涂装工程中水性漆的应用

李栋，金子健，宋娜

（中国联合工程公司，浙江 杭州 310052）

涂装工程中水性漆的应用

李栋，金子健，宋娜

（中国联合工程公司，浙江 杭州 310052）

文章以北京地区的一个生产储罐和槽车的涂装工程为例，结合水性漆的应用特点对涂装工程中各个设备合理配置，并对整个涂装工程进行能耗和成本分析。

涂装工程；水性漆的应用

前言

当前社会随着人们生活水平的日渐提高，对环境质量的关注也越来越多，解决涂装行业挥发性有机物（VOC）控制技术落后、污染严重等问题已经被环保部门提上日程。我国各地正在逐步推出一系列的政策法规和监测标准，来加强对空气质量的监测管理，特别是在北京、上海等经济高度发达的地区，有很多企业已经在废气排放口安装了在线监测系统，进行实时监测，确保排放的废气达标。环保部门强调要加强源头控制，推广使用环境友好型原辅料，在此基础上，成本相对合理而又节能、无污染的水性涂料越来越受到涂装行业的青睐，并迅速得到发展。

1 案例分析

仅以在北京地区的一个生产储罐和槽车的涂装工程为例，该项目位于北京通州经济开发区南区，业主按照当地环保局的相关标准要求新建涂装工程中产生的焊接烟尘、粉尘、漆雾、苯、甲苯、二甲苯执行北京市《大气污染物综合排放标准》（DB11/501-2007）相应排放限值，具体标准值见表1。

表1 大气污染物综合排放标准部分限值

与国家标准《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）相比，该表格中的各项有机废气的允许排放限值都相对较低，对于涂装工程来说，如采用油性漆加后续废气处理的方式很难达到要求，而且废气处理的一次性投入成本也很高，因此与业主多次沟通以后决定该涂装工程中采用水性漆。

过去常用的溶剂型涂料是用有机溶剂作为分散介质和稀释剂的涂料，而水性涂料顾名思义就是用水作为分散介质和稀释剂的涂料，其本身具有耐磨、耐水等特点，并且成膜外观漂亮、柔韧性好，适用的工件表面材质类型很多，可涂覆在木质件、塑料件、金属件、玻璃、建筑表面上，应用范围广。用水作为溶剂与传统溶剂的特性比较如表2所示。

表2 水与传统溶剂的特性对比表

水溶性漆是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。

水性漆的最大优点是涂层质量与溶剂型漆相当，但VOC排放量小，其排放量约为溶剂型漆的五分之一。

2 水性漆的特点

（1）颜料分散性不好。

（2）分散粒子的稳定性差。运输过程中应避免剪切力的作用，同时避免受冻；水性涂料的粘度在受到高剪切作用时会下降很多，使油漆易在管路转弯等流速变化大的部位出现结块，造成喷涂后出现麻点、漆雾雾化难度大等弊病，同时会加大循环系统负荷，给输调漆系统带来很大影响。

（3）水性漆受温湿度的影响较大。

溶剂型漆中占总量50%的溶剂会在喷漆过程中挥发掉，而水性漆只有25%。因此在喷涂面漆或者清漆前需设置预烘干段，将大部分水从底漆涂层中强制除掉，防止在最终形成面漆漆膜的时候，底漆层的残留水分蒸发出来影响漆膜外观。

水的蒸发速率与相对湿度有很大关联，相对湿度高时，水的蒸发速率很低。因此对表面质量有一定要求的工程需要保证喷漆室和流平室内部恒温恒湿，使得喷漆过程中挥发掉适量水分，最终涂膜中的水和有机溶剂保持适当平衡。

（4）水的表面张力要高于溶剂，因此容易产生缩孔。

（5）导电性好。水的导电率远高于溶剂，对静电涂装设备有特殊要求，现在的溶剂型涂装设备无法使用。

（6）腐蚀性大。

由于水与传统溶剂存在不同的特性从而导致了水性涂料和溶剂性涂料在诸多方面的存在差异，也导致了在喷涂施工时，水性漆与传统溶剂型漆必然存在对设备和施工条件要求上的差别。

3 水性漆的应用

针对水性漆的以上特点，结合本项目的涂装工艺流程，浅谈一下各个环节设备配置应用水性漆以后所需要特别注意的地方。

本项目中主要涂装部件为大型储罐和槽车部件等钢结构件。涂装线的任务是完成上述部件的抛丸清理、底漆、面漆等表面涂装任务。车间大型结构件的跨内运输采用起重机，过跨运输采用平板车，小型零部件主要通过叉车运输，满足生产需要。

