涂料，其本身具有耐磨、耐水等特點(diǎn)，并且成膜外觀漂亮、柔韌性好，適用的工件表面材質(zhì)類型很多，可涂覆在木質(zhì)件、塑料件、金屬件、玻璃、建筑表面上，應(yīng)用范圍廣。用水作為溶劑與傳統(tǒng)溶劑的特性比較如表2所示。

表2 水與傳統(tǒng)溶劑的特性對(duì)比表

水溶性漆是以水溶性樹(shù)脂為成膜物，以聚乙烯醇及其各種改性物為代表，除此之外還有水溶醇酸樹(shù)脂、水溶環(huán)氧樹(shù)脂及無(wú)機(jī)高分子水性樹(shù)脂等。

水性漆的最大優(yōu)點(diǎn)是涂層質(zhì)量與溶劑型漆相當(dāng)，但VOC排放量小，其排放量約為溶劑型漆的五分之一。

2 水性漆的特點(diǎn)

（1）顏料分散性不好。

（2）分散粒子的穩(wěn)定性差。運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)避免剪切力的作用，同時(shí)避免受凍；水性涂料的粘度在受到高剪切作用時(shí)會(huì)下降很多，使油漆易在管路轉(zhuǎn)彎等流速變化大的部位出現(xiàn)結(jié)塊，造成噴涂后出現(xiàn)麻點(diǎn)、漆霧霧化難度大等弊病，同時(shí)會(huì)加大循環(huán)系統(tǒng)負(fù)荷，給輸調(diào)漆系統(tǒng)帶來(lái)很大影響。

（3）水性漆受溫濕度的影響較大。

溶劑型漆中占總量50%的溶劑會(huì)在噴漆過(guò)程中揮發(fā)掉，而水性漆只有25%。因此在噴涂面漆或者清漆前需設(shè)置預(yù)烘干段，將大部分水從底漆涂層中強(qiáng)制除掉，防止在最終形成面漆漆膜的時(shí)候，底漆層的殘留水分蒸發(fā)出來(lái)影響漆膜外觀。

水的蒸發(fā)速率與相對(duì)濕度有很大關(guān)聯(lián)，相對(duì)濕度高時(shí)，水的蒸發(fā)速率很低。因此對(duì)表面質(zhì)量有一定要求的工程需要保證噴漆室和流平室內(nèi)部恒溫恒濕，使得噴漆過(guò)程中揮發(fā)掉適量水分，最終涂膜中的水和有機(jī)溶劑保持適當(dāng)平衡。

（4）水的表面張力要高于溶劑，因此容易產(chǎn)生縮孔。

（5）導(dǎo)電性好。水的導(dǎo)電率遠(yuǎn)高于溶劑，對(duì)靜電涂裝設(shè)備有特殊要求，現(xiàn)在的溶劑型涂裝設(shè)備無(wú)法使用。

（6）腐蝕性大。

由于水與傳統(tǒng)溶劑存在不同的特性從而導(dǎo)致了水性涂料和溶劑性涂料在諸多方面的存在差異，也導(dǎo)致了在噴涂施工時(shí)，水性漆與傳統(tǒng)溶劑型漆必然存在對(duì)設(shè)備和施工條件要求上的差別。

3 水性漆的應(yīng)用

針對(duì)水性漆的以上特點(diǎn)，結(jié)合本項(xiàng)目的涂裝工藝流程，淺談一下各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備配置應(yīng)用水性漆以后所需要特別注意的地方。

本項(xiàng)目中主要涂裝部件為大型儲(chǔ)罐和槽車部件等鋼結(jié)構(gòu)件。涂裝線的任務(wù)是完成上述部件的拋丸清理、底漆、面漆等表面涂裝任務(wù)。車間大型結(jié)構(gòu)件的跨內(nèi)運(yùn)輸采用起重機(jī)，過(guò)跨運(yùn)輸采用平板車，小型零部件主要通過(guò)叉車運(yùn)輸，滿足生產(chǎn)需要。

