水性涂料在工程机械涂装中的应用
武玲1，彭顺金1，顾广新2，施逸帆2，徐杰2，何护国3 ( 1． 武汉科技大学，武汉430065;2． 复旦大学工程与应用技术研究院，上海200433; 3． 三一重机有限公司，上海200000)

水性涂料在汽车整车及其零部件涂装中的成功应用，为水性涂料涂装技术的发展积累了宝贵经验，近年来我国集装箱、电动三轮车等行业也开始用水性涂料涂装。为迎合我国绿色生态的发展理念，我国工程机械行业也正朝着环境友好型、低碳型涂装技术应用的趋势发展。由于工程机械的结构件具有钢板厚、尺寸大、外形复杂的特点，不适合粉末涂装，所以水性工程机械涂料相对于溶剂型涂料及其他环保型涂料具有VOC 排放量低、施工方便等优势。但是，水性涂料的涂装存在施工窗口窄、工件表面预处理要求高、水分挥发慢、易产生漆膜弊病等缺点。本文主要讨论水性涂料在工程机械涂装应用中的施工与工艺，并解决水性涂料涂层常见问题与弊病，涂装线改造，废水处理等问题。

1 水性工程机械涂料涂层体系与成膜机理
双组分溶剂型工程机械涂料为均相体系，随着溶剂的蒸发，两组分逐渐发生交联作用，而水性工程机械涂料为多相体系，以工程机械用底漆环氧涂料为例，一般水性环氧树脂以分散相形式分散在水相中，水性环氧固化剂则溶解在水中，固化成膜过程包括水分的蒸发、乳液粒子的聚集、变形以及与固化剂相互作用形成三维空间网状结构，终表现较强的抗渗透性。由于成膜机理的差别，导致水性涂料漆膜的致密性较溶剂型涂料差，因此在防腐和外观性能上较溶剂型涂料差。但近几年随着技术的发展，通过选用高性能的环氧乳液和优化配方，可使底漆的防腐性能大大提高; 通过选用二级分散体的丙烯酸乳液，也可大大提高面漆的外观性能。目前，水性工程机械涂料所选用的涂层体系主要是水性双组分环氧底漆和水性双组分聚氨酯面漆，所得水性涂膜的基本性能与现有的溶剂型工程机械涂料涂膜的性能相当。

2 水性工程机械涂料与涂层的性能指标
2. 1 涂料的性能指标
根据环保要求，工程机械所选用涂料已经切换为水性涂料，常规的工程机械所用水性涂料的性能技术指标要求如表1。

2. 2 涂层的性能
2. 2. 1 水性涂料复合涂层技术指标
水性涂料复合涂层的技术指标如表2 所示。

2. 2. 2 水性样板涂层性能
为保证水性涂料涂层性能，在涂装现场进行了挂板试验，然后根据涂层技术指标对应的检测方法测试了涂层的部分性能，水性涂料样板部分性能测试结果如表3 所示。其中涂料为浩力森涂料( 上海) 有限公司的双组分水性环氧底漆DWP1050+双组分水性环氧聚氨酯面漆DWP2050。

3 水性工程机械涂料的涂装工艺
3. 1 涂装流程
不同工程机械的组成部件不同，涂装流程也不同。以挖掘机为例，不同部件的涂装方式不相同，其涂装线主要分为结构件线和驾驶室线，具体涂装流程如下。
( 1) 结构件线的涂装工艺流程为: 除油→屏蔽→上件→抛丸→清丸→喷底漆→流平→底漆烘干→冷却→刮腻子及腻子干燥→打磨→清理、找补→喷面漆→流平→面漆烘干→强冷→去屏蔽→找补→积放储存。
( 2) 驾驶室线的涂装工艺流程为: 电泳件上件→检查、打磨→喷面漆→流平→烘烤→划线、遮蔽→冷却→检验、下件。
3. 2 涂装工艺
3. 2. 1 水性涂料涂装施工改进方案
2005 年，我国的工程机械进入高速发展期，工程机械主要生产厂家规模不断扩大，大都采用制造工艺提升工程机械的产量和质量，也建立了很多具有较大规模的连续化的涂装线，当时建设的涂装线基本是按照溶剂型涂料的涂装工艺来设计的。近年来，我国对环保的要求越来越严，工程机械制造厂家对“油改水”涂装的需求越来越迫切，但是原有的生产节拍和室体的排布难以满足一般水性涂料涂装要求，而降低生产节拍和增加室体对生产厂家也是难以接受的。
因此对水性工程机械涂料的选型也提出了严格要求，即必须基本满足原有涂装工艺。以环氧底漆和聚氨酯面漆涂层体系为例，与溶剂型体系相比，水性体系的涂装改进方案见表4。

为保证水性涂料涂层性能，本研究在涂装现场进行了挂板试验，现场涂装参数见表5。

3. 2. 2 结构件涂装工艺
本文从底漆和面漆2 方面分别阐述结构件涂装工艺。
( 1) 水性底漆结构件涂装: 将预处理完成的工件吊装，进入涂装车间喷涂底漆; 涂装时，喷枪雾化状态及喷涂状态应良好，无闪锈、堵枪、浮色发花等现象。施工条件及喷涂结果见表6。

( 2) 水性面漆结构件涂装: 施工条件及喷涂效果见表7 和图1。

图1 中，黄色面漆涂装时为A 级面，光泽要求达到85°以上; 灰色面漆光泽要求40° ～ 60°。2 个工件面漆的饱和度与光泽状态均良好，无明显流挂等漆膜弊病。
3. 2. 3 薄板件涂装工艺
水性薄板件面漆涂装施工参数及喷涂结果见表8。

3. 3 存在问题及解决方案
3. 3. 1 结构件涂装存在问题及解决方案
结构件底漆涂装过程中存在的问题及解决方案如表9 所示。
结构件面漆涂装过程中存在的问题及解决方案如表10 所示。

3. 3. 2 薄板件涂装存在问题及解决方案
薄板件面漆涂装过程中存在问题及解决方案如表11 所示。

3. 4 水性涂料涂装过程中废水的处理
水性涂料涂装废水处理采用添加漆雾絮凝剂AB剂的方式( 其中A 剂为: 中相对分子质量的阳离子性聚合物，主要应用于水幕式喷漆系统循环水处理中，其功能为吸引并包围漆滴，去除漆滴粘性，使表面活性剂、脱脂剂和树脂等杂质脱离，使漆渣容易清除并保持循环水质干净。B 剂为: 高相对分子质量阳离子液态聚合物，适用于中高pH 状况下的水质; 主要功能为使去除粘性后其胶羽较为细小的漆渣胶体变大，从而更易去除，使处理后的水质更清澈。) 。要求处理后的循环水清澈、无臭味、pH 偏中性; 处理后的漆渣松软无黏性，漆渣上浮率不低于90%。基于此目标，在涂装现场做了试验。处理前后的涂装废水如图2 所示。

4 结语
通过研究表明，水性涂料涂层性能能满足工程机械涂层性能要求，水性涂料的施工性能，虽会比溶剂型涂料稍苛刻( 如前处理等级，流平时间，烘烤温度等) ，然而对油性涂装线进行一定程度的改造，在保证板材温度表面温度，相对适合的温湿度，合适的施工工艺条件下，水性涂料的施工可以满足工程机械涂装线的需求。同时涂装废水处理仍可使用漆膜絮凝剂AB 剂的处理方式。因此可得出结论为: 水性涂料可批量应用于工程机械涂装。