硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂工藝及質(zhì)量管控

葉長青，楊 衎，張 貴，邢玉琢

（西安向陽航天材料股份有限公司，陜西 西安 710025）

硅橡膠噴涂產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐漏電起痕性和電絕緣性能，在電力行業(yè)中多用作電纜附件[1-2]。硅橡膠噴涂產(chǎn)品的涂層可以減少電力設備運行過程中因空氣擊穿和絕緣降壓引起的短路故障，極大地提高電力設備的絕緣、耐壓水平，確保電力設備的安全運行。因此噴涂工藝研究和現(xiàn)場過程管控極其重要。硅橡膠噴涂產(chǎn)品的涂層質(zhì)量受到噴涂工藝參數(shù)以及施工管控各個環(huán)節(jié)質(zhì)量的影響[3]。

本工作主要研究硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂工藝以及過程質(zhì)量管控要點。

1 噴涂工藝參數(shù)選取

1.1 噴涂工藝

將配制好的導電油墨倒入便攜式小型噴槍噴壺里，將空壓機的管子接在噴槍接頭上；打開空壓機，調(diào)節(jié)空壓機相關(guān)參數(shù)，手持噴槍試噴20～30 s以排除噴壺瓶和噴槍內(nèi)的空氣及雜質(zhì)；噴涂前對硅橡膠制品表面進行清潔，確保沒有油污和灰塵等雜質(zhì)；選取合適的噴涂工藝參數(shù)對硅橡膠制品噴涂2—3遍，噴涂完成后硅橡膠產(chǎn)品需靜置3～5 min，然后進行烘烤，使涂層固化。

1.2 噴涂工藝參數(shù)

1.2.1 噴槍噴嘴出口直徑

在硅橡膠制品噴涂過程中，噴槍噴嘴出口直徑（簡稱噴槍口徑）對于噴涂的質(zhì)量具有重要影響。選擇0.5，1.8，2.5 mm3種噴槍口徑，考察其對涂層表面質(zhì)量的影響。

試驗結(jié)果表明：在其他噴涂工藝參數(shù)相同的條件下，當噴槍口徑為0.5 mm時，涂層外觀正常；當噴槍口徑為1.8 mm時，涂層出現(xiàn)輕微流掛現(xiàn)象；當噴槍口徑為2.5 mm時，涂層流掛現(xiàn)象嚴重。由此可見，噴槍口徑越大，涂層質(zhì)量越差，流掛現(xiàn)象越嚴重。因此，噴槍口徑宜選擇0.5 mm。

1.2.2 噴涂壓力

在硅橡膠涂層噴涂過程中，調(diào)節(jié)空壓機的壓力，考察不同噴涂壓力對涂層質(zhì)量的影響，結(jié)果見表1。

表1 噴涂壓力對涂層質(zhì)量的影響

從表1可以看出：在其他噴涂工藝參數(shù)相同的條件下，當噴涂壓力較小時，涂層的流掛現(xiàn)象較嚴重，這是因為導電油墨霧化顆粒過大，進而影響了噴涂的均勻性；隨著噴涂壓力的提高，涂層流掛現(xiàn)象逐漸減輕；當噴涂壓力超過0.7 MPa時，流掛現(xiàn)象消失，涂層外觀正常。因此，噴涂壓力應控制在0.7～0.8 MPa。

1.2.3 走槍速度

在硅橡膠噴涂過程中，走槍速度對涂層表面質(zhì)量的影響見表2。

表2 走槍速度對涂層表面質(zhì)量的影響

從表2可以看出：在其他噴涂工藝參數(shù)相同的條件下，走槍速度越慢，形成的涂層越厚，越容易產(chǎn)生流掛現(xiàn)象；當走槍速度為40～60 cm·s-1時，涂層表面細膩，質(zhì)量合格；當走槍速度過快時，形成的涂層薄，容易產(chǎn)生露底現(xiàn)象。因此，走槍速度應控制在40～60 cm·s-1。

1.2.4 噴涂距離

噴涂距離指噴槍氣嘴和被噴涂產(chǎn)品表面間的距離。在噴涂過程中改變噴涂距離也會影響噴涂質(zhì)量。噴涂距離偏小，涂層容易出現(xiàn)流掛現(xiàn)象；噴涂距離偏大，噴涂油墨損失較多，涂層較薄。噴涂距離對單遍涂層厚度的影響見表3。

