粉末一水性新型復合涂層體系助跑清潔生產

趙金祥 張海瑞

隨著我國經濟新常態的到來，制造業的艱難轉型迫在眉睫。如何以綠色環保的工藝創新謀求企業發展已成為當今制造業提質增效的關鍵，清潔生產并不是應運而生的概念，而是危中尋機的唯一出路。而要解決自行車、電動車涂裝油性漆VOC排放量大、損害人體健康、破壞生存環境、造成資源浪費的問題，就必須實行清潔生產的可持續發展模式，目前水性涂料和粉末涂料等低voc產品在此領域有望取而代之，將呈現出廣闊的應用前景。

一、水性涂料的特點與應用

水性涂料包括水溶性涂料、水稀釋性涂料和水分散性涂料三種，以水作為溶劑或者分散介質，主要成膜物質均為樹脂有機物。該涂料最早應用并成功替代溶劑型涂料是在建筑涂料領域，即建筑物的內外墻裝飾。由于水性涂料的有機揮發物(VOC)極少、無氣味、無毒環保、不燃不爆，故成為涂料發展的方向和研究重點。隨著我國環保法規對有機揮發物(VOC)越來越嚴格的限制以及新型高性能水性樹脂材料的出現，水性涂料已逐漸應用到制造業領域。

水性涂料的成膜樹脂種類包括丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂及聚氨酯樹脂。相比之下，水性丙烯酸酯涂料具有優良的耐候性、耐光性和附著力，但耐磨性和抗化學性較差，漆膜硬度較軟，豐滿度較差，綜合性能一般；水性環氧樹脂涂料具有良好的附著力和防腐性能，能與其它水性聚合物體系混合使用，但其耐候性差；水性聚酯和聚氨酯涂料的柔韌性、機械強度、耐磨、耐久性均十分優異，但耐水性、黏結性等性能還存在缺陷。

綜上所述，就整個水性涂料體系來講，大規模推廣應用仍不理想。第一，水性涂料仍需采用少量醇醚類有機助溶劑（乙二醇丁醚、異丙醇、正丁醇等），一般水性涂料中的有機助溶劑在10%~15%之間，有些沸點高的有機助溶劑在烘烤時會產生很多油煙，凝結后滴于涂膜表面而影響外觀；第二，水性涂料對抗強機械作用力的分散穩定性差，當輸送管道內的流速急劇變化時，分散微粒被壓縮成固態微粒，易使涂膜產生麻點。因此對輸送管道的管壁和形狀要求很高；第三，水性涂料耐水性差，形成的涂料層對水的敏感性極強，空氣中水蒸汽含量的增加會引起涂料的褶皺；第四，水性涂料成膜過程復雜，受外界環境影響較大，對涂裝技術要求高。此外，部分水性涂料的重涂性差，短時間內甚至在涂裝過程中易出現起皺、爆皮現象。因此，在制造業涂裝中，欲用水性涂料全面取代油性涂料還有很長的路要走。

二、粉來涂料的優勢及應用

粉末涂料是一種固體成分100%的粉末狀涂料，由成膜物基料、顏料、填充料、助劑配方材料制成，通過高壓靜電涂裝或各種熱涂裝工藝，涂覆在金屬底材表面，經熔融流平和固化（硬化）形成裝飾性和保護性優良的涂膜。因其節能環保、性能優良、無VOC排放、涂層堅固耐用、裝飾性優良，所以形成高生產效率(Efficiency)、優良涂膜性能(Excellency)、生態環保(Ecology)和經濟性(Economy)的4E優勢，在世界涂料工業中所占比例正迅速上升，應用范圍不斷擴大。

粉末涂料按成膜基料分為熱塑性和熱固性兩種。熱塑性粉末涂料包括聚酯型、聚氯乙烯型、聚乙烯型、聚丙烯型和聚酰胺型；熱固性粉末涂料包括純環氧型、環氧聚酯混合型、純聚酯型、丙烯酸樹脂型、聚氨酯型、有機硅樹脂型和氟碳樹脂型。因粉末涂料所用樹脂的分子量比溶劑型和水性涂料的大，故涂膜的物理力學性能和耐化學介質等性能都比溶劑型和水性涂料好，已廣泛應用于家電、建材、交通、汽車等眾多領域。粉末涂料的缺陷是：不易薄涂、固化溫度較高(多數在180—200℃，低溫固化粉在140℃)、法拉第屏蔽（籠）導致工件的凹槽上粉困難等。

由于粉末涂料的顏色是由混煉時加入的顏料所決定的，工件使用的粉末涂料配色就必須從制粉開始，且不同于溶劑型涂料可將幾種色漆調配成所需要的顏色，因此不能隨用隨調色；此外，粉末靜電涂裝法由于效率較高，如在操作過程中需更換顏色，就必須在換色前將供粉、涂裝機管道、回收裝置等所有粉末涂料循環系統徹底清掃、吹凈。所以在自行車、電動自行車涂裝中，粉末涂料的調色與換色困難阻礙了該工藝的應用廣泛性。

三、自行車行業清潔涂裝的應用和前景

自行車、電動自行車行業對漆膜的光亮度、飽滿度、顏色多樣性等要求很高，不僅要求臻膜平整光亮，還要能防銹抗蝕，是自行車、電動自行車生產的重點工藝，因此涂料質量直接關系到自行車、電動自行車的定價。目前，我國自行車、電動自行車的涂裝大多采用油性涂料，有四涂四烤、四涂五烤、五涂五烤、六涂六烤等，工藝繁瑣復雜、VOC排放量大，很多企業正努力轉向使用環保型的水性涂料和粉末涂料。

天津翔盛粉末涂料有限公司通過對各種涂料和涂裝工藝的綜合調查及分析，認為以粉末涂料為底漆、水性涂料為面漆的復合體系更適合于自行車、電動自行車的涂裝。復合涂裝體系可以揚長避短，將粉末涂料和水性涂料的優勢發揮到極致：首先，以粉末涂料做底漆，其優異的耐化學品性和物理力學性，能為自行車、電動自行車基材提供充分的防護功能；其次，粉末涂料的涂膜厚度較易控制，一次涂裝可達到30~500μm厚度，相當于溶劑型涂料幾道甚至十幾道涂裝的厚度，節能且生產效率高；再次，水性涂料做面漆，可以保證漆膜平整、光亮和飽滿。因此，將自行車、電動自行車的涂裝工藝簡化為：粉末底漆一水性面漆一上光金油，既保證了漆膜的防護質量和外觀效果，也簡化了涂裝過程，能降低能耗、實現清潔生產。

隨著自行車的使用逐漸從代步工具向健身和娛樂功能擴展，市場對自行車的設計和外觀需求已越來越高，擁有環保低耗的生產工藝不僅能提升產品質量，更能帶來產品的高附加值。粉末一水性新型復合涂層體系可滿足自行車對漆膜防護和裝飾功能的質量要求，為高端市場提供滿意的產品。當然，粉末一水性新型復合涂層體系的有效應用還需依靠粉末涂料、水性涂料、上光金油和涂裝生產企業的通力合作與技術配套。翔盛公司通過與某自行車涂裝企業的長期合作研發，目前已獨立研發出一系列高性能的粉末水性新型復合涂層體系，并愿意為自行車制造企業提供成套的涂裝方案和技術服務，為行業的可持續發展與中國的藍天綠水貢獻一份力量。