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| 彩鋼瓦翻新的水性漆氣泡問題分析與對策 |
| 發(fā)布時間：2024/9/6 來源：重慶美匠環(huán)保工程有限公司 閱讀：2634次 |
通過對水性涂料施工過程中遇到的局部氣泡不良問題進行系統(tǒng)分析研究,并結(jié)合氣泡產(chǎn)生的原理和現(xiàn)場進行了調(diào)查驗證,結(jié)果表明色漆涂膜厚度、烘干爐升溫速率較快是產(chǎn)生氣泡不良的直接原因,而根本原因是涂料本身的消泡能力較差,并針對氣泡不良提出了相關(guān)解決對策,對有效管控色漆質(zhì)量問題具有重要的指導意義。
隨著鋼桶包裝行業(yè)的蓬勃發(fā)展,在傳統(tǒng)工業(yè)模式下,資源消耗和污染排放給人類生存環(huán)境所帶來的危機也越發(fā)顯著。涂裝工藝是鋼桶制造過程中“三廢”排放最多的環(huán)節(jié)之一,因此,建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型鋼桶涂裝生產(chǎn)線對鋼桶工業(yè)的健康發(fā)展極為重要，也是企業(yè)履行社會職責的重要一環(huán)。水性涂料以水作為主要溶劑,在環(huán)保上有顯著優(yōu)勢,如危廢物排放低，可減少施工過程中火災危害性，且其涂裝工具主要用水清洗可大幅度減少醇醚類清洗溶劑的消耗，以降低涂裝工藝對環(huán)境造成的污染。但水性涂料對涂裝的工藝要求比溶劑型涂料更高，水性涂料中 60%~70%的溶劑是水,在噴涂后不易揮發(fā),其中針孔氣泡是施工應用過程中普遍存在的缺陷，占水性漆所有現(xiàn)場問題的 30%~40%，影響涂膜品質(zhì)，降低生產(chǎn)開動率及增加返修成本，本文通過對水性色漆局部氣泡不良問題的分析調(diào)查研究,并結(jié)合氣泡產(chǎn)生的原理和現(xiàn)場實際調(diào)查,提出了相關(guān)的解決對策，對有效管控鋼桶色漆質(zhì)量問題具有重要的指導意義。
1：氣泡不良產(chǎn)生原理水性色漆氣泡產(chǎn)生的原理主要是色漆濕膜在閃干脫水的過程中表干過快,色漆涂膜中氣體(溶劑蒸氣、水蒸氣、膨脹空氣)未完全突破色漆層而殘留在漆膜中,噴涂清漆后經(jīng)烘干爐進行完全烘烤時,短時間內(nèi)氣泡向上溢出時(未突破清漆層,若突破清漆層則會形成針孔)將涂膜頂起形成水脹狀隆起，從而產(chǎn)生氣泡不良,如圖 1所示。
2： 問題背景及現(xiàn)狀調(diào)查某水性涂裝車間在生產(chǎn)B顏色時發(fā)生批量外裝色漆氣泡不良，該產(chǎn)品其他顏色均無此現(xiàn)象發(fā)生。通過機、料、法、環(huán) 4M 分析,對B顏色批量外裝色漆氣泡不良展開詳細調(diào)查。
①對氣泡不良發(fā)生部位、發(fā)生率進行統(tǒng)計匯總。通過對不良的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),氣泡主要發(fā)生在涂裝各部位,形態(tài)為清漆層淺氣泡，且兩條產(chǎn)線各勤務時段生產(chǎn)的車身均有氣泡不良發(fā)生,發(fā)生率均等。
②對色漆噴房的溫濕度和風速進行確認,溫度為25℃、相對濕度為 70%、風速為 0.3~0.4 m/s,符合水性色漆噴涂環(huán)境要求,噴涂環(huán)境正常。對噴漆機旋杯轉(zhuǎn)速和成型空氣等噴涂工藝參數(shù)進行確認，與其他顏色無明顯差別。對色漆及清漆黏度進行測量確認，均符合黏度基準要求。
③對產(chǎn)品各部位的色漆單層膜厚用試驗粘貼試板的方式進行測量。發(fā)現(xiàn)桶頂比桶身氣泡多，這表明桶頂氣泡多發(fā)與該部位膜厚偏高存在關(guān)聯(lián)性。
④通過試驗對烘干爐爐溫進行確認，氣泡不良易發(fā)生部位與正常部位爐溫無明顯差別，烘干爐爐溫曲線符合烘烤窗口要求,而氣泡不良易發(fā)部位烘干爐升溫速率略高。
⑤通過對氣泡不良易發(fā)部位和正常部位的烘干爐風速及風口方向進行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)氣泡不良易發(fā)部位的風速略高于其他部位風速，這表明氣泡產(chǎn)生與風速和風向有關(guān)。
⑥通過對同一廠家不同涂料成分中消泡劑種類及含量對比，發(fā)現(xiàn) B 顏色中消泡劑種類與其他顏色致,各顏色消泡劑含量配比稍有不同。
3：原因分析及驗證根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查的情況，初步判斷B顏色產(chǎn)生氣泡不良的原因可能有如下幾個方面，并對此依次展開驗證試驗。
3.1 漆膜厚度分析:
