7 涂料与涂装技术

第7章
涂料与涂装技术
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涂料与涂装技术
§7.1 涂料与涂装概论 §7.2 现代涂装技术 §7.3 特种高分子涂层
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§7.1 涂料与涂装概论
将有机涂料涂覆于物体表面并干燥成膜的过程 称之为涂装。
涂装技术是迅速发展的表面工程领域里异军突 起的一门新兴技术。
它是利用高分子涂料特有的各种性能，按照一 定的涂装方法涂装于工件表面，生成坚韧耐磨， 附着力强，具有防锈、防腐、耐酸碱、耐潮湿、 抗高温等的表面涂层。
防锈颜料：如铝粉、锌粉、红丹(Pb304)等，能增 强涂膜的防锈能力；
特种颜料：发光颜料、荧光颜料，示温颜料等。
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3．溶剂
溶剂的作用是将涂料的成膜物质溶解或分 解为液态，以便易于施工，施工后又能从 薄膜中挥发至大气中，从而使液态薄膜形 成固态的涂膜。
溶剂原则上不构成涂膜，也不应存留在涂 膜之中。因此、溶剂组分通常是可挥发性 液体。
元素有机聚合物 W
橡胶
J
其他
E
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§7.4 涂装工艺
使涂料在被涂表面成膜的全部工艺过程称 为涂装工艺。
具体的涂装工艺要根据工件的材质、形状、 使用要求、涂装用工具、涂装时的环境、 生产成本等加以合理选用。
涂装工艺的一般工序是： 涂前表面预处理→涂装→干燥固化。
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一、涂前表面预处理
为了获得优质涂层，涂前表面处理是十分 重要的。对于不同工件材料和使用要求， 有各种具体规范。主要包括以下内容：
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2．浸涂、淋涂和转鼓涂装法
A．浸涂：将工件浸入涂料中吊起后滴尽 多余涂料的涂装方法
B．淋涂：用喷嘴将涂料喷淋在工件上形 成涂层的方法。
C．转鼓涂装法：将工件置于鼓形容器内 利用回转的方法来涂装。
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3．空气喷涂法
用压缩空气的气流使涂料雾化，并使其在 气流带动下涂装到工件表面。
喷涂装置包括喷枪、压缩空气供给和净化 系统、输漆装置和胶管等。
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5．幕式涂装法
使涂料呈连续的幕状落下，使装载在运输 带上的工件通过幕下时上漆，主要用于平 面涂装，也可涂装一定程度的曲面，效率 很高。
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6．辊涂法
在辊（辊筒）上形成一定厚度的湿涂层， 随后工件通过辊筒时将部分或全部湿涂层 转涂到工件上去。
可涂一面，也可同时涂双面，效率高，不 产生漆雾，用于胶合板、金属板、纸、布 等的涂装。
4. 改善涂膜性能的助剂，如增塑剂、平光剂、防 霉剂、阻燃剂、防静电剂、紫外光吸收剂等。
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涂料的分类
为便于判别涂料产品的类型及其差异，达 到产品系列化的目的，按国家标准局的规 定，目前我国涂料产品是以涂料中的主要 成膜物质为基础来分类的。
若主要成膜物质由两种以上的树脂混合而 成，则按在成膜物质中起决定作用的一种 树脂作为分类的依据，以此方法将成膜物 质分为十七大类，如表7-1所示：
或按其化学成分分为无机颜料和有机颜料，
按其作用可分为着色颜料、体质颜料、防
锈颜料和特种颜料四种。 每一类都有很多品种。
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颜料按其作用分类
着色颜料：如钛白、铁红、铬黄、铝粉等，具 有着色性、遮盖性以及增强涂膜的耐久性、耐 候性和耐磨性；
体质颜料：如太白粉、滑石粉等，具有增强涂 膜厚度，加强涂膜经久、坚硬、耐磨等作用；、
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4．高压无气喷涂法
将涂料储存在密闭容器内，通过外 部装置提高容器内的压力，使涂料 经 过 输 送 管 道 以 大 约 100m/s 的 高 速 从小孔内喷出，随着冲击空气和高 压的急速下降。涂料内溶剂急剧挥 化，体积突然膨胀而使涂料分散雾 化，然后高速地喷涂在工件表面， 形成高质量的涂层。
因涂料要经受高压，并且雾化不用 压缩空气，故称为高压无气喷涂。
起到保护、装饰、标志和其他特殊的作用。
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§7.2 涂料
一、 涂料的主要组成 成膜物质、 颜料、 溶剂、 助剂等四部分组成。
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1．成膜物质
成膜物质是组成涂料的基础，具有粘接涂 料中其它组分形成涂膜的功能，并对涂料 和涂膜的性质起决定性作用。
成膜物质一般是天然油脂、天然树脂和合 成树脂。
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溶剂所带来的问题
溶剂组分在施工成膜以后要挥发掉，造成 资源的损失；
特别是使用具有光化学反应性的溶剂，在 涂料生产和施工过程中造成环境污染，危 害人类健康。
有的溶剂挥发需要较长的时间； 努力解决这些问题，是涂料发展的一个重
要方向，目前已取得不少明显成果。
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4．助剂
助剂指用于改善涂料生产、贮存、施工和 成膜过程中各种性能的辅助物质；
