飛機(jī)馬桶盆特氟龍涂層噴涂工藝介紹

劉紫微

(廣州飛機(jī)維修工程有限公司，廣東 廣州 510470)

飛機(jī)馬桶盆特氟龍涂層噴涂工藝介紹

劉紫微

(廣州飛機(jī)維修工程有限公司，廣東 廣州 510470)

針對民航客機(jī)馬桶盆特氟龍涂層的噴涂工藝，對噴涂施工過程作了詳細(xì)的說明，包括恢復(fù)特氟龍涂層的施工工具與設(shè)備、流程、質(zhì)量控制參數(shù)，可以作為民航客機(jī)馬桶盆涂層恢復(fù)的指引。

特氟龍;噴涂工藝;馬桶盆;飛機(jī)

隨著人民生活水平的提高，飛機(jī)已然成為一種時尚便捷的交通工具，使用率大大的增加，同時旅客對客機(jī)安全性、舒適性的要求逐漸提高，當(dāng)前民航業(yè)將客艙舒適性擺在重要位置。而民航客機(jī)的老齡化，飛機(jī)客艙內(nèi)飾不斷老化、磨損，也伴隨著異味的誕生，而且日益嚴(yán)重，無法根除。這些異味往往都來自客艙的廁所馬桶，由于馬桶盆特氟龍涂層損傷，造成污漬殘留，導(dǎo)致異味的誕生，因而有必要對特氟龍涂層進(jìn)行修復(fù)。

1 特氟龍涂層類型

特氟龍涂層采用的涂料是一種獨(dú)一無二的高性能涂料，噴涂面表現(xiàn)出超強(qiáng)的耐熱性、耐磨性、化學(xué)惰性、極低摩擦性，具有其他涂料無法抗衡的綜合優(yōu)勢。特氟龍涂層噴涂應(yīng)用靈活，可以均勻的噴涂在馬桶盆等復(fù)雜的曲面。

特氟龍分為PTFE、PFA、FEP、ETFE等幾種基本類型(見表1)，根據(jù)施工工藝的不同，制作成分散體涂層和粉體涂層[1]。

表1 幾種特氟龍類型

特氟龍涂層性能獨(dú)特，幾乎所有物質(zhì)都不與特氟龍涂膜粘合，很薄的涂層都有非常優(yōu)良的不粘性能；特氟龍涂層工作溫度區(qū)間大，高溫穩(wěn)定不融化，低溫也不脆化。以PTFE為例，其分子式為CF2- CF2n，碳鏈周圍被極強(qiáng)的氟原子所包圍，C-F鍵鍵能高達(dá)500J以上，特別穩(wěn)定，表面呈惰性，幾乎所有粘性物質(zhì)都不能粘附在此表面。

目前民航客機(jī)馬桶盆很多選自“MONOGRAM”廠家，其馬桶盆的特氟龍涂層為水性FEP底漆和面漆，外加一層PFA透明粉末涂層熔融而成。由于長期使用過程中的腐蝕、清潔過程中的磨損，涂層的破壞一種是被污染，一種是涂層破裂。而作為特殊涂層，其修補(bǔ)性差，磨損到一定程度只能去除原有涂層，再進(jìn)行整體噴涂。

2 工藝流程

飛機(jī)廁所馬桶盆特氟龍涂層的恢復(fù)，工藝流程要求嚴(yán)格按照飛機(jī)手冊指引的步驟和參數(shù)執(zhí)行[2]，本文所述工藝流程圖為“MONOGRAM”廠家馬桶盆典型噴涂工藝流程圖，如圖1所示。涂層包括噴涂底漆、面漆和表面光油，使得特氟龍涂層發(fā)揮最好的不粘、耐化、耐磨性能。

主要設(shè)備與器材：噴砂機(jī)、空壓機(jī)、高溫烤箱、滾動式攪拌機(jī)、手動靜電粉末噴涂系統(tǒng)、電子秤、測厚儀、燒杯、有機(jī)清潔溶劑MEK、120 目氧化鋁砂粒、60 目(250μm)的尼龍濾網(wǎng)，杜邦特氟龍涂料。

圖1 特氟龍典型噴涂工藝流程圖

3 退漆，表面預(yù)處理

特氟龍涂層的噴涂對表面的清潔度要求非常高，本身特氟龍是具有不粘性的，要得到良好的噴涂光滑度、覆層附著力就要求表面清潔、毛糙。為了使馬桶盆表層得到良好的表面附著力，必須去除表面污垢、油脂、破損老化的特氟龍涂層，步驟為：有機(jī)溶劑清潔污垢油脂→高溫脫脂脫漆→噴砂→MEK清潔。

特氟龍涂層具有超強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性能，幾乎不溶于任何溶劑，因此常規(guī)的有機(jī)溶劑化學(xué)清洗的方法只能去除表面的污垢與油脂。

使用有機(jī)溶劑做初始表面清潔之后，將馬桶盆放入烤箱加溫至413-427℃，持續(xù)3小時，使表面的油脂和特氟龍涂層脫脂老化，老化后的特氟龍層較之前相比，與基材的附著力有所下降，表面也有碳化現(xiàn)象，降低后續(xù)噴砂強(qiáng)度。

