毛 喆，胡劍鋒，尹中秋，楊 慶，黃紅武

（1. 航空工業(yè)鄭飛公司， 河南 鄭州 450005； 2. 空軍裝備部駐鄭州地區(qū)軍事代表室， 河南 鄭州 450005）

在噴漆施工前，對油漆的攪拌是必不可少的環(huán)節(jié)，漆料使用前必須攪拌均勻，徹底消除存儲期間的顏料沉淀或分層現(xiàn)象［1］。油漆作為漆膜的原材料，其攪拌好壞直接影響后續(xù)的涂裝質(zhì)量。因此，有效控制油漆的攪拌質(zhì)量，是獲得高質(zhì)量涂層的基礎(chǔ)。

1 攪拌油漆的原因

對于廣泛使用的色漆來說，其性質(zhì)是固-液分散系，其中分散質(zhì)是顏料和填料等固態(tài)顆粒，分散劑是樹脂、溶劑等。其中顏料是以固體顆粒的狀態(tài)懸浮于油漆中，而不能溶解到油漆基料中。油漆中的顏料顆粒會在重力作用下下沉，其下沉速率符合斯托克斯定律［2］，具體如式（1）所示：

其中：V為顏料的下沉速率；d為顏料、填料等固體顆粒的直徑；ρs為固體顆粒的密度；ρl為體系的密度；g為重力加速度；η0為體系的靜止黏度。

從斯托克斯定律可以看出，增加油漆的靜止黏度η0和油漆體系密度ρl都可減緩顏料的下沉速率。雖然在設(shè)計油漆時，通過設(shè)定一定靜止黏度η0來減緩油漆中固體顆粒的下沉速率，保證油漆的“開罐性能”——油漆呈現(xiàn)良好的流動性能和分散性［3］。但隨著油漆儲存時間的延長，油漆內(nèi)的固體顆粒仍會向油漆桶底聚集，待密度ρS減小到與體系密度ρl相近時，顏料此時才幾乎不再發(fā)生下沉現(xiàn)象。因油漆中顏料、填料等固體顆粒的下沉，開罐后，若對油漆不充分攪拌，則會導致涂料體系分散不均勻，噴涂后在工件不同位置的涂膜組成不同［4］。油漆的許多性能取決于顏料的分散程度［5］，因此，在施工前必須對油漆進行攪拌，其目的是將沉于桶底的沉淀物攪起來，并充分攪拌均勻［6］，使油漆這一分散系內(nèi)各分散質(zhì)均勻分布，以確保后續(xù)的涂裝質(zhì)量。

2 油漆攪拌簡介

油漆攪拌是屬于調(diào)漆前的準備工作，為防止攪拌過程中溫度的升高而影響油漆性能，油漆攪拌也應(yīng)在調(diào)漆間內(nèi)進行。調(diào)漆間的環(huán)境要求應(yīng)控制在溫度15 ℃～38 ℃，相對濕度30%～80%以內(nèi)。若條件允許，盡可能控制在溫度為20 ℃～30 ℃、相對濕度40%～60%的最佳范圍內(nèi)［7］。油漆攪拌有手工攪拌、氣動攪拌和油漆振蕩器攪拌三種。

2.1 手工攪拌

手工攪拌即操作者手持攪拌棒對油漆進行攪拌，這種攪拌方式的優(yōu)點是通用性強、方便靈活，適合所有開罐后的油漆；并且對于油漆桶的邊角、底部都可方便進行攪拌。缺點是攪拌質(zhì)量受操作者攪拌力度大小、時間長短等因素的影響，并且操作者勞動強度大，存在攪拌質(zhì)量不穩(wěn)定、波動性大的缺點。

2.2 氣動攪拌

氣動攪拌是通過壓縮空氣驅(qū)動攪拌器，使攪拌器上葉輪的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)油漆的攪拌。為了防止攪拌過程中油漆逸出，一般氣動攪拌器壓縮空氣的壓力一般在0.3 MPa～0.5 MPa 之間。氣動攪拌器的示意圖如圖1所示。

圖1 氣動攪拌器示意圖Fig. 1 Schematic diagram of pneumatic agitator

氣動攪拌器的原理是通過壓縮空氣將葉輪轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的能量使槳葉附近的油漆流動。此時，流動的油漆與周圍靜止油漆的界面處，因存在較大的速度梯度，使油漆受到強烈的剪切，形成旋渦。產(chǎn)生的旋渦又會迅速從槳葉向周圍擴散，這種渦流擴散造成桶內(nèi)油漆對流運動從而達到油漆攪拌的目的。氣動攪拌可實現(xiàn)長時間自動進行攪拌，減輕了勞動強度。但氣動攪拌時油漆的流向主要從獎葉排向周圍，大多是切向流，垂直方向的油漆混合效果不佳；并且只是集中在攪拌軸葉輪附近進行攪拌，對漆桶周邊角落無法進行徹底攪拌［8］。

