第1章 涂裝技術基礎知識

1.1 涂料和涂裝概論

1.1.1 什么是涂料和涂裝？

涂料是一種粉末狀態或流動狀態的有機物質，把它涂布在物體表面上干燥固化后能形成一層薄膜，均勻地覆蓋、良好地附著在物面上，不論其中是否含有顏料，統稱為涂料。將涂料施工在被涂物體（金屬或者非金屬）表面，使之形成固體涂膜的生產過程通常稱為涂裝，或者稱為涂料施工。涂裝工藝一般由表面預處理（包括表面凈化和化學處理）、涂布和干燥（包括烘干）三個基本工序組成。有時也將涂料在被涂物表面擴散開的操作稱為涂裝。涂料濕涂層的固化現象稱為干燥，已干燥的涂料膜稱為涂膜或涂層（涂層一般由兩層以上的涂膜組成）。

1.1.2 涂裝的目的是什么？

涂裝的目的在于通過涂裝施工，使涂料在被涂物表面形成牢固、連續的涂層，從而發揮其裝飾、防護和特殊功能等作用。涂料涂裝的主要功能如圖1-1所示。

圖1-1 涂料涂裝的主要功能

（1）對被涂物的防護作用 空氣中的水分、酶、堿、鹽、微生物及其他腐蝕性介質和紫外線等，易侵蝕產品裸露的基體，使其逐步損壞。產品經涂裝后，涂料覆蓋在其表面，形成層具有耐腐蝕的、牢固附著的連續涂層，使基體與腐蝕性介質隔離，從而防止或減緩因腐蝕而引起的損壞。

（2）對被涂物的裝飾性作用 運用涂料顏色的多樣性和涂裝施工的技巧，可以根據使用者的習慣、愛好和市場的需求，使產品經過涂裝而獲得不同色彩、光澤、花紋等的裝飾性層，使其外觀或色澤鮮艷、光亮奪目，或色調豐滿、明暗適度，或花紋多變、富有藝術性，給人們以賞心悅目的感覺，從而提高產品的附加值，擴大產品的應用范圍。

（3）作為色彩標志 利用不同顏色的涂層作為區別事物的標志，在國際上已廣泛采用并逐步標準化。各種管道、機械設備涂上不同顏色的涂料，可使操作者易于識別和操作；各種氣體鋼瓶、危險品、化學藥品等涂上不同色彩的涂料，便于識別和安全保管使用；在道路劃線標志和交通管制上，普遍采用不同色彩的涂層表示警告、危險、前進及停止等信號，以保證交通安全暢通。

（4）滿足特殊用途的功能性 某些具有特殊組成的專用涂料形成的涂層，具有特殊的功能，如隔聲、絕熱、防火、防滑、防輻照、絕緣、偽裝等功能，可以適應航天航空、艦船、核能和光纖、電器等裝備和產品在特定環境中的使用要求等。

1.1.3 涂料的發展過程是怎樣的？

涂料工業屬于近代工業，但涂料本身卻有著悠久的歷史。中國是世界上最早使用天然樹脂作為成膜物質涂料（大漆）的國家。早期的畫家使用的礦物顏料，是水的懸浮液或使用水或清蛋白來調配的，這就是最早的水性涂料。真正懂得使用溶劑，用溶劑來溶解固體天然樹脂，制得快干涂料是19世紀中葉才開始的。所以從一定意義上講，溶劑型涂料的使用歷史遠沒有水性涂料那么久遠。最簡單的水性涂料是石灰乳液，大約在100年前就曾有人計劃向其中加入乳化亞麻仁油進行改良，這恐怕就是最早的乳膠漆。到了20世紀50年代，純丙烯酸酯乳液在歐洲和美國就已經有銷售，但是由于價格昂貴，其產量沒有太大增加。進入20世紀60年代，在所有發展的乳狀液中，最為突出的是醋酸乙烯酯-乙烯，醋酸乙烯酯與高級脂肪酸乙烯共聚物也有所發展，產量有所增加。20世紀70年代以來，由于環境保護法的制定和人們環境保護意識的加強，各國限制了有機溶劑及有害物質的排放，從而使油漆的使用受到種種限制。由于75%的制造油漆原料來自石油化工，而在全世界范圍內普遍要求節約能源和節約資源，因此水性涂料，特別是乳膠漆，作為代油產品越來越引起人們的重視。水性涂料的制備技術進步很快，特別是乳液合成技術進步更快。

20世紀70～80年代，作為當代水性涂料的代表——乳膠漆得到了一定的發展，但推廣應用卻進入了低谷。從20世紀90年代至今，不僅是乳膠漆的性能質量大大提高，在價格上也慢慢被人們接受。特別是以荷蘭、日本為首的多國大型涂料公司進入我國市場，真正揭開了現代水性涂料應用的新篇章。

1.1.4 涂裝技術的發展過程是怎樣的？

可把近一百年的涂裝技術發展劃分為三個時期。

第一時期可稱為古典涂裝時期。即涂裝還處于手工涂裝的階段。在這一時期，被涂物的底材主要是鋼鐵和木材，采取手工作坊式涂裝，涂料的種類和涂裝方法都非常有限，常是手工刷涂油性漆，后期隨著汽車工業的發展，以及硝基漆和醇酸樹脂漆的出現，才開始采用手工空氣噴涂。

第二時期稱為工業涂裝的出現和發展時期。在這一時期，涂料和涂裝按各自的用途有了明確的區分，根據各種用途開發的涂料及涂裝技術也獲得實際應用。在這一時期主要是研究和開發能滿足各種底材和預定要求性能的涂料和涂裝工藝，以及涂料和涂裝兩者結合的合理化（如靠延長漆膜使用壽命來延長重新涂裝間隔期，縮短涂裝時間，減輕勞動強度和節省勞動力等），力求花費最小的涂裝成本來得到最大的涂裝效果，故又稱為涂裝工程時期。在涂料的原材料方面，則以石油化學工業為基礎，開發了多種合成樹脂涂料（故又稱為合成樹脂涂料時期）。靜電噴漆、高壓無空氣噴涂、電泳涂裝、烘干（熱風對流烘干、輻射烘干、遠紅外線烘干、光固化）等涂裝技術也獲得廣泛采用，因而使手工涂裝逐漸減少，趨向完全的工藝流程的流水線涂裝。

第三時期稱為社會化時期。隨著國民經濟的高度增長和工業的高速發展，資源緊張和三廢污染成了世界各國重視的社會問題。涂料制造和涂裝行業是資源耗量很大的工業領域，又是大氣和水質的污染源之一。所以這一時期主要的目標是：在保持涂裝工程化，用最小的涂裝成本達到最大功能的同時，必須探索采用能滿足社會要求的高資源利用率、能避免或防治環境污染的涂料和涂裝工藝。