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“油改水”切換之窗

日期:2018-11-22 13:59

最近幾年國家生態環境部、各省市及各地方環保廳(局)為解決大氣污染,陸續頒布法律、法規并制定和執行了嚴格的VOC排放規定及嚴厲的懲罰措施。傳統油漆不僅自身的有害物質、致癌物質嚴重危害人體健康,其稀料劑是有機溶劑,在涂裝過程中會釋放大量的VOCs,正是造成霧霾的主要來源之一。而水性涂料用水作為溶劑和稀釋劑,大大減少了VOCs的排放。無論是從水性(涂裝)行業發展還是社會需要,改用低VOC水性涂料進行涂裝在全國相關行業已經形成共識,全面推廣“油改水”創建綠色環保產業和實現綠色環保產品已勢在必行,不容置疑。涂裝行業由原來的油性涂料切換到水性涂料,并非僅僅是一個簡單的涂裝技術問題,重要的是必須重新審視原有的工藝設備和工藝流程,更新涂裝管理的理念和提升涂裝管控水平。為能在切換過程中少走彎路,既能達到符合國家防治大氣污染的相關標準,又能保證涂裝質量,本文對切換中應引起重視的問題簡述如下:

一、涂層體系設計

由企業涂裝負責人和涂裝質量監管人對該批涂裝工件的底材性質(熱軋鋼、冷軋鋼、平通碳鋼、鑄鐵底材、鍍鋅底材等)、涂層體系(底涂、面涂、中間涂等)、使用環境(橋梁鋼構、車間鋼構、車輛罐體、機械配件等)、涂裝方式(噴涂、浸涂、輥涂或靜電涂裝等)、主要指標(如光澤、硬度、耐鹽霧等)、成膜條件(常溫自干、低溫烘干、低溫烘烤、高溫烘烤等)以及對涂層的最終質量要求等盡可能有一個全面細化的設計,并且盡可能將一般定性變為定量指標。依照清晰明了的涂層設計,方可向涂料供應商索要產品。反之,如果涂裝前缺少上述設計而是盲目選擇涂料及涂層體系,使用水性涂料的成功可能性就會大大降低。

二、涂裝設備(設施)的更新

為能最大化地降低涂裝作業對環境的污染,建議涂裝作業立足現有條件增設或改造如下設備(設施):

1、涂裝工件前處理室

金屬構件(尤其是鋼結構)經過拋丸噴丸之后,殘留物并沒有完全清理干凈,不僅會嚴重影響涂層附著力也會產生其它涂層缺陷,前期處理是關系涂層質量的第一關,不可忽視。如增加噴淋清洗和干燥設備,即使體量小的工件也需經過檢查,針對有無油漬、化學品殘留物進行清潔處理,而這些前期處理都應該是在獨立的處理室進行。

2、噴涂室、流平室(閃干室)

凡噴涂作業,即使是無毒無味的水性涂料也會因涂料霧化而影響環境,這也是“防治大氣污染”所不容許的。因此應設置噴漆室和流平室(室內溫濕度應控制在15-30℃、30-80%范圍內,以避免流掛、針孔、錘紋等弊病)。噴涂房的廢氣應導入吸附凈化設施。輥涂作業應在室內或棚內作業,因露天作業無法掌控溫濕巨變和風沙雨霧侵襲,而這些不可控因素還是給涂裝造成各種弊病的主要元兇。

3、溫、濕度的掌控

環境溫度、濕度的高低變化,會對水的蒸發速率發生較大波動,因而直接影響成膜時間。溶劑型涂料的烘干室、烘烤房除了加熱功能外主要考慮的是防火防爆。改造或新設計的烘干、烘烤房必須充分考慮濕氣排放功能和初期預熱、中溫、高溫或恒溫烘干的溫度調節問題。水性漆水氣蒸發量大,加大濕氣的排出,縮短濕氣停留時間十分重要。

