我國實施《清潔生產促進法》已近2年。清潔生產的實質是一種從源頭削減污染和預防污染為主要特征的環境戰略;清潔生產能有效地減少產品使用過程中污染物的產生和排放;可以減少末端治理費用、降低成本,也是提高企業競爭力的佳途徑;清潔生產給我國帶來的經濟、社會和環境效益是無限的。適應我國加入WTO后提供符合環境標準的清潔產品,從而在國際市場競爭中立于不敗之地。
 
  涂裝作為產品的防護和裝飾措施,具有簡便有效的特點,通用性強、使用廣泛。然而在涂裝施工過程中產生的廢液、廢氣會造成環境污染。對人類生態環境的破壞和對人類本身的危害已逐漸為大家認識。而其傳統的治理方法,一般是采用末端治理為主,為了促進開展表面行業清潔生產的實施,涂裝行業也應對此傳統模式作根本的變革。探討開展推廣環境友好型水性涂料的使用,應是行之有效的方案之一。
 
  1水性環境友好型涂料的發展
 
  環境友好型涂料是使涂裝能確保環保要求的涂料,主要有水性涂料、粉末涂料和高固體涂料。當前,我國工業水性涂料的生產和使用,與國外相比差距很大。歐美發達國家水性木器涂料的銷售量已占木器涂料市場的10%以上,占裝修木器涂料市場份額的40%以上,而我國水性木器涂料在木器涂料的份額還不到1%。發達國家汽車制造業中汽車底漆采用水性涂料為92%,2000年歐洲中涂漆采用水性涂料為42%,底面漆采用水性涂料為50%。2004年日本水性底色面漆為23%。而國內對水性電泳涂料除具有規模的大廠使用較普遍外,還有很多微型車、卡車等尚在使用水性浸涂漆,配套使用水性涂料的報導不多。
 
  有關資料報道了2010年工業涂料的趨向:粉末涂料將由12%提高到20%;水性涂料占3915%(其中電泳涂料為17%,其他水性涂料為2215%);高固體涂料將由12%降至815%。
 
  從上述數據可知,水性涂料的發展已列于首位。另外,國外設于國內的汽車公司,在設計涂裝車間時已考慮到準備使用水性涂料的設施,證實對水性涂料的預見性。
 
  2水性涂料的特點
 
  水性涂料在生產制造及施工應用中以水作為溶劑,使用的設備均可用水清洗;提高固體含量,使價格降低;水性涂料中顏料分散性較溶劑型差,會影響其耐候性;表面張力較溶劑型高,對工件表面的潤濕性、展布性差,涂膜易產生針孔、縮孔、氣泡及流掛等弊病;水性涂料的水分蒸發慢于溶劑型涂料,閃蒸時間長或需低溫烘烤。對含水量較高的水性涂膜需晾干和在低于100℃溫度下分段升溫保溫,待至水分基本去除,才可烘烤;剪切力對水性涂料的穩定性有影響,在循環系統中會隨造成剪切力不同而現不同的黏度和流速。

3水性涂料的施工
 
  水性涂料的施工方法與常規施工方法無太大差異,應結合工件形狀、防腐要求、外觀裝飾等具體情況,選用刷涂、浸涂、
輥(筒)涂、淋涂、輥涂等。對鑄件采用浸涂,出槽后要充分流平,但浸涂所形成的涂膜不均勻。
 
  將薄片工件采用水性丙烯酸涂料以輥涂方式涂漆,以215m/min線速度,在230℃下3～4min固化后,能達到預期的涂膜。
 
  水性涂料的噴涂方法有如下幾種:
 
  (1)空氣噴涂,適用于黏度小于30s(涂-4杯)的涂料;
 
  (2)空氣輔助無氣噴涂(或稱混氣法),適用于黏度大于30s(涂-4杯)的涂料,已在木制家具業普遍使用;例如:水性醇酸磁漆的
施工條件為:涂料黏度:20～24s(涂-4杯);直流電壓:45～60kV;固化條件:表干30min后于80℃、20～30min烘干。 
 
