谷沐陽，韓金亮

(1. 中交上海航道裝備工業(yè)有限公司，上海 200120；2. 經(jīng)緯智能紡織機械有限公司，山西 榆次 030601)

0 前 言

為了減輕紡機產(chǎn)品對環(huán)境的不利影響，紡紗機中的大批量鑄鋁合金零件以往采用陽極氧化工藝，現(xiàn)均改為噴涂粉末涂料工藝；大批量煮黑件改為電泳處理；然而在紡紗工作過程中發(fā)現(xiàn)，工藝更改后的零件比如隔紗板噴粉件、鋼領(lǐng)板電泳件與棉紗接觸，靜電問題導致其表面吸附棉花及灰塵嚴重，難以清理。靜電放電不僅妨礙生產(chǎn)過程，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至可能會引起火災、爆炸、電擊災害。而紡紗行業(yè)中高分子材料的大量應用使靜電問題越來越顯得突出，為防止在紡紗過程中零件吸附棉花和灰塵，最大限度減輕紡機產(chǎn)品對環(huán)境的不利影響，提出在不同類型的涂料中，添加防靜電材料，在不影響其他性能的前提下，使其工件表面兼具防靜電性能。

1 防靜電粉末涂料、電泳涂料的選用

1.1 防靜電粉末涂料、電泳涂料防靜電要求的提出

防靜電粉末涂料、電泳涂料均為防靜電涂料，是具有導電和排除積累靜電荷能力、表面電阻值在一定范圍內(nèi)的特種功能涂料。防靜電涂料按其成膜物質(zhì)是否具有導電性分為2類：(1)本征型：由具有導電性的聚合物為成膜物而不必另加導電材料的防靜電涂料； (2)添加型：是導電填料、絕緣性成膜物、助劑和溶劑的混合物，利用導電填料的導電作用產(chǎn)生防靜電效果。通常采用的防靜電涂料為添加型涂料，即在不導電的基料樹脂中添加一定量的導電填料實現(xiàn)抗靜電功能；防靜電涂料在油罐、地坪上應用較多，在紡機行業(yè)上應用卻很少見；不同行業(yè)對防靜電涂料的表面電阻要求不同，比如地坪涂料表面電阻值在104～109Ω,紡機行業(yè)防靜電粉末涂料表面電阻值范圍沒有相關(guān)的國家和行業(yè)涂裝標準進行采標，借鑒紡織行業(yè)FZ/T9 2014-2008“滾盤”4.8條款，把非金屬滾盤防靜電要求定為紡機防靜電涂料防靜電要求。即在溫度(25±5) ℃、相對濕度55%±5%的條件下，防靜電涂料涂膜任意一處的表面電阻值<1010Ω，防靜電涂料在具備防靜電性能條件下，還必須滿足涂膜耐濕熱、耐酸耐堿等要求。

1.2 防靜電涂料的制備

1.2.1 防靜電粉末涂料的制備

紡機產(chǎn)品使用的粉末涂料為環(huán)氧聚酯粉末涂料，其涂膜的表面電阻值通常大于1012Ω，環(huán)氧聚酯粉末涂料有平光和桔紋2種。選擇在平光的環(huán)氧聚酯粉末涂料中添加導電填料來制取防靜電粉末涂料。石墨填料與其他導電填料相比雖然導電性不是很高，但成本低，石墨含量的增大對導電性能是有利的，但會破壞涂膜的耐濕熱、耐酸、耐堿性能，故選用以石墨為主的復合導電填料，其添加量為2%～8%(質(zhì)量分數(shù))，采用外添加方式，只需要把環(huán)氧聚酯的粉末涂料按照一定比例和復合導電填料進行充分混合， 就可以制得不同表面電阻值范圍的防靜電粉末涂料，大大降低庫存成本。