目前,加工生產與涂裝工藝混為一個車間,造成互為影響互為干擾的情況十分普遍,按照上述需求將上述不同階段的工藝隔離開形成獨立的密閉空間,不僅凈化了生產環境而且對涂裝質量起到了事半功倍的效果,而所產生的改造費用也并不高。

三、正確認識水性漆

水性涂料以水為分散介質,水的表面張力比一般的有機溶劑明顯要高,因水帶來的高表面張力不利于水性涂料的消泡、滲透、基材潤濕乃至流動、流平,很容易導致水性涂料的施工性能不良、涂層缺陷頻出,一句話:水性涂料生產難度大。而愈是難度大也正表明這類合格產品的性能愈優異,這是一個不言自明的道理。

1、快與慢

溶劑型油漆的成膜是一個有機溶劑(如稀料等有機溶劑)揮發的過程,水性涂料的成膜是一個水分蒸發的過程,蒸發速率要比揮發慢。快的好處是功效高,缺點是由于快速成膜,漆膜的自交聯完成不徹底、穩定性差,造成短期內即會產生漆膜龜裂、涂層脫皮,嚴重影響了涂裝的防護效果和防護時限。水性涂料成膜速度慢,能使所有水分全部蒸發,漆膜交聯徹底,穩定性強,形成的涂層可達到恒久不變,永不龜裂不脫皮,強化了防護功能,延長了防護時限。

施工環境溫度低、濕度大,可通過烘干室或鼓吹熱風改善環境溫濕度,以促使水性涂料在常溫、低濕環境中順利完成交聯、成膜。

2、硬與軟

誠然,常溫自干的單組分水漆的涂層硬度不如油漆,但大量用于鋼結構、移動板房、大體量構件的涂裝并不過分要求其耐劃傷、耐碰撞等漆膜硬度,其追求的是涂層抗老化、耐腐蝕,也正因為水漆獨有的柔韌性與適當的成膜速率相結合形成的自干涂層,才產生了水漆涂層永不龜裂、不脫皮長效防腐的優勢。

對于工程機械、車輛等對涂層對耐劃傷、耐碰撞要求苛刻的產品可以選用雙組分或烘烤型水性涂料,同樣可以達到良好效果。

3、性價比

如果從同等質量的市場價格比較,水性漆的單位價格可能略高于油漆,但如果剔除使用油漆所額外承擔的各種費用,如:添加稀料費用、危險品運輸費用、防火防爆安全費用、越過環保紅線而造成的各項費用、涂布量差異所造成的成本攤銷(干膜40微米左右,水性漆的理論涂布量是>7㎡/kg,油漆的理論涂布量是4.5-4.7㎡/kg)等,使用水性漆的生產成本要低于油漆。

4、涂層養護

水性單組分常溫自干涂料的成膜受控于環境溫濕度,這可能對涂裝功效帶來影響,但它有兩個優勢。其一,不僅施工便捷,不需要添加固化劑和稀料,而且降低了涂裝成本;其二,也是最重要的,正因為涂層的完全固化過程與水及其它揮發物質基本同步,才呈現出了涂層的穩定性:不龜裂、不脫皮、抗老化、抗腐蝕性優越。為了充分發揮其優勢,單組分自干涂料的工藝過程應掌控好以下幾點:①涂裝底材表面溫度大于露點溫度3℃以上方可施工;②多層涂裝應盡可能延長涂裝間隔時間,間隔時間短將影響整個涂層的涂裝效果(輥涂作業還會造成下道涂層破壞上道涂層的附著力,從而破壞整個涂層的附著力);③涂裝后應保證824小時的涂層養護期,在養護期內涂層避免雨淋、霧浸和無序堆壓、碰撞。

后記

自古就有“三粉料七分功”的說法,作為“半成品”的水性涂料只有充分認識其固有的特性,進而運用到實踐中才能收到事半功倍的效果。目前水性涂料市場占有率正在迅猛擴張,不少企業已切換多年并收到了滿意的效果就充分說明了這一點。

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