涂装工艺概述

第一章涂装基础知识第二章涂料基础知识第三章涂装设备第四章涂装工艺第三章涂料/涂膜的性能第五张涂膜的缺陷及防治第一章涂装基础知识1.1涂装的定义1.2涂装的作用1.3涂装的特点1.4涂装的分类1.5涂装三要素1.1涂装的定义涂装是指将涂料涂覆于被涂物（基材）的表面上，经干燥成膜，形成具有防腐、装饰或特殊功用的连续涂膜的过程。有时也将涂料在被涂物表面扩散开的操作也称为涂装，俗称“涂漆”或“油漆”，已固化的涂料膜称为涂膜（俗称漆膜）或涂层（涂层一般指由两层以上的涂膜所组成的复合层）。1.2涂装的作用1).保护作用涂装后形成具有一定耐水性、耐候性和耐油、耐化学品等性能的涂膜保护被涂物，使其免受周围介质的侵蚀，起防腐、抗老化和耐各种介质的作用，从而延长其使用寿命的效果。2).装饰作用涂装可使被涂物具有色彩、光泽、鲜映性、平滑性、立体感和标志等，给人以美的视觉感受。3).标志作用做色彩广告标志，起到警告、危险、安全、禁止等信号作用。4).特殊作用电气绝缘漆、船底防污漆、超温报警示温涂料、抗红外线涂料等。1.3涂装的特点汽车涂装属于高级保护性涂装，所得涂层必须具备极优良的耐蚀性、耐候性和耐沥青、油污、酸、碱等物质的侵蚀作用。汽车属户外用品，因而要求汽车涂层适应寒冷地区、湿热带、工业地区和沿海等各种气候条件；汽车涂装又属于中、高级装饰涂装，必须进行精心的涂装设计和具备良好的涂装环境及条件，才能使涂层具有优良的装饰性；汽车涂装件产品一般系多层涂装。图层结构示意图1-经表面处理的被涂物件2-底漆层3-必要时涂清漆4-色漆层1.4涂装的分类2).按涂装对象：大的可分为新车涂装和旧车的修补涂装；细的可分为车身涂装，保险杠、仪表板、车轮、发动机、地盘等零部件涂装。1).按涂装方法：喷涂法空气喷涂高压无气喷涂冷喷涂---手工、机器人热喷涂---手工静电喷涂---手工、机器人热喷涂---手工、机器人静电喷涂---手工空气辅助喷涂喷涂---手工涂装可分为刮涂、刷涂、浸涂、喷涂、辊涂、淋涂等。1.5涂装三要素1).涂装材料获得优质涂膜的基本条件是选用涂装前处理剂和涂料的质量及其作业配套性。选用涂料时，一般从涂料的作业性能、涂膜性能、经济效果等方面综合考虑。2).涂装工艺获得优质涂膜的必要条件是充分发挥涂装材料性能的涂装工艺。涂装工艺包括：涂装技术、涂装设备、涂装工具、涂装环境条件以及涂装操作人员的技能、素质等。3).涂装管理涂装管理是确保涂装工艺的实施，达到涂装目的和涂膜质量的重要条件。涂装管理包括：工艺管理、涂装设备管理、工艺纪律管理、现场环境管理、人员管理等。涂装三要素，是相互依存的制约关系，忽视哪一方面都不可能达到涂装目的和获得优质的涂膜。涂装材料涂装管理涂装工艺第二章涂料基础知识2.1涂料的定义2.2涂料的种类2.3涂料的组成2.3.1成膜物质2.3.2颜填料2.3.3溶剂2.3.4助剂2.4涂料的成膜原理2.5涂料的干燥方式2.6涂料的干燥设备2.1涂料的定义涂料是指涂布于物体表面，经过物理变化或化学反应而干结成膜的一种有机粘稠液体（或粉末状固体）的总称。其以高分子材料为主体，以有机溶剂、水或空气为分散介质的多种物质的混合物。保险杠涂装指甲油漆包线木器漆建筑漆汽车涂料油性笔1).按涂装的对象分:汽车漆墙漆木器漆船舶漆3).按主要成膜物质不同分:NC(硝基)漆---硝化棉PE(不饱和聚酯)漆---不饱和聚酯……4).按干燥方式不同分:常温固化涂料烤漆UV漆(紫外线固化涂料)……2.2涂料的种类5).按其它的分:(功能、颜色、加工工艺等)2).按涂料的形态分:水性涂料、溶剂性涂料、粉末涂料、高固体分涂料等；油料固化成分涂料主要成膜物质次要成膜物质辅助成膜物质树脂无机胶凝材料着色颜料体质颜料特种颜料助剂挥发成分溶剂2.3涂料的组成2.3.1成膜物质（主剂）1．丙烯酸树脂2．环氧树脂3．聚氨酯树脂4．聚酯树脂5．醇酸树脂……成膜物质是一种使涂料牢固附着于被涂物表面上形成漆膜的主要物质，是涂料组成中最主要的一部分。