隨著人們環(huán)保意識的提高和國家對大氣污染治理的加強，源頭替代成為涂裝行業(yè)VOC治理的首要選擇。工程機械行業(yè)也將源頭替代作為涂裝VOC減排的主要途徑，進行涂裝工藝設備改造、更新，加大了高固含涂料、粉末涂料、水性涂料等低VOC涂料的推廣應用。但是，高固含涂料、粉末涂料、水涂料也都有其缺點。高固含涂料仍然是溶劑型涂料，使用過程仍產生較大量的VOC，粉末涂料因為固化能耗問題在應用范圍上存在一定局限性，水性涂料由于其工藝條件要求嚴格，不滿足條件的生產線不能推廣應用。

無溶劑涂料是一種環(huán)保型涂料，VOC含量一般低于10%，常見的有環(huán)氧涂料、丙烯酸聚氨酯涂料、聚氨酯涂料、聚脲涂料等，在地坪、工程管道、儲罐等行業(yè)得到了較好的應用，但在工程機械行業(yè)的應用幾乎為零。近年來，無溶劑涂料的應用研究逐漸增多，荊夕慶等通過對高固含涂料、水性涂料、無溶劑涂料的生命周期進行分析，認為無溶劑涂料優(yōu)于高固含涂料和水性涂料；涂料科研院所和涂料企業(yè)也加大了對無溶劑涂料的研發(fā)；工程機械企業(yè)技術人員也開始關注無溶劑涂料，齊祥安對普通溶劑型涂料、高固含涂料、水性涂料、粉末涂料、UV固化涂料、天冬聚脲涂料的VOC含量、涂層質量、性能和成本、能量消耗、投資費用等方面進行了分析評價，認為天冬聚脲涂料是工程機械涂料的最佳選擇，并對天冬聚脲涂料進行了工藝試驗。無溶劑涂料和水性涂料、粉末涂料等一樣，在工程機械行業(yè)應用有一定的優(yōu)勢，但也存在需要改善的地方和需要解決的問題。本文將結合無溶劑涂料的現(xiàn)狀及工程機械涂裝的特點進行分析和討論，以期促進無溶劑涂料在工程機械行業(yè)的推廣應用。

一、工程機械對涂料的要求

工程機械作為一類專用機械設備，功能、工況等有著自身的特點，因此涂裝用涂料、涂裝工藝設備等也有別于其他機械設備。工程機械涂裝的功能主要有防銹保護和裝飾功能。工程機械設備基本都是室外作業(yè)，工況多樣，而且，很多工程機械設備會跨區(qū)域作業(yè)，在一年之內可能經歷多種不同的環(huán)境。因此，工程機械涂裝要考慮不同環(huán)境下的防銹性能，還要考慮不同環(huán)境下的耐候性，使工程機械在壽命期內的褪色、失光維持在一定的范圍，保持良好的外觀。工程機械零部件在整機上位置的不同，使得涂裝涂層功能的重點、性能指標要求也不同。企業(yè)一般會根據零部件所在位置，將涂裝質量要求分為不同的等級。駕駛室、機罩等重要外觀覆蓋件對涂層光澤、耐候性等要求高。涂層的性能和施工質量有關，但涂料本身的性能是基礎。HG/T4339—2012《工程機械涂料》規(guī)定了工程機械溶劑型防銹底漆和通用底漆的技術指標，以及聚氨酯面漆和其他面漆及涂層體系的技術指標。雖然HG/T4339—2012對面漆光澤沒有明確要求，但隨著工程機械的發(fā)展，整機企業(yè)對產品主要外觀件的面漆光澤都要求85甚至90以上。在涂層耐鹽霧性和耐老化性要求上，主要工程機械企業(yè)的產品涂裝除了工作裝置、底盤等部件，機架、駕駛室、覆蓋件等要求都提高到了1000h以上，有的企業(yè)甚至提高到了1500h（耐鹽霧測試結果要求不起泡、不生銹、不開裂、不剝落，耐老化測試結果要求不起泡、不生銹、不開裂、不剝落、不粉化、變色≤2級、失光≤2級）。工程機械對涂裝的裝飾性要求在各類機械設備中是要求較高的。