受色漆漆霧影響,桶頂面色漆比桶身膜厚偏厚，導致在烘干過程中色漆漆膜內(nèi)溶劑及水分不易沖破漆膜揮發(fā)出來，漆膜中過多的溶劑、水分在烘干爐完全烘烤時，短時間內(nèi)向上溢出將涂膜頂起形成水漲狀隆起，從而產(chǎn)生氣泡不良驗證:通過色漆機器人噴涂參數(shù)吐出量的梯度調(diào)整，利用試驗貼板進行噴涂測試來驗證色漆單層展厚與氣泡不良發(fā)生的關(guān)系,結(jié)果見表1。由表1可知隨著色漆單層膜厚增加,氣泡個數(shù)逐漸增多.這表明氣泡的產(chǎn)生原因與色漆單層膜厚偏厚有關(guān)。
注：烘干條件140，20min保持。
3.2 噴涂設(shè)備分析:
B 顏色色漆機器人噴涂參數(shù) (旋杯轉(zhuǎn)速)的設(shè)定值調(diào)整可提升霧化效果,霧化能力增強，涂料噴涂過程中更有利于空氣泡擠出,從而抑制氣泡的產(chǎn)生。驗證:通過調(diào)整旋杯轉(zhuǎn)速進行試板噴涂測試來驗證旋杯轉(zhuǎn)速與氣泡不良發(fā)生個數(shù)的關(guān)系，結(jié)果見表2。由表2可知,隨著旋杯轉(zhuǎn)速降低，氣泡個數(shù)呈減少趨勢，與試驗前的預測分析相反，且經(jīng)過多次驗證均是相同結(jié)果。這可能是由于隨著轉(zhuǎn)速的升高,涂料霧化變好，同時涂裝 NV 升高,溶劑揮發(fā)增加，留在濕膜內(nèi)的溶劑減少:在烘烤升溫情況下，溶劑含量的減少會使涂膜中水分或氣泡逸出的時間減少，從而導致氣泡的產(chǎn)生。因此,氣泡的產(chǎn)生受霧化不良影響較小。
注：色漆膜厚15𝜇m，烘干條件140℃，20min。
3.3 烘干設(shè)備分析:
烘干爐內(nèi)鋼桶不同部位風速不均,導致桶頂處升溫速率偏高,色漆表干較快,內(nèi)部溶劑、水分未充分揮發(fā)出來,從而產(chǎn)生氣泡不良。驗證：試驗試板色漆噴涂后，將各部位試板進行了編號，對不同部位的氣泡產(chǎn)生情況、不同膜厚情況、烘干不同溫度和時間，都進行了全面試驗，結(jié)果表明，烘干爐溫度升高，色漆烘干更加充分，氣泡和水分揮發(fā)相對充分，氣泡數(shù)量減少。
3.4 涂料特性
分析：該涂料廠家B顏色色漆的消泡能力較差，因此涂料中添加的消泡劑種類及含量發(fā)生改變，可能會提升涂料自身的消泡能力。
驗證：聯(lián)合涂料廠家對B顏色涂料的消泡能力進行改良，調(diào)整該顏色色漆中消泡劑的種類及含量。在涂料廠家實驗室對改良后的涂料進行測試,結(jié)果可知,在色漆中添加消泡劑,并對消泡劑含量配比調(diào)整后,氣泡不良有明顯改善。
4 對策與效果
通過原因分析及驗證試驗可知，面膜厚偏厚是桶頂部位發(fā)生氣泡不良的主要原因，烘干升溫速率較快是該部位發(fā)生氣泡不良的主要原因。局部氣泡不良產(chǎn)生的根本原因是涂料本身的消泡能力較差,由于改良涂料的性能驗證需要一定的周期，為應對現(xiàn)場正常生產(chǎn),制定臨時對策和恒久對策對有效管控色漆質(zhì)量問題具有重要的指導意義。
4.1 臨時對策
4.1.1 降低色漆膜厚面膜厚偏厚是導致該處氣泡發(fā)生的主要原因。在保證遮蔽膜厚的前提下,適當降低對應點位的吐噴漆機吐出量參數(shù)，從而降低色漆膜厚.進而有效減少氣泡不良的發(fā)生。
4.1.2 降低色漆旋杯轉(zhuǎn)速在保證色漆霧化效果及顏色、外觀的前提下.將色漆旋杯轉(zhuǎn)速由 35 000 r/min 隆至 30 000 r/min,從而減少氣泡不良發(fā)生。
4.1.3 提升烘干爐溫度將預熱烘干爐溫度由 80℃提升至 90℃。可較好解決局部氣泡問題，但色漆烘干后涂膜表面溫度過高 (經(jīng)強冷后，涂膜表面溫度要求≤30℃,實際涂膜表面達到了 40℃),噴涂清漆后,涂膜目視外觀質(zhì)量下降，故盲目提升烘干爐溫度的臨時對策不可取。
4.2 恒久對策涂料廠家對 B 顏色涂料中消泡劑種類及含量配比進行改良.提升 B 顏色涂料的消泡能力.同時對改良后涂料進行性能驗證，避免由于改良氣泡不良又引起其他并發(fā)不良產(chǎn)生。
4.3 效果確認通過降低內(nèi)外裝交接面色漆膜厚，降低色漆旋杯轉(zhuǎn)速，對涂料中消泡劑種類和含量進行改良等一系列措施.水性色漆局部氣泡不良得以有效解決。
5 結(jié)語
針對水性涂料施工中實際遇到的局部氣泡問題進行研究，結(jié)合水性涂料氣泡發(fā)生的原理和現(xiàn)場實際調(diào)查，對氣泡不良發(fā)生的原因進行系統(tǒng)分析并逐一驗證,明確原因后根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際制定了有效施策，徹底消除了氣泡不良對涂料品質(zhì)、生產(chǎn)開動率、返修率的影響。水性涂料對涂裝工藝中的設(shè)備、材料 、環(huán)境等因素要求更高作為水性涂料中必備的添加劑消泡劑的作用與涂膜針孔,氣泡等品質(zhì)不良緊密相關(guān)因此在新涂料導入階段應當進行更加嚴格的驗證試驗，避免涂料在現(xiàn)場工藝環(huán)境使用中的不良現(xiàn)象發(fā)生。
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