硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂工藝及質(zhì)量管控

葉長(zhǎng)青，楊 衎，張 貴，邢玉琢

（西安向陽航天材料股份有限公司，陜西 西安 710025）

硅橡膠噴涂產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐漏電起痕性和電絕緣性能，在電力行業(yè)中多用作電纜附件[1-2]。硅橡膠噴涂產(chǎn)品的涂層可以減少電力設(shè)備運(yùn)行過程中因空氣擊穿和絕緣降壓引起的短路故障，極大地提高電力設(shè)備的絕緣、耐壓水平，確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行。因此噴涂工藝研究和現(xiàn)場(chǎng)過程管控極其重要。硅橡膠噴涂產(chǎn)品的涂層質(zhì)量受到噴涂工藝參數(shù)以及施工管控各個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量的影響[3]。

本工作主要研究硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂工藝以及過程質(zhì)量管控要點(diǎn)。

1 噴涂工藝參數(shù)選取

1.1 噴涂工藝

將配制好的導(dǎo)電油墨倒入便攜式小型噴槍噴壺里，將空壓機(jī)的管子接在噴槍接頭上；打開空壓機(jī)，調(diào)節(jié)空壓機(jī)相關(guān)參數(shù)，手持噴槍試噴20～30 s以排除噴壺瓶和噴槍內(nèi)的空氣及雜質(zhì)；噴涂前對(duì)硅橡膠制品表面進(jìn)行清潔，確保沒有油污和灰塵等雜質(zhì)；選取合適的噴涂工藝參數(shù)對(duì)硅橡膠制品噴涂2—3遍，噴涂完成后硅橡膠產(chǎn)品需靜置3～5 min，然后進(jìn)行烘烤，使涂層固化。

1.2 噴涂工藝參數(shù)

1.2.1 噴槍噴嘴出口直徑

在硅橡膠制品噴涂過程中，噴槍噴嘴出口直徑（簡(jiǎn)稱噴槍口徑）對(duì)于噴涂的質(zhì)量具有重要影響。選擇0.5，1.8，2.5 mm3種噴槍口徑，考察其對(duì)涂層表面質(zhì)量的影響。

試驗(yàn)結(jié)果表明：在其他噴涂工藝參數(shù)相同的條件下，當(dāng)噴槍口徑為0.5 mm時(shí)，涂層外觀正常；當(dāng)噴槍口徑為1.8 mm時(shí)，涂層出現(xiàn)輕微流掛現(xiàn)象；當(dāng)噴槍口徑為2.5 mm時(shí)，涂層流掛現(xiàn)象嚴(yán)重。由此可見，噴槍口徑越大，涂層質(zhì)量越差，流掛現(xiàn)象越嚴(yán)重。因此，噴槍口徑宜選擇0.5 mm。

1.2.2 噴涂壓力

在硅橡膠涂層噴涂過程中，調(diào)節(jié)空壓機(jī)的壓力，考察不同噴涂壓力對(duì)涂層質(zhì)量的影響，結(jié)果見表1。

表1 噴涂壓力對(duì)涂層質(zhì)量的影響

從表1可以看出：在其他噴涂工藝參數(shù)相同的條件下，當(dāng)噴涂壓力較小時(shí)，涂層的流掛現(xiàn)象較嚴(yán)重，這是因?yàn)閷?dǎo)電油墨霧化顆粒過大，進(jìn)而影響了噴涂的均勻性；隨著噴涂壓力的提高，涂層流掛現(xiàn)象逐漸減輕；當(dāng)噴涂壓力超過0.7 MPa時(shí)，流掛現(xiàn)象消失，涂層外觀正常。因此，噴涂壓力應(yīng)控制在0.7～0.8 MPa。

1.2.3 走槍速度

在硅橡膠噴涂過程中，走槍速度對(duì)涂層表面質(zhì)量的影響見表2。

表2 走槍速度對(duì)涂層表面質(zhì)量的影響

從表2可以看出：在其他噴涂工藝參數(shù)相同的條件下，走槍速度越慢，形成的涂層越厚，越容易產(chǎn)生流掛現(xiàn)象；當(dāng)走槍速度為40～60 cm·s-1時(shí)，涂層表面細(xì)膩，質(zhì)量合格；當(dāng)走槍速度過快時(shí)，形成的涂層薄，容易產(chǎn)生露底現(xiàn)象。因此，走槍速度應(yīng)控制在40～60 cm·s-1。

1.2.4 噴涂距離

噴涂距離指噴槍氣嘴和被噴涂產(chǎn)品表面間的距離。在噴涂過程中改變噴涂距離也會(huì)影響噴涂質(zhì)量。噴涂距離偏小，涂層容易出現(xiàn)流掛現(xiàn)象；噴涂距離偏大，噴涂油墨損失較多，涂層較薄。噴涂距離對(duì)單遍涂層厚度的影響見表3。