1.2.2 防靜電陰極電泳涂料的制備

紡機產(chǎn)品使用的電泳涂料為環(huán)氧類電泳涂料。防靜電陰極電泳涂料國內(nèi)很少見。經(jīng)與陰極電泳涂料生產(chǎn)廠家協(xié)商，在普通陰極電泳涂料中的樹脂中添加質(zhì)量分數(shù)為0.3%～3.0%的防靜電劑，機械混合后再加工成型，其中防靜電劑摻入到樹脂(聚合物)中，可使樹脂(聚合物)變成半導體，摻入質(zhì)量分數(shù)為1%的導電填料(碳、石墨等)，再利用導電填料在涂膜表面形成導電網(wǎng)絡(luò)，抑制和減少靜電荷產(chǎn)生，從而制得了抗靜電陰極電泳涂料。

1.3 技術(shù)指標

紡機上使用的防靜電粉末涂料驗收項目及標準見表1。

表1 紡機上使用的防靜電粉末涂料驗收項目及標準

紡機上使用的防靜電電泳涂料的驗收項目及標準見表2。

表2 紡機上使用的防靜電電泳涂料驗收項目及標準

(續(xù)表2)

2 防靜電涂料施工工藝

2.1 防靜電粉末涂料施工工藝

2.1.1 工件前處理要求

紡機上使用防靜電涂料涂裝的最具有代表性的工件是隔紗板鑄鋁件，每臺細紗機上有1 000多個，以往采用陽極氧化的前處理工藝為去毛刺 - 摜光 - 機拋；采用噴涂防靜電粉末涂料工藝后，取消了機拋工序，直接摜光后噴粉，不僅加快了生產(chǎn)進度，而且大大降低了生產(chǎn)成本。

2.1.2 噴涂方式

雖然防靜電粉末涂料采用了特殊的制造工藝，但其噴涂工藝和普通粉末涂料相同，導電填料在電離區(qū)域帶電后，和普通粉末一起附著在工件上，經(jīng)過高溫固化，形成均勻的抗靜電涂膜。

2.1.3 干燥方式

防靜電粉末涂料固化溫度為(180±5) ℃，固化爐加熱到工藝溫度范圍后，再放入工件加熱，保證工件涂膜表面電阻值均勻一致。

2.1.4 涂膜厚度影響

由于樹脂基料的上浮效應和導電粒子深層沉淀及粒徑分布等原因，涂膜愈薄，其最終的導電性越好，相反，涂膜越厚，最終的導電性越差，重噴、厚噴表面電阻值完全不達標，當涂膜厚度達到一定值時，已失去防靜電性能，涂膜厚度影響最終防靜電效果。表3為隔紗板涂膜厚度與表面電阻值關(guān)系，隔紗板涂膜厚度只有選擇控制在40～70 μm范圍內(nèi)時，才能保證涂膜表面任意一點的表面電阻值均符合<1010Ω。

表3 隔紗板涂膜厚度與表面電阻值關(guān)系

2.1.5 應用

選用2種符合表1要求，且二者表面電阻值分別為104～109Ω、108～1010Ω的防靜電粉末涂料，經(jīng)噴涂后工件分別安裝在不同的紡機上，試用1 a，均未發(fā)現(xiàn)有明顯飛花和灰塵堆積現(xiàn)象，效果很好。同時發(fā)現(xiàn)表面電阻值為108～1010Ω的抗靜電涂料具有價格低、附著力好、表面光澤適中、耐腐蝕性好的優(yōu)點，已在紡機新增合同中批量應用。表4為隔紗板(實物)表面防靜電涂膜的物化性能。

表4 隔紗板(實物)表面防靜電涂膜的物化性能

2.2 防靜電電泳涂料的施工工藝

2.2.1 防靜電電泳涂料配制

選用上文提及的市購防靜電陰極電泳涂料(雙組分)，電泳漆一次投槽量3 100 kg，質(zhì)量配比為：色漿∶乳夜∶去離子水=1∶4∶10，工作液工作參數(shù)為：固體分(14±4)%(質(zhì)量分數(shù))，pH值為5.8～6.2，電導率(1 400±400) μS/cm。嚴控固體分濃度，防止涂膜過厚，導致涂膜表面電阻值偏大。

2.2.2 工件前處理要求

防靜電電泳涂料對脫脂要求較高，故將步進式脫脂工序延長3 min，并選用新型致密薄型磷化膜，同時加強水洗質(zhì)量管理，以避免涂膜不勻、粗糙，使涂膜表面電阻值均勻一致。

