水性防腐清漆在柴油发动机上的适用性研究

data-full-width-responsive="true"> 0 引言近几年，我国大气污染造成的危害引起了政府和社会的广泛重视，为改善大气环境，2013 年华北、京、津、冀和长三角地区已经率先出台了大气污染治理计划，溶剂型漆排放的VOC 已被列为大气治理计划的重点。在柴油机行业，用户对柴油机外观质量要求越来越高，各零部件分别涂装的分色涂装模式有力地提升了柴油机的外观质量，分色柴油机模式因此被越来越多的柴油机生产厂家所使用，但是分色涂装大多数是在零部件毛坯上就进行，导致柴油机零部件的机加工面失去色漆涂层的保护，因此，生产线现场喷涂的防腐清漆成为柴油机零部件免遭腐蚀的关键。为既能适应环保法规和改善涂装作业现场环境，又能满足分色柴油机对高防腐性能清漆的需要，与2 家涂料企业合作，共同开展了水性防腐清漆的适用性研究。1 产品要求清漆通常用来罩光，以提高被涂物表面的光泽，改善被涂物的外观质量。柴油机外围零部件材料种类较多,有镀锌件、灰铁件、塑料件和橡胶件等，这些材料决定了柴油机涂装固化时温度应满足如下条件：在100 ℃以下；尽量缩短固化时间以降低生产成本；涂层达到耐中性盐雾168 h；以空气喷涂作为水性防腐清漆的喷涂方式。根据柴油机的产品结构和材料特点、涂层性能和涂装工艺要求，开发的水性防腐清漆产品在满足现行RoHS 指令和GB 244092009《汽车涂料中有害物质限量》环保要求及相关涂料标准的前提下，还需满足涂层固化80 ℃30 min 的节能要求。2 涂层性能检测根据汽车制造商制定的汽车涂料涂层标准，制定了柴油机及其配套产品涂漆通用技术条件，规定了柴油机涂料涂层性能指标，见表1。经无锡市质检局的产品质量监督检验所和一汽技术中心材料研究所对水性防腐清漆性能的检验显示，首批供料的2 家产品，均达到了表1 的性能要求。3 涂装工艺在柴油发动机制造行业中，大多数工厂的柴油机整机涂装作业都是在完成柴油机总装和出厂前试车之后才进行的，水性防腐清漆是在色漆喷涂后进行喷涂。依据柴油发动机外形和构成材料的物理及化学性质，清漆固化成膜的温度要求不能超过90 ℃，在柴油机涂装线设定的烘干温度根据无锡柴油机厂的企业技术标准XC 31012012 要求的涂层性能指标和一汽技术标准Q/CAYT-122007 中对商用车发动机的涂装性能要求，参考CA/C302 的典型涂装方法2Cd 和柴油发动机制造行业内的所使用的涂装工艺，以及与水性防腐清漆合作厂家开发水性防腐清漆时的参数要求，设定了涂料烘干固化温度在80 ℃左右，烘干时间设定在30 min。根据相关的技术参数和时间，确定水性防腐清漆在涂装线上的固化工艺参数见表2。4 涂装废气排放检测柴油机涂装废气排放执行GB 162971996《大气污染物综合排放标准》，环保局在检测废气排放时，通常只对涂装生产过程中产生的废气检测苯、甲苯、二甲苯和非甲烷总烃4 项参数指标。一般在使用溶剂型漆时，废气需要经过处理之后才能达标排放，使用水性漆的目标之一就是使涂装废气能够达标直排。根据无锡市环保局下属的环境监测站的监测，首批供料的2 家产品，各项排放浓度均低于大气污染物综合排放标准，达到了在柴油机涂装正常生产过程中达标排放的目标。5 耐候性试验根据GB/T 92761996《涂层自然气候曝露试验方法》进行水性防腐清漆的耐候性试验，根据设定的工艺参数共喷涂制作了6 个水性清漆样品，将试验样品养护168 h 后移到室外场地进行自然暴露，曝晒时间为2013-07-25 至2013-10-28。以某家溶剂型漆（2 道色漆+1 道清漆）为参比样，对比测试2 家水性防腐清漆产品，进行现场评审，试验结果如下：（1）2 家水性防腐清漆制作的样板无粉化、变色、开裂、起泡、长霉、剥落情形发生；（2）在防腐性能方面，参比样基本没有生锈，2 个厂家的产品喷1 道20 m厚度的水性防腐清漆，样板均出现生锈现象，生锈面积约为20%～30℅；喷2 道40 m厚度的水性防腐清漆的2 个样板基本没有生锈。（3）在附着力方面，参比样为1 级；2 家水性防腐清漆样板为0～1 级。6 涂层兼容性水性防腐清漆喷涂情况比较复杂，面临着与铁质金属底材、水性/溶剂型面漆干/湿涂层的兼容性问题，在实际使用过程中需要试验水性防腐清漆与水性色漆和溶剂型漆的兼容性问题，以及测试涂层之间的附着力和外观变化。表3、表4 分别为2 家水性防腐清漆产品JS-1、BJ-2 与4 种状态面漆涂层的兼容性情况。涂层兼容性试验显示，水性防腐清漆能够满足：（1）满足底层漆膜为水性色漆干膜和水性色漆湿膜工艺；（2）底层漆膜为溶剂型漆干膜工艺。但不能满足底层漆膜为溶剂型湿膜工艺。7 结语(1) 通过2 家涂料企业所提供的产品，开发出了符合柴油机结构和材料特点的水性防腐清漆，经材料研究所和无锡市质检局性能检测显示，涂层性能符合无锡柴油机厂技术指标要求。(2) 耐自然气候性试验与溶剂型参比样对比，技术性能相当。(3) 经过涂装线试用，水性防腐清漆性能指标产品符合设定的涂料涂装工艺，改善了涂装作业现场环境，涂装生产过程中产生的废气，各项排放浓度均低于大气污染物综合排放标准，达到废气直排的GB/T 162971996《大气污染物综合排放标准》环保要求。(4) 根据试验结果，水性防腐清漆2 道喷涂达到40m厚度时，耐候性达到技术要求，能够直接在铁基金属基材上喷涂，可用于柴油机没有色漆保护的工件表面。（5）水性防腐清漆能够兼容铁基金属基材上的水性色漆干/湿膜、溶剂型漆干膜的涂层。在满足工艺的条件下，可以直接在水性色漆干/湿膜涂层、溶剂型漆干膜的涂层上直接喷涂水性防腐清漆。但不能在溶剂型漆湿膜上喷涂水性防腐清漆。