涂装设备设计应用手册
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1.5 工业装备防腐蚀涂装

一般将汽车、农机车辆、工程机械、机床、仪器仪表、机电设备等工业车辆、机械及装备的涂装归为工业装备涂装。

1.5.1 农机车辆涂装

农机车辆的涂装借鉴汽车涂装较多。汽车涂料经过几十年的研究和发展,已经有了一套成熟的涂层系统和涂装工艺。汽车涂装要求极高的防腐性和装饰性,基本代表了涂料涂装的最高水平。拖拉机等农机车辆原先对涂装主要强调防腐蚀性,现在对装饰性的要求也逐渐提高,有些农用车辆的外观装饰面,其涂层装饰性和防腐蚀性技术要求已经与重卡涂层的要求一致。目前国内大型拖拉机采用的涂层系统已非常规范,金属材质底漆均采用阴极电泳底漆,其防腐蚀性能与汽车一致。越来越多的农机厂家在机罩、挡泥板等覆盖件的涂装上采用了中间漆,中间漆力学性能好,尤其是具有良好的抗石击性;另外还具有表面平整光滑、打磨性好、耐腐蚀性、耐水性优良等特点,对车辆整体涂层的外观和性能起着至关重要的作用。中间漆多采用聚酯氨基结构,为节省能源,中间漆基本采用两涂一烘工艺涂装,中间漆喷涂后闪干1h直接涂装面漆,然后一同进烘道烘干。面漆要求漆膜外观丰满、无橘皮、流平好、鲜映性好,还应具有足够的硬度、抗石击性、抗划伤性、耐化学品性、耐污性、防腐性及优异的耐候性等。目前高装饰性农机车身主要采用丙烯酸氨基漆和聚酯氨基漆。由于环保对涂料中有机挥发物含量的要求越来越严格,很多厂家开始使用高固含量涂料品种,甚至有些厂家开始试用水性产品,这些都是农用车辆涂装的发展方向。以下为国内某型拖拉机的涂装案例。

(1)拖拉机发动机罩、挡泥板等覆盖件(A类装饰面)

底材处理       水洗、酸洗、磷化

底漆        阴极电泳漆(厚度)       20μm

中间漆       AZ600聚酯氨基两涂一烘中间漆(厚度)    20μm

面漆       宝易0865丙烯酸氨基烘干面漆(厚度)     40μm

涂层特点:阴极电泳漆耐盐雾大于1000h,具有优良的防腐性。AZ600聚酯氨基两涂一烘中间漆具有很好的屏蔽保护性能和填坑性,可有效地提高涂层的装饰性;其表干速度快,30min即可表干进行搬运。宝易0865丙烯酸氨基烘干面漆涂层光泽高、丰满、坚韧、硬度高;涂层具有极佳的装饰性能和超长的耐候性,其氙灯人工加速老化可达1500h;施工固含量可达60%,满足环保要求。

(2)底板、驾驶室框架

底材处理       水洗、酸洗、磷化

底漆         阴极电泳漆(厚度)          20μm

面漆         阿克苏8509丙烯酸聚氨酯面漆(厚度)   60μm

1.5.2 工程机械

工程机械是一类用于工程建设的机器设备,包括筑路及道路机械、矿山机械、建筑机械、挖掘机械等。工程机械的绝大多数零部件都是钢结构件,机械工作环境均为室外且工况环境较恶劣,面临着风吹日晒、工程粉尘污染及雨水冲刷等,设备使用过程中发生锈蚀的概率较大,因此工程机械广泛使用涂料进行防护和装饰。工程机械以往主要关注防腐性能,对其装饰性能要求不高。随着人们对设备美观度要求的提升,现在工程机械的涂装也要求涂装装饰性能优良。由于工程机械均结构庞大、复杂,难以实现所有的表面都具有很高的外观质量。为此,工程机械行业提出了覆盖件的概念,即覆盖在机器设备外部的表面和零部件规定较高的装饰性表面。这些覆盖件上的涂层要求防腐蚀性能优良,并且要求涂层的装饰性优良,要求表面漆膜光滑、饱满、光泽高、鲜映度高,并具有较好的耐候性,在一定时期内其失光、褪色在规定的范围内。非覆盖表面对装饰性的要求较低,重点突出其防腐蚀性。目前溶剂型涂料仍是工程机械主要采用的涂料品种,其防腐蚀性基本接近重防腐要求,对防腐性和装饰性要求高的表面采用底漆、中间漆和面漆涂层系统;对防腐性要求较低的表面采用底漆、面漆涂层系统。基材处理基本采用喷砂处理至Sa2.5级,底漆采用环氧富锌底漆,其干膜锌含量为60%~80%,中间漆采用环氧云铁中间漆或环氧厚膜中间漆,面漆采用丙烯酸聚氨酯面漆。