2.3 振蕩器攪拌

振蕩器攪拌是對整桶的油漆進行攪拌，振蕩器的圖外觀見圖2。

圖2 油漆振蕩器Fig. 2 Paint oscillator

油漆振蕩器的工作原理是通過對漆桶的振蕩，使桶內(nèi)油漆上下翻騰、交錯運動，從而達到迅速均勻地混合油漆的目的。用油漆振蕩器攪拌油漆時間短且攪拌效果好，不足之處是當油漆開罐后無法進行攪拌，同時每種振蕩器對應(yīng)相應(yīng)規(guī)格的漆桶，同一振蕩器無法兼容不同尺寸規(guī)格的漆桶，需要購置多種類型的振蕩器。

3 油漆攪拌中常見問題

3.1 攪拌不足

攪拌不足會造成油漆桶內(nèi)上下兩部分固體含量不一致，噴涂后漆膜存在色差，并且形成的漆膜并非最初設(shè)計涂料配方時考慮的成分比例，漆膜性能不能實現(xiàn)預期效果。攪拌時間短，對油漆桶邊角、底部沉積的油漆沒有完全攪開等，都會導致油漆攪拌不均勻，這些因素一般在工作中都會注意到，下述兩種油漆攪拌不足的情形在日常工作中容易忽視。

3.1.1 油漆再次使用前攪拌不充分

在實際工作中，往往油漆開桶后并不能一次用完，最初攪拌均勻后才使用，但后續(xù)再次使用時，有的操作者認為最初攪拌過了，間隔時間也就兩三天，再次使用前就沒用充分攪拌，造成油漆噴涂后，色差嚴重。圖3 和圖4 都為同一桶內(nèi)的H06-2 鐵紅環(huán)氧酯底漆，圖3 所示為最初開桶攪拌均勻后噴涂的H06-2鐵紅環(huán)氧酯底漆，圖4為該桶油漆攪拌均勻后放置兩天后沒有再次攪拌均勻就進行噴涂所得漆膜，明顯可看出兩者因樹脂、顏料和其它助劑的含量不一致，造成所得到的漆膜色澤方面存在較大差異。

圖3 攪拌均勻的H06-2鐵紅環(huán)氧酯底漆Fig. 3 Evenly stirred H06-2 iron red epoxy ester primer

圖4 再次使用未攪拌的H06-2 鐵紅環(huán)氧酯底漆Fig. 4 Reused and unstirred H06-2 iron red epoxy ester primer

3.1.2 雙組分攪拌不充分導致局部快速反應(yīng)和凝膠化現(xiàn)象

對于雙組分油漆，一般組分一為顏料、樹脂、溶劑等，組分二則只有后續(xù)漆膜固化所需的樹脂。在噴漆施工前，需要將這兩個組分都攪拌均勻后，按規(guī)定比例配制。在此過程中，都要求組分二緩慢倒入組分一中，并在倒入過程中不斷攪拌。有的操作者倒入組分二時，速度快且倒完后才進行攪拌。雙組分油漆的各組分分開放置，是因為兩種組分按適當?shù)谋壤旌显谝黄?，很快就會發(fā)生化學反應(yīng)，釋放出熱量并固化［9］。這種倒入快且攪拌不及時會造成因組分二局部濃度高而使兩組分間的反應(yīng)加快，在油漆內(nèi)局部形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)雖具有一定的柔順性，但在其網(wǎng)架間的溶劑卻不能自由流動，這就是產(chǎn)生所謂的凝膠現(xiàn)象［10］，在噴涂時，漆膜表面存在因油漆局部凝膠現(xiàn)象，使漆膜的流平性變差，在漆膜表面干燥后呈現(xiàn)小顆粒狀，影響漆膜外觀質(zhì)量。

