五金之家讯：于少堂 丽利工业（上海）涂料有限公司，201818

摘要：介绍了工程机械用涂料与涂装发展历程，涂料与涂装应用技术发展与进步，以及涂装管理的技术发展与进步。讨论了影响涂膜施工质量的因素。

关键词：工程机械；涂料；涂装；发展方向

中图分类号：TQ639 文献标识码：A 文章编号：1009-1696（2010）02-0037-05

0引言

工程机械用涂料与涂装受关注的原因：第一，用户对工程机械涂装质量的重视程度提高；第二，工程机械制造厂本身提升产品品质、提高人均产值、效益

及自身发展的需要；第三，同行业涂装质量提升造成的竞争压力；第四，产业发展政策与法规要求。

涂料与涂装技术围绕5E方向发展：高性能（excellence of performance）；易施工（ease of application）；省资源（economics）；省能源（energy saving）；低生态危害（ecology）。

工程机械用涂料和涂装也从材料、工艺、设备等方面不断追求更高的产能、效率、质量，以及更少的材料和能耗，减少直至消除三废排放。提高工程机械用涂料的防腐蚀性和各种环境气候条件下的适应性，降低涂料固化温度，降低成本，提高质量，仍将是今后工程机械用涂料研究领域的主攻方向。

1工程机械用涂料与涂装发展历程

1.1第一阶段

涂料品种与涂层设计：酚醛、醇酸、环氧酯等底漆；酚醛或醇酸调合漆、醇酸磁漆等面漆；涂层厚度不控制或控制不严格。

表面处理：采用手工或动力工具（砂轮或钢丝轮）打磨除锈，少数企业部分采用抛丸或喷砂除锈，以及三合一（即除油、除锈、钝化）工艺，手工擦拭。

涂装工艺与设备：以辊刷或空气喷涂为主要施工方式，无专门的喷漆房和固定喷漆场地，在户外或其它工艺场所涂装。

质量管理：未将涂装质量作为重要质量组成部分进行控制。

1.2第二阶段

涂料品种与涂层设计：过氯乙烯、环氧酯、改性醇酸等底漆；丙烯酸类、醇酸类等面漆；涂层厚度控制在80~120μm。

表面处理：厚钢板采用喷砂或抛丸工艺处理，以人工操作为主。薄钢板槽浸式除油、除锈、磷化。

涂装工艺与设备：以辊刷或空气喷涂为主要施工方式，无专门的喷漆房，有的没有固定喷漆场地，在户外或其它工艺场所涂装。

质量管理：有一些控制手段，但不全面，未配备专业涂装工程师。

1.3第三阶段

涂料品种与涂层设计：环氧类、聚氨酯类等底漆；改性醇酸、聚氨酯等面漆；涂层厚度控制在80~150μm。

表面处理：厚钢板采用喷砂或抛丸工艺处理，以人工操作为主，部分企业采用自动处理。薄钢板开始使用喷淋方式，流水线作业。

涂装工艺与设备：开始采用无气喷涂设备施工，设有专门的喷漆房，有的配备了固定烘漆房；个别部件开始采用流水化作业方式进行涂装。

质量管理：比较重视涂装质量控制，有一些检验控制手段，但不全面。

1.4第四阶段

涂料品种与涂层设计：厚膜型环氧类、聚氨酯类、富锌类等底漆，个别部件采用电泳底漆；出口产品、海边型产品或要求防腐寿命较长（5年以上）的产品采用环氧类中涂漆；高固体分丙烯酸聚氨酯面漆（脂肪族）；视市场和工程机械使用环境，采用不同的涂层设计，一般要求设计涂层厚度≥120μm，较高要求设计涂层厚度≥160μm。

