摘要：介绍了水性涂料在涂装生产线中遇到的痱子、流挂以及流挂引起的起泡问题，从涂装环境、设备、材料、管理方面分析了产生弊病的原因，制定了解决措施，通过持续改进，解决了痱子和起泡问题。
关键词：水性涂料；涂装；流挂；痱子
1 问题现象
我公司在 2018年 12月开始采用水性涂料涂装，批量切换时遇到低温、高湿的环境，喷涂过程中有起泡和痱子问题频发，严重影响现场生产。
1.1起泡
喷涂完后，在边角的位置容易产生流挂，烘干后流挂严重的地方产生 “马蜂窝 ”状的泡，用手一搓，面漆完全从底漆上脱掉。查看检测数据，膜厚范围在 85～ 110um，也未超标。
1.2痱子
面漆烘烤时工件两侧升温快且温度高，易产生 “痱子 ”，而中间部位温度低，出炉不干，影响修补。
2原因分析
当涂装技术人员和质量管理人员遇到涂层体系的缺陷 (弊病 )时，一定要规范地分析、解决问题。如果没有一套规范的流程，就会手忙脚乱。或简单地想象、推测，或不经验证就下结论，无法系统建立涂层体系缺陷 (弊病 )的 “病例 ”档案。因此建立起规范化分析问题的流程是非常重要的，如图 1所示 。
在水性漆批量切换第2天，收到部件涂装车间的报告，下线的部件在边角区域都出现流挂、气泡，修补出现严重缩孔，属于批量问题。问题发生后，我们对整个涂装过程按照涂装五要素逐一排查，工艺文件未发现明显问题，但在涂装环境、涂装设备、涂装材料、涂装管理方面存在问题。
2.1涂装环境
生产工厂地处于临港，距离东海仅 5km，属于典型的沿海亚热带季风气候，全年雨日 144 d，湿度较大。特别是 2018年冬季，阴雨不停，相对湿度高达 90％以上，晚上最低温度 5℃以下。工件表面冰凉，水性漆喷在工件上面挥发太慢，导致流挂。
2.2涂装设备
涂装车间为独立车间，流水线为半封闭状态，只有喷房和烤房能加热升温，喷涂时工件有时会低于露点温度。经过调查凌晨喷涂前的表面温度低于露点温度，这是产生流挂和起泡的重要原因。其次是面漆烘烤，通过炉温跟踪，发现面漆烤炉的暖风循环不合理，中间厚板部位受热极少，是导致流挂、起泡的另一个重要原因。经过 3 d的连续跟踪，流挂起泡部位基本都在工件底部边角，根据 炉温跟踪仪检测，此部位在面漆烤房中升温慢，原来烘烤风管从两边底部出热风，两边顶部回风，导致中间及边角部位受热不均匀，水挥发不及，就会产生流挂，流挂部位漆膜较厚，水挥发更慢，就会与固化剂中的异氰酸酯发生反应，产生 CO 2气体，形成气泡。温度升高，水浓度增大，水性聚氨酯反应速率增大。
2.3涂装材料
生产工厂靠近海洋环境，对水性漆来说更难以适应。经过在流平室观察，喷涂过后的底漆在流平过程中，比溶剂型漆更容易发生流挂。水性漆施工黏度高 (涂 -4杯检测高达 90s)，活化期短（混合后最佳施工时间 2 h以内 )，我们采用的是 WAGNER自动调漆系统和高压混气喷枪。涂装中引起流挂的原因很多，常见的是稀料选型、喷涂雾化程度、施工黏度高低等。水性涂料以水为稀料，无法调整，如果调漆时增加水量来降低黏度、提升雾化效果，对减少流挂有一点效果，但随着加水量的增多，到达一个拐点后，流挂会增多。因此降低施工黏度提升雾化效果应该主要从材料方面着手。
2.4涂装管理
随着挖机产销两旺，备库存成为常态。制造部为了追求产量，缩短节拍，没有严格按照工艺要求的参数执行，如流平时间、烘烤时间，在执行时大打折扣。水性漆的溶剂为水，其蒸发潜热 (2457.22 kJ／ kg)在已知溶剂中最大，流平时间不够，水分不能够及时挥发，进入烘房中涂层就容易产生痱子。作为管理者，必须了解水性漆的成膜原理 (如图 2所示 )。如果烘烤时间过短，水分不能完全蒸发，主剂中的乳胶粒子和固化剂就不会充分反应，不能形成完全固化的涂层，严重影响涂层的附着力，打磨修补时也容易形成缩孔等问题。
3改善对策及效果
3.1涂装环境改善
涂装外围环境 (雨、雪、霜等 )不以人的意志为转不能消除只能够改善、适应。低温高湿是涂装的天敌，改善涂装环境或者涂装条件是唯一的解决办法。如：底漆前预热母材，提高喷涂室温度，提高流平温度，改善烘房的循环风，阴雨或者低温天降低生产节拍等。