表3 噴涂距離對單遍涂層厚度的影響

從表3可以看出：當噴涂距離過小（10 cm）時，單遍涂層厚度高達48 μm，涂層流掛現(xiàn)象嚴重，導致涂層表面涂料堆積；當噴涂距離為15 cm時，單遍涂層厚度為35 μm，涂層出現(xiàn)輕微流掛現(xiàn)象，局部霧化程度較高；隨著噴涂距離的增大，單遍涂層厚度減小；當噴涂距離為30 cm時，單遍涂層厚度較小（約10 μm），且涂層表面有很多微小顆粒。因此，噴涂距離應控制在20～25 cm。

1.3 噴涂質(zhì)量驗證

1.3.1 涂層附著力

導電油墨涂層與硅橡膠制品本體的附著力是驗證硅橡膠噴涂產(chǎn)品性能和可靠性的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用上述噴涂工藝參數(shù)對硅橡膠制品進行噴涂，在噴涂完成且涂層完全固化后，對涂層附著力進行了測試，涂層附著力等級為0級，完全滿足要求，這表明該噴涂工藝符合產(chǎn)品使用要求。

1.3.2 電性能

在硅橡膠制品表面噴涂導電油墨并經(jīng)高溫烘烤之后，導電油墨中的硫化劑發(fā)生交聯(lián)反應，與硅橡膠制品表面結(jié)合在一起，形成最終的硅橡膠噴涂產(chǎn)品。為了驗證硅橡膠噴涂產(chǎn)品的電性能是否滿足使用要求，進行了相關(guān)測試，結(jié)果見表4。

表4 硅橡膠噴涂產(chǎn)品的電性能

從表4可以看出，硅橡膠噴涂產(chǎn)品的電性能滿足指標要求。

綜上所述，確定硅橡膠噴涂產(chǎn)品的最佳噴涂工藝參數(shù)為：噴槍口徑 0.5 mm，噴涂壓力0.7～0.8 MPa，走槍速度 40～60 cm·s-1，噴涂距離 20～25 cm。

2 噴涂現(xiàn)場的過程質(zhì)量管控

2.1 現(xiàn)行噴涂施工標準

目前現(xiàn)場噴涂施工管控的執(zhí)行標準為DL/T 627—2004《絕緣子用常溫固化硅橡膠防污閃涂料》。但該標準主要側(cè)重于涂料，對于噴涂施工僅提出了基本的技術(shù)要求。對于不同的生產(chǎn)企業(yè)、不同的噴涂環(huán)境，噴涂施工的質(zhì)量管控就尤為重要，必須對施工的各個細節(jié)進行把關(guān)，從而確保噴涂質(zhì)量符合要求。

2.2 過程質(zhì)量管控要點

2.2.1 噴涂前準備環(huán)節(jié)的管控

待噴涂硅橡膠制品能否順利進行噴涂作業(yè)，取決于噴涂前準備環(huán)節(jié)的充分程度。首先，為保證每次導電油墨配制的一致性，應該嚴格按照配料比例稱量；其次，需將配制導電油墨所需的攪拌器清理干凈，以免灰塵接觸到油墨，影響涂層附著力及噴涂質(zhì)量。

2.2.2 噴涂施工環(huán)節(jié)的管控

噴涂施工過程中工序的管控至關(guān)重要，直接影響硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量。噴涂施工環(huán)節(jié)的工序包括待噴涂工件的清潔、非噴涂部位的包裹、噴涂工藝的確定、噴涂后自檢和消缺。

（1）待噴涂工件的清潔。注射硫化硅橡膠制品經(jīng)過修邊處理后，產(chǎn)品表面仍殘留著部分污垢，要確保硅橡膠噴涂產(chǎn)品的涂層質(zhì)量，必須對待噴涂工件表面進行清潔。該環(huán)節(jié)是非常重要的前提性操作，直接決定著涂層與硅橡膠基材表面的附著力大小，進而影響到涂層的使用壽命。在實際生產(chǎn)過程中，要根據(jù)生產(chǎn)計劃調(diào)整清潔工序。如果待噴涂工件數(shù)量較多，需安排清潔班組定人定崗，與噴涂班組以接力式推進工作；反之則需要噴涂技術(shù)人員自行清潔工件。在清潔過程中，橡膠手套、無紡布是必備的清潔工具，無水乙醇作為首選清潔劑，可以快速地將硅橡膠制品表面的污垢清理干凈，有利于提高涂層與硅橡膠基材的附著力。此外，存放硅橡膠制品的車間要確保無塵，以免進行二次清潔。

