中部槽水性煤機專用漆工藝研究

陳兵 CHEN Bing；金培武 JIN Pei-wu；孫學軍 SUN Xue-jun

（寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司，石嘴山753001）

0 引言

礦用中部槽主要包括整鑄中部槽、鑄焊中部槽兩種。鑄焊中部槽作為最常用、生產(chǎn)進度最易控制的中部槽，主要由槽幫、中板、齒軌座、底板組成（如圖1 所示）。槽幫為鑄造槽幫，多種類小批量。鑄造開模不易，采用批量鑄造模式，導致庫存儲備較多。中部槽與槽幫外形較大，重量較重，不易倉儲?？諝獬睗衽c露天存放經(jīng)常出現(xiàn)表面生銹問題。給噴漆前后處理帶來較多困難。影響噴漆質(zhì)量及附著力。

圖1 鑄焊中部槽

在中部槽等結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品噴漆過程中，水性漆對環(huán)境要求低，對人員危害小，水性漆以水作為稀釋劑，噴涂設備使用完后選用自來水清洗，無氣味，不易燃，不屬于危險品，無特殊運輸要求，便于涂料運輸。在使用時，安全低毒，超低VOC 揮發(fā)，更環(huán)保。

1 水性漆試驗思路及方案

選擇分散體水性丙烯酸樹脂。在采用分散體水性丙烯酸樹脂過程中，以該水性酸樹脂作為分散體介質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)研磨后的漆動態(tài)不穩(wěn)定，易于分層，噴漆后的試板，漆膜光澤度低不符合預期效果。

實驗方案：①以水為分散介質(zhì)，加入防銹顏料、分散助劑、消泡劑等制成色漿。②尋找與水性丙烯酸樹脂相溶性較好的其他樹脂作為分散介質(zhì)制成色漿。通過多次實驗，以水為分散介質(zhì)制成的色漿也存在漆漿狀態(tài)不穩(wěn)定且易于分層。經(jīng)過多種樹脂的實驗選擇，最終選擇一種水性醇酸樹脂作為分散介質(zhì)制成色漿且狀態(tài)穩(wěn)定，無分層沉淀現(xiàn)象。檢測該漆的各項性能均達到預期效果。

2 水性漆試驗

2.1 水性漆沉淀

沉降是涂料生產(chǎn)制造、儲存和使用過程中常常碰到的問題。經(jīng)常出現(xiàn)輕微易攪勻的軟沉底，較嚴重難攪勻的硬沉底（如圖2 所示）。

圖2 沉淀

2.1.1 沉淀實驗 采用丙烯酸制備水性防銹漆，因體系中加入大量的氧化鐵紅和填料，原用的1101 分散劑水漿容易產(chǎn)生沉淀，因此，篩選適合氧化鐵紅的分散劑和防沉劑。篩選了550W 分散劑和551W 分散劑，用量分別按5%、6%、7%打漿。從研磨時間到細度合格后淋涂聚酯膜指捻法觀察分散程度。試驗檢測結(jié)果見表1。

表1 分散劑用量對比試驗檢測結(jié)果

550W 主要是針對氧化鐵類型粉料的分散劑，而551W 是大分子型分散劑，對體系降粘作用較大。綜合選擇550W 用量7%來制備鐵紅漿。

2.1.2 膨潤土的選擇 在分散劑確定550W 用量7%的基礎上，選擇膨潤土考察其對漆漿沉降的作用。現(xiàn)水性漿中使用的膨潤土和溶劑型產(chǎn)品一致，使用有機膨潤土801-A，對體系的防沉不起作用。選用061-mx 膨潤土，考察漆漿的沉降問題。試驗檢測結(jié)果見表2。

表2 膨潤土用量對比試驗檢測結(jié)果

通過上述試驗結(jié)果可以看出，使用061-mx 膨潤土打漿，用量為0.5%的時候，漆漿即可達到最佳狀態(tài)。最終確定鐵紅漿配方。

2.1.3 小結(jié) 沉淀主要是由于涂料中顏填料比重大或細度偏大而涂料粘度又較小時，較大的顏填料經(jīng)過長期貯存后在重力作用下沉降至容器底部，根據(jù)程度不同而出現(xiàn)的軟沉底或硬沉底。

解決措施：在生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制好涂料的細度和粘度大小，在涂料配方上，選用合適的分散劑提高顏填料的懸浮性，同時選用合適的增稠劑、防沉劑形成疏松網(wǎng)絡觸變結(jié)構(gòu)，可有效避免沉底的發(fā)生。