涂裝線的工藝流程為焊接車間送來(lái)→上線→拋丸→補(bǔ)噴、清理→噴底漆→底漆流平（閃干）→底漆烘干→噴面漆→面漆流平（閃干）→面漆烘干→面漆強(qiáng)冷→檢查→下線→入庫(kù)。

噴漆室：噴漆室是進(jìn)行噴涂操作的主要空間，水性漆在噴涂過(guò)程中其水分會(huì)有部分揮發(fā)，造成室內(nèi)空氣的濕度逐漸增大，并且過(guò)噴的涂料附著在室體壁板上會(huì)對(duì)壁板帶來(lái)一定的腐蝕。 所以在中高檔次的涂裝工程中，噴漆室的室內(nèi)壁板一般建議采用不銹鋼板 SUS304，底部的水槽（濕式）及排風(fēng)管最好采用不銹鋼板，如不是采用循環(huán)風(fēng)，送風(fēng)管可以采用鍍鋅板。噴漆室的門應(yīng)選用自動(dòng)關(guān)閉的不銹鋼門，門鉸鏈也應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)。為了節(jié)約投資在噴漆室的動(dòng)壓、靜壓室的室體壁板可采用鍍鋅板。噴漆室內(nèi)施工溫度波動(dòng)不超過(guò)1℃，相對(duì)濕度波動(dòng)不超過(guò)5%?？梢栽黾油L(fēng)次數(shù)達(dá)到除濕的效果。噴槍可以采用高壓無(wú)氣噴槍（空氣輔助），不采用靜電噴槍。水循環(huán)系統(tǒng)中的水泵要求嚴(yán)格密封防腐，循環(huán)水管路要求全部采用不銹鋼制作。噴漆室內(nèi)的溫濕度要求需要與水性漆廠商溝通確認(rèn)，不同的水性漆種類對(duì)恒溫恒濕的要求會(huì)有不同。

調(diào)漆室及供漆系統(tǒng)：調(diào)漆室要有溫度調(diào)節(jié)（20℃左右），要有足夠的水性漆庫(kù)存空間，使得存放足夠時(shí)間使其升溫到施工溫度。調(diào)漆罐用不銹鋼，輸漆管路采用大直徑循環(huán)管，塑性材料。所有焊接接頭必須經(jīng)過(guò)鈍化處理。應(yīng)避免使用含硅樹(shù)脂、兩性電解質(zhì)等材料用于密封的襯墊、閥門、活塞等，會(huì)導(dǎo)致油漆縮孔。

烘干室：烘干溫度需要根據(jù)選用水性漆種類和組分來(lái)確定，一般在 130℃～160℃。由于水在達(dá)到 100℃以后會(huì)開(kāi)始沸騰，為了避免漆膜起泡，可以在烘干室的前部設(shè)置預(yù)烘干段先升溫至80℃保持5min左右蒸發(fā)水分，然后再進(jìn)入高溫段烘干成膜，預(yù)烘干段可以采用紅外加熱或者對(duì)流加熱。烘干室內(nèi)部與熱風(fēng)接觸的板材建議采用不銹鋼材質(zhì)。為防止烘干室的熱量外溢，可以采用橋式爐結(jié)構(gòu)或者在工件進(jìn)出口處增加風(fēng)幕。循環(huán)風(fēng)過(guò)濾精度需要根據(jù)產(chǎn)品要求相匹配，需要聯(lián)鎖控制循環(huán)風(fēng)的溫度濕度，加快水分揮發(fā)速度。當(dāng)工件陸續(xù)進(jìn)入烘干室，漆膜中的水分揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致循環(huán)風(fēng)濕度增加，需要通過(guò)排放廢氣以降低循環(huán)風(fēng)的濕度，使之達(dá)到工藝要求。相關(guān)的機(jī)械和電氣元件等都應(yīng)能夠在設(shè)計(jì)溫度下安全連續(xù)運(yùn)行。

