粉末一水性新型復(fù)合涂層體系助跑清潔生產(chǎn)

趙金祥 張海瑞

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的到來，制造業(yè)的艱難轉(zhuǎn)型迫在眉睫。如何以綠色環(huán)保的工藝創(chuàng)新謀求企業(yè)發(fā)展已成為當(dāng)今制造業(yè)提質(zhì)增效的關(guān)鍵，清潔生產(chǎn)并不是應(yīng)運(yùn)而生的概念，而是危中尋機(jī)的唯一出路。而要解決自行車、電動(dòng)車涂裝油性漆VOC排放量大、損害人體健康、破壞生存環(huán)境、造成資源浪費(fèi)的問題，就必須實(shí)行清潔生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展模式，目前水性涂料和粉末涂料等低voc產(chǎn)品在此領(lǐng)域有望取而代之，將呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

一、水性涂料的特點(diǎn)與應(yīng)用

水性涂料包括水溶性涂料、水稀釋性涂料和水分散性涂料三種，以水作為溶劑或者分散介質(zhì)，主要成膜物質(zhì)均為樹脂有機(jī)物。該涂料最早應(yīng)用并成功替代溶劑型涂料是在建筑涂料領(lǐng)域，即建筑物的內(nèi)外墻裝飾。由于水性涂料的有機(jī)揮發(fā)物(VOC)極少、無氣味、無毒環(huán)保、不燃不爆，故成為涂料發(fā)展的方向和研究重點(diǎn)。隨著我國(guó)環(huán)保法規(guī)對(duì)有機(jī)揮發(fā)物(VOC)越來越嚴(yán)格的限制以及新型高性能水性樹脂材料的出現(xiàn)，水性涂料已逐漸應(yīng)用到制造業(yè)領(lǐng)域。

水性涂料的成膜樹脂種類包括丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂及聚氨酯樹脂。相比之下，水性丙烯酸酯涂料具有優(yōu)良的耐候性、耐光性和附著力，但耐磨性和抗化學(xué)性較差，漆膜硬度較軟，豐滿度較差，綜合性能一般；水性環(huán)氧樹脂涂料具有良好的附著力和防腐性能，能與其它水性聚合物體系混合使用，但其耐候性差；水性聚酯和聚氨酯涂料的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨、耐久性均十分優(yōu)異，但耐水性、黏結(jié)性等性能還存在缺陷。

綜上所述，就整個(gè)水性涂料體系來講，大規(guī)模推廣應(yīng)用仍不理想。第一，水性涂料仍需采用少量醇醚類有機(jī)助溶劑（乙二醇丁醚、異丙醇、正丁醇等），一般水性涂料中的有機(jī)助溶劑在10%~15%之間，有些沸點(diǎn)高的有機(jī)助溶劑在烘烤時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多油煙，凝結(jié)后滴于涂膜表面而影響外觀；第二，水性涂料對(duì)抗強(qiáng)機(jī)械作用力的分散穩(wěn)定性差，當(dāng)輸送管道內(nèi)的流速急劇變化時(shí)，分散微粒被壓縮成固態(tài)微粒，易使涂膜產(chǎn)生麻點(diǎn)。因此對(duì)輸送管道的管壁和形狀要求很高；第三，水性涂料耐水性差，形成的涂料層對(duì)水的敏感性極強(qiáng)，空氣中水蒸汽含量的增加會(huì)引起涂料的褶皺；第四，水性涂料成膜過程復(fù)雜，受外界環(huán)境影響較大，對(duì)涂裝技術(shù)要求高。此外，部分水性涂料的重涂性差，短時(shí)間內(nèi)甚至在涂裝過程中易出現(xiàn)起皺、爆皮現(xiàn)象。因此，在制造業(yè)涂裝中，欲用水性涂料全面取代油性涂料還有很長(zhǎng)的路要走。

二、粉來涂料的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用

粉末涂料是一種固體成分100%的粉末狀涂料，由成膜物基料、顏料、填充料、助劑配方材料制成，通過高壓靜電涂裝或各種熱涂裝工藝，涂覆在金屬底材表面，經(jīng)熔融流平和固化（硬化）形成裝飾性和保護(hù)性優(yōu)良的涂膜。因其節(jié)能環(huán)保、性能優(yōu)良、無VOC排放、涂層堅(jiān)固耐用、裝飾性優(yōu)良，所以形成高生產(chǎn)效率(Efficiency)、優(yōu)良涂膜性能(Excellency)、生態(tài)環(huán)保(Ecology)和經(jīng)濟(jì)性(Economy)的4E優(yōu)勢(shì)，在世界涂料工業(yè)中所占比例正迅速上升，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。