3.2 攪拌不當

3.2.1 油漆熟化期間進行攪拌

雙組分油漆在配制好后，應(yīng)放置一段時間，使兩組分間進行預聚合。一般此過程稱為熟化，也叫誘導期。一般的雙組分油漆這一過程大多為30 min，個別油漆則要求60 min。在油漆熟化期間，攪拌會破壞組分間的預聚合，在溶劑的作用下，兩組分間的交聯(lián)反應(yīng)較為困難，不能達到熟化的目的，不僅會影響后續(xù)漆膜的質(zhì)量，而且還可能造成噴涂缺陷。如某次在生產(chǎn)現(xiàn)場進行H61-83 鍶黃環(huán)氧有機硅聚酰胺耐熱底漆的調(diào)配時，操作者將兩組分混合后，不斷用氣動攪拌器對其進行攪拌，該漆60 min 的熟化期間一直在攪拌，測量所配油漆黏度為16 s，符合噴涂時14 s～16 s 的要求，但噴涂過程中發(fā)現(xiàn)，噴到制件上的漆流痕嚴重，即使采取噴薄，多次噴成的方式，流痕也依然存在，這是由于在熟化期間進行攪拌，破壞了漆膜靜止時形成的很弱的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，影響了兩組分間的預聚合。同時H61-83 因含有硅而起到耐熱的效果，但硅的存在能降低油漆表面張力［11］，在對雙組分配制好的H61-83進行長時間攪拌，雖然油漆黏度符合施工要求，但油漆具有強的鋪展能力，形成的漆膜流平時間短，在漆膜干燥過程中，因表層和底層表面張力差別大而產(chǎn)生很大的推動力，使?jié)衿崮牡讓酉蛏蠈舆\動形成局部渦流，即所謂的貝納爾漩流窩［12］，使漆膜容易出現(xiàn)流痕。

3.2.2 銀粉漆攪拌過多

銀粉漆也稱鋁粉漆，主要是鋁粉漿和樹脂漆液組成的涂料［13］，漆膜具有獨特銀色光澤而稱之為銀粉漆。鋁粉的遮蓋力強、熱阻性強，常作為暖氣管道的涂料。但是鋁粉遇酸會緩慢產(chǎn)生氫氣，遇到含有酸性基料生產(chǎn)的油漆時，會使油漆變暗，甚至發(fā)黑。GJB1590―93《H61-1 航空用環(huán)氧有機硅耐熱漆規(guī)范》附錄A中給出的施工參考是：使用時按規(guī)定比例先調(diào)配組分一和組分二，配置后放置1 h左右使其熟化，臨用時再按規(guī)定比例加入鋁粉漿混勻，即可噴涂使用。某次在噴涂H61-1有機硅環(huán)氧聚酰胺耐熱漆時，操作者將組分一環(huán)氧改性有機硅樹脂和組分二低分子聚酰胺樹脂按比例配制，熟化1 h后加入了組分三鋁粉漿，鋁粉加入后，操作者用氣動攪拌器又進行了較長時間的攪拌，造成漆膜噴涂后，銀粉漆呈現(xiàn)黑色。如圖5 為正常情況下H61-1 銀粉漆的顏色，圖6為呈黑色的H61-1銀粉漆膜。

圖5 銀粉漆膜Fig. 5 Silver paint

圖6 發(fā)黑的銀粉漆膜Fig. 6 Blackened silver paint film

H61-1 為三組分的銀粉漆，是通過化學反應(yīng)形成致密的飽滿、光亮的涂膜，鋁粉漿定向排列性能稍差［14］。H61-1 中的聚酰胺脂液含有呈現(xiàn)弱酸性的端羧基（-COOH），可與鋁粉反應(yīng)，生成鋁離子Al3+，Al3+具有一定活性，在不斷攪拌情況下可與空氣中H2S氣體反應(yīng)，生成灰黑色的Al2S3，使銀粉漆膜噴涂后顏色發(fā)暗、發(fā)黑。反應(yīng)方程式如下：

3.3 攪拌棒污染油漆

有的單位在對油漆進行手工攪拌時，沒有明確攪拌棒的使用要求，操作者往往隨便拿木棍、長棒等進行手工攪拌，攪拌后漆膜粘附在攪拌棒表面，較難清除。有的操作者對同一攪拌棒重復使用，并用于不同色漆，造成攪拌棒上附著多種殘漆，如圖7所示。

圖7 附著殘漆的攪拌棒Fig. 7 A stick with mixing paint residue

這種攪拌棒的不規(guī)范使用，會造成油漆攪拌過程中，棍上殘留的固體顆粒污染油漆。同時，攪拌漆中的溶劑會溶解原有殘漆，這些都是進入油漆的污染物，尤其對于化學成膜的轉(zhuǎn)化型油漆，干燥過程是通過縮合反應(yīng)、加成反應(yīng)或氧化聚合反應(yīng)交聯(lián)成網(wǎng)狀大分子固態(tài)涂膜［15］，殘漆的進入，打破了原有漆膜各組份的比例，還會阻礙原有的各官能團間的反應(yīng)，會影響最終的漆膜性能。