成膜物质有树脂、油料、无机高分子材料三大类。它是涂料中最主要的成分，它的性质对涂料的性能（如涂料对底材的附着力、保护性能、物理化学及机械性能等)起到主要作用。涂装中常用的树脂种类有：树脂：树脂油料颜料：一般是0.2-10um无机或有几粉末，不溶于水或油，但经过分散或搅拌能均匀地分散于其中形成悬浮液。类型：无机颜料：矿物颜料（钛白粉、铁红等）有机颜料：酞菁绿、酞菁蓝主要作用：a.着色以及颜色的一致性b.遮盖力c.涂膜的保色性d.耐粉化性填料：来源于天然矿物和工业副产品，价格低廉，起初涂料中使用仅是为了降低成本，但随着技术发展，发现其有特定的施工性能。类型：主要作用：1).可增加涂膜厚度；2).施工性能：高岭土、滑石粉、BaSO4等。a.施工流畅性b.流平性c.抗流挂性d.花纹立体效果2.3.2颜（填）料2.3.3溶剂溶剂是指能将其它物质溶解而形成均一相溶液体的物质，为能溶结成膜物的易挥发有机液体，涂料在涂覆于表面后溶剂应该基本挥发尽，因此溶剂只是用来改善涂料的可涂布性，帮助成膜物/颜料混合物转移到被涂物表面，对涂膜的附着力有较大影响。溶剂在液态涂料中起着很重要的作用，对涂料的粘度、光泽、流平性、湿润性、附着力等性能有很大影响，缺一都会影响其最终漆膜的效果，用错溶剂或使用跟涂料不配套的溶剂会造成涂料混浊、沉淀、析出、失光、泛白、甚至报废。按沸点高低分类低沸点溶剂（≦100℃）如：乙醇、乙酯、丙酮中沸点溶剂（100℃~150℃）如：甲苯、二甲苯、丁酯高沸点（150℃）如：松节油、乙醇单丁醚①改善涂料制造工艺：如引发剂、乳化剂、催化剂、分散剂、阻聚剂等。②改善涂料贮存性能：如防结皮剂、防沉剂、防胶冻剂。③改善涂料施工性能：如流平剂、消泡剂、增稠剂、防流挂剂、抗潮剂等。④改善涂料使用性能：如紫外光吸收剂、抗氧化剂可以提高涂层耐光、耐耐候性，防霉剂可提高涂层抗霉性能。另外有热稳定剂、耐磨剂、阻燃剂、防划剂等。2.3.4助剂助剂是涂料的辅助成膜部分，属于辅助成膜物质，对涂料的成膜起到辅助作用，又称添加剂。其在涂料中的用量很少（一般在千分之几），却能显著改善涂料的性能。涂料助剂的作用概括起来可分以下几方面：涂料成膜主要靠物理作用和化学作用来实现的。依据其成膜物质的性质，分为非转化型涂料和转化型涂料两种。2.4涂料的成膜机理涂料涂覆于物体表面以后，由液体或疏松粉末状态转变成致密完整的固态薄膜的过程，即为涂料的成膜，亦称之涂料的干燥和固化。涂料成膜主要靠物理作用和化学作用来实现。例如：挥发性涂料和热塑性粉末涂料等，通过溶剂挥发或熔合作用，便能形成致密涂膜；热固性涂料必须通过化学作用才能形成固态涂膜。2.4.1非转化型涂料成膜仅靠物理作用成膜的涂料称之非转化型涂料。此类涂料包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶漆及非水分散涂料等。1).挥发性涂料挥发性涂料的品种有硝基漆、过氯乙烯漆、热塑性丙烯酸漆及其它烯基树脂漆等。这类涂料的树脂分子量很高，靠溶剂挥发便能形成干爽的硬涂膜，在常温下表干很快，故多采取自然干燥方法。此类涂料施工以后的溶剂挥发分为三个阶段，即湿阶段、干阶段和两者相重叠的过渡阶段(见图)。2).热塑性乳胶涂料此类涂料的干燥成膜与环境温度、湿度、成膜助剂和树脂玻璃化温度等相关。环境湿度极大地制约着成膜湿阶段水的蒸发速率，提高空气流速可大大加快涂膜中水的蒸发；当乳胶粒子保持彼此接触时，水的挥发速率降至湿阶段的5%～10%。此时如果乳粒的变形能力很差，将得到松散不透明且无光泽的不连续涂膜。乳胶漆膜为了赋予应用性能，树脂的玻璃化温度都在常温以上，故加入成膜助剂来增加乳粒在常温下的变形能力，使乳胶漆的最低成膜温度达到10℃以上。2.4.1非转化型涂料成膜乳胶涂料成膜过程示意图3).热熔融成膜热塑性粉末涂料、热塑性非水分散涂料必须加热到熔融温度以上，才能使树脂颗粒融合形成连续完整涂膜。此时成膜取决于熔流温度、熔体粘度和熔体表面张力。