噴砂工藝處理質(zhì)量好壞，直接影響著涂層的附著力。待馬桶盆冷卻，使用120目氧化鋁砂粒媒介，對馬桶盆內(nèi)表噴砂預(yù)處理。噴砂清潔等級達(dá)到Sa2.5-Sa3級，表面粗糙度Ra為 2～3微米。

4 噴涂工藝

4.1 工藝分析

特氟龍涂層噴涂噴涂工藝是一種溶膠凝膠涂覆工藝，凝膠時形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)涂料的不同分為：分散體涂層加工法(濕式)和粉體涂層加工法(干式)，兩種噴涂工藝中，工件的制備預(yù)處理和燒結(jié)基本一致，在噴涂方法和噴涂設(shè)備中存在差異。

分散體涂層的加工方法是使涂層材料均勻的分布在溶劑中形成分散液(固態(tài)物質(zhì)混在液體中)的一種濕法加工，再將混合物通過高壓空氣霧化并噴涂于工件表面。

粉體涂層加工的方法是一種干式加工，使用的涂層材料為極其細(xì)小的固體顆粒形態(tài)，加工時使粉狀涂層顆粒附著在工件上，隨后涂層附著時發(fā)生的發(fā)散現(xiàn)象，一般采用靜電粉末噴涂。隨后，涂覆的微粉在烤箱中熔融。

4.2 涂料特性

特氟龍涂料顆粒尺寸小、化學(xué)性能穩(wěn)定，吸入后會損害人體健康，在噴涂時推薦選擇帶有負(fù)壓的水幕噴涂間。馬桶盆底漆、面漆推薦使用美國杜邦公司生產(chǎn)的953G-506和953G-401是特氟龍F(tuán)EP水性分散體涂料[3]；表面清漆532G-5011是特氟龍PFA粉體涂料，見表2。

表2 特氟龍涂料及性質(zhì)

4.3 施工過程

杜邦分散體水性涂料在噴涂前必須進(jìn)行充分的混合攪拌，將涂料放置滾動攪拌機(jī)，以30rpm的速度攪拌30分鐘。由于涂料對切變敏感，只能在室溫下緩慢滾動或輕輕搖動，嚴(yán)禁使用螺旋槳攪拌器[4]。

試噴樣件，選擇合適的噴嘴，調(diào)整確定最佳噴涂角度、噴槍、表面距離。

噴嘴與工件距離一般為 20-30cm，手提靜電噴槍為25-30cm；噴槍運(yùn)行方式要求與被涂物面呈90°平行運(yùn)行，噴槍移動速度在30-60cm/s 內(nèi)調(diào)整，要求均勻恒定，持槍不能傾斜或速度多變；噴霧圖形搭接合理，由于馬桶盆為內(nèi)凹型曲面，避免漆面流動，所以噴涂動作幅度要保持一定，搭接面積一般為一般為1/4- 1/3，膜厚要均勻。

① 底漆噴涂：均勻的噴涂底漆953G-506到馬桶盆內(nèi)表面，控制噴涂厚度，不要過噴，控制烘干后的厚度在0.005-0.010 mm之間。將馬桶盆移至烤箱烘干5-10分鐘，溫度控制在65-71℃。

② 面漆噴涂：待工件冷卻至室溫，均勻噴涂2層面漆953G-401到馬桶盆內(nèi)表面，不要過噴，控制烘干后膜厚在0.020-0.025 mm之間。隨后進(jìn)行第一次高溫熔融，將馬桶盆至于烤箱25-35分鐘，控制溫度在329-357℃。

③ 清漆噴涂：清漆532G-5011為粉末涂層，采用靜電粉末噴涂工藝完成清漆涂裝工作。

靜電粉末噴涂原理：粉末涂料被壓縮空氣輸送到噴槍, 在分散粉末的同時，噴槍使粉末帶上靜電荷(負(fù)), 帶電荷的粉末在氣流和電場的作用下被吸附到極性相反的工件上。

將涂層粉末532G-5011用60 目(250μm)的尼龍濾網(wǎng)過篩，調(diào)解靜電噴槍電壓25-40KV之間，在馬桶盆表面均勻的涂上2層清漆，逐層燒結(jié)，不要過噴，控制膜厚在0.020-0.025mm之間。將馬桶放入高溫烤箱進(jìn)行熔融，溫度343-357℃，保溫20-25分鐘或者直到表面平滑。

4.4 噴涂工藝參數(shù)

為保證特氟龍涂層的附著力、表面質(zhì)量，需要進(jìn)行多層多次噴涂，各層有嚴(yán)格的厚度要求和烤漆溫度區(qū)間[2]，如表3所示。

表3 特氟龍涂層施工工藝參數(shù)

