粉末一水性新型复合涂层体系助跑清洁生产

赵金祥 张海瑞

随着我国经济新常态的到来，制造业的艰难转型迫在眉睫。如何以绿色环保的工艺创新谋求企业发展已成为当今制造业提质增效的关键，清洁生产并不是应运而生的概念，而是危中寻机的唯一出路。而要解决自行车、电动车涂装油性漆VOC排放量大、损害人体健康、破坏生存环境、造成资源浪费的问题，就必须实行清洁生产的可持续发展模式，目前水性涂料和粉末涂料等低voc产品在此领域有望取而代之，将呈现出广阔的应用前景。

一、水性涂料的特点与应用

水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料和水分散性涂料三种，以水作为溶剂或者分散介质，主要成膜物质均为树脂有机物。该涂料最早应用并成功替代溶剂型涂料是在建筑涂料领域，即建筑物的内外墙装饰。由于水性涂料的有机挥发物(VOC)极少、无气味、无毒环保、不燃不爆，故成为涂料发展的方向和研究重点。随着我国环保法规对有机挥发物(VOC)越来越严格的限制以及新型高性能水性树脂材料的出现，水性涂料已逐渐应用到制造业领域。

水性涂料的成膜树脂种类包括丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂及聚氨酯树脂。相比之下，水性丙烯酸酯涂料具有优良的耐候性、耐光性和附着力，但耐磨性和抗化学性较差，漆膜硬度较软，丰满度较差，综合性能一般；水性环氧树脂涂料具有良好的附着力和防腐性能，能与其它水性聚合物体系混合使用，但其耐候性差；水性聚酯和聚氨酯涂料的柔韧性、机械强度、耐磨、耐久性均十分优异，但耐水性、黏结性等性能还存在缺陷。

综上所述，就整个水性涂料体系来讲，大规模推广应用仍不理想。第一，水性涂料仍需采用少量醇醚类有机助溶剂（乙二醇丁醚、异丙醇、正丁醇等），一般水性涂料中的有机助溶剂在10%~15%之间，有些沸点高的有机助溶剂在烘烤时会产生很多油烟，凝结后滴于涂膜表面而影响外观；第二，水性涂料对抗强机械作用力的分散稳定性差，当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，易使涂膜产生麻点。因此对输送管道的管壁和形状要求很高；第三，水性涂料耐水性差，形成的涂料层对水的敏感性极强，空气中水蒸汽含量的增加会引起涂料的褶皱；第四，水性涂料成膜过程复杂，受外界环境影响较大，对涂装技术要求高。此外，部分水性涂料的重涂性差，短时间内甚至在涂装过程中易出现起皱、爆皮现象。因此，在制造业涂装中，欲用水性涂料全面取代油性涂料还有很长的路要走。

二、粉来涂料的优势及应用

粉末涂料是一种固体成分100%的粉末状涂料，由成膜物基料、颜料、填充料、助剂配方材料制成，通过高压静电涂装或各种热涂装工艺，涂覆在金属底材表面，经熔融流平和固化（硬化）形成装饰性和保护性优良的涂膜。因其节能环保、性能优良、无VOC排放、涂层坚固耐用、装饰性优良，所以形成高生产效率(Efficiency)、优良涂膜性能(Excellency)、生态环保(Ecology)和经济性(Economy)的4E优势，在世界涂料工业中所占比例正迅速上升，应用范围不断扩大。

粉末涂料按成膜基料分为热塑性和热固性两种。热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；热固性粉末涂料包括纯环氧型、环氧聚酯混合型、纯聚酯型、丙烯酸树脂型、聚氨酯型、有机硅树脂型和氟碳树脂型。因粉末涂料所用树脂的分子量比溶剂型和水性涂料的大，故涂膜的物理力学性能和耐化学介质等性能都比溶剂型和水性涂料好，已广泛应用于家电、建材、交通、汽车等众多领域。粉末涂料的缺陷是：不易薄涂、固化温度较高(多数在180—200℃，低温固化粉在140℃)、法拉第屏蔽（笼）导致工件的凹槽上粉困难等。

由于粉末涂料的颜色是由混炼时加入的颜料所决定的，工件使用的粉末涂料配色就必须从制粉开始，且不同于溶剂型涂料可将几种色漆调配成所需要的颜色，因此不能随用随调色；此外，粉末静电涂装法由于效率较高，如在操作过程中需更换颜色，就必须在换色前将供粉、涂装机管道、回收装置等所有粉末涂料循环系统彻底清扫、吹净。所以在自行车、电动自行车涂装中，粉末涂料的调色与换色困难阻碍了该工艺的应用广泛性。

三、自行车行业清洁涂装的应用和前景

自行车、电动自行车行业对漆膜的光亮度、饱满度、颜色多样性等要求很高，不仅要求臻膜平整光亮，还要能防锈抗蚀，是自行车、电动自行车生产的重点工艺，因此涂料质量直接关系到自行车、电动自行车的定价。目前，我国自行车、电动自行车的涂装大多采用油性涂料，有四涂四烤、四涂五烤、五涂五烤、六涂六烤等，工艺繁琐复杂、VOC排放量大，很多企业正努力转向使用环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过对各种涂料和涂装工艺的综合调查及分析，认为以粉末涂料为底漆、水性涂料为面漆的复合体系更适合于自行车、电动自行车的涂装。复合涂装体系可以扬长避短，将粉末涂料和水性涂料的优势发挥到极致：首先，以粉末涂料做底漆，其优异的耐化学品性和物理力学性，能为自行车、电动自行车基材提供充分的防护功能；其次，粉末涂料的涂膜厚度较易控制，一次涂装可达到30~500μm厚度，相当于溶剂型涂料几道甚至十几道涂装的厚度，节能且生产效率高；再次，水性涂料做面漆，可以保证漆膜平整、光亮和饱满。因此，将自行车、电动自行车的涂装工艺简化为：粉末底漆一水性面漆一上光金油，既保证了漆膜的防护质量和外观效果，也简化了涂装过程，能降低能耗、实现清洁生产。

随着自行车的使用逐渐从代步工具向健身和娱乐功能扩展，市场对自行车的设计和外观需求已越来越高，拥有环保低耗的生产工艺不仅能提升产品质量，更能带来产品的高附加值。粉末一水性新型复合涂层体系可满足自行车对漆膜防护和装饰功能的质量要求，为高端市场提供满意的产品。当然，粉末一水性新型复合涂层体系的有效应用还需依靠粉末涂料、水性涂料、上光金油和涂装生产企业的通力合作与技术配套。翔盛公司通过与某自行车涂装企业的长期合作研发，目前已独立研发出一系列高性能的粉末水性新型复合涂层体系，并愿意为自行车制造企业提供成套的涂装方案和技术服务，为行业的可持续发展与中国的蓝天绿水贡献一份力量。