2.4.1非转化型涂料成膜粉末涂料成膜过程示意图2.4.2转化型涂料成膜2).烘烤固化型涂料这类涂料树脂中的各基团，常温下的化学反应性很弱，但加热到较高温度时，基团之间将快速地发生化学反应使涂膜交联固化。主要品种有氨基烘漆，丙烯酸烘漆，聚酯漆，热固性聚氨酯，环氧烘漆和有机硅涂料等等。1).气干型涂料气干型涂料是利用空气中的氧气或潮气来固化成膜的涂料。溶剂蒸发氧气溶剂蒸发AAAAAAAAAAABBBBBBBBBBBBBBAAAABAAAABBBABAABABAAAABBBABAABABAAAABBA(A和B相互产生化学反映)3).固化剂固化型涂料此类涂料多为双组分涂料，两个组分之间有很高的化学活性，因此在常温下能固化成膜，并且混合以后只有4～8小时的使用期。主要品种有环氧、聚氨酯和不饱和聚酯等。组分之间的混合比对涂膜性能和干燥影响很大。2.4.2转化型涂料成膜2.5涂料的干燥(固化)方法涂膜干燥方法分自然干燥，烘干和辐射固化三类。自然干燥（在常温下呈自然状态干燥，俗称自干或气干）加热干燥（固化）低温（100℃以下）热风干燥（加热方式以对流为主）中温（100—150）℃烘干高温（150℃以上）烘干干燥（固化）紫外线固化电子束固化照射固化干燥加热方式有对流、辐射等2.4.1常温固化适用于挥发性涂料、气干性涂料、固化剂固化型涂料等自干性涂料。它们在常温大气环境中，靠溶剂挥发，或氧化聚合，或固化剂固化而干燥成膜。干燥速度受环境条件影响很大，要求通风良好、灰尘少，这样有利于溶剂挥发和作业场地的安全，减少灰尘的粘附。环境湿度大时抑制溶剂挥发，干燥慢，并造成涂膜发白等缺陷，因此作业环境湿度宜低不宜高。温度高时溶剂挥发快、固化反应快，干燥也快，这对减少灰尘粘附有利，但可能使流平性变差，应调换稀释剂使表干速度适中。2.4.2加热固化加热干燥又可分为烘干和强制干燥，前者系指靠加热使涂膜固化，后者系指采用低温烘干办法来促进自干型涂料的成膜或溶剂、水分挥发（缩短干燥时间）。烘干规范（即烘干温度和时间）取决于被烘干的涂料类型、工件材质及热容量和加热方式等因素，一般用温度~时间的变化曲线图表示。炉温曲线2.4.3照射固化照射固化干燥是借助于能量照射实现化学配方（涂料、油墨和胶粘剂）由液态转化为固态的加工过程。1).电子束固化利用电子加速器产生的高能电子流，直接引发化学反应，在极短的时间内形成固体漆膜。电子束固化涂料组成与紫外光固化涂料相似，主要差异在于一般不需要光引发剂，也不受颜料的影响。目前主要品种为不饱和聚酯树脂、丙烯酸型低聚物。2).紫外线固化紫外光固化涂料中的光引发剂或光敏剂吸收紫外线光谱（波长200nm-350nm）中的某些特殊波长的光而产生断键情形，这些断键的物质再去撞击单体和预聚合体而产生连锁反应，瞬间将涂料由液态变成固态。紫外光固化不适合形状复杂的制品，难以固化不透明的有色涂层。适于清漆的固化。管式辐射器2.7涂料的干燥（固化）设备烘干室根据其形状，有死端式和通过式两大类。其中死端式用于间歇式生产方式，通过式都用于流水线生产方式，并有单行程、多行程之区别。通过式按外形分，又有直通式、桥式和“∏”形之分。2.7涂料的干燥（固化）设备涂膜在烘干室内的整个烘干过程分为升温，保温和冷却三个阶段。对流烘干室示意图1-空气幕送风管；2-风幕风机；3-空气幕吸风管；4-吸风管道；5-空气过滤器；6-循环风机；7-空气加热器；8-送风管道；9-室体；10-输送链烘干室按加热方式分成对流式，热辐射式及辐射对流复合式等。5.1缩孔、凹陷现象涂面在指触干之前，附着有与涂料不相容的异物，涂料不能均匀附着，产生抽缩而露出被涂面的现象。一般露底面呈圆形（直径多为0.1-2mm）的称为缩孔凹陷：涂膜表面产生像火山口那样的凹穴但并不露底的现象。主要原因1)环境原因：周围使用了有机硅类或蜡等物质；涂装环境空气不清洁(有灰尘、漆雾等)。2)设备、机器原因：调漆工具及设备不洁净；涂装工具、工作服、手套不干净。3)涂装作业时的原因：底材脱脂不良，有水、油