随着环保要求的不断增强,各个城市均开始对溶剂型涂料的有机挥发物排放进行限制,目前国家规定的有机挥发物排放要求为小于420g/L,所以目前溶剂型涂料的发展方向为高固含量和无溶剂化。目前无溶剂防腐涂料仅限用于对装饰性要求不高的防腐蚀面涂装,对装饰性要求高的部位仍采用高固含溶剂型涂料。工程机械涂装也在其他环保型涂料发展,主要发展方向为水性化防腐涂料,使用品种包括水性环氧防腐底漆,水性丙烯聚氨酯面漆等。粉末涂料由于要求较高的烘干温度,对于大型工程机械来说较难应用。

1.5.3 筑路机械涂装案例

底材处理     喷射或抛丸除锈达Sa2.5级(粗糙度Rz)   40~80μm

预涂底漆     HT6810环氧预涂底漆(厚度)        15~20μm

底漆       海隆H063环氧防腐底漆(厚度)       80μm

面漆       丙烯酸聚氨酯面漆(厚度)          60μm

涂层特点:HT6810环氧预涂底漆干燥速度快,5min可实干,对金属基材的附着力优良。海隆H063环氧防腐底漆具有良好的防腐蚀性,耐盐雾可达720h,涂层具有优异的屏蔽保护性能。丙烯酸聚氨酯面漆涂层光泽高、丰满、坚韧、硬度高;耐水、耐油性能优异;涂层具有极佳的装饰性能和超长的耐候性;耐化学品性优异。

1.5.4 摩托车、电动车、自行车涂装

我国是电动车及自行车制造大国,随着我国经济的快速增长以及人们环保意识的不断增强,电动车及自行车的数量不断增加,人们对电动车和自行车的装饰性要求也不断提高。电动车和自行车的车架、车厢等装配件对涂装的外观装饰件要求极高,在涂层外观的流平、鲜映性等装饰性方面,其要求甚至高于汽车。电动车、自行车包括摩托车所用的底材较多,包括钢铁、不锈钢、铝合金、铝镁合金等金属底材,以及ABS 、PP、尼龙、PC等非金属材料,由于底材的多样性导致使用的涂料品种较多。常用的涂料品种包括阴极电泳底漆+聚酯氨基中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆涂层系统,用于车厢、车架等钢制底材;聚酯氨基底漆+聚酯氨基中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆涂层系统,用于发动机、油箱、篷头等铝制件使用;双组分聚氨酯底漆+双组分聚氨酯中间漆+双组分聚氨酯面漆涂层系统,在ABS、NL等塑料件上使用,与复合底材底材附着力优良。目前该行业绿色环保涂料的主要产品有粉末涂料、光固化涂料、水性涂料等。

