敘述了工程機(jī)械選用各種低VOC涂料方案的特點(diǎn);使用綜合加權(quán)評(píng)分法分析了各種低VOC涂料對(duì)工程機(jī)械涂裝的影響要素及權(quán)重;探討了適合工程機(jī)械的具有"低VOC、低成本、高質(zhì)量"的聚天門(mén)冬氨酸酯聚脲涂料(天冬聚脲涂料)的應(yīng)用問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：涂料涂裝?低VOC涂料?工程機(jī)械?水性涂料?粉末涂料?高固體分涂料?UV涂料?天冬聚脲涂料

1 工程機(jī)械行業(yè)對(duì)低VOC涂料的艱難選擇

? ? 隨著制造工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)正處在歷史上*嚴(yán)重的大氣污染狀態(tài)，霧霾問(wèn)題已經(jīng)引起全國(guó)方方面面的高度重視。根據(jù)有關(guān)研究資料介紹，VOC是霧霾的主要形成因素之一，而涂料涂裝行業(yè)是VOC排放源之一。我國(guó)各級(jí)政府及環(huán)保相關(guān)部門(mén)，陸續(xù)頒布了強(qiáng)硬的環(huán)保強(qiáng)制措施，在全國(guó)各地形成了治理霧霾的高壓態(tài)勢(shì)，涂料、涂裝行業(yè)也成為重點(diǎn)監(jiān)控、治理的對(duì)象之一。因此，很多涂料與涂裝企業(yè)，面臨著巨大的重大挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。

? ? 在涂料、涂裝行業(yè)中，環(huán)保治理的主要內(nèi)容是VOC、溶劑毒性、涂料重金屬及其他有害物質(zhì)等。其中，VOC的危害及其治理，是目前行業(yè)內(nèi)*為關(guān)心的重要內(nèi)容。治理VOC的方法有很多種，大致可以分為兩類：一類是在涂料制造與涂裝過(guò)程中，使用各種廢氣治理方法進(jìn)行處理，比如活性炭(或沸石)吸附法、燃燒與催化燃燒法、低溫等離子處理法等等；一類是從涂料、涂裝的原材料進(jìn)行控制，減少或不使用含有VOC的材料，從而達(dá)到減少VOC排放的目的。兩者相比，后者是從根源上進(jìn)行解決VOC的排放，更具有“事半功倍”的效果。使用“低VOC涂料”，與事后治理相比(涂裝過(guò)程中的廢氣處理)是更有效的方法。關(guān)于“低VOC涂料”目前沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和定義，建筑涂料行業(yè)是將VOC在30 g/L以下的涂料稱為“低VOC涂料”，VOC在1 g/L以下的涂料稱為“零VOC涂料”。財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)局的財(cái)稅[2015]16號(hào)文規(guī)定，自2015年2月1日起對(duì)涂料征收4%的消費(fèi)稅(對(duì)施工狀態(tài)下VOC含量≤420g/L的涂料免征消費(fèi)稅)。國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 2537—2014《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》中，將汽車涂料規(guī)定為VOC為75～150g/L……鑒于此種情況，為了討論問(wèn)題方便，本文暫且將VOC含量低于溶劑型涂料的涂料稱為“低VOC涂料”。

? ? 作為工程機(jī)械行業(yè)與其他使用涂料進(jìn)行涂裝的制造行業(yè)類似，所要追求的目標(biāo)就是要實(shí)現(xiàn)“低VOC排放、低成本涂裝、高涂層質(zhì)量”的目標(biāo)，這也是企業(yè)決策者(主管領(lǐng)導(dǎo))和涂裝工程師共同追求的決策目標(biāo)。但是，由于涂裝技術(shù)的特殊性，確實(shí)讓人感到是“霧里看花”、“剪不斷，理還亂”，有認(rèn)識(shí)上的模糊性。同時(shí)，“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，低VOC涂料的選擇與使用，涵蓋了涂裝技術(shù)及企業(yè)管理的各種各樣的問(wèn)題，涉及企業(yè)的方方面面，如何使用有限的資源，獲得*佳經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，不但是一個(gè)簡(jiǎn)單的涂裝技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)也是一個(gè)復(fù)雜的決策選擇問(wèn)題，需要使用決策的理論和方法進(jìn)行分析、思考。作者在本文中試圖從涂裝技術(shù)與企業(yè)決策管理的角度，總結(jié)工程機(jī)械工廠選擇、使用“低VOC涂料”的一些體會(huì)，拋磚引玉，供涂料涂裝行業(yè)內(nèi)的各位同行參考。

