水性丙烯酸浸涂漆的制备及其浸涂工艺

水性丙烯酸浸涂漆的制备及其浸涂工艺

王瑞宏 郭晓峰 刘艳菲
（河北晨阳工贸集团有限公司，河北省水性涂料工程技术研究中心，河北保定 072550）

0 引言
自1966 年美国加州颁布实施第一个挥发性有机化合物（VOC）法令以来，各国对严格控制VOC 排放量、限制高VOC 涂料产品的生产和使用已经提升到了法律法规的高度。水性涂料因其VOC 含量低，且节省能源而成为现代涂料工业发展的主流方向。北美地区水性工业涂料占43%，溶剂型工业涂料占51% ；西欧地区水性工业涂料占34%，溶剂型工业涂料占52% ；而在我国，水性工业涂料只占15%，溶剂型工业涂料则高达80.5%。由此可见，在涂料水性化领域我国与发达国家的差距还很大，所幸的是，这种局面正在改变。我公司生产的各类水性涂料广泛用于汽车传动轴、车桥、铸造工件、发电机、建筑钢结构等的涂装，其中水性丙烯酸类涂料具有保光、保色性佳，不易泛黄，耐候性好，附着力强等优点，广泛用于各种工件的表面装饰。针对水溶性浸涂漆在实际应用中溶剂消耗量极大（高达25%~30%），槽液稳定性差，漆膜出现严重流挂、缩边、漏底、发花等漆膜弊病，需大量返修，并散发大量有害气体，污染环境及伤害员工身体健康的情况，我公司开发了乳液型水性丙烯酸浸涂漆，其槽液稳定，不燃不爆，气味小，施工方便，应用面广，适合大规模工业化连续生产，漆膜光泽高，附着力和保光保色性好，耐水性优异。该产品用于工程机械履带的浸涂，已在我国多个厂家使用，在市场应用近4 年时间，反映良好。

1 实验部分
1.1 原材料
去离子水，自制；丙二醇，国产；分散剂，美国罗门哈斯；消泡剂，德国BYK ；润湿剂，德国BYK ；pH 调节剂，国产；防腐杀菌剂，国产；炭黑，日本三菱；钛白，国产；水性丙烯酸乳液，美国罗门哈斯；成膜助剂，国产；闪锈抑制剂，美国亚士兰；增稠剂，意大利宁柏迪。

1.2 水性丙烯酸浸涂漆的制备
水性丙烯酸浸涂漆（灰色高光）配方见表1。

将去离子水、丙二醇按照配方量投入备料锅中，低速搅拌均匀后，依次加入分散剂、润湿剂、pH 调节剂、消泡剂和防腐杀菌剂，混合均匀后，加入炭黑和钛白，高速分散，制得均匀的漆浆。然后将漆浆研磨至细度≤ 25 μm。将研磨后的漆料打入调漆罐中，依次缓慢加入水性丙烯酸乳液、成膜助剂、闪锈抑制剂，搅拌均匀，然后加入消泡剂和增稠剂，调整至合适的黏度。

1.3 水性丙烯酸浸涂漆的性能指标
水性丙烯酸浸涂漆是以苯丙乳液为成膜物质，添加各种颜填料、助剂，以水为溶剂的浸涂漆，用于履带及机械零件的装饰性涂装，既可浸涂，亦可喷涂，适用于底面合一涂层。其性能指标见表2。


2 浸涂工艺
2.1 施工参数
原漆在施工过程中要根据温度、湿度等条件进行调整，将黏度、固体分、pH 值等参数调整到浸涂槽液要求的数值，以达到最佳的浸涂效果。浸涂槽液的主要技术参数见表3。