1.5.5 仪器仪表

仪器仪表应用于现代工业装备的各个方面,其使用的环境决定了仪器仪表所用涂料的特殊要求。仪器仪表的作用是测量和记录工业装备的数据,因此其涂层不能影响人眼对数据的观察,所以仪器仪表采用的涂层无光漆或橘型漆,以减少仪器仪表表面的反光。由于仪器仪表均安装在相对密闭的容器或空间里,其工作环境温度较高,湿气不易排出,因此仪表防护涂料除应具有一般涂料的物理化学、力学、电性能及耐高低温交变等特性外,特别还应具有良好的耐湿热、耐盐雾、耐霉菌的所谓“三防”要求。仪器仪表的基材有钢铁、铝材、铝合金等,往往在同一仪器上有不同的金属基材,因此涂料需满足不同金属材料的附着性要求。仪器仪表壳体体积普遍不大,因此特别适合烘干流水线涂装,采用烘干型涂料品种较多。涂装时普遍采用静电喷涂设备以提高涂料使用率,因此涂料应满足静电喷涂工艺要求。

仪器仪表使用案例如下。

底材处理    钢材酸洗、碱洗、磷化;铝材导电阳极化

底漆       A707各色金属烘干专用底漆(厚度)      50μm

面漆       BA587丙烯酸氨基无光烘干磁漆(厚度)     50μm

涂料特点:A707各色金属烘干专用底漆和BA587丙烯酸氨基无光烘干磁漆均具有优良的耐盐雾、耐湿热、耐霉菌性能,涂层系统的耐盐雾、耐湿热指标均可达240h以上;耐霉菌性指标可达28天。A707各色金属烘干专用底漆可满足钢铁、铝、铝合金、铝镁合金等各种金属材料的附着性要求。

1.5.6 印铁涂装

印铁涂料应用于金属包装物的涂装,以冷轧钢板、镀锌钢板、镀铝锌钢板等为基板,采用高度自动化的辊涂生产方式。钢板经过脱脂、化学处理、涂底漆、高温烘烤、涂面漆、高温烘烤后成膜,并达到一定物理性能、抗化学品性能和装饰性能。印铁涂装施工,目前多采用温度为180~220℃、时间约10min的高温流水线烘烤。印铁涂料分为内涂清漆、外涂底漆、外涂白磁漆和高光清漆4大类,由于金属包装桶的加工工艺不同,还分为耐深冲印铁涂料和普通印铁涂料。内壁清漆用于金属包装桶内部涂装,分为食品包装桶内壁清漆和工业包装桶内壁清漆,食品包装桶内壁清漆需满足食品安全标准要求。内壁清漆一般采用环氧酚醛清漆,要求涂层具有优良的耐水、耐介质性能。外涂底漆用于包装桶外壁的底层涂装,要求涂层具有优异的附着性能,多采用环氧氨基涂料品种。外涂白瓷漆用于包装桶的白色打底,便于油墨涂装形成不同的图案。外涂白瓷漆要求遮盖力强,在15μm左右厚度下具有优良的遮盖性,涂料耐候性优良,采用的涂料多为聚酯氨基涂料品种。罩光清漆用于印铁涂层和印刷油墨的罩光,要求光泽高、耐候性优良、抗划伤性优良,多采用丙烯氨基涂料。

