聚氨酯涂料施工操作工艺
大多数聚氨酯涂料原料用于反应性体系中。根据它们是单或双组分体系,需采用不同涂料特殊施工工艺。这不适用于单组分封闭聚异氰酸酯聚氨酯涂料,因其室温下是非活性体,仅在封闭剂解封温度以上才能交联。它们应用时可采用通用工艺如喷涂、辊涂、落帘涂布和浸涂。
单组分聚氨酯涂料施工操作
单组分聚氨酯涂料室温下属活性体,可通过与室温空气湿气反应进行交联。为避免不可控制的交联,涂料贮存期间必需使容器保持密封,不使涂料粘度增高或物料变稠。所用溶剂必需是聚氨酯级的,即其水质量分数不高于0.05%。为改善加有颜料涂料的贮存稳定性,添加除水化学品,以结合颜料中的残存水分。常用除水剂产品有Additive TI和 Additive OF( Borchers)和“ Desmodur MT”。
双组分聚氨酯涂料施工操作
所有双组分聚氨酯涂料的主要特征是其活化期受到限制,因组分一旦混合,交联反应即刻开始,结果导致粘度增加到极限,涂料开始凝胶(凝胶点)。
所谓活化期是涂料可在此期间施工而对质量无任何影响。实际上,依据配方,其范围可从几分钟到数小时。活化期越短,手工操作越难(手工混合组分,接着施工)。通常工业修补时用双组分施工机械和喷枪施工高活性双组分涂料,其活化期短于30分钟。
双组分喷涂施工操作
双组分涂料工业应用有两种选择:第一种是将物料用手工或用混合器将其均化,而后借助软管输入喷枪。其缺点是使用长软管,用后需清洗,损失涂料和溶剂。在组分反应时间之内(活化期)必需将混合所用涂料容器和输送组件彻底洗净这点非常重要。另一种是采用与静态混合器( Kenics)相结合或相连接的双组分喷枪。在各种可得到的混合器中,静态混合器是最常用于双组分施工中的一种。混合效果主要取决于涂料组分的粘度和其间的亲和力。高粘度或粘度差异较大时,混合器需备有相应大号螺旋元件。若操作高粘度物料,为了改善输送特性,混合和施工过程通常于“热态”即40℃-60℃下进行。因此,供料贮罐和输送软管也设计成可加热的。此操作法因显著缩短双组分体系的活化期而受到限制。
某些情况下,使用静态或动态( Ultraturrax)混合器均不能使处于临界可混性的双组分涂料获得足够的均一性。就水性双组分聚氨酯涂料而论,例如以非亲水改性聚异氰酸酯作固化剂组分的涂料,已被证实即是如此。此体系最好用喷射分散混合(见图1),即使极难混合的组分,也可获得高均一性产品,其漆膜质量良好。
![喷射分散混合器流程](https://www.aideruisen.com/wp-content/uploads/2021/09/1632669348-图4.5.jpg)
图1:喷射分散混合器流程
当以喷射分散操作时,聚异氰酸酯和多元醇首先通过平直喷预乳化。喷射分散器——钻有面对成双孔的喷口——释放组合料的压力(△p>20bar),生成粒径最大约1μm的微分散体。
根据所用双组分体系的粘度,喷涂器将使用带有空气喷雾(简称气喷)的喷枪(高压和低压操作),或在高粘度状况下,采用无空气喷枪,此技术也常用于单组分涂料。此外,也可用一空气辅助不通气喷涂器,此时快速涂料流被空气喷口均化。工业涂漆场合主要采用静电施工工具,在高电压-导电喷枪和接地工件间产生电场。将涂料加入喷枪,由于电场和工件施加的吸引力,涂料微滴以最小喷溅吸向并沉积在工件上。对涂料而言,最适宜的电导率是10-10S/cm至10-8S/cm。聚氨酯涂料也于此范围内沉积。根据喷雾和静电充电机理,静电涂漆工艺可分为三类,静电压缩空气和无气法,静电喷雾法以及高速旋转法。
静电喷枪(见图2)与通常喷枪采用同样机理将涂料雾化,但涂料微滴也接受静电电荷。几乎所有涂料均可以此方式喷涂。
![静电喷枪](https://www.aideruisen.com/wp-content/uploads/2021/09/1632669299-图4.6.jpg)
图2:静电喷枪
在静电喷涂工艺中,将涂料输入一高电压导电转钟(3000r/min)或圆盘中,而后用强电势喷雾。高导电涂料体系如水性涂料不能用此法。相反在高速旋转法中,喷雾完全通过机械力产生,与涂料导电性能无关。例如采用转速15000r/min~70000r/min的静电高速旋转钟。在高电压(90kV)下,涂料从旋转钟以切线方向排出(见图3)。此法主要用于自动涂漆设备,特别在汽车修补领域,现日益在一般工业涂漆中应用。水性双组分聚氨酯涂料的施工在以后文章中具体叙述。
![汽车工业漆用静电高速旋转喷雾器(钟)](https://www.aideruisen.com/wp-content/uploads/2021/09/1632669301-图4.7.jpg)
图3:汽车工业漆用静电高速旋转喷雾器(钟)
双组分计量器械
双组分计量器械用于计量固化剂和所需体积混合比的基料组分。根据器械类型,物料可混合、输送和计量(见图4)。
![双组分计量器械示意图说明](https://www.aideruisen.com/wp-content/uploads/2021/09/1632669302-图4.8-1024x690.jpg)
图4:双组分计量器械示意图说明
例如将基料和固化剂物料,从压力罐或通过环线输送进双组分计量器。用两种泵计量组分:活塞泵或齿轮泵。活塞泵耐用,且适用于高压下计量粘稠物料。其有双效应,可将物料向上或向下两行程输送。由于脉动的活塞加速(在转向点速度最小),喷射流可能发生脉动,在较长软管状况下,由于物料在软管内流动,脉动可衰减。
因活塞泵借助强制输送运作,通过气缸恒定容积和规定冲程长度,保证精确计量。但因清洗费时和费力,当转用其他色浆时,不能快速切换。如必需使用数种颜色颜料,常平行使用几台活塞泵。已可获得多用途适用泵。
齿轮泵确保无脉动使用,以致无需限定计量精确度(滑移量),它通常用于低到中压(高到50bar)范围内。常用不同的空气驱动和电动马达驱动泵。通过调节齿轮泵腔室大小和转速,可控制输送量。因容量小(由2ml开始),清洗快而有效,尤其当设备可用空气和溶剂交替(周期间隔短于30s)冲洗齿轮侧面时效果更佳,使用不同颜料时,可迅速切换。当使用可清洗齿轮泵时,仅需一台计量器用于混合基料。
连续施工涂料操作时,例如涂敷生产线,采用电子控制和监控双组分装置。智能电子程序控制和调节仪器,可使实际数值与设定的计量比例相符。如有需要,可自动调节量值到±5%容差临界值内。批料转换颜色可借助中间自动净洗器。