2 低VOC涂料選擇的影響因素與權(quán)重系數(shù)

? ? 一般選擇工程機(jī)械涂料時(shí)，要考慮到如下幾個(gè)因素：

(1)涂料涂層是否符合產(chǎn)品(設(shè)備)的使用環(huán)境；

(2)涂料涂層是否滿足產(chǎn)品(設(shè)備)的設(shè)計(jì)或使用壽命；

(3)涂料在所規(guī)定的工藝條件下形成的涂層是否能達(dá)到涂層體系的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

(4)涂料是否有實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)、業(yè)績(jī)或模擬試驗(yàn)；

(5)涂料在現(xiàn)有或改造后的涂裝生產(chǎn)條件下的工藝性如何；

(6)涂料與其他表面工程技術(shù)的配套情況如何；

(7)涂料的性能價(jià)格比如何。

? ? 但是，在目前“新常態(tài)”的條件下，形勢(shì)的變化使影響因素變得復(fù)雜起來(lái)，決策難度加大?，F(xiàn)在新建工程機(jī)械涂裝工廠或涂裝車間，可能性很小，主要以現(xiàn)有工程機(jī)械的涂裝車間(工廠)進(jìn)行分析。同時(shí)，市場(chǎng)不景氣、銷售額大幅度下降，企業(yè)*為關(guān)心的難點(diǎn)問(wèn)題，如投資的大小或成本的高低，也都成為評(píng)價(jià)的重要因素。

? ? 綜合考慮各種情況以及使用“綜合加權(quán)評(píng)分法”的便利，本文特別選擇出“VOC含量及排放、涂層體系質(zhì)量、綜合成本、能量消耗、投資費(fèi)用、實(shí)施難易”6個(gè)影響因素進(jìn)行分析。

2.1 VOC含量及排放

? ? VOC含量及排放的法律法規(guī)的要求，是*重要的影響因素之一。如果沒(méi)有嚴(yán)格法規(guī)的出臺(tái)，就不會(huì)觸動(dòng)企業(yè)的行為，良心和責(zé)任感在經(jīng)濟(jì)效益面前是軟弱的。對(duì)企業(yè)“停產(chǎn)、雙罰、刑事責(zé)任”等，直接影響涂料的選擇與切換的決心。

2.2 涂層體系質(zhì)量

? ? 涂層體系質(zhì)量也是重要的影響因素。不能保證產(chǎn)品涂層質(zhì)量的低VOC涂料，將會(huì)降低或者嚴(yán)重影響企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，導(dǎo)致銷售下降，影響全體員工的“飯碗”，這是毋庸置疑的。但是，由于涂層體系的質(zhì)量有“隱蔽性、滯后性”，在對(duì)質(zhì)量問(wèn)題的判定上就會(huì)出現(xiàn)不尊重客觀規(guī)律，按“上級(jí)意志”辦事的傾向。

2.3 綜合成本

? ? 綜合成本包括涂料及稀料等輔料、人工、能耗(水、電、壓縮空氣、煤氣、蒸汽等)、環(huán)保設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用等。如果因?yàn)榈蚔OC涂料的采用，加大了工程機(jī)械的制造成本，就會(huì)擠壓產(chǎn)品帶來(lái)的利潤(rùn)，利潤(rùn)下降會(huì)引發(fā)企業(yè)的各種矛盾，嚴(yán)重影響企業(yè)的生存與發(fā)展。

2.4 能量消耗

? ? 控制能耗是國(guó)家“節(jié)能減排”重要措施，是衡量企業(yè)整體素質(zhì)的重要指標(biāo)。與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)制造業(yè)能耗指標(biāo)高高在上，不降低能耗指標(biāo)，我們現(xiàn)有的能源體系，將無(wú)法支撐制造業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，能耗指標(biāo)是考核工程機(jī)械廠的一個(gè)重要內(nèi)容，也是綜合成本的一部分。