3.2 涂装设备改善
3.2.1加装预热室
加装底漆预热房，底漆喷涂时工件温度确保 ≥15℃，这样可解决工件表面温度低引起的结露、底漆流挂问题。
3.2.2增加防爆空调
面漆喷房前预留室及喷房安装工业防爆空调，底漆喷涂时工件温度能达到 15℃，喷涂施工环境温度为 20～ 30℃，解决停线后工件变凉、室温过低、溶剂不容易挥发而导致的喷涂流挂问题。
3.2.3烘房循环风改造
烘房改造前循环风如图 3所示，工件中部厚板区域受到的循环风量少，涂层一直是湿膜状态，处于流动状态。如果漆膜流动性保持时间太长，竖面的湿膜表面张力产生的回缩力不足以克服其重力时，就会产生流挂 [2]。
烘房改造后循环风如图 4所示，中间加装了风管，热风从两侧外围及中间厚板处一起对工件加热。重新对烤房的炉温进行了跟踪测试，发现热风更加均匀。从表 1可以看出，工件各个部位升温比较平缓，消除了边梁等 A面因急剧升温产生痱子、中间厚板受热小漆膜不干而引起的流挂、起泡问题。
3.3 涂装材料改进
涂料流变性的控制技术是水性涂料的设计关键。当水性涂料喷涂时，在高剪切力的状态下，水性涂料的黏度迅速下降，保证涂料具有良好的微粒化效果[3]；在流平状态下，解决油漆在底材或者底漆上“站得住”就成为一个关键。调整加触变剂成分、比例以及各种助剂的量就尤为重要。
3.3.1调整剪切触变剂比例
调整涂料配方的中剪切和高剪切触变助剂比例，以适当降低产品的黏度，调漆时在同等加水量的情况下，使得涂料的施工黏度 (涂一 4杯 )由原来的 110S左右降低到 95 S左右，雾化效果得到了提升，而又不会因为低黏度而流挂；调整后效果是比较明显的。
3.3.2调整慢干及快干成膜助剂的量
减少慢干成膜助剂的量，适当增加快干成膜助剂的量，籍以缩短漆膜表干时间，增强抗流挂性。
3.4涂装管理改进
3.4.1严格执行工艺文件
工艺文件是指导现场生产的唯一 “法律文件 ”，不能因为任何原因而违背工艺，禁止通过中控面板改变工艺参数。要严格按工艺参数，确保流平时间、烘烤时间满足水性涂料的施工要求。
3. 4. 2合理设置烘烤温度
根据环境的温湿度，调整喷房、烘房的温湿度，烤房实行分段加热，使得水分在低温段就大部分挥发。
3. 4. 3改善喷涂手法
原来溶剂型漆采用 “高压无气 +静电 +空气辅助喷涂 ”，雾化好，上漆率高且溶剂也易挥发。而水性漆采用高压混气喷涂，上漆率相对较低，水不易挥发，如果还是采用溶剂型喷涂手法，很容易产生流挂，所以要对喷漆工作业手法进行指导 (多道喷涂 )，纠正一次喷涂过厚的现象。
3. 4. 4及时更换枪嘴
相对于溶剂型漆，水性漆的枪嘴更加容易磨损，一般使用只有 3 d左右。如果不能及时更换枪嘴，出漆量大，也很容易产生流挂。
3. 4. 5加强培训
生产员工以前使用的是溶剂型漆，员工在对油漆的认知及使用方面已经形成一种固化的思维模式，认为水性漆和溶剂型漆是一样的。但事实上水性漆具有表面张力大、腐蚀性强、蒸发潜热大等缺点，对环境和设备的适应性更差，对前处理要求更严。所以要组织员工，从材料到工艺进行系统培训，并及时到制造现场迸行巡检、纠错。
4结语
通过对涂装环境、设备、材料、管理 4个方面的持续改进，在涂装专家以及涂料厂家通力协作下，使涂装问题迅速解决，质量和产能都能稳定。改善后从涂装质量群中及自检表记录来看，起泡、流挂、痱子等涂层弊病得到解决，公司顺利完成从溶剂型漆向环保水性涂料的批量切换。 #涂料#水性漆#底漆收藏
在水性漆批量切换第2天，收到部件涂装车间的报告，下线的部件在边角区域都出现流挂、气泡，修补出现严重缩孔，属于批量问题。问题发生后，我们对整个涂装过程按照涂装五要素逐一排查，工艺文件未发现明显问题，但在涂装环境、涂装设备、涂装材料、涂装管理方面存在问题。
2.1涂装环境