5 燒結(jié)過程與涂層質(zhì)量分析

燒結(jié)也就是高溫固化，是決定特氟龍涂層好壞的關(guān)鍵工序[5]。這一步驟是將工件加熱到一個較高的溫度，直至涂層發(fā)生一個不可逆反應(yīng)：涂層材料熔融，與助粘劑形成一個致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。氟樹脂熔融流動成膜；溶劑、助劑在加溫過程中揮發(fā)分解；底漆中粘結(jié)劑固化產(chǎn)生附著力；氟樹脂，粘結(jié)劑開始定向分層運(yùn)動；底，面漆互相滲透融合產(chǎn)生層間結(jié)合力，見圖2。

圖2 燒結(jié)固化過程示意圖

5.1 底漆與面漆厚度的影響

特氟龍涂層對厚度的要求非常苛刻，如果底漆噴涂過厚，在底漆烘干過程中底漆內(nèi)的溶劑揮發(fā)較慢，不能完全揮發(fā)出來，在熔融固化的過程中，底漆的溶劑就會逐漸向面層滲透，導(dǎo)致面層產(chǎn)生針孔和裂紋；如果底漆過薄，由于底漆的主要成分為粘結(jié)劑，雖然避免了針孔和裂紋的產(chǎn)生，但是會導(dǎo)致附著力下降涂層容易脫落。如果面漆過厚，表層涂料的流平性變差，燒結(jié)過程容易產(chǎn)生皺紋和裂紋；面漆過薄，導(dǎo)致燒結(jié)不均勻，又無法達(dá)到預(yù)期的不粘性，整體性能下降。

5.2 溫度和時間的影響

燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間直接影響特氟龍涂層的質(zhì)量。一般情況下涂層的附著力隨著燒結(jié)溫度的升高而愈強(qiáng)。但是燒結(jié)溫度過高，導(dǎo)致涂層內(nèi)應(yīng)力分布不均，涂層將褪色、結(jié)疤和鼓泡，甚至碳化，達(dá)到一定的溫度時，氟樹脂分解產(chǎn)生劇毒氟化物；燒結(jié)溫度過低時，涂層不能充分熔融和流平，涂層發(fā)軟，覆層容易形成針孔，不能形成致密的特氟龍層。如果固化時間過短，涂層熔融不充分，涂層之間結(jié)合力差，容易開裂和脫落；固化時間過長，涂層過燒，失去原有光澤，涂層老化，質(zhì)量降低。其次是固化速度，固化速度太快，涂層表面過早收縮，造成閉孔結(jié)構(gòu)，毛細(xì)內(nèi)壓較高，最終導(dǎo)致涂層破裂。因此涂層固化溫度的高低、固化時間的長短、固化速度的快慢對涂層質(zhì)量的好壞起著決定性的作用。

5.3 冷卻驗(yàn)收

冷卻速度的快慢對涂層的使用壽命也有一定的影響，因?yàn)橥繉优c基材的收縮量不同，選擇將馬桶盆放置在烤箱中與烤箱一起冷卻，可以得到更加優(yōu)良的涂層效果。

馬桶盆冷卻之后，詳細(xì)檢查涂層外表，涂層必須均勻光滑，沒有橘皺、針孔、氣泡，最后質(zhì)量驗(yàn)收，測量整體覆膜厚度在0.045-0.060 mm之間。

6 結(jié)論

特氟龍涂料作為一種新型高性能涂料，工藝雖然已經(jīng)非常成熟，質(zhì)量控制一直不斷改進(jìn)，工業(yè)用途十分廣泛，但是在民航維修業(yè)，由于受適航條款、生產(chǎn)成本、飛機(jī)停廠時間等因素的制約，馬桶特氟龍涂層翻修并不普遍，噴涂工藝還有待推廣和發(fā)展。

[1] 徐下忠,吾良福,王文理,等.聚四氟乙烯主要成型制品及生產(chǎn)工藝[J].塑料科技,2005, (1).

[2] MONOGRAM. Component Maintenance Manual 38-33-20[Z].USA,2014.

[3] 美國杜邦.Teflon?技術(shù)資料,工業(yè)不粘涂料[Z].美國,2013-05-31.

[4] 楊軍,劉艷.氟樹脂及其在鑄鐵表面的涂裝[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2004,(1).

[5] 王紹明,奚海軍,蘇小彬.水性不粘涂料[J].上海涂料,2005,(6).

[編校：楊 琴]

Introduction to Teflon Coating Spraying Process of Aircraft Toilet Bowl

LIU Ziwei

(GuangzhouAircraftMaintenanceEngineeringCo.Ltd.，GuangzhouGuangdong510470)

This thesis, aiming at the Teflon coating spraying process of aircraft toilet bowl, expatiates on spraying process, including construction tools and equipments, process, quality control parameters for the restoration of the Teflon coating. It can be used as a guideline for toilet bowl coating restoration of civil aircrafts.

Teflon; spray painting; process; toilet bowl; aircraft

2015-01-20

劉紫微(1987- )，男，湖北天門人，助理工程師，研究方向?yàn)槊窈娇蜋C(jī)客艙設(shè)備修理與翻新。

TB39

A

1671-9654(2015)01-035-04