工业包装桶涂装案例如下。

(1)内壁

涂层     FA1021内涂金油         8μm

烘干条件    200℃        12min

(2)外壁

底漆      HA1008透明底漆          6μm

烘干条件    200℃        12min

白瓷漆     EA3016白磁漆           15μm

烘干条件    180℃        12min

罩光清漆    BA8001罩光清漆           10μm

烘干条件    180℃        12min

涂层特点:该涂料体系为化工罐涂装,内涂时具有优良的耐化工介质性能;外涂时具有优良的装饰性和耐候性。

1.5.7 机床涂料

机床是装备制造工业的核心,在装备制造工业中占据举足轻重的地位。机床包括铣床、钻床、镗床、冲床等,机床主要为钢铁结构,机床零部件多与腐蚀介质如机油、冷却油、切削液等接触,造成机床零部件容易腐蚀损坏。例如冷却油、切削液中含有的大量水分和盐分会加速机床腐蚀;含有湿气的污垢或铁屑的积留、机床工作过程产生的热和挥发的油气等均可引起机床零部件腐蚀损坏,因此机床也广泛采用涂料进行防护。机床上广泛采用的涂料种类有过氯乙烯机床漆、改性过氯乙烯机床漆、双组分环氧机床防腐漆、聚氨酯机床面漆、聚氨酯机床锤纹漆和橘纹漆、不饱和聚酯腻子、机床水性涂料、磷化底漆等。其中,由于过氯乙烯漆具有耐油性好、防霉性好、价格便宜等特点,目前国内多数普通机床仍主要采用过氯乙烯底漆作为防腐底漆,为提高表面的装饰性、抗污性和防腐性。面漆采用环氧聚酰胺机床面漆或聚氨酯机床面漆涂装,由于过氯乙烯树脂为热塑性结构,与热固性的环氧面漆、聚氨酯面漆进行配套涂装存在一定的弊病,会使机床的表面装饰性不高。目前较高装饰性要求的数控机床已采用环氧富锌底漆、环氧聚酰胺防腐底漆和丙烯酸改性聚氨酯机床漆面漆,其主要性能是漆膜坚硬光亮,具有良好的附着力,优异的抗磨损性能,良好的耐干湿交替性,优良的耐水、耐汽油、耐滑油性,抗化学品腐蚀性、抗潮性等。

(1)机床铸造件

底材处理    喷射或抛丸除锈达Sa2.5级(粗糙度Rz)  40~80μm

预涂底漆     过氯乙烯底漆(厚度)         40~60μm

面漆       H0568环氧防腐面漆(厚度)        80~100μm

(2)机床铸造装饰面

底材处理     喷射或抛丸除锈达Sa2.5级(粗糙度Rz)   40~80μm

底漆       过氯乙烯头道底漆(厚度)        40μm

中间漆       过氯乙烯二道底漆(厚度)          40μm

面漆       丙烯酸聚氨酯橘纹漆(厚度)         60~80μm

涂层特点:丙烯酸聚氨酯橘纹漆是一种工业美术漆,因施工后漆膜呈类似橘皮表面的凹凸形状而得名,其装饰效果立体感强、典雅大方。丙烯酸聚氨酯橘纹漆干燥速率较快、硬度高,耐磨性和附着力较好,具有较好的保光保色性,适用于机械、机床等铸造仪器设备的涂装,可有效提高表面装饰效果。

(3)机床板材装饰面

底材处理  喷射或抛丸除锈达Sa2.5级(粗糙度Rz)    40~80μm

底漆     环氧防腐底漆(厚度)             40μm

面漆     双组分聚氨酯面漆或丙烯酸聚氨酯面漆(厚度)  80~100μm

涂层特点:目前数控机床的典型涂装方案,具有较好的装饰性。

1.5.8 工业化木器涂装

木质家具、木质办公用品、木质装饰等木质材料广泛采用涂料进行装饰和防护,而且基本实现了工业化大规模生产。工业化木器涂装基本采用流水线涂装,采用的涂料品种主要有溶剂型涂料、水性涂料、光固化涂料等。溶剂型涂料包括聚氨酯涂料、不饱和聚酯涂料、酸固化氨基涂料等产品;水性涂料主要为水性聚氨酯分散体涂料;光固化涂料包括丙烯酸及其改性的聚酯、环氧、聚氨酯等品种。工业化木器涂装由于可以采用烘道低温烘干,大大降低了环境对水性涂料的不利影响,是应用水性涂料较多的行业。

工业木器涂装水性涂料应用案例如下。

底漆        水性聚氨酯封闭底漆

中间漆        水性聚氨酯透明中间漆

面漆        水性聚氨酯面漆

涂层特点:硬度大、光泽高,在60℃环境低温烘干,具有与溶剂型聚氨酯木器涂料相同的性能。

1.5.9 塑料制品涂装

随着手机、日用电器的迅速发展,塑料制品的应用日趋广泛。塑料制品通过表面涂装可大大提高其装饰性,使塑料制品具有多种色彩或金属质感,因此塑料制品涂装发展迅速。由于塑料制品的耐热变形温度低,对溶剂敏感等一些特点,用于塑料制品的涂料应具备以下性质:涂料对塑料底材必须有良好的结合力,且不能过分溶蚀塑料表面;涂料应具一定的硬度和韧性,以克服制品的日常磨损;塑料由于不宜高温烘烤,一般均采用常温自干,干燥速率要适宜;涂料要求极好的装饰性,表面形成性能各异、色彩鲜艳、丰满光亮、耐候性强的涂膜。