（2）非噴涂部位的包裹（見圖1）。對硅橡膠噴涂產(chǎn)品而言，非噴涂區(qū)域的防噴涂是至關(guān)重要的，否則會影響產(chǎn)品的使用性能，在電力設備運行過程中會出現(xiàn)閃絡。通過加工特定的防噴涂工裝，一方面可以有效地保護非噴涂區(qū)域，另一方面可以確保噴涂與非噴涂界面處的平齊度。

圖1 非噴涂區(qū)域的保護

（3）噴涂工藝的確定。涂層厚度及涂層附著力等是確保涂層長時間有效使用的重要因素。在室溫、相對濕度為10%～80%、外界風力小于5級的環(huán)境下適宜開展噴涂作業(yè)。按照確定的最佳噴涂工藝參數(shù)，一邊試噴，一邊調(diào)節(jié)噴槍，待導電油墨的霧化程度達到最佳時鎖定當前調(diào)節(jié)狀態(tài)[4-6]。噴涂作業(yè)在水簾柜中進行，可以最大程度地減少導電油墨對于環(huán)境的污染以及對噴涂技術(shù)人員身體健康的傷害。

按照噴涂工藝噴涂第1遍后，應觀察當下涂層狀態(tài)，涂層以肉眼可見的薄層霧液附著在硅橡膠制品表面即可。待第1遍噴涂的薄涂層晾干之后迅速噴涂第2遍，晾干更有利于后續(xù)噴涂涂層的附著。噴涂次數(shù)根據(jù)客戶要求的涂層厚度而定，正常情況下噴涂2—3遍即可。

（4）噴涂后自檢和消缺。完成噴涂后，由噴涂技術(shù)人員和質(zhì)檢專員進行硅橡膠噴涂產(chǎn)品的自檢，檢查產(chǎn)品表面是否有漏噴涂區(qū)域，以便及時消缺。

工位自檢消缺是噴涂施工過程管控的重要環(huán)節(jié)。待噴涂硅橡膠制品的清潔、非噴涂部位的包裹、噴涂工序都按照循序漸進式實施。當噴涂技術(shù)人員完成一個產(chǎn)品的噴涂后先進行自檢，確認無誤后將該噴涂產(chǎn)品放入合格區(qū)并示意質(zhì)檢專員進行二次自檢，如發(fā)現(xiàn)有漏噴區(qū)域需及時通知噴涂技術(shù)人員進行消缺，確保噴涂一次成型。質(zhì)檢專員自檢完成并保證噴涂產(chǎn)品無誤后，將噴涂產(chǎn)品移至下一工位。該工位自檢消缺環(huán)節(jié)不僅確保了硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量，還減少了由于重復勞動帶來的時間和成本的損失。

2.2.3 噴涂后硫化環(huán)節(jié)的管控

硅橡膠制品噴涂完成后對于涂層的固化是極其重要的，直接影響到涂層質(zhì)量。固化的溫度和時間都是重要因素。結(jié)合硅橡膠噴涂產(chǎn)品以及所用導電油墨的特性，本工作中涂層固化條件選擇180 ℃×1 h。在合格區(qū)中的噴涂產(chǎn)品達到一定數(shù)量后，將待固化的噴涂產(chǎn)品放入提前升溫好的烘箱中，待涂層固化完成后將成品取出，靜置，直至成品溫度降至室溫。

3 結(jié)論

（1）噴涂工藝的確定是所有環(huán)節(jié)管控的前提，噴涂工藝直接影響著涂層厚度和涂層與硅橡膠基材的附著力。本試驗確定的硅橡膠噴涂產(chǎn)品最佳噴涂工藝參數(shù)為：噴槍口徑 0.5 mm，噴涂壓力0.7～0.8 MPa，走槍速度 40～60 cm·s-1，噴涂距離 20～25 cm。

（2）隨著噴涂產(chǎn)品需求日益增長，生產(chǎn)企業(yè)對噴涂施工現(xiàn)場的質(zhì)量管控需正規(guī)化，嚴格有效的管控措施是確保噴涂質(zhì)量的必要手段。噴涂現(xiàn)場的過程質(zhì)量管控包括噴涂前準備環(huán)節(jié)、噴涂施工環(huán)節(jié)、噴涂后硫化環(huán)節(jié)等的管控，每個環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控都是至關(guān)重要的，都決定了硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量。