對于工程機械溶劑型涂料中VOC的含量，已經執(zhí)行國家標準GB30981—2020《工業(yè)防護涂料中有害物質限量》或GB/T38597—2020《低揮發(fā)性有機化合物含量涂料產品技術要求》。工程機械用涂料除了需要滿足工程機械產品涂層的防護、裝飾性能，還需要適應工程機械涂裝施工的工藝條件，如施工環(huán)境溫濕度、干燥溫度及產能、節(jié)拍等。

二、無溶劑涂料在工程機械行業(yè)的應用分析

無溶劑涂料在交通設施、電力、石油化工、水務工程等領域都有成功應用，并且涂料和施工工藝也已有國家或行業(yè)標準。如HG/T5177—2017《無溶劑防腐涂料》、GB/T31361—2015《無溶劑環(huán)氧液體涂料的防腐蝕涂裝》。但是在工程機械行業(yè)的大規(guī)模應用還需要探討和研究。

2.1 無溶劑涂料的環(huán)保優(yōu)勢

無溶劑涂料固含量高于90%，GB/T31361—2015規(guī)定無溶劑涂料2個組分混合后的固含量≥95%，HG/T5177—2017要求無溶劑涂料固含量≥98%，有的無溶劑涂料產品的固含量甚至達到100%。因此，從環(huán)保角度而言，無溶劑涂料是工程機械涂裝中一個很好的選擇。當然，工程機械選擇涂料不僅僅是看環(huán)保性，還要考慮防腐蝕性、裝飾性、工藝性等。HG/T5177—2017規(guī)定了環(huán)氧類和聚氨酯類無溶劑涂料的技術指標。

2.2 涂層性能的優(yōu)勢與劣勢

HG/T5177—2017中的防腐性指標要求高于HG/T4339—2012，展現(xiàn)了無溶劑涂料優(yōu)良的防腐蝕性能。但是，HG/T5177—2017中耐老化性能指標低于HG/T4339—2012，這是由于無溶劑涂料一般不區(qū)分底漆、面漆，因此無溶劑涂料在裝飾性涂裝應用方面受到限制。

HG/T5177—2017適用的產品有電力、交通設施、石油化工、建筑工程、海洋工程、市政工程、水務工程等鋼結構的防腐蝕保護。顯然，HG/T5177—2017適用的都是固定設施的防腐蝕保護，而這些固定設施對裝飾性要求較低，重點是防腐蝕保護功能要求。工程機械則屬于移動類的工程設備，對涂料的防腐蝕保護性能和裝飾性要求都較高，因此HG/T5177—2017規(guī)定的無溶劑防腐涂料不適用于工程機械設備。GB/T31361—2015則明確指出，無溶劑環(huán)氧液體涂料適用于金屬材料的涂裝，但是不適用于裝飾涂層。

王恩清利用端環(huán)氧基聚氨酯樹脂和端氨基聚氨酯樹脂制備的無溶劑環(huán)氧聚氨酯涂料具有優(yōu)異的物理機械性能和耐化學腐蝕性能，固含量為98.2％，可一次性厚涂，干膜厚度可達1000μm。但該涂料特別適合于石油儲罐、化工設備、橋梁、船舶、海上設施、輸油輸水管道等重防腐領域。在無溶劑涂料研發(fā)的相關文獻中，較少有關于光澤和耐老化的參數。胡興蘭等報道了無溶劑涂料的光澤和耐老化指標，光澤（60°）達到了80，QUV耐老化性達到1000h，氙燈耐老化性達到1500h，但是沒有關于失光的評定。