粉末涂料按成膜基料分為熱塑性和熱固性兩種。熱塑性粉末涂料包括聚酯型、聚氯乙烯型、聚乙烯型、聚丙烯型和聚酰胺型；熱固性粉末涂料包括純環(huán)氧型、環(huán)氧聚酯混合型、純聚酯型、丙烯酸樹脂型、聚氨酯型、有機(jī)硅樹脂型和氟碳樹脂型。因粉末涂料所用樹脂的分子量比溶劑型和水性涂料的大，故涂膜的物理力學(xué)性能和耐化學(xué)介質(zhì)等性能都比溶劑型和水性涂料好，已廣泛應(yīng)用于家電、建材、交通、汽車等眾多領(lǐng)域。粉末涂料的缺陷是：不易薄涂、固化溫度較高(多數(shù)在180—200℃，低溫固化粉在140℃)、法拉第屏蔽（籠）導(dǎo)致工件的凹槽上粉困難等。

由于粉末涂料的顏色是由混煉時(shí)加入的顏料所決定的，工件使用的粉末涂料配色就必須從制粉開始，且不同于溶劑型涂料可將幾種色漆調(diào)配成所需要的顏色，因此不能隨用隨調(diào)色；此外，粉末靜電涂裝法由于效率較高，如在操作過程中需更換顏色，就必須在換色前將供粉、涂裝機(jī)管道、回收裝置等所有粉末涂料循環(huán)系統(tǒng)徹底清掃、吹凈。所以在自行車、電動(dòng)自行車涂裝中，粉末涂料的調(diào)色與換色困難阻礙了該工藝的應(yīng)用廣泛性。

三、自行車行業(yè)清潔涂裝的應(yīng)用和前景

自行車、電動(dòng)自行車行業(yè)對(duì)漆膜的光亮度、飽滿度、顏色多樣性等要求很高，不僅要求臻膜平整光亮，還要能防銹抗蝕，是自行車、電動(dòng)自行車生產(chǎn)的重點(diǎn)工藝，因此涂料質(zhì)量直接關(guān)系到自行車、電動(dòng)自行車的定價(jià)。目前，我國(guó)自行車、電動(dòng)自行車的涂裝大多采用油性涂料，有四涂四烤、四涂五烤、五涂五烤、六涂六烤等，工藝繁瑣復(fù)雜、VOC排放量大，很多企業(yè)正努力轉(zhuǎn)向使用環(huán)保型的水性涂料和粉末涂料。

天津翔盛粉末涂料有限公司通過對(duì)各種涂料和涂裝工藝的綜合調(diào)查及分析，認(rèn)為以粉末涂料為底漆、水性涂料為面漆的復(fù)合體系更適合于自行車、電動(dòng)自行車的涂裝。復(fù)合涂裝體系可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，將粉末涂料和水性涂料的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致：首先，以粉末涂料做底漆，其優(yōu)異的耐化學(xué)品性和物理力學(xué)性，能為自行車、電動(dòng)自行車基材提供充分的防護(hù)功能；其次，粉末涂料的涂膜厚度較易控制，一次涂裝可達(dá)到30~500μm厚度，相當(dāng)于溶劑型涂料幾道甚至十幾道涂裝的厚度，節(jié)能且生產(chǎn)效率高；再次，水性涂料做面漆，可以保證漆膜平整、光亮和飽滿。因此，將自行車、電動(dòng)自行車的涂裝工藝簡(jiǎn)化為：粉末底漆一水性面漆一上光金油，既保證了漆膜的防護(hù)質(zhì)量和外觀效果，也簡(jiǎn)化了涂裝過程，能降低能耗、實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

隨著自行車的使用逐漸從代步工具向健身和娛樂功能擴(kuò)展，市場(chǎng)對(duì)自行車的設(shè)計(jì)和外觀需求已越來越高，擁有環(huán)保低耗的生產(chǎn)工藝不僅能提升產(chǎn)品質(zhì)量，更能帶來產(chǎn)品的高附加值。粉末一水性新型復(fù)合涂層體系可滿足自行車對(duì)漆膜防護(hù)和裝飾功能的質(zhì)量要求，為高端市場(chǎng)提供滿意的產(chǎn)品。當(dāng)然，粉末一水性新型復(fù)合涂層體系的有效應(yīng)用還需依靠粉末涂料、水性涂料、上光金油和涂裝生產(chǎn)企業(yè)的通力合作與技術(shù)配套。翔盛公司通過與某自行車涂裝企業(yè)的長(zhǎng)期合作研發(fā)，目前已獨(dú)立研發(fā)出一系列高性能的粉末水性新型復(fù)合涂層體系，并愿意為自行車制造企業(yè)提供成套的涂裝方案和技術(shù)服務(wù)，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與中國(guó)的藍(lán)天綠水貢獻(xiàn)一份力量。