  4水性涂料的施工要求
 
  水性涂料的施工要求雖與有機溶劑型涂料要求基本相同,但仍有其特殊性。
 
  4.1涂裝前表面處理
 
  木制品經去污或打磨后,表面無木屑粉塵;塑料件經清潔處理后,表面應無脫膜劑類殘余污物及毛刺。同時,還需根據不同類型塑料材質進行表面活化或功能化處理;金屬件在經過脫脂的基材上進行相應轉化膜處理,采用噴砂(拋丸)的表面,要求達到
Sa21～2級,粗糙度50μm。
 
  4.2涂料過濾
 
  采用一般空氣噴涂施工的涂料要經過180～200目濾網過濾,采用空氣輔助無氣噴涂施工的涂料應使用220目濾網過濾。
 
  4.3涂料黏度
 
  水性涂料施工黏度的高低,會造成涂膜出現流掛、桔皮等弊病,因此要根據不同施工方法和不同材質進行調節和控制。刷涂時黏度應為22～28s,浸涂時黏度在40～50s之間,一般噴涂時在15～25s,靜電噴涂時宜在18～24s之間。
 
  4.4環境條件
 
  采用噴涂方法施工時,對環境的溫度和濕度的變化比較敏感。其環境的佳條件為相對濕度(65±3)%,溫度(23±3)℃。
 
  4.5環境空氣潔凈度
 
  閃蒸或晾干(預烘)過渡室要求10萬級,對有裝飾要求的噴涂室為1萬級。
 
  4.6水質要求
 
  用于稀釋涂料的水質,去離子水pH=7,電導率220S/cm;自來水pH=7,電導率170S/cm。
   4.7烘干
 
  由于水性涂料涂膜中含水量較高,一般情況下,不能直接進入高溫烘烤,因此要自行蒸發或先在50℃及90℃溫度下分段升溫,然后進入工藝溫度烘干,而對浸涂的工件,在出槽后尚需流平。
  5水性涂料的涂裝  
5.1木制品的涂裝
  早在1988年美國南加利福尼亞對木器家具廠提出使用水性涂料,經過這些年的研究發展,已獲成功。國內木器生產廠也已逐漸推廣,水性涂料主要類型有:水性聚酯、丙烯酸及聚氨酯水分散體涂料、雙組分聚氨酯和丙烯酸聚氨酯涂料。單組分和雙
組分聚氨酯涂料在目前應用相當廣泛,水性木器涂料的綜合性能已接近聚氨酯聚酯涂料。
 
  涂裝工藝:底材打磨———涂底漆———打磨———刮膩子(2～3道,每道干燥2～3h)———打磨(600～1000#砂紙)———
涂底漆———罩面漆(1～3道,每道間隔015h,前二道干燥后打磨采用1000#砂紙)———干燥(自干或低溫烘干)。
 
  水性底漆,提高木材浸潤性,增大附著力;面漆的施工可采用刷涂或噴涂,涂料經200目濾網過濾;涂料黏度為18～22s。
 
  家具涂裝施工時涂膜要薄,防止流掛,采用多層薄涂,干燥時間按生產廠規定。
  5.2塑料制品的涂裝

以塑料取代木材、金屬的趨勢日益增加。在汽車零部件中,塑料比例已占25%以上。塑料底材表面處理主要有清潔處理和表面活性化,其目的是為提高底材與涂膜的附著,表面的油污可視塑料類型選用低級醇類和芳香烴及酮系溶劑。表面活性的方法有氧化處理、鉻酸處理、電暈處理及等離子處理等。此外,由于塑料制品在壓制成型后產生殘余應力或局部結晶化,涂裝時會發生開裂或細紋且不利于涂料潤濕,可以分別采用退火或吹離子風來消除。這在開發和應用水性涂料中尤為重要。而表面功能化則是賦予底材導電,真空噴涂金屬、紫外線保護層等特殊功能。近年來,國外推出塑料用的水性涂料,其主要品種有單組分
水性丙烯酸醇酸涂料、水性丙烯酸聚酯涂料、單組分及雙組分水性聚氨酯涂料、水性環氧酯涂料等。  
 
