凡是用水做溶剂或者做分散介质的涂料,都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料(乳胶涂料)3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物,以聚乙烯醇及其各种改性物为代表,除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。
2.水性涂料的特点
水性涂料在生产制造及施工应用中以水作为溶剂,使用的设备均可用水清洗;提高固体含量,使价格降低;水性涂料中颜料分散性较溶剂型差,会影响其耐候性;表面张力较溶剂型高,对工件表面的润湿性、展布性差,涂膜易产生针孔、缩孔、气泡及流挂等弊病;水性涂料的水分蒸发慢于溶剂型涂料,闪蒸时间长或需低温烘烤。对含水量较高的水性涂膜需晾干和在低于100℃温度下分段升温保温,待至水分基本去除才可烘烤;剪切力对水性涂料的稳定性有影响,在循环系统中随剪切力不同而出现不同的黏度和流速。
水性涂料是目前涂料市场上一种比较新型的涂料,相对于溶剂性油漆涂料,具体如下:
2.1水性涂料的优点
(1)水性涂料以水做溶剂,节省了大量资源;水性涂料消除了施工时的火灾危险性;降低了对大气的污染;水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂,改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂(占涂料)在10%~15%之间,而现在的阴极电泳涂料已降至1.2%以下,对降低污染节省资源效果显著。
(2)水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工;水性涂料对材质表面适应性好,涂层附着力强。
(3)水性涂料涂装工具可用水清洗,大大减少清洗溶剂的消耗。
(4)水性涂料电泳涂膜均匀、平整。展平性好;内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜,有很好的防护性;电泳涂膜有最好的耐腐蚀性,厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。
2.2水性涂料存在的问题
(1)水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高,因水的表面张力大,污物易使涂膜产生缩孔。
(2)水性涂料对抗强机械作用力的分散稳定性差,输送管道内的流速急剧变化时,分散微粒被压缩成固态微粒,使涂膜产生麻点。要求输送管道形状良好,管壁无缺陷。
(3)水性涂料对涂装设备腐蚀性大,需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料,设备造价高。水性涂料对输送管道的腐蚀,金属溶解,使分散微粒析出,涂膜产生麻点,也需采用不锈钢管。
(4)烘烤型水性涂料对施工环境条件(温度、湿度)要求较严格,增加了调温调湿设备的投入,同时也增大了能耗。
(5)水性涂料水的蒸发潜热大,烘烤能量消耗大。阴极电泳涂料需在180℃烘烤;而乳胶涂料完全干透的时间则很长。
(6)水性涂料沸点高的有机助溶剂等在烘烤时产生很多油烟,凝结后滴于涂膜表面影响外观。
(7)水性涂料存在耐水性差的问题,使涂料和槽液的稳定性差,涂膜的耐水性差。水性涂料的介质一般都在微碱性(pH=7.5~pH=8.5),树脂中的酯键易水解而使分子链降解,影响涂料和槽液稳定性及涂膜的性能。水性涂料虽然存在诸多问题,但通过配方及涂装工艺和设备等几方面技术的不断提高,有些问题在工艺上得到防止,有些通过配方本身得到改善和提高。
3.水性涂料喷涂施工方法
水性涂料的施工方法与常规施工方法无太大差异,应结合工件形状、防腐要求、外观装饰等具体情况,选用刷涂、浸涂、辊(筒)涂、淋涂、辊涂等。对铸件采用浸涂,出槽后要充分流平,但浸涂所形成的涂膜不均匀;将薄片工件采用水性丙烯酸涂料以辊涂方式涂漆,以215m/min线速度,在230℃下3~4min固化后,能达到预期的涂膜。水性涂料的喷涂方法有:
(1)空气喷涂,适用于黏度小于30s(涂-4杯)的涂料;
(2)空气辅助无气喷涂(或称混气法),适用于黏度大于30s(涂-4杯)的涂料。
例如:水性醇酸磁漆的施工条件为:涂料黏度:20~24s(涂-4杯);直流电压:45~60kV;固化条件:表干30min后于80℃、20~30min烘干。
4.水性涂料的施工要求
4.1涂装前表面处理
木制品经去污或打磨后,表面无木屑粉尘;塑料件经清洁处理后,表面应无脱膜剂类残余污物及毛刺。同时,还需根据不同类型塑料材质进行表面活化或功能化处理;金属件在经过脱脂的基材上进行相应转化膜处理,采用喷砂(抛丸)的表面,要求达到Sa21~2级,粗糙度50μm。
4.2涂料过滤
采用一般空气喷涂施工的涂料要经过180~200目滤网过滤,采用空气辅助无气喷涂施工的涂料应使用220目滤网过滤。
4.3涂料黏度
水性涂料施工黏度的高低,会造成涂膜出现流挂、桔皮等弊病,因此要根据不同施工方法和不同材质进行调节和控制。
刷涂时黏度应为22~28s,浸涂时黏度在40~50s之间,一般喷涂时在15~25s,静电喷涂时宜在18~24s之间。
4.4环境条件
采用喷涂方法施工时,对环境的温度和湿度的变化比较敏感。其环境的最佳条件为相对湿度(65±3)%,温度(23±3)℃。
4.5环境空气洁净度
闪蒸或晾干(预烘)过渡室要求10万级,对有装饰要求的喷涂室为1万级。
4.6水质要求
用于稀释涂料的水质,去离子水pH=7,电导率220S/cm;自来水pH=7,电导率170S/cm。
4.7烘干
由于水性涂料涂膜中含水量较高,一般情况下,不能直接进入高温烘烤,因此要自行蒸发或先在50℃及90℃温度下分段升温,然后进入工艺温度烘干,而对浸涂的工件,在出槽后尚需流平。
5.结语
总的来说,水性涂料的优点远远超过其不足。随着涂装工艺的不断发展,水性涂料在涂装生产中将得到更广泛的应用。
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