4 水性漆與溶劑型漆在成本方面的對(duì)比

業(yè)主要求對(duì)于新建的涂裝工程需要進(jìn)行能耗和成本分析，以下為水性漆與溶劑型漆在成本方面的對(duì)比。

能耗分析：水性漆能耗與溶劑型漆存在3個(gè)方面不同：

（1）噴漆室溫度、濕度調(diào)節(jié)（空調(diào)的加熱制冷能耗、加濕噴淋能耗）；

（2）烘干室加熱溫度較高（天然氣能耗）；

（3）排風(fēng)凈化過(guò)程（排風(fēng)和廢氣處理能耗）；

綜合來(lái)看，采用水性漆能耗較大。

設(shè)備成本分析:同樣規(guī)模建造一個(gè)水性漆的涂裝區(qū)，其設(shè)備投資比溶劑型漆的增加約15%。

水性漆涂料成本分析：如采用水性漆，單位質(zhì)量的油漆材料成本可能比溶劑型漆增加約15%～20%。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)涂裝工程中的水性漆應(yīng)用介紹，可以看出水性漆由于采用水做溶劑，可以大大降低有機(jī)揮發(fā)份的產(chǎn)生，從而在根本上解決了 VOC排放量大的問(wèn)題；但是由于水性漆的特點(diǎn)對(duì)施工工藝和施工設(shè)備提出了特殊的要求，造成水性漆涂裝設(shè)備的投資和水性漆本身的成本相對(duì)溶劑型油漆而言價(jià)格要高很多，故國(guó)內(nèi)水性漆涂裝線還比較少。隨著現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)各地環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，越來(lái)越多的供應(yīng)商將參與進(jìn)來(lái)，水性漆的成本將逐漸降低。而且溶劑涂料用的溶劑都是石油加工的產(chǎn)物，石油是不可再生資源，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)看，水性漆必將代替溶劑型漆。

[1] 王錫春.涂裝車間設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[2] 葉鳳英.汽車用水性中涂漆及水性底色漆 [C]99年汽車涂裝技術(shù)交流會(huì)論文集:63-65.

[3] 周杰,黃潔.水性漆在中國(guó)汽車涂裝線的應(yīng)用及展望.[J]上海涂裝.2007年第3期。

寶馬下月將在成都推出共享汽車服務(wù) 車型為i3電動(dòng)汽車

寶馬公司表示，將于 12月份推出其在中國(guó)市場(chǎng)的第一個(gè)永久性共享汽車項(xiàng)目，該項(xiàng)目將使用寶馬 i3電動(dòng)車。據(jù)悉，該項(xiàng)目將在成都進(jìn)行。按計(jì)劃該項(xiàng)目最初將在成都投放100輛寶馬i3車型，用戶在使用完車輛時(shí)，無(wú)需將其停放到固定地點(diǎn)，成都將實(shí)現(xiàn)真正的流動(dòng)還車。這一點(diǎn)與在北京開(kāi)展的項(xiàng)目不同，或許能實(shí)現(xiàn)共享單車那樣的便捷。寶馬 ReachNow汽車共享服務(wù)2016年首次在美國(guó)推出，之前曾將北京作為試點(diǎn)城市。 （編輯：陳婷 來(lái)源：中國(guó)電動(dòng)車網(wǎng)）

Application of Waterborne Coating in Painting Project

Li Dong, Jin Zijian, Song Na
( China United Engineering Corporation, Zhejiang Hangzhou 310052 )

This paper used a painting project in Beijing area for tank and tank car as an example, combined with the characteristics of waterborne coating, reasonable allocation of various equipment in painting project, and make energy consumption and cost analysis for the entire painting project.

painting project; application of waterborne coating

U445

A

1671-7988(2017)22-160-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.058

李棟，就職于中國(guó)聯(lián)合工程公司。

CLC NO.:U445

A

1671-7988(2017)22-160-03