2.5 投資費(fèi)用

? ? 自2011年以來(lái)，工程機(jī)械行業(yè)銷售連續(xù)大幅度下滑，各企業(yè)普遍銷售不景氣，產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩。目前投資乏力，大幅度增加投資改造涂裝車間、新增涂裝設(shè)備大量已不可能。限于目前各企業(yè)拮據(jù)的經(jīng)濟(jì)條件，能夠使用已有涂裝車間和設(shè)備的低VOC涂料是*佳選擇。使用*少的投資和成本，達(dá)到國(guó)家或當(dāng)?shù)氐腣OC排放標(biāo)準(zhǔn)是*好的選擇。汽車行業(yè)由于是技術(shù)與資金高度密集的行業(yè)，在新建或改建涂裝車間、設(shè)備時(shí)，均已投資或預(yù)留了使用水性涂料、高固體分涂料的工藝和設(shè)施，在使用低VOC涂料時(shí)，其改造費(fèi)用就不會(huì)有很大的投資。與此相反，工程機(jī)械行業(yè)在大干快上時(shí)，“蘿卜快了不洗泥”，涂裝設(shè)施嚴(yán)重滯后，在使用雙組分溶劑型涂料(2K涂料)涂裝時(shí)，產(chǎn)品涂層質(zhì)量還可以湊合，但是，要改用水性涂料等低VOC涂料時(shí)，所需要的投資費(fèi)用就成為一大難題。

2.6 實(shí)施難易

? ? 在使用低VOC涂料的過(guò)程中，實(shí)施的難易程度是制定涂料方案的重要指標(biāo)。實(shí)施的難易直接影響實(shí)施的進(jìn)度，由于是在不停產(chǎn)的情況下進(jìn)行設(shè)施改造和涂料切換，進(jìn)度的快慢又直接影響企業(yè)的生產(chǎn)和效益。

? ? *簡(jiǎn)便易行的實(shí)施方案，就是使用現(xiàn)有的工藝(或簡(jiǎn)化工藝)設(shè)備、土建公用條件，直接進(jìn)行低VOC涂料的切換，獲得達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求的涂層體系。*難于實(shí)施的方案，就是對(duì)現(xiàn)有的工藝、設(shè)備、土建公用條件進(jìn)行改造(調(diào)整、新增)，要進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、審批、招標(biāo)、采購(gòu)、施工、驗(yàn)收等工作，均需要大量的人和財(cái)物的投入，嚴(yán)重影響企業(yè)的生產(chǎn)安排和經(jīng)濟(jì)效益。

? ? 另外，各工程機(jī)械工廠都有大量的條件較差的外協(xié)廠。在“多品種、少批量、條件差”實(shí)際情況下，即使主機(jī)廠有能力投資進(jìn)行改造，大量外協(xié)廠本來(lái)涂裝設(shè)施的水平就低，利潤(rùn)很少，讓其進(jìn)行改造，也是很困難的事情。眾多外協(xié)件不能有效應(yīng)用低VOC涂料，就會(huì)影響整機(jī)的涂料切換和涂裝質(zhì)量。

3 各種類型低VOC涂料的分析評(píng)價(jià)與選擇

3.1 各種低VOC涂料方案的特點(diǎn)

? ? 涂料制造技術(shù)的進(jìn)步為涂裝提供了各種低VOC涂料，對(duì)于工程機(jī)械制造行業(yè)的涂裝如何根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行選擇，尚需按照“涂裝5要素”進(jìn)行細(xì)致的分析。表1為各種低VOC涂料的定性分析匯總，也包括使用*多的溶劑型涂料。

3.1.1 溶劑型涂料

? ?現(xiàn)在工程機(jī)械使用量大、應(yīng)用面廣的涂料，是溶劑型的環(huán)氧底漆與丙烯酸聚氨酯面漆，此處列出的是作為低VOC涂料作為對(duì)比的基礎(chǔ)。其他各類使用量較小的涂料，在此不再贅述。

3.1.2 水性涂料

? ? 工程機(jī)械大面積使用的噴涂類水性涂料是雙組分環(huán)氧底漆與雙組分聚氨酯面漆，表2列出了試驗(yàn)的結(jié)果和收集到的相關(guān)資料。

3.1.3 粉末涂料

? ?對(duì)于粉末涂料而言，有兩種情況需要分別對(duì)待。一是新建粉末涂料生產(chǎn)線(或車間)，二是利用已有的粉末涂裝生產(chǎn)線。對(duì)于工程機(jī)械主機(jī)廠的鋼結(jié)構(gòu)件的涂裝，一般不使用粉末涂裝生產(chǎn)線，要使用粉末涂料的方案，就需要新建，具體特點(diǎn)見(jiàn)表3。