表3 噴涂距離對(duì)單遍涂層厚度的影響

從表3可以看出：當(dāng)噴涂距離過小（10 cm）時(shí)，單遍涂層厚度高達(dá)48 μm，涂層流掛現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致涂層表面涂料堆積；當(dāng)噴涂距離為15 cm時(shí)，單遍涂層厚度為35 μm，涂層出現(xiàn)輕微流掛現(xiàn)象，局部霧化程度較高；隨著噴涂距離的增大，單遍涂層厚度減小；當(dāng)噴涂距離為30 cm時(shí)，單遍涂層厚度較小（約10 μm），且涂層表面有很多微小顆粒。因此，噴涂距離應(yīng)控制在20～25 cm。

1.3 噴涂質(zhì)量驗(yàn)證

1.3.1 涂層附著力

導(dǎo)電油墨涂層與硅橡膠制品本體的附著力是驗(yàn)證硅橡膠噴涂產(chǎn)品性能和可靠性的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用上述噴涂工藝參數(shù)對(duì)硅橡膠制品進(jìn)行噴涂，在噴涂完成且涂層完全固化后，對(duì)涂層附著力進(jìn)行了測(cè)試，涂層附著力等級(jí)為0級(jí)，完全滿足要求，這表明該噴涂工藝符合產(chǎn)品使用要求。

1.3.2 電性能

在硅橡膠制品表面噴涂導(dǎo)電油墨并經(jīng)高溫烘烤之后，導(dǎo)電油墨中的硫化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，與硅橡膠制品表面結(jié)合在一起，形成最終的硅橡膠噴涂產(chǎn)品。為了驗(yàn)證硅橡膠噴涂產(chǎn)品的電性能是否滿足使用要求，進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，結(jié)果見表4。

表4 硅橡膠噴涂產(chǎn)品的電性能

從表4可以看出，硅橡膠噴涂產(chǎn)品的電性能滿足指標(biāo)要求。

綜上所述，確定硅橡膠噴涂產(chǎn)品的最佳噴涂工藝參數(shù)為：噴槍口徑 0.5 mm，噴涂壓力0.7～0.8 MPa，走槍速度 40～60 cm·s-1，噴涂距離 20～25 cm。

2 噴涂現(xiàn)場(chǎng)的過程質(zhì)量管控

2.1 現(xiàn)行噴涂施工標(biāo)準(zhǔn)

目前現(xiàn)場(chǎng)噴涂施工管控的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為DL/T 627—2004《絕緣子用常溫固化硅橡膠防污閃涂料》。但該標(biāo)準(zhǔn)主要側(cè)重于涂料，對(duì)于噴涂施工僅提出了基本的技術(shù)要求。對(duì)于不同的生產(chǎn)企業(yè)、不同的噴涂環(huán)境，噴涂施工的質(zhì)量管控就尤為重要，必須對(duì)施工的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行把關(guān)，從而確保噴涂質(zhì)量符合要求。

2.2 過程質(zhì)量管控要點(diǎn)

2.2.1 噴涂前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的管控

待噴涂硅橡膠制品能否順利進(jìn)行噴涂作業(yè)，取決于噴涂前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的充分程度。首先，為保證每次導(dǎo)電油墨配制的一致性，應(yīng)該嚴(yán)格按照配料比例稱量；其次，需將配制導(dǎo)電油墨所需的攪拌器清理干凈，以免灰塵接觸到油墨，影響涂層附著力及噴涂質(zhì)量。

2.2.2 噴涂施工環(huán)節(jié)的管控

噴涂施工過程中工序的管控至關(guān)重要，直接影響硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量。噴涂施工環(huán)節(jié)的工序包括待噴涂工件的清潔、非噴涂部位的包裹、噴涂工藝的確定、噴涂后自檢和消缺。

（1）待噴涂工件的清潔。注射硫化硅橡膠制品經(jīng)過修邊處理后，產(chǎn)品表面仍殘留著部分污垢，要確保硅橡膠噴涂產(chǎn)品的涂層質(zhì)量，必須對(duì)待噴涂工件表面進(jìn)行清潔。該環(huán)節(jié)是非常重要的前提性操作，直接決定著涂層與硅橡膠基材表面的附著力大小，進(jìn)而影響到涂層的使用壽命。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，要根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整清潔工序。如果待噴涂工件數(shù)量較多，需安排清潔班組定人定崗，與噴涂班組以接力式推進(jìn)工作；反之則需要噴涂技術(shù)人員自行清潔工件。在清潔過程中，橡膠手套、無紡布是必備的清潔工具，無水乙醇作為首選清潔劑，可以快速地將硅橡膠制品表面的污垢清理干凈，有利于提高涂層與硅橡膠基材的附著力。此外，存放硅橡膠制品的車間要確保無塵，以免進(jìn)行二次清潔。

