涂裝工程中水性漆的應用

李棟，金子健，宋娜

（中國聯合工程公司，浙江 杭州 310052）

涂裝工程中水性漆的應用

李棟，金子健，宋娜

（中國聯合工程公司，浙江 杭州 310052）

文章以北京地區的一個生產儲罐和槽車的涂裝工程為例，結合水性漆的應用特點對涂裝工程中各個設備合理配置，并對整個涂裝工程進行能耗和成本分析。

涂裝工程；水性漆的應用

前言

當前社會隨著人們生活水平的日漸提高，對環境質量的關注也越來越多，解決涂裝行業揮發性有機物（VOC）控制技術落后、污染嚴重等問題已經被環保部門提上日程。我國各地正在逐步推出一系列的政策法規和監測標準，來加強對空氣質量的監測管理，特別是在北京、上海等經濟高度發達的地區，有很多企業已經在廢氣排放口安裝了在線監測系統，進行實時監測，確保排放的廢氣達標。環保部門強調要加強源頭控制，推廣使用環境友好型原輔料，在此基礎上，成本相對合理而又節能、無污染的水性涂料越來越受到涂裝行業的青睞，并迅速得到發展。

1 案例分析

僅以在北京地區的一個生產儲罐和槽車的涂裝工程為例，該項目位于北京通州經濟開發區南區，業主按照當地環保局的相關標準要求新建涂裝工程中產生的焊接煙塵、粉塵、漆霧、苯、甲苯、二甲苯執行北京市《大氣污染物綜合排放標準》（DB11/501-2007）相應排放限值，具體標準值見表1。

表1 大氣污染物綜合排放標準部分限值

與國家標準《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）相比，該表格中的各項有機廢氣的允許排放限值都相對較低，對于涂裝工程來說，如采用油性漆加后續廢氣處理的方式很難達到要求，而且廢氣處理的一次性投入成本也很高，因此與業主多次溝通以后決定該涂裝工程中采用水性漆。

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

表2 水與傳統溶劑的特性對比表

水溶性漆是以水溶性樹脂為成膜物，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脂、水溶環氧樹脂及無機高分子水性樹脂等。

水性漆的最大優點是涂層質量與溶劑型漆相當，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

（1）顏料分散性不好。

（2）分散粒子的穩定性差。運輸過程中應避免剪切力的作用，同時避免受凍；水性涂料的粘度在受到高剪切作用時會下降很多，使油漆易在管路轉彎等流速變化大的部位出現結塊，造成噴涂后出現麻點、漆霧霧化難度大等弊病，同時會加大循環系統負荷，給輸調漆系統帶來很大影響。

（3）水性漆受溫濕度的影響較大。

溶劑型漆中占總量50%的溶劑會在噴漆過程中揮發掉，而水性漆只有25%。因此在噴涂面漆或者清漆前需設置預烘干段，將大部分水從底漆涂層中強制除掉，防止在最終形成面漆漆膜的時候，底漆層的殘留水分蒸發出來影響漆膜外觀。

水的蒸發速率與相對濕度有很大關聯，相對濕度高時，水的蒸發速率很低。因此對表面質量有一定要求的工程需要保證噴漆室和流平室內部恒溫恒濕，使得噴漆過程中揮發掉適量水分，最終涂膜中的水和有機溶劑保持適當平衡。

（4）水的表面張力要高于溶劑，因此容易產生縮孔。

（5）導電性好。水的導電率遠高于溶劑，對靜電涂裝設備有特殊要求，現在的溶劑型涂裝設備無法使用。

（6）腐蝕性大。

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

3 水性漆的應用

針對水性漆的以上特點，結合本項目的涂裝工藝流程，淺談一下各個環節設備配置應用水性漆以后所需要特別注意的地方。

本項目中主要涂裝部件為大型儲罐和槽車部件等鋼結構件。涂裝線的任務是完成上述部件的拋丸清理、底漆、面漆等表面涂裝任務。車間大型結構件的跨內運輸采用起重機，過跨運輸采用平板車，小型零部件主要通過叉車運輸，滿足生產需要。

涂裝線的工藝流程為焊接車間送來→上線→拋丸→補噴、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→面漆強冷→檢查→下線→入庫。