2.2 水性漆耐候性

涂層耐候性是物品因受到陽光照射，溫度變化，風吹雨淋等外界條件的影響，而出現(xiàn)的褪色、變色、龜裂、粉化和強度下降等一系列老化的現(xiàn)象[1]。影響涂層老化的因素主要有光照、溫度、紫外線。

2.2.1 耐候性試驗 紫外線耐對漆膜的老化試驗影響較大，涂層中加入抗紫外線吸收劑可以很大程度上延緩涂層老化。紫外線吸收劑種類較多，本實驗中選取二苯甲酮類的BG-21、三嗪類的NK-65 和苯并三唑類YX-03 進行實驗。

①實驗方案。在水性醇酸（水溶型丙烯酸樹脂）磁漆兌稀階段加入三個紫外線吸收劑，加量均為0.3%，每個樣品噴板三塊，噴板厚度在50-70μm，檢測試驗分為戶外和氙燈兩個方案進行。

②試板保養(yǎng)。檢測板的保養(yǎng)是性能好壞的前提，盡量將試板放置在溫度23±2℃的標況下保養(yǎng)七天。

③性能檢測。將試板和標準板（不添加紫外線吸收劑）分別放置在戶外和氙燈，每個試板兩塊，一塊作為對比板。

2.2.2 小結(jié) 試板放置一周、三周和兩個月分別測試產(chǎn)品的光澤和褪色和板面情況，實驗結(jié)果見表3。

表3 耐候性試驗結(jié)果

BG-21 和NK-65 的耐老化性較差，在戶外和氙燈實驗中均不能達到60 天失光率＞20，△E 大于3。只有YX-03 能夠達到實驗要求。

2.3 水性漆耐水性與起皺

中部槽作為礦用設備產(chǎn)品，服務于礦井。表面經(jīng)常與地下水澆淋，為提高產(chǎn)品使用壽命減少銹蝕，產(chǎn)品表面要求具有較好的耐水性。

2.3.1 耐水性試驗 鑄件產(chǎn)品表面噴涂水性防腐漆雨淋后容易起泡，根據(jù)現(xiàn)場噴涂條件和環(huán)境，產(chǎn)品在現(xiàn)場噴涂后，不能完全達到實干就移至室外，雨淋后起泡。試驗采用試驗試板噴涂7 天后，浸泡24 小時出現(xiàn)表面起泡（如圖3 所示）、起皺現(xiàn)象（如圖4 所示）。

圖3 起泡現(xiàn)象

圖4 起皺

選擇601C、602C 和603C 催干劑，加量為樹脂固含的0.5%進行實驗，試驗結(jié)果見表4。

表4 催干劑干燥時間

從試驗結(jié)果表4 得，603C 實干和表干時間均是最短的，因此選擇該催干劑。

增硬劑的加入可快速提升漆膜硬度，使漆膜在較短的時間內(nèi)達到預期的效果，從而增強體系的耐水性，防止起泡。該實驗中采用的是802W 增硬劑，加量為0.8%，結(jié)果見表5。

表5 802W，加量0.8%試驗結(jié)果

2.3.2 小結(jié) 水性漆耐水試驗起泡、起皺形成的原因：①基材表面受鹽、油和潮氣侵襲；②配套層間附著不良；③試板表面基材處理不到位；④試板一次性噴涂厚度過厚，表干太快，內(nèi)部與底部慢干時產(chǎn)生漆膜拉拽，形成起皺；⑤保養(yǎng)時間不夠無干透；⑥涂層尚未完全實干即耐水；⑦涂料中含可溶性顏料和助劑等形成濃度差，造成局部部位失去附著力。

2.4 閃銹

閃銹主要出現(xiàn)在水性工業(yè)漆應用的過程中，由于產(chǎn)品表面銹蝕，漆膜干燥前，在金屬表面產(chǎn)生的銹斑。水性成分體系中缺少閃銹劑或者在低溫高濕的情況下施工造成的。防止施工中出現(xiàn)閃銹，水性底漆通常加入防閃銹劑。

2.4.1 閃銹試驗 本實驗采用國華的941、枕星的546和斯奧的368 進行實驗。在水性丙改醇體系中分別加入三種防閃銹劑，加量0.5%。攪拌過程中發(fā)現(xiàn)加入斯奧368 的產(chǎn)品體系粘度增大，加水稀釋后又出現(xiàn)該現(xiàn)象。刮板細度為滿板，表明體系中的活性物質(zhì)已全部結(jié)塊，無法正常使用。加入用國華的941 和枕星的546 的兩個產(chǎn)品噴板考察閃銹性。在有銹蝕的鋼板上噴涂兩個樣品，厚度約為80μm，觀察干燥過程中的閃銹情況見表6。