2.2.3 工藝流程

整個工藝過程采用步進式陰極電泳，其工藝流程為：預脫脂→脫脂→水洗1→水洗2 →酸洗→水洗3 →中和→水洗4→表調(diào)→磷化→水洗5→水洗6→純水洗1→陰極電泳→UF0(超濾)→ UF1(超濾) → UF2(超濾) →純水洗2→晾干→烘干固化→下件→檢驗包裝。

2.2.4 烘干溫度及時間

烘干溫度180 ℃，烘干時間36 min。烘干溫度控制在180～200 ℃之間，將烘干時間從26 min延長至36 min，保證防靜電涂膜的耐溶劑性及附著力達標。

2.2.5 應用效果

防靜電電泳涂料電泳后工件各個部位如內(nèi)層、凹陷、焊縫等處都能獲得均勻、平滑的涂膜，涂膜硬度高，耐腐蝕性強，附著力好，并兼具良好的抗靜電性能；對其附著力、抗沖擊性能、光澤、柔韌性、表面電阻值等進行檢測，結(jié)果表明該涂料符合工藝標準要求；工藝過程易控制，適合大批量生產(chǎn)。

3 存在的問題及解決辦法

3.1 表面電阻值測定方法

涂膜表面電阻采用高阻儀測量。測量涂膜的表面電阻值時，每個零件在3個不同位置各測試1次，取平均值。在測試前，將表面擦拭干凈，注意不要反復快速擦拭，會產(chǎn)生靜電，影響測試結(jié)果。

3.2 防靜電粉末涂料光澤度突然增高

防靜電粉末涂料中導電材料的加入通常會降低涂膜的光澤度，故將企標Q/JWJ 1326規(guī)定的涂膜光澤40～50改為25～50 。但在多次質(zhì)量抽查時發(fā)現(xiàn)，有的工件噴涂防靜電粉末涂料后光澤卻高于50，附著力也不合格，現(xiàn)場粉末取樣重新噴涂后涂膜光澤、附著力均達標準要求，追蹤原因為在固化爐剛剛開啟不久，固化溫度沒達到工藝標準要求時，就將工件推入固化爐進行烘干，從而導致光澤度高，附著力不合格，屬于生產(chǎn)工藝不達標導致的故障。

3.3 防靜電電泳工件安裝用酒精擦拭清洗時，涂膜批量脫落

電泳設(shè)備屬步進式，自動化程度高；排查電泳工藝發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場為了完成生產(chǎn)任務(wù)，大量增加每槽工件數(shù)量，將步進式設(shè)備的行程調(diào)快，相應縮短了固化時間，槽中間的工件涂膜固化不完全，導致涂膜耐溶劑性能差。將電泳設(shè)備步進式行程中的固化時間從26 min調(diào)至36 min，解決了涂膜的質(zhì)量問題，且工件外觀質(zhì)量顯著提高。在此基礎(chǔ)上，為了防止該質(zhì)量問題在用戶使用過程中才暴露，對涂膜質(zhì)量驗收時增加“電泳涂膜干燥性的測定”檢驗項目，用于判斷抗靜電涂膜是否完全固化，即涂膜是否耐有機溶劑。

4 結(jié) 論

紡機行業(yè)防靜電涂料表面電阻值定為<1010Ω，現(xiàn)已納入紡織機械涂裝行業(yè)標準FZ/T 90074“紡織機械產(chǎn)品涂裝”，并于2021年7月正式實施。紡機諸多零件外觀采用防靜電涂料涂覆后，涂膜不僅力學性能特別優(yōu)越，同時兼?zhèn)淞伺懦o電荷的功能，已成為紡機產(chǎn)品銷售的一個新亮點，提升了市場競爭力。涂覆抗靜電涂料工件的抗靜電效果與工件所放置環(huán)境的溫度、濕度關(guān)系甚大，濕度越大，溫度越高，抗靜電效果越好，鑒于抗靜電涂料現(xiàn)場驗收時氣候條件等的不可控性，建議僅將現(xiàn)場測試值作為參考值。在測量工件表面電阻值時必須記錄好溫度及濕度，以便綜合分析，不能只把電阻值作為判斷抗靜電性的依據(jù)。