表面处理：结构件采用全自动抛丸进行表面处理，流水线作业；薄板件采用脱脂磷化工艺进行前处理，流水线作业。

涂装工艺与设备：开始采用静电喷涂，辅助无空气喷涂（带静电和不带静电），设有专门的喷漆房和烘漆房。几乎所有部件进行从前处理到装配的完全涂装流水线作业。

质量管理：十分重视涂装质量的控制，配备了专业涂装工程师、检验人员，检测仪器齐全，质量管理严格。

1.5第五阶段

这是工程机械用涂料与涂装应用技术改进和提高的阶段。

涂料要求：采用环境友好型涂料（低VOC涂料：

水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料），不含重金属等。

施工设备：电泳涂装设备、静电喷涂设备，机器人喷涂等。

施工工艺：大规模、流水线、自动化程度高、产业化。

环境条件：涂装环境满足恒温、恒湿和洁净的空气（空气粉尘含量控制）等要求。

干燥方式：热风循环，红外干燥。

环境污染因素控制和处理：控制和处理涂装生产线产生的废气、废水、废渣和噪声污染。

[NT:PAGE]2工程机械用涂料与涂装技术的发展与进步

2.1涂料技术发展与进步

通常每一种涂料在涂装时都会有挥发性有机化合物（VOC）或者其它危险性空气污染物（HAPs）的排放，会对人体造成一定的伤害。这些VOC排放到大气中后，会产生一定的光电反应，对臭氧层有一定的破坏作用，导致皮肤癌、白内障，削弱免疫系统。因此，减少涂料本身VOC含量以及控制涂料涂装过程中VOC的排放，已成为涂料发展的主题。

为降低VOC的排放，应采用以下4类环境友好型涂料：

高固体分涂料：可取代传统溶剂型涂料，并逐渐向无溶剂涂料方向发展。此种涂料比传统溶剂型涂料在相同施工黏度下包含更多的固体分，溶剂含量则相应减少。涂料的固体分增大，覆盖表面积较传统涂料更多，因此可减少涂料的需求量，同时也降低VOC含量。

水性涂料：它是一种用水作为溶剂或分散剂的涂料，可以减少由火产生的危险，毒性较低，降低涂装过程中VOC的排放。水性涂料的使用限制：工件表面的前处理要求较高；干燥过程需严格控制温湿度；需使用不锈钢的设备；使用静电设备时，需将电源接地以降低电压突变所造成的灾害。

粉末涂料：它对环境污染很小，具有良好的耐腐蚀性、装饰性和耐候性。它由干燥的涂料粒子组成，其VOC含量<4%。这些涂料粒子通过静电吸附至工件表面，并经过烘烤形成一层连续薄膜。粉末涂料在工程机械行业已有使用，技术成熟。

紫外光和电子束固化涂料：它主要由低相对分子质量的聚合物组成，通过紫外线（UV）或电子束（EB）照射涂膜，产生辐射聚合、辐射交联和辐射接枝等反应，迅速将低相对分子质量物质转变成高相对分子质量产物。固化直接在不加热的底材上进行，体系中不含溶剂或含极少量溶剂，辐照后涂膜几乎100%固化，VOC排放量很低。它在木器和塑料件涂装中已大量采用，但因性能原因，在金属件上的应用受限制。

2.2涂装工艺与设备的技术发展与进步

2.2.1涂装工艺

涂装工艺流程图见图1。图中虚线内容按实际需要取舍。
涂装生产线要求：结构紧凑、安全可靠、高效、低噪音、低能耗、低维护要求和使用寿命长的涂装生产线，并用合格的涂装生产线涂装出优良、合格、满足防腐和装饰要求的涂层；涂装施工采用部件涂装施工方式，流水线作业，避免采用“孤岛”方式进行涂装作业；预处理系统涵盖脱脂磷化及抛丸处理；底漆系统涵盖电泳涂装和喷涂施工。

化学前处理：工件表面存在的氧化皮会促进钢件作为阳极而被腐蚀，使腐蚀向钢件内部深入，时间久了会因氧化皮的增厚、膨胀而使漆膜脱落；铁锈的存在会加快钢件的进一步腐蚀；油污和灰尘会影响涂料与钢件的结合，影响涂膜的均一性、致密性和光泽；焊接残余物的电极电位与钢件的不同，易引起钢件的腐蚀；如果增加工件表面的粗糙度，则涂膜与钢件的接触面积增加，涂膜附着力提高，所以应对工件表面进行前处理。化学前处理流程见图2。工件机械前处理流程见图3。电泳涂装工艺流程（适用于薄板件和小部件）见图4。
2.2.2涂装施工设备

双组分喷涂机：双组分喷涂机系统（图5）是将要使用的主漆和固化剂分别存放于独立的贮罐中。主漆用稀释剂调节好黏度，固化剂贮罐充氮保护（环氧固化剂不需要），两者各自通过流量计计量，按固定比例在设备上混合后喷涂，完全避免混合物过度存放所造成的损失。
其他喷涂设备包括普通空气喷涂喷枪、无气喷涂系统和静电无气喷涂系统，见图6。
[NT:PAGE]2.2.3涂料施工方式