4 控制措施

4.1 統(tǒng)一漆桶尺寸

企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身產(chǎn)品所用各種牌號用量的多少、頻次，向油漆生產(chǎn)廠家明確各種漆包裝桶尺寸大小，應(yīng)盡量減少漆桶規(guī)格種類。如每次用量不多的漆，可定5 L 的油漆桶，對于一次用量多且常用的油漆，可定20 L 為一桶的油漆?？傊M可能將開桶的油漆當天用完，至多存放一天。這樣，即可針對油漆桶的尺寸購買相應(yīng)的油漆振蕩器，使油漆的最初攪拌盡可能采用振蕩器進行，省時省力且效率高；同時，又減少了開桶后再次攪拌的次數(shù)。

4.2 工藝技術(shù)細化

工藝技術(shù)是通過工藝文件來進行體現(xiàn)，因此工藝文件方面應(yīng)細化要求，規(guī)范操作步驟，明確質(zhì)量控制點，通過工藝文件實現(xiàn)規(guī)范各類人員的操作，保證油漆攪拌過程穩(wěn)定。工藝文件應(yīng)明確幾個方面的內(nèi)容。

4.2.1 攪拌時間

雖然攪拌是一種很常規(guī)的操作，但由于其流動過程的復雜性，理論方面的研究還很不夠，在仍帶有很大的經(jīng)驗性。結(jié)合以往生產(chǎn)經(jīng)驗，采用油漆振蕩器至少5 min，用氣動攪拌器則至少15 min，采用手工攪拌則至少10 min。鑒于氣動攪拌器存在對漆桶邊角攪拌不良的現(xiàn)象，可在使用氣動攪拌前，先手動對漆桶邊角進行1 min 左右的攪拌，特別要把桶底部的沉淀物攪起［16］。同時，工藝文件明確要求操作者在對油漆攪拌時要通知檢驗人員，現(xiàn)場監(jiān)控并作好相應(yīng)記錄。

4.2.2 攪拌棒

應(yīng)采用玻璃棒作為手動攪拌油漆的攪拌棒，玻璃棒表面光滑，攪拌后用稀釋劑可輕易擦去殘漆。也可采用一次性塑料套，套在攪拌棒上進行攪拌。總之，不論采取何種方式，必須對手動攪拌棒的材質(zhì)和使用方法進行明確規(guī)定，嚴禁帶有殘漆的攪拌棒重復使用。

4.2.3 明確注意事項

要在工藝文件中，對以下事項進行重點明確，以確保油漆的攪拌質(zhì)量：

（a）油漆存儲期間，應(yīng)將油漆放置在陰涼通風處，定期將漆桶橫放、倒置或搖動幾下［17］，以此來避免油漆在存儲過程出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象。

（b）雙組分油漆調(diào)配時，要求必須在攪拌的情況下，將組分二緩慢倒入組分一中，這時可采用風動攪拌器或手動攪拌均可。

（c）規(guī)范雙組分油漆熟化期間的要求，明確雙組分油漆在油漆熟化期間不要進行攪拌，要保持靜置，以確保雙組分能充分的預聚合。

（d）已經(jīng)開桶的油漆，應(yīng)及時密封［18］，次日再次使用前，還要重新進行攪拌；為確保攪拌質(zhì)量，攪拌的時間按初次攪拌的時間進行。

4.3 培訓和監(jiān)督

通過教育培訓，讓操作者明確知悉油漆攪拌的操作要領(lǐng)和質(zhì)量控制點，了解到油漆攪拌的重要性和攪拌不規(guī)范可能造成對涂裝質(zhì)量的影響和漆膜性能的損害，使操作者對攪拌這個環(huán)節(jié)引起足夠的重視。通過培訓，讓職工認識到自身的職責［19］，有利于其質(zhì)量意識的提升。同時，要配合日常的監(jiān)督檢查，定期對噴漆生產(chǎn)現(xiàn)場進行工藝紀律檢查，對不規(guī)范的行為進行嚴肅處理。把質(zhì)量理念與制度結(jié)合起來，形成一個濃厚的質(zhì)量管理氛圍，讓每個員工都融入進來［20］，打造遵章守紀的氛圍?？傊?，通過培訓和監(jiān)督，提升職工的質(zhì)量意識，形成良好的工作習慣。

5 結(jié) 語

油漆攪拌是油漆施工中的一個小的環(huán)節(jié)，但不規(guī)范的操作會導致質(zhì)量問題的發(fā)生。這就要求通過規(guī)范漆桶規(guī)格、強化工藝文件控制和加強職工的質(zhì)量意識教育，確保在油漆攪拌環(huán)節(jié)能管控到位，為后續(xù)的涂裝質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。