    美國伊士曼公司出售含有一定量有機溶劑的PP專用水性底漆。常用的ABS、PC塑料制品涂裝工序為:底材打磨或修整(適用于有毛刺或表面有缺陷的零件,包括填膩)———預處理(退火處理、醇類溶劑清洗或活性化處理、干燥)———消除靜電(靜電除塵)———涂底漆———晾干———烘干———靜電除塵———涂色漆———晾干、流平———烘干———冷卻———檢
驗。涂料施工一般噴1～2道,每道膜厚10～15μm。膜層過薄,影響流平;膜層過厚,會產生流掛、縮邊等現象。
 
  5.3汽車涂裝
 
  歐洲汽車涂料中,除電泳漆外,中涂及面漆水性化比例很高。一半以上轎車廠的涂裝線使用了水性中涂,六成的轎車廠使用
水性底色漆(其中水性金屬閃光底色漆的應用也很廣泛,水性罩光漆也處于在試用完善中)。
  美國通用汽車公司的德國歐寶公司的艾森納赫廠是涂裝工藝全部實現水性化的家工廠。在日本本田、日產等汽車公司已有40%～50%涂裝線采用水性涂料,涂料品種為水性丙烯酸聚酯型及水性聚酯氨基中涂漆,固體分為60%,涂料黏度40s(涂
-4杯),固化條件140℃、30min,其性能接近溶劑型。
 
  國外轎車的涂裝工藝為:電泳涂層(18～20μm)———水性中涂層(25～40μm,150℃、30min)———水性底色涂層(25～
40μm,80℃、10min,本色或金屬色)———有機溶劑或粉末罩光涂層或水性罩光涂層(35～40μm)。
 
  水性中涂漆主要有聚酯和聚氨酯漆,固體分為50%～60%,烘干條件分別為:140℃、20min、80℃、15min。水性面漆、底色
漆主要有丙烯酸和聚氨酯漆。
 
  2002年DuPont公司為Volvo汽車公司開發了一種水性珍珠白色涂料采用三涂一烘(3C1B)工藝。即“濕碰濕”涂3道固化1
次的施工,即在標準噴漆線上完成3層涂料1次固化的噴涂作業。據介紹,該工藝對施工環境溫濕度條件較寬。
 
  國內轎車的涂裝工藝(本色漆轎車):電泳涂層+水性中涂+高固體分有機溶劑型本色漆層。由于我國地域遼闊,南北氣候差別很大,在現有改進的水性涂料施工工藝的溫濕度適用范圍,溫度20～30℃相對濕度50%～85%,據介紹,東北地區基本上可滿足,
而我國南方地區在高溫高濕的夏季,仍需采用特殊辦法,上述3C1B工藝可獲解決,但底色漆預烘干問題尚待研究。
 
  國外對水性涂料的噴涂都采用自動靜電噴涂,而國內仍以使用手動噴涂為主。

對水性涂料的噴涂也有采用將工件加熱至35～40℃或將涂料加熱至35～40℃進行的。
   6水性涂料
 
  水性涂料是當前發展迅速的環保型涂料,但在亞洲使用比例極低,僅為3%(歐洲為42%)。水性涂料在投入生產使用中投資較高,如設備的耐腐蝕、烘干室、強冷設備、生產場地溫濕度條件控制調節設備等。但在現有設備上加以改造,也是可行的,在
減少污染治理費用、降低材料消耗、保障操作人員健康等方面,能在短期內得到回報。
 
  涂料生產廠要加快新型水性涂料的開發,提高現有水性涂料質量,減少涂裝作業中的細小氣泡和烘干過程中產生的氣泡,降
低固化溫度和縮短閃干時間,提高光澤、硬度、外觀裝飾性及高溫回粘等,以符合更廣泛的使用要求。