無溶劑涂料涂層的防腐蝕能力一方面與涂料配方有關，一方面與其涂層較厚有關。無溶劑涂料的涂層厚度一般在200μm以上，而工程機械行業(yè)涂裝標準JB/T5946—2008要求底漆、面漆的厚度均≥80μm（滿足GB/T28699—2012附錄A中表A.1和表A.3鋼結構在C2~C4大氣腐蝕環(huán)境下涂層配套體系要求），但總厚度仍然較GB/T31361—2015規(guī)定的最低200μm低很多。HG/T5177—2017規(guī)定測試樣板的厚度為（250±50）μm，而HG/T4339—2012中底漆耐鹽霧測試規(guī)定的涂層厚度為（45±5）μm，面漆耐鹽霧、耐老化測試規(guī)定的涂層厚度為145μm（底漆+中涂+面漆，均取規(guī)定厚度的上限），而且現(xiàn)在工程機械涂裝已經取消了中涂，在對涂料檢測時的實際厚度低于145μm。

2.3 施工工藝的適應性

無溶劑涂料與現(xiàn)有工程機械使用的水性涂料、高固含涂料相比，在工藝性方面有優(yōu)點也有缺點。無溶劑涂料具有優(yōu)異的厚涂性，一次噴涂厚度可達200~500μm，HG/T5177—2017規(guī)定無溶劑涂料的流掛性≥350μm，這是水性涂料、高固含涂料所不能及的。但是，工程機械設備的涂層并不需要那么厚，這就要求無溶劑涂料噴涂的厚度可調整控制，一次性噴涂厚度最好在70~100μm，底漆+面漆的厚度在140~200μm。當然，這也要求無溶劑涂料在這個厚度下的各種物理、化學性能達到工程機械涂裝的要求。

2.3.1 干燥性

HG/T4339—2012對涂料烘干性有要求，HG/T5177—2017只有表干和實干的要求，且技術指標低于HG/T4339—2012要求。雖然無溶劑涂料固化時間可以調節(jié)，固化時間短則適用期也短；適用期加長則固化干燥時間也會加長。HG/T5177—2017適用的都是固定工程設施的涂裝，一般都是設備安裝固定后進行涂裝，涂裝后自干即可，不需要進行加熱烘干，也很難進行大面積加熱烘干，因此表干的時間長，且沒有烘干的技術要求。但工程機械不一樣，都是工廠流程化生產，工件涂裝只是工程機械制造中的一道工序，涂層干燥后才能往下一道工序轉。涂層的干燥必須控制在一定的時間才能滿足大規(guī)模、流水線的生產。另外，如果表干時間長，涂層表面被污染的幾率增大，影響涂層的外觀裝飾性能。程原等制成了一種環(huán)氧非異氰酸酯聚氨酯無溶劑涂料，耐鹽霧性達到4000h，而且表干時間僅25min，實干時間僅120min，但沒有外觀及耐老化性能數據。

2.3.2 流平性

無溶劑涂料通常黏度較高，需采用特殊的施工工具和工藝。由于無溶劑涂料固含量高，黏度增大，普通空氣噴涂不能正常噴出，需要壓力高的新型無氣泵。另外，無溶劑涂料反應快，因此適用期短。如果調整延長適用期，則干燥固化時間加長。由于無溶劑涂料固含量高，從噴槍噴嘴噴出到達工件表面的顆粒較大，加上反應固化較快，涂料流平效果差，因此很難得到光澤較高的涂層，這也是無溶劑涂料裝飾性相對較差的原因。因此，如果要將無溶劑涂料用于工程機械的裝飾性涂裝，需要改善其流平性，使表面平整、光滑、均勻、光亮。

三、無溶劑涂料在工程機械行業(yè)推廣應用的條件

無溶劑涂料在工程機械的推廣應用一方面需要工程機械企業(yè)用其長避其短，另一方面需要溶劑型涂料生產企業(yè)留其長改其短。

3.1 工程機械涂裝裝飾性能要求的讓步

由于客戶的需求和市場的競爭，工程機械對涂裝外觀質量的要求越來越高。現(xiàn)在工程機械主要外觀面的面漆光澤都要求85以上，部分企業(yè)要求90以上。而無溶劑涂料在防腐蝕、厚涂性上優(yōu)勢明顯，但在涂層外觀、光澤方面卻是短板。因此，就目前無溶劑涂料而言，要在工程機械行業(yè)大規(guī)模應用是不可能的，除非工程機械涂裝倡導綠色涂料及工藝，改變高裝飾性的要求，即用其長避其短。且需要得到工程機械的用戶支持，更需要政府的大力倡導和推動。否則，在激烈的市場競爭下，難有企業(yè)愿意降低涂裝的質量標準，尤其是顏色、光澤這類客戶可直接感觀的指標。