3.1.4 高固體分涂料

? ?高固體分涂料(簡(jiǎn)稱HSC，又稱高固含涂料)是指在噴涂施工時(shí)固體分含量為65%～85%的涂料。通過(guò)合成低聚物或齊聚物可大幅度地降低成膜物的分子量，降低樹(shù)脂黏度。而每個(gè)低分子本身尚需含有均勻的官能團(tuán)，使其在涂膜形成過(guò)程中靠交聯(lián)作用獲得優(yōu)良的涂層，從而達(dá)到傳統(tǒng)涂層的性能。另外，需選用溶解力強(qiáng)的溶劑，更有效地降低黏度。由于高固體分涂料的利用率高、VOC污染小，一次成膜厚度大，可節(jié)省工時(shí)和人力，并提升施工效率，是重要的環(huán)境友好型涂料之一，具體特點(diǎn)見(jiàn)表4。

3.1.5 UV涂料

? ? UV涂料即紫外線光固化涂料，亦稱為光固化涂料、光引發(fā)涂料。當(dāng)涂料經(jīng)過(guò)專用設(shè)備輥涂、淋涂或噴涂到被涂工件表面之后，在紫外線光的照射下，促使涂料的引發(fā)劑分解，產(chǎn)生自由基引發(fā)樹(shù)脂反應(yīng)，瞬間固化成膜。UV涂料固含量可達(dá)100%，不含揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)，對(duì)環(huán)境污染小，固化速度快，節(jié)省能源，涂膜性能好，適合自動(dòng)化涂裝生產(chǎn)線。目前在家具行業(yè)普及很快，其他行業(yè)也有使用，工程機(jī)械行業(yè)未見(jiàn)使用，但對(duì)于外形簡(jiǎn)單的零部件有開(kāi)發(fā)的前景。具體特點(diǎn)見(jiàn)表5。

3.1.6 聚天門(mén)冬氨酸酯聚脲涂料(天冬聚脲涂料)

? ? 聚天門(mén)冬氨酸酯聚脲涂料簡(jiǎn)稱天冬聚脲涂料，是近年來(lái)聚氨酯工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新型脂肪族、反應(yīng)速度可控(不需要烘干)、高性能(等同或高于聚氨酯涂料)、低VOC排放(高固體分85%～100%)，被稱為第三代聚脲，可以做到“低VOC、低成本、高質(zhì)量”，一舉三得。目前在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上主要應(yīng)用于重防腐、防水、耐磨地坪等領(lǐng)域。目前在機(jī)械行業(yè)的使用只是剛開(kāi)始，工程機(jī)械行業(yè)國(guó)內(nèi)外有的廠家在開(kāi)始試驗(yàn)。由于其特殊優(yōu)異的性能(固含量高、不需要烘干、涂層性能好)，因此，筆者建議要與一般的高固體分涂料有區(qū)別地進(jìn)行分析研究。天冬聚脲具體特點(diǎn)見(jiàn)表6，化學(xué)反應(yīng)原理如圖1所示。

3.2 低VOC涂料方案的分析評(píng)價(jià)

? ? 對(duì)于各種低VOC涂料方案的分析評(píng)價(jià)方法，*簡(jiǎn)單實(shí)用的就是“綜合加權(quán)評(píng)分法”。在主要影響因素中，VOC含量、涂層質(zhì)量、投資費(fèi)用3項(xiàng)是工程機(jī)械行業(yè)目前*重要、*迫切的問(wèn)題，因此，將權(quán)重取*高值20%；綜合成本、實(shí)施難易取次高值15%；能量消耗取10%。各種低VOC涂料對(duì)各種影響因素的得分，分為5級(jí)：很好，91～100分；好，81～90分；尚可，61～80分；不好，41～60分；壞，0～40分。根據(jù)以上原則進(jìn)行計(jì)算，匯總后如表7所示。

3 低VOC涂料方案的選擇

? ? 根據(jù)加權(quán)評(píng)分法的分析，優(yōu)先選擇的排名順序?yàn)椋禾於垭逋苛希靖吖腆w分涂料＞溶劑型涂料＞水性涂料＞粉末涂料＞UV涂料。當(dāng)然，*終方案的選擇還有其他非技術(shù)、非理性分析的影響，因企業(yè)的不同可能會(huì)有各種各樣的選擇。我們?cè)诩訖?quán)評(píng)分的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)選擇了天冬聚脲涂料進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