工件经表面处理后，将进行一至数层涂料的涂装。第一层涂膜提供了对腐蚀的抵抗能力，并可以将工件表面的瑕疵填平，且提供了与上层涂膜相结合的

界面，而最上层涂膜则决定了工件的颜色。

浸涂：它是将工件浸没于涂料中，然后取出，让表面多余的漆液自然滴落，除去过量涂料，经干燥后达到涂装目的的一种涂装方法。当浸泡完成后，可以将工件以悬挂或者托盘方式处理，多余的涂料液滴返回槽液中，以达到回收的效果。此种涂装方法适用于小型的五金零件、钢质管架、薄片以及结构比较复杂的器材或电气绝缘材料等。采用浸涂涂装的方法，省工省料，生产效率高，设备与操作简便，可与机械化、自动化生产配套进行连续生产，最适宜单一品种的大量生产。但使用此种方式涂装则需注意控制涂料液的循环、过滤，以及温度和黏度。被涂件不宜过大，不应有积存漆液的凹面。

无气喷涂：它是给液体涂料加压，利用约1500~3000psi的压力将液体涂料泵送至喷枪，然后通过喷嘴喷出以达到涂布的效果。此种施工方式的优点为可有效将涂料涂布至大面积的工件表面。缺点有三：第一，流体压力高，会导致涂料回流；第二，喷嘴尖端的磨损较严重；第三，泵的使用寿命短。

空气辅助无气喷涂：它结合了以上两种方法的优点，在压力约800~1000psi的状态下，辅助空气使在较高压力下喷出来的漆液能很好地雾化。此方法减少了气流的压力，可降低因抑制涂料回流现象所造成的紊流表面的影响；使用静电喷枪还能进一步提高生产效率，降低涂料损耗，同时边缘和锐角也能喷涂上相对较多的涂料。

高容量低压喷涂（HVLP）：它采用高吐出量低空气压力的涂装方式。HVLP使用的空气压力大致介于4~6psi，空气通过雾化孔雾化，而雾化过程中涂料温度上升，涂料的黏度随之下降。此种喷涂设备优点：提高转化效率；工件上涂布所需的漆液较少；减少漆雾；由涡轮产生的热空气使涂料的黏滞性较小。缺点：高成本；操作技术性强，操作工较难掌握。在国外，带静电的HVLP施工设备已在很多领域很多部件上使用，涂料利用率达80％左右。不同喷涂施工方式涂料利用率比较见图7。
不同施工方式涂料吐出量和涂膜外观比较见图8。
2.2.4涂料配套

差异化涂料与涂装条件配置：工程机械各部件对涂料的要求不同，可以区分不同类型机械设备的要求和设备使用环境，以及设备本身不同部位的性能要求和使用环境，进行差异化涂料的配套。如采用底面合一涂料体系，简化涂装工艺。

2.3涂装管理的技术发展与进步

管理是对产能、质量、成本、效率等的控制方式进行不断优化，以期达到最佳效果。

2.3.1优秀的生产管理模式

以“丰田”精益生产管理模式为例：“just in time”，即只在需要的时候按照所需要的数量，以完美的质量为顾客提供所需的产品和服务。

结合人的因素，优化涂装生产线，流水线作业。消除无效劳动和浪费、零库存、零次品、零废品、零缺陷，生产批量为一个产品，100％准时供货服务。其基本思想理念：不断改进（continual improvement）；全面质量控制（total quality control）；全员参与（employee involvement）；降低库存（mini misestock）。不接受不合格产品；不制造不合格产品；不传递不合格产品。

2.3.2涂装生产线施工管理内容

安全性的确定：与安全相关的法律和法规的确认；涂料标示的了解和实施；操作者装备（服装、安全帽、防护面具、防护手套等）的检查；保护用具（安全带、安全设施等）的检查；工作场地、施工设备机器（照明、换气设施）点检；彻底严禁烟火。

环境条件的控制：环境温度5~35℃；相对湿度85%以下。

涂装作业指导书的确认：底材处理、涂料名称、涂装部位、涂装次数等的确认。

底材处理的检查：实施方法（药剂、动力工具、手动工具等）的确认；实施程度的确认（SIS的标准比较——针对喷砂处理工件）；后处理、清洁的检查；表面温度高于露点温度3℃以上。

调漆：涂料名称、稀释剂名称、稀释率、色相的确认；混合至均一状态，要充分搅拌；双组分涂料要确认配比、熟化时间、可使用时间。

涂装的管理：涂装方法（刷涂、辊涂、喷涂等）的选择；均一膜厚的保持、露底、发花、流挂等的检查；

涂覆量（涂料使用量、涂覆面积、涂装膜厚等）的检查；

涂装次数、干燥时间、涂装间隔时间的检查；涂装日报的填写和保管。

涂装后涂膜的检查：外观的检查；不良部位的手工修复；干膜的膜厚测定；涂膜的保养时间（20℃，3d）的保持。

2.3.3影响涂膜施工质量的因素

影响涂膜施工质量的因素见图9。
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