噴漆室：噴漆室是進行噴涂操作的主要空間，水性漆在噴涂過程中其水分會有部分揮發，造成室內空氣的濕度逐漸增大，并且過噴的涂料附著在室體壁板上會對壁板帶來一定的腐蝕。 所以在中高檔次的涂裝工程中，噴漆室的室內壁板一般建議采用不銹鋼板 SUS304，底部的水槽（濕式）及排風管最好采用不銹鋼板，如不是采用循環風，送風管可以采用鍍鋅板。噴漆室的門應選用自動關閉的不銹鋼門，門鉸鏈也應采用不銹鋼材質。為了節約投資在噴漆室的動壓、靜壓室的室體壁板可采用鍍鋅板。噴漆室內施工溫度波動不超過1℃，相對濕度波動不超過5%?？梢栽黾油L次數達到除濕的效果。噴槍可以采用高壓無氣噴槍（空氣輔助），不采用靜電噴槍。水循環系統中的水泵要求嚴格密封防腐，循環水管路要求全部采用不銹鋼制作。噴漆室內的溫濕度要求需要與水性漆廠商溝通確認，不同的水性漆種類對恒溫恒濕的要求會有不同。

調漆室及供漆系統：調漆室要有溫度調節（20℃左右），要有足夠的水性漆庫存空間，使得存放足夠時間使其升溫到施工溫度。調漆罐用不銹鋼，輸漆管路采用大直徑循環管，塑性材料。所有焊接接頭必須經過鈍化處理。應避免使用含硅樹脂、兩性電解質等材料用于密封的襯墊、閥門、活塞等，會導致油漆縮孔。

烘干室：烘干溫度需要根據選用水性漆種類和組分來確定，一般在 130℃～160℃。由于水在達到 100℃以后會開始沸騰，為了避免漆膜起泡，可以在烘干室的前部設置預烘干段先升溫至80℃保持5min左右蒸發水分，然后再進入高溫段烘干成膜，預烘干段可以采用紅外加熱或者對流加熱。烘干室內部與熱風接觸的板材建議采用不銹鋼材質。為防止烘干室的熱量外溢，可以采用橋式爐結構或者在工件進出口處增加風幕。循環風過濾精度需要根據產品要求相匹配，需要聯鎖控制循環風的溫度濕度，加快水分揮發速度。當工件陸續進入烘干室，漆膜中的水分揮發會導致循環風濕度增加，需要通過排放廢氣以降低循環風的濕度，使之達到工藝要求。相關的機械和電氣元件等都應能夠在設計溫度下安全連續運行。

4 水性漆與溶劑型漆在成本方面的對比

業主要求對于新建的涂裝工程需要進行能耗和成本分析，以下為水性漆與溶劑型漆在成本方面的對比。

能耗分析：水性漆能耗與溶劑型漆存在3個方面不同：

（1）噴漆室溫度、濕度調節（空調的加熱制冷能耗、加濕噴淋能耗）；

（2）烘干室加熱溫度較高（天然氣能耗）；

（3）排風凈化過程（排風和廢氣處理能耗）；

綜合來看，采用水性漆能耗較大。

設備成本分析:同樣規模建造一個水性漆的涂裝區，其設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，單位質量的油漆材料成本可能比溶劑型漆增加約15%～20%。

5 結束語

通過對涂裝工程中的水性漆應用介紹，可以看出水性漆由于采用水做溶劑，可以大大降低有機揮發份的產生，從而在根本上解決了 VOC排放量大的問題；但是由于水性漆的特點對施工工藝和施工設備提出了特殊的要求，造成水性漆涂裝設備的投資和水性漆本身的成本相對溶劑型油漆而言價格要高很多，故國內水性漆涂裝線還比較少。隨著現階段國內各地環保意識的增強，越來越多的供應商將參與進來，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物，石油是不可再生資源，從長遠的發展來看，水性漆必將代替溶劑型漆。

[1] 王錫春.涂裝車間設計手冊.北京:化學工業出版社,2008.

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

[3] 周杰,黃潔.水性漆在中國汽車涂裝線的應用及展望.[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 車型為i3電動汽車

寶馬公司表示，將于 12月份推出其在中國市場的第一個永久性共享汽車項目，該項目將使用寶馬 i3電動車。據悉，該項目將在成都進行。按計劃該項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，無需將其停放到固定地點，成都將實現真正的流動還車。這一點與在北京開展的項目不同，或許能實現共享單車那樣的便捷。寶馬 ReachNow汽車共享服務2016年首次在美國推出，之前曾將北京作為試點城市。 （編輯：陳婷 來源：中國電動車網）

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，就職于中國聯合工程公司。

CLC NO.:U445

A

1671-7988(2017)22-160-03