涂装线的工艺流程为焊接车间送来→上线→抛丸→补喷、清理→喷底漆→底漆流平（闪干）→底漆烘干→喷面漆→面漆流平（闪干）→面漆烘干→面漆强冷→检查→下线→入库。

喷漆室：喷漆室是进行喷涂操作的主要空间，水性漆在喷涂过程中其水分会有部分挥发，造成室内空气的湿度逐渐增大，并且过喷的涂料附着在室体壁板上会对壁板带来一定的腐蚀。 所以在中高档次的涂装工程中，喷漆室的室内壁板一般建议采用不锈钢板 SUS304，底部的水槽（湿式）及排风管最好采用不锈钢板，如不是采用循环风，送风管可以采用镀锌板。喷漆室的门应选用自动关闭的不锈钢门，门铰链也应采用不锈钢材质。为了节约投资在喷漆室的动压、静压室的室体壁板可采用镀锌板。喷漆室内施工温度波动不超过1℃，相对湿度波动不超过5%。可以增加通风次数达到除湿的效果。喷枪可以采用高压无气喷枪（空气辅助），不采用静电喷枪。水循环系统中的水泵要求严格密封防腐，循环水管路要求全部采用不锈钢制作。喷漆室内的温湿度要求需要与水性漆厂商沟通确认，不同的水性漆种类对恒温恒湿的要求会有不同。

调漆室及供漆系统：调漆室要有温度调节（20℃左右），要有足够的水性漆库存空间，使得存放足够时间使其升温到施工温度。调漆罐用不锈钢，输漆管路采用大直径循环管，塑性材料。所有焊接接头必须经过钝化处理。应避免使用含硅树脂、两性电解质等材料用于密封的衬垫、阀门、活塞等，会导致油漆缩孔。

烘干室：烘干温度需要根据选用水性漆种类和组分来确定，一般在 130℃～160℃。由于水在达到 100℃以后会开始沸腾，为了避免漆膜起泡，可以在烘干室的前部设置预烘干段先升温至80℃保持5min左右蒸发水分，然后再进入高温段烘干成膜，预烘干段可以采用红外加热或者对流加热。烘干室内部与热风接触的板材建议采用不锈钢材质。为防止烘干室的热量外溢，可以采用桥式炉结构或者在工件进出口处增加风幕。循环风过滤精度需要根据产品要求相匹配，需要联锁控制循环风的温度湿度，加快水分挥发速度。当工件陆续进入烘干室，漆膜中的水分挥发会导致循环风湿度增加，需要通过排放废气以降低循环风的湿度，使之达到工艺要求。相关的机械和电气元件等都应能够在设计温度下安全连续运行。

4 水性漆与溶剂型漆在成本方面的对比

业主要求对于新建的涂装工程需要进行能耗和成本分析，以下为水性漆与溶剂型漆在成本方面的对比。

能耗分析：水性漆能耗与溶剂型漆存在3个方面不同：

（1）喷漆室温度、湿度调节（空调的加热制冷能耗、加湿喷淋能耗）；

（2）烘干室加热温度较高（天然气能耗）；

（3）排风净化过程（排风和废气处理能耗）；

综合来看，采用水性漆能耗较大。

设备成本分析:同样规模建造一个水性漆的涂装区，其设备投资比溶剂型漆的增加约15%。

水性漆涂料成本分析：如采用水性漆，单位质量的油漆材料成本可能比溶剂型漆增加约15%～20%。

5 结束语

通过对涂装工程中的水性漆应用介绍，可以看出水性漆由于采用水做溶剂，可以大大降低有机挥发份的产生，从而在根本上解决了 VOC排放量大的问题；但是由于水性漆的特点对施工工艺和施工设备提出了特殊的要求，造成水性漆涂装设备的投资和水性漆本身的成本相对溶剂型油漆而言价格要高很多，故国内水性漆涂装线还比较少。随着现阶段国内各地环保意识的增强，越来越多的供应商将参与进来，水性漆的成本将逐渐降低。而且溶剂涂料用的溶剂都是石油加工的产物，石油是不可再生资源，从长远的发展来看，水性漆必将代替溶剂型漆。

[1] 王锡春.涂装车间设计手册.北京:化学工业出版社,2008.

[2] 叶凤英.汽车用水性中涂漆及水性底色漆 [C]99年汽车涂装技术交流会论文集:63-65.

[3] 周杰,黄洁.水性漆在中国汽车涂装线的应用及展望.[J]上海涂装.2007年第3期。

宝马下月将在成都推出共享汽车服务 车型为i3电动汽车

宝马公司表示，将于 12月份推出其在中国市场的第一个永久性共享汽车项目，该项目将使用宝马 i3电动车。据悉，该项目将在成都进行。按计划该项目最初将在成都投放100辆宝马i3车型，用户在使用完车辆时，无需将其停放到固定地点，成都将实现真正的流动还车。这一点与在北京开展的项目不同，或许能实现共享单车那样的便捷。宝马 ReachNow汽车共享服务2016年首次在美国推出，之前曾将北京作为试点城市。 （编辑：陈婷 来源：中国电动车网）

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

李栋，就职于中国联合工程公司。

CLC NO.:U445

A

1671-7988(2017)22-160-03