浸涂生产线工艺流程如下：
履带（喷砂）→装挂具→酸洗磷化（喷淋）→履带浸入浸涂槽浸涂→履带出槽→进入沥漆区→进入烘干区→出烘干区→下件，等待包装。
经过喷砂处理的履带，装上挂具，在传动链上缓慢运行。首先通过酸洗磷化处理，当运行到浸涂槽位置时，传送链停止前进，将履带缓慢完全浸入浸涂槽液中，保持15 s 左右的时间后，将履带缓慢上升离开浸涂槽。然后进入沥漆区，使履带上多余的漆液滴落下来，漆膜达到表干，这段时间大约为15~20 min。之后再进入烘干区，烘烤温度控制在（70±5）℃，匀速停留30 min，出烘干区，卸下履带，等待包装。

2.2 浸涂诀窍
（1） 漆膜的厚度主要取决于物体提升的速率，以及漆液的黏度。在按上述要求控制了漆液的黏度后，按照膜厚30 μm 左右的最大限度，根据不同的设备，通过实验确定合适的提升速率，按此速率均匀地提升被涂物件。提升速率快，漆膜薄；提升速率慢，漆膜厚且不均匀。
（2） 浸涂时，有时会造成被涂工件上、下部漆膜的厚度有差异，尤其是在被涂工件的下边缘出现肥厚积存。为提高涂层的装饰性，在小批量浸涂时，用刷子手工除掉积存的多余漆滴。
（3） 大型工件浸涂后，应待漆膜表干后再送入烘房。检查时以较厚涂装部位的涂料不黏手，无手指印为准。
（4） 应注意被涂工件的装挂。预先通过试浸来设计挂具及装挂方式，保证工件在浸涂时处于最佳位置。被涂工件的最大平面应接近垂直，其他平面与水平呈10°~40° 角度，使余漆在涂装面上能够较流畅地流尽，尽量不产生兜漆或“气包”现象。

2.3 浸涂槽液的配制及维护
2.3.1 槽液配制
对于10 t 槽体，初次投槽时，需将原漆加入浸涂槽中，并使浸涂槽液面高于溢流槽高度，用蒸馏水作稀释剂，一般添加量占漆量的5%，开动搅拌，将槽液黏度调至（23±2）s（涂-4 杯，25℃），新配好的槽液要循环搅拌2 h 以上才能使用。

2.3.2 槽液维护
在连续生产过程中，浸涂槽液的维护十分重要，它直接影响着浸涂质量和漆膜性能。
（1） 随着连续生产时间的延长，槽液的pH 值可能会有所下降，这样槽液的稳定性就会降低，所以每天浸漆前应检测槽液的pH 值。若pH 偏低，需补加pH 调节剂，及时调整槽液的pH 值至7.5~8.5 的范围。
（2） 根据投槽后确定的黏度控制范围，在不影响涂装效果的同时，黏度尽量高一些。黏度调整好后要严格控制。
（3） 工件表面应处理干净，避免粉尘、锈迹、油污等带进槽液，影响产品质量。
（4） 浸涂前，充分循环搅拌，使槽液处于均匀状态，方可进行浸涂。
（5） 停用期间，要封严槽面，并定时对槽液进行循环搅拌，防止产生液面干皮，影响整体效果。
（6） 槽液要更新循环，每月必须保证补充2~3 t新漆。
（7） 适宜浸涂的环境为：温度15~30℃，湿度30%~70%。温度过低或过高，以及湿度过大时，将影响漆膜的表观效果与干性。
（8） 每天应有专人对槽液进行维护管理，并做好记录，发现问题及时汇报。

3 结语
水性丙烯酸浸涂漆不含重金属、甲醛、苯等有毒物质，以水为稀释剂，VOC 含量低，且使用方便，槽体维护简单，前期设备投入少，施工时只要严格按照浸涂工艺要求去做，均可达到理想的涂装质量和性能指标。我公司生产的水性丙烯酸浸涂漆，在多家企业使用，完全达到了企业自动化生产线的要求，而且漆膜外观、漆膜质量等方面达到了客户的要求，在近4 年的使用中未出现质量问题。相信该水性浸涂漆在履带及机械零部件行业将有更广泛的应用。