（2）非噴涂部位的包裹（見圖1）。對(duì)硅橡膠噴涂產(chǎn)品而言，非噴涂區(qū)域的防噴涂是至關(guān)重要的，否則會(huì)影響產(chǎn)品的使用性能，在電力設(shè)備運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)閃絡(luò)。通過加工特定的防噴涂工裝，一方面可以有效地保護(hù)非噴涂區(qū)域，另一方面可以確保噴涂與非噴涂界面處的平齊度。

圖1 非噴涂區(qū)域的保護(hù)

（3）噴涂工藝的確定。涂層厚度及涂層附著力等是確保涂層長(zhǎng)時(shí)間有效使用的重要因素。在室溫、相對(duì)濕度為10%～80%、外界風(fēng)力小于5級(jí)的環(huán)境下適宜開展噴涂作業(yè)。按照確定的最佳噴涂工藝參數(shù)，一邊試噴，一邊調(diào)節(jié)噴槍，待導(dǎo)電油墨的霧化程度達(dá)到最佳時(shí)鎖定當(dāng)前調(diào)節(jié)狀態(tài)[4-6]。噴涂作業(yè)在水簾柜中進(jìn)行，可以最大程度地減少導(dǎo)電油墨對(duì)于環(huán)境的污染以及對(duì)噴涂技術(shù)人員身體健康的傷害。

按照噴涂工藝噴涂第1遍后，應(yīng)觀察當(dāng)下涂層狀態(tài)，涂層以肉眼可見的薄層霧液附著在硅橡膠制品表面即可。待第1遍噴涂的薄涂層晾干之后迅速噴涂第2遍，晾干更有利于后續(xù)噴涂涂層的附著。噴涂次數(shù)根據(jù)客戶要求的涂層厚度而定，正常情況下噴涂2—3遍即可。

（4）噴涂后自檢和消缺。完成噴涂后，由噴涂技術(shù)人員和質(zhì)檢專員進(jìn)行硅橡膠噴涂產(chǎn)品的自檢，檢查產(chǎn)品表面是否有漏噴涂區(qū)域，以便及時(shí)消缺。

工位自檢消缺是噴涂施工過程管控的重要環(huán)節(jié)。待噴涂硅橡膠制品的清潔、非噴涂部位的包裹、噴涂工序都按照循序漸進(jìn)式實(shí)施。當(dāng)噴涂技術(shù)人員完成一個(gè)產(chǎn)品的噴涂后先進(jìn)行自檢，確認(rèn)無誤后將該噴涂產(chǎn)品放入合格區(qū)并示意質(zhì)檢專員進(jìn)行二次自檢，如發(fā)現(xiàn)有漏噴區(qū)域需及時(shí)通知噴涂技術(shù)人員進(jìn)行消缺，確保噴涂一次成型。質(zhì)檢專員自檢完成并保證噴涂產(chǎn)品無誤后，將噴涂產(chǎn)品移至下一工位。該工位自檢消缺環(huán)節(jié)不僅確保了硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量，還減少了由于重復(fù)勞動(dòng)帶來的時(shí)間和成本的損失。

2.2.3 噴涂后硫化環(huán)節(jié)的管控

硅橡膠制品噴涂完成后對(duì)于涂層的固化是極其重要的，直接影響到涂層質(zhì)量。固化的溫度和時(shí)間都是重要因素。結(jié)合硅橡膠噴涂產(chǎn)品以及所用導(dǎo)電油墨的特性，本工作中涂層固化條件選擇180 ℃×1 h。在合格區(qū)中的噴涂產(chǎn)品達(dá)到一定數(shù)量后，將待固化的噴涂產(chǎn)品放入提前升溫好的烘箱中，待涂層固化完成后將成品取出，靜置，直至成品溫度降至室溫。

3 結(jié)論

（1）噴涂工藝的確定是所有環(huán)節(jié)管控的前提，噴涂工藝直接影響著涂層厚度和涂層與硅橡膠基材的附著力。本試驗(yàn)確定的硅橡膠噴涂產(chǎn)品最佳噴涂工藝參數(shù)為：噴槍口徑 0.5 mm，噴涂壓力0.7～0.8 MPa，走槍速度 40～60 cm·s-1，噴涂距離 20～25 cm。

（2）隨著噴涂產(chǎn)品需求日益增長(zhǎng)，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)噴涂施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管控需正規(guī)化，嚴(yán)格有效的管控措施是確保噴涂質(zhì)量的必要手段。噴涂現(xiàn)場(chǎng)的過程質(zhì)量管控包括噴涂前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、噴涂施工環(huán)節(jié)、噴涂后硫化環(huán)節(jié)等的管控，每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控都是至關(guān)重要的，都決定了硅橡膠噴涂產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量。