3.2 無溶劑涂料裝飾性能提高

雖然筆者認為工程機械涂裝應以防銹保護為主，重點延長設備的使用壽命。但是從工程機械涂裝的發(fā)展來看，不僅防腐蝕性在提高，裝飾性也在提高，而且提高得更快，有的工程機械企業(yè)已經在產品上使用了金屬漆。因此，想要無溶劑涂料在工程機械行業(yè)得到推廣應用，按目前的發(fā)展態(tài)勢來說，必須提高其裝飾性，涂層要均勻、平滑、光亮，而且在一定壽命期內，涂層不能明顯失光、褪色。在無溶劑涂料產品開發(fā)時，需增加光澤以及耐老化性的指標。

3.3 無溶劑涂料工藝性能改善

工程機械用無溶劑涂料的開發(fā)應結合工程機械生產及涂裝工藝、設備來展開，最好是在不改變現(xiàn)有工藝條件的情況下就可以使用。根據工程機械涂裝的工藝特點，無溶劑涂料的開發(fā)在工藝性方面需改善薄涂性、流平性和干燥性。當然，為了使用性能優(yōu)異的涂料，工程機械的涂裝工藝條件也可以進行一定的改變，以適應無溶劑涂料的應用。

3.4 無溶劑涂料具有效率成本優(yōu)勢

目前，由于無溶劑涂料在工程機械行業(yè)沒有批量應用，因此無溶劑涂料的實際應用效率、成本較現(xiàn)有的高固含溶劑型涂料、粉末涂料、水性涂料等的變化還沒有數據支撐。但是，這是無溶劑涂料在工程機械行業(yè)應用必須面臨的問題。因此，工程機械用無溶劑涂料的研究和應用在滿足各項性能的情況下，綜合成本不能明顯增加，也不能造成涂裝生產效率的下降。

四、結語

無溶劑涂料目前在工程機械行業(yè)的應用仍處于工藝試驗階段。由于無溶劑涂料的環(huán)保優(yōu)勢，可作為工程機械涂料選擇的一個方向。但是，現(xiàn)有無溶劑涂料涂層的裝飾性能、耐老化性能、施工的干燥性能等與工程機械涂裝要求和工藝條件等還存在一定的差距，需要進一步的研究和試驗。工程機械涂裝用無溶劑涂料需要根據工程機械涂裝功能需要、工藝特點等有針對性地開發(fā)。

針對工程機械涂裝的特點和要求，無溶劑涂料用作面漆時需要提高光澤，以提高裝飾性，同時需要提高耐老化性能，尤其是提高保光保色性能。另外，無溶劑涂料需要改善干燥的工藝性，縮短表干及烘干的時間，滿足流程化的連續(xù)生產。工程機械企業(yè)應結合自己生產供應與設備情況，開展工藝試驗和驗證，重點是通過工藝參數選擇優(yōu)化提高涂層的平整、均勻性，通過不同干燥條件驗證涂層的干燥性，選擇既適應生產工藝條件又節(jié)能的干燥工藝。

另外，還需要進行無溶劑涂料的涂層性能測試和數據分析。一方面可以確定滿足工程機械涂裝防護要求的最低涂層厚度，以及實現(xiàn)較薄涂層的施工方法。一方面要確定厚涂對工程機械涂裝生產效率、成本的實際影響，以及和現(xiàn)有水性涂料、粉末涂料等的對比結果。如此才能更好地將無溶劑涂料在工程機械行業(yè)推廣應用。

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