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三、电泳涂装的主要设 备
1、电泳槽及辅助设备
(1) 电泳槽 电泳涂装时电泳过程是在电泳槽内 进行的，所以合理设计、制造及选取电泳槽是 非常重要的。需要考虑槽的形状、尺寸大小及 材料等因素。
(2) 溢流槽 其作用是控制电泳槽内漆液的高度， 槽内装有过滤网以排除机械杂质和漆液表面的 泡沫，防止泡沫沾附在工件和漆膜表面影响涂 膜质量，溢流槽容量通常取电泳槽容量的1/10，
高表面粗糙度、提高有机涂膜的附着力和复合 耐蚀性。 钝化剂在表面形成一层氧化物或铬酸盐化学转 化膜，提高有机涂膜的附着力和耐蚀性。
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涂装预处理工艺
漆前表面处理的选择视被处理物的外表情况和 要求的涂装水平而定，金属件的预处理工艺一 般工艺如下：
l）普通装饰性涂装：采用常规脱脂及浸蚀处理。 2）普通防护装饰性涂装：一般要进行脱脂、浸
1、形成空气 电离区
涂料经喷枪喷嘴雾化后 喷出，被雾化的涂料微 粒通过喷头边缘或极针 接触带电，经过气体电 离区时再次带电，成为 负离子漆粒。
在电场力的作用下，涂 料粒子呈弧状轨迹，迅 速向异极性工件表面飞 去，在工件表面放电， 使静电消失，涂料便牢 固地沉积在工件表面， 形成了均匀的涂膜。
2、形成涂膜
三、静电喷涂主要设备
1－室体、2－喷前工件、 3－自动喷枪传动装置、 4－喷枪、5－观察窗、
6－输送链、
7－喷毕工件、8－门洞、
9－油水分离器气源、
10－气管、11－静电发 生器、12－高压电缆、 13－油管、14－贮漆罐
图7－2 室式静电喷涂 设备示意图
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四、静电喷涂的特点与应用 范围
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现代涂料成膜物质一般分为 两大类：
一类称为非转化型成膜物质： 它们在涂料成膜过程中组成结构不发生变
化，即成膜物质与涂膜的组成结构相同， 在涂膜中可以分析出成膜物质的原有结构。 这类成膜物质及其组成的涂膜具有热塑性， 受热软化，冷却后又变硬，多具有可溶、 可熔性。如天然树脂，合成的高分子线型 聚合物即热塑性树脂等。
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2．颜料
颜料一般为微细的粉末状有色物质，是有 色涂料的一个主要组分；
它使涂膜呈现色彩，并具有一定遮盖被涂 物件表观的能力，以发挥其装饰和保护作 用。
颜料还能增强涂膜的力学性能和耐蚀性能， 或者为涂膜提供某一种特定功能，如防腐 蚀、导电、防延燃等。
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颜料的分类
颜料按其来源可分为天然颜料和合成颜料 两类，
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表7-1 按成膜物质分类
序号 成膜物质类别 命名 代号天然树脂
T
3
酚醛树脂 F
4
沥青
L
5
醇酸树脂 C
6
氨基树脂 A
7
硝基纤维素 Q
8 纤维脂、纤维醚 M
9 10 11 12 13 14 15 16 17
过氯乙烯树脂 G
烯类树脂
X
丙烯酸树脂 B
聚脂树脂
Z
环氧树脂
H
聚氨基甲酸脂 S
（1）清除表面的各种污垢； （2）对清洗过程的金属工件进行各种化
学处理，以提高涂层的附着力和耐蚀性； （3）机械方法进行处理以消除表面缺陷
和得到合适的表面粗糙度。
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预处理材料主要包括
脱脂剂、浸蚀剂、表调剂、磷化剂、钝化剂等。 脱脂剂主要用于除掉物体表面的油脂、油污及
附着物。 浸蚀剂用于除掉物体表面的腐蚀物、氧化物。 表调剂起到表面调整、表面活化作用。 磷化剂在表面形成一层磷酸盐化学转化膜。提
其用量少，作用大。 因此、助剂的使用技术已成为现代涂料发
展的重要内容之一。
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根据作用机理的不同、现代涂料的 助剂可分为以下四大类型：
1. 生产过程中使用的助剂，如消泡剂、润湿剂、 分散剂、乳化剂等。
2. 贮存过程中使用的助剂，如防结皮剂、防沉淀 剂等。
3. 施工过程中使用的助剂，如催干剂、固化剂、 流平剂、防流挂剂等。
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12．自动喷涂
用机器代替人的操作而实现喷涂自动化。涂装 机器人和涂装生产线使涂装技术满足现代化生 产的要求。
例如用于汽车车身的自动喷漆机主要有喷枪作 水平方向往复运动的顶喷机和喷枪作垂直方向 往复运动的侧喷机两种。它们都是由往复运动 机构、上下升降机构、涂料控制机构、喷枪、 自动换色装置，自动控制系统及机体等部分组 成。
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另一类成膜物质称为转化型成膜物质
它们在成膜过程中组成结构发生变化，形 成与原来组成结构完全不相同的涂膜。
由于转化型成膜物质具有能起化学反应的 官能团，在热氧或其它物质的作用下能够 聚合成与原有结构不同的不溶、不熔的网 状高聚物，即热固性高聚物；
因而所形成的涂膜是热固性的，通常具有 网状结构。如：干性油和半干性油、漆酚、 多异氰酸酯的加成物和合成聚合物等。
静电喷涂由于采用了先进的喷涂设备，与 手工喷漆法相比，具有以下特点：
1、提高涂料利用率 静电涂装是利用静 电引力将涂料粒子涂到被涂物上，因而能 大幅度减少因喷雾回弹和分散的损失，提 高了涂料利用率；手工喷涂的涂料利用率 为30～70%，而静电喷涂的涂料利用率可 达80～90%，
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2、提高产品质量 由于静电效应使涂膜 均匀丰满、光滑、附着力强，可达到高精 装饰要求。