表6 閃銹劑，加量0.5%試驗結(jié)果

從上述實驗結(jié)果表6 得知，加入防閃銹劑可以防止干燥過程中的閃銹情況，不同的防閃銹劑和加量有不同的效果。該體系中，枕星546 加入量為0.5%時完全可以防止閃銹的出現(xiàn)。

2.4.2 小結(jié) 基材表面處理不到位、施工環(huán)境低溫高濕、涂刷過程中少涂漏涂、涂膜厚度未達到要求、涂層在涂裝不良（針孔，開裂，露底）處率先返銹造成閃銹；

預防及改進方法：①基材處理噴砂拋丸等處理徹底；②最佳的施工環(huán)境15-35℃、30-70%RH；③控制噴涂速度和手法保證漆膜達到規(guī)定厚度；④針對產(chǎn)品考察閃銹抑制性（防閃銹劑）、并提高快干性。

2.5 漆裂

與南方水性漆廠家合作研發(fā)的丙烯酸水性煤機底面合一漆，要求適應銹蝕產(chǎn)品，具有良好的遮蓋力、附著力等。南方調(diào)配好后轉(zhuǎn)運北方噴涂使用。在產(chǎn)品表面噴涂時，產(chǎn)品拐角處、產(chǎn)品坑洼出、表面局部出現(xiàn)明顯的漆膜開裂。

2.5.1 噴涂試驗 對現(xiàn)有中部槽產(chǎn)品進行噴漆試驗，丙烯酸水性煤機底面合一漆與水按照1:1%-10%配比調(diào)漆，充分攪拌均勻后，將水性漆噴涂在產(chǎn)品及試板表面出現(xiàn)漆裂（如圖5 所示）。

圖5 漆裂

在水性漆成分中加入適量的TEXANOL12、膜助劑DPM、PGDA、PGDA 等，降低漆粘度、表面張力、減少漆成分收縮比，降低漆膜撕裂。

2.5.2 小結(jié) 水性漆漆裂原因：①新配方水性漆粘度過高。②由于產(chǎn)品表面銹蝕，在噴漆過程中，為了遮蓋一次性噴涂漆膜過厚。漆膜表面迅速干燥成膜，抑制內(nèi)層揮發(fā)物揮發(fā)，漆膜內(nèi)部組織持續(xù)干燥過程收縮迅速加快，造成漆膜表面拉裂。③快干水性漆表面未流平，疊加當?shù)貧夂罡稍?，易造成水性漆開裂。④成膜助劑相對較少，造成乳液與成膜劑沒有充分反應，造成開裂。⑤水性漆助溶劑過少，水性漆在工件上不能充分流平到理想狀態(tài)等等。預防及改進方法：漆成分中根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境調(diào)配，適當增大成膜助劑與溶劑含量，漆粘度適當降低，表干適合內(nèi)部收縮比，噴涂過程中少量多次均勻噴涂。

3 水性漆工藝

3.1 配料

將配方規(guī)定的樹脂計量加入調(diào)漿罐中，再計量加入去離子水、罐內(nèi)防銹劑、乙二醇丁醚、流平劑、聚氨酯締合型增稠劑，混合攪拌均勻。在調(diào)制好的樹脂中加入配方量的顏料、填料及助劑，攪勻備用[3]。水性漆用的顏料、填料、助劑是經(jīng)過反復試驗而確定的不得輕易更改。

3.2 研磨

將加好料的調(diào)漿罐攪拌、上料，調(diào)整進料閥研磨。

研磨細度：調(diào)和漆、鋼構(gòu)面漆不大于35μm，磁漆不大于20μm，防銹漆底漆不大于50μm。每罐中間控制細度測試不少于5 次。研磨完畢，用防銹水清洗研磨機及加料罐，清洗水不能進入研磨已合格的色漿罐中[3]。

3.3 調(diào)漆

向研磨合格的色漿中加入配方規(guī)定量的水性催干劑，攪拌，漆會比未加催干劑前增稠，為正常現(xiàn)象，攪拌均勻備用。調(diào)色時，必須加同類樹脂之色漿或成品漆調(diào)色，而且邊攪邊加，邊看邊調(diào)。

4 總結(jié)

通過中部槽結(jié)構(gòu)特點分析，根據(jù)噴漆與產(chǎn)品銹蝕問題，通過對銹蝕產(chǎn)品進行水性漆噴涂試驗，不斷調(diào)整水性漆成分。確定水性漆的耐候性、附著性對銹蝕產(chǎn)品的適用性，研究出一種可在產(chǎn)品銹蝕狀態(tài)下使用的中部槽水性快干煤機專用漆。