生产工厂地处于临港，距离东海仅 5km，属于典型的沿海亚热带季风气候，全年雨日 144 d，湿度较大。特别是 2018年冬季，阴雨不停，相对湿度高达 90％以上，晚上最低温度 5℃以下。工件表面冰凉，水性漆喷在工件上面挥发太慢，导致流挂。
3改善对策及效果
3.1涂装环境改善
涂装外围环境 (雨、雪、霜等 )不以人的意志为转不能消除只能够改善、适应。低温高湿是涂装的天敌，改善涂装环境或者涂装条件是唯一的解决办法。如：底漆前预热母材，提高喷涂室温度，提高流平温度，改善烘房的循环风，阴雨或者低温天降低生产节拍等。
3.2 涂装设备改善
3.2.1加装预热室
加装底漆预热房，底漆喷涂时工件温度确保 ≥15℃，这样可解决工件表面温度低引起的结露、底漆流挂问题。
3.2.2增加防爆空调
面漆喷房前预留室及喷房安装工业防爆空调，底漆喷涂时工件温度能达到 15℃，喷涂施工环境温度为 20～ 30℃，解决停线后工件变凉、室温过低、溶剂不容易挥发而导致的喷涂流挂问题。
3.2.3烘房循环风改造
烘房改造前循环风如图 3所示，工件中部厚板区域受到的循环风量少，涂层一直是湿膜状态，处于流动状态。如果漆膜流动性保持时间太长，竖面的湿膜表面张力产生的回缩力不足以克服其重力时，就会产生流挂 [2]。
烘房改造后循环风如图 4所示，中间加装了风管，热风从两侧外围及中间厚板处一起对工件加热。重新对烤房的炉温进行了跟踪测试，发现热风更加均匀。从表 1可以看出，工件各个部位升温比较平缓，消除了边梁等 A面因急剧升温产生痱子、中间厚板受热小漆膜不干而引起的流挂、起泡问题。
3.3 涂装材料改进
涂料流变性的控制技术是水性涂料的设计关键。当水性涂料喷涂时，在高剪切力的状态下，水性涂料的黏度迅速下降，保证涂料具有良好的微粒化效果[3]；在流平状态下，解决油漆在底材或者底漆上“站得住”就成为一个关键。调整加触变剂成分、比例以及各种助剂的量就尤为重要。
3.3.1调整剪切触变剂比例
调整涂料配方的中剪切和高剪切触变助剂比例，以适当降低产品的黏度，调漆时在同等加水量的情况下，使得涂料的施工黏度 (涂一 4杯 )由原来的 110S左右降低到 95 S左右，雾化效果得到了提升，而又不会因为低黏度而流挂；调整后效果是比较明显的。
3.3.2调整慢干及快干成膜助剂的量
减少慢干成膜助剂的量，适当增加快干成膜助剂的量，籍以缩短漆膜表干时间，增强抗流挂性。
3.4涂装管理改进
3.4.1严格执行工艺文件
工艺文件是指导现场生产的唯一 “法律文件 ”，不能因为任何原因而违背工艺，禁止通过中控面板改变工艺参数。要严格按工艺参数，确保流平时间、烘烤时间满足水性涂料的施工要求。
3. 4. 2合理设置烘烤温度
根据环境的温湿度，调整喷房、烘房的温湿度，烤房实行分段加热，使得水分在低温段就大部分挥发。
3. 4. 3改善喷涂手法
原来溶剂型漆采用 “高压无气 +静电 +空气辅助喷涂 ”，雾化好，上漆率高且溶剂也易挥发。而水性漆采用高压混气喷涂，上漆率相对较低，水不易挥发，如果还是采用溶剂型喷涂手法，很容易产生流挂，所以要对喷漆工作业手法进行指导 (多道喷涂 )，纠正一次喷涂过厚的现象。
3. 4. 4及时更换枪嘴
相对于溶剂型漆，水性漆的枪嘴更加容易磨损，一般使用只有 3 d左右。如果不能及时更换枪嘴，出漆量大，也很容易产生流挂。
3. 4. 5加强培训
生产员工以前使用的是溶剂型漆，员工在对油漆的认知及使用方面已经形成一种固化的思维模式，认为水性漆和溶剂型漆是一样的。但事实上水性漆具有表面张力大、腐蚀性强、蒸发潜热大等缺点，对环境和设备的适应性更差，对前处理要求更严。所以要组织员工，从材料到工艺进行系统培训，并及时到制造现场迸行巡检、纠错。
4结语
通过对涂装环境、设备、材料、管理 4个方面的持续改进，在涂装专家以及涂料厂家通力协作下，使涂装问题迅速解决，质量和产能都能稳定。改善后从涂装质量群中及自检表记录来看，起泡、流挂、痱子等涂层弊病得到解决，公司顺利完成从溶剂型漆向环保水性涂料的批量切换。