由于塑料品种较多,塑料涂料要求满足ABS、HIPS、PS和PP等塑料底材的相容性要求。塑料涂料的主要品种有热塑性丙烯酸酯树脂涂料、热固性丙烯酸酯-聚氨酯树脂改性涂料、氟改性聚氨酯涂料等。

ABS塑料应用案例如下。

透明底漆        ABS塑料透明底漆(厚度)         5μm

底漆          SE1658聚氨酯底漆(厚度)        20μm

面漆          索丽0420丙烯聚氨酯面漆(厚度)     40μm

1.5.10 耐高温设备涂装

在锅炉、冶金、火力发电厂、石化等行业,大量钢铁设备在高温环境下(200~600℃)使用,这些设备在使用过程中,长期处于高温、湿热环境,会造成金属材料在高温下发生氧化、锈蚀。采用耐高温涂料对高温环境下的设备进行耐热防腐涂装,工艺相对简单,操作方便,使用成本相对较低,因而应用较为普遍。国内目前的耐热涂料主要分为有机耐热涂料和无机耐热涂料。无机耐热涂料主要采用无机硅酸盐(如硅酸钠)为成膜物质,这类成膜物质需在150℃进行高温烘烤固化,对于大型设备涂装难以实现。有机耐热涂料主要采用有机硅树脂为成膜物,根据不同的设计可在200~800℃范围内长期使用。有机硅树脂在300℃以下依靠自身优良的热稳定性耐热防腐,在300℃以上则开始分解成无机二氧化硅无机结构,与涂料中的无机陶瓷材料形成玻璃态硅酸盐结构而耐热防腐。由于有机硅耐高温漆加有不同熔融温度的陶瓷材料,因此不同耐热温度对涂料的选择就非常重要。300℃环境下使用的设备就不能采用500℃耐高温漆,因为在该环境下500℃耐高温漆中的陶瓷材料无法熔融成玻璃态无机膜,无法起到防护作用。

500℃环境钢制材料耐高温涂层案例如下。

底材处理         喷砂Sa2.5级

底漆           500#有机硅耐高温底漆

面漆           500#有机硅耐高温面漆

涂层特点:可长期耐500℃环境高温防腐。

1.5.11 工业地坪涂装

随着室内停车场、仓库、工厂车间的6S管理,越来越多的混凝土地面需要涂装地坪涂料。由于混凝土是高碱性物质,内部pH值可高达12.5~13.5,因此耐碱性是地坪涂料重要指标。因停车场、库房、厂房等地面车辆行驶频繁,要求涂层具有优良的耐磨性和附着性。目前工业地坪涂料主要品种为环氧厚膜地坪涂料、聚氨酯厚膜地坪涂料、环氧无溶剂自流平地坪涂料等。工业地坪涂料涂装前,混凝土地面必须经过足够的养护期,一般要求养护期在28天以上。混凝土表面的油污和污染物必须清除干净,混凝土表面清洁方式有高压水清洗或稀盐酸清洗等。混凝土表面先涂装封闭层,对多孔的混凝土进行封闭,然后涂装各类地坪涂料,保证涂层不会脱落。

环氧厚膜地坪涂料案例如下。

底材处理       清洗   

底漆      H01-1环氧封闭底漆(厚度)       20μm

面漆      H042环氧厚膜地坪漆(厚度)         100μm

涂层特点:H01-1环氧封闭底漆具有优良的混凝土渗透性和附着力,对混凝土的封闭性良好。H042环氧厚膜地坪漆涂层坚韧、耐磨;耐水、耐油、耐化学品性能优异,可满足不同厂房的地坪涂装需要。