4 各種低VOC涂料方案的驗(yàn)證與實(shí)施

? ? 對(duì)于企業(yè)來(lái)講，各種未使用過(guò)的低VOC涂料方案都具有一定的風(fēng)險(xiǎn)和試驗(yàn)費(fèi)用，*好的試驗(yàn)驗(yàn)證的方法，就是首先在現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線上利用廢舊材料進(jìn)行試驗(yàn)，確定其可行性程度的高低。然后，再進(jìn)行其他方面的試驗(yàn)，具體步驟如下：

(1)初步試驗(yàn)：利用廢材料，在生產(chǎn)線上進(jìn)行噴涂，解決各種低VOC涂料產(chǎn)品的不確定性問(wèn)題，以便減少零部件涂裝及試驗(yàn)費(fèi)用。

(2)試片涂覆制作及檢測(cè)：測(cè)試涂層體系的性能，耐候性、中性鹽霧、耐濕熱委托第三方，其他甲乙雙方組織測(cè)試，減少試驗(yàn)費(fèi)用。

(3)對(duì)5套自制件進(jìn)行涂裝試驗(yàn)：檢測(cè)涂料的施工性能及涂裝生產(chǎn)設(shè)備及組織的適應(yīng)性，測(cè)試涂料耗量及涂裝成本。

(4)小批量試制：進(jìn)行50～100臺(tái)挖機(jī)的試制，檢驗(yàn)涂料對(duì)挖機(jī)的各內(nèi)外協(xié)廠、生產(chǎn)組織管理體系的適應(yīng)性。同時(shí)，將實(shí)際樣機(jī)放入不同使用環(huán)境，進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，判定其耐久性等指標(biāo)。

(5)正式切換：根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，編寫(xiě)試驗(yàn)報(bào)告，請(qǐng)上級(jí)各部門(mén)審核、批準(zhǔn)，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)進(jìn)行全面地切換。我們根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了10個(gè)涂料供應(yīng)商提供的共計(jì)11個(gè)涂料產(chǎn)品的初步試驗(yàn)，其中水性涂料5個(gè)、高固體分涂料2個(gè)、天冬聚脲涂料4個(gè)，驗(yàn)證試驗(yàn)現(xiàn)在還在進(jìn)行之中。

5 各種低VOC涂料方案效果評(píng)價(jià)問(wèn)題

? ? 對(duì)于涂裝企業(yè)使用各種低VOC涂料方案的效果評(píng)價(jià)，應(yīng)該對(duì)照環(huán)保監(jiān)測(cè)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，依據(jù)VOC的排放標(biāo)準(zhǔn)判定是否符合。不能由環(huán)保部門(mén)指定某種涂料或某種處理設(shè)備的采購(gòu)，從而判定驗(yàn)收合格與否。涂料使用與涂料制造企業(yè)，要對(duì)環(huán)保部門(mén)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析(理論計(jì)算數(shù)據(jù)與進(jìn)行測(cè)試后的數(shù)據(jù))，據(jù)理力爭(zhēng)，使用價(jià)格性能比*好的涂料及工藝方法。新的排放標(biāo)準(zhǔn)目前還沒(méi)有發(fā)布，應(yīng)該包括排放廢氣的濃度、每小時(shí)排放量，或者涂裝每平方米工件排放的VOC數(shù)量。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)以天冬聚脲涂料(固含量≥85%)為代表的“低VOC、免烘干”涂料，比較適合工程機(jī)械行業(yè)當(dāng)前的需要，但外觀裝飾性及個(gè)別指標(biāo)仍需提高；水性涂料如果不改造現(xiàn)有涂裝條件(工藝設(shè)備、土建公用)就可以獲得高質(zhì)量的涂層，也是有推廣價(jià)值的，否則，需要較大的投資，目前形勢(shì)下很難實(shí)施。

(2)粉末涂料對(duì)于小件或薄板件，有著很大的應(yīng)用空間，要大力推廣。

(3)UV涂料只適用于工件形狀簡(jiǎn)單的清漆，需要研發(fā)的課題較多，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)很大。

(4)傳統(tǒng)的高固體分涂料，需要向低VOC涂料過(guò)渡，以減少?gòu)U氣處理的費(fèi)用。

(5)溶劑型涂料，對(duì)現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)條件有使用價(jià)值，在廢氣治理投資可以接受的條件下，滿足環(huán)保要求的標(biāo)準(zhǔn)，可以繼續(xù)使用。

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