2019年11月16日,由中國涂料工業協會、Vincentz Network Gmb H&Co.KG(德國文森集團)、上海工程技術大學涂料工業學院、中國涂料工業大學和歐洲涂料學院(中國)聯合主辦為期兩天的第三屆國際涂料前沿技術研修會暨國際水性涂料、涂裝技術發展論壇正式進入演講環節。本次論壇特別邀請到DSM集團全球首席科學家Dr.Jürgen Scheerder、弗勞恩霍夫IPA研究所工學博士葉僑燕、BYK工業木器和家具涂料部門技術主管Marcus Wessel作為主講嘉賓為與會代表帶來了水性聚合物、水性涂料的制備以及基于新涂料技術和工藝的先進涂裝技術;并且邀請到清華大學教授洪嘯吟、中海油常州涂料化工研究院原總工程師錢伯容以及江南大學化學與材料工程學院副院長劉仁教授擔綱本次研修論壇的主持和解讀嘉賓。
來自國內外行業內的150余位專家人士和技術人員共聚一堂,共同圍繞水性、光固化工業涂料及生物基涂料等環境友好型綠色涂料涂裝等熱點話題進行更為深入的交流和探討。中國涂料工業協會秘書長閻永江、副秘書長劉杰出席了本次論壇。本次論壇也得到了湛新樹脂(中國)有限公司、金色搖籃新材料股份公司、江蘇冠軍科技集團股份有限公司、冶建新材料股份有限公司、江蘇蘭陵高分子材料有限公司、河北霍夫曼新材料科技有限公司、江蘇怡達化學股份有限公司、科思創聚合物(中國)有限公司、河北晨陽工貿集團有限公司的大力支持。
中國涂料工業協會副秘書長劉杰致辭
會議伊始,中國涂料工業協會副秘書長劉杰在致辭中表示,涂料行業以技術立足,企業夯實技術優勢是鋪平發展道路的題中應有之意。國際涂料前沿技術研修會暨國際綠色涂料涂裝技術發展論壇本著強強聯合的宗旨,中國涂料工業協會聯合德國文森集團已成功連續舉辦兩屆,取得了積極效果,得到了企業技術人員的認可。在此基礎上,第三屆論壇再次力邀國際涂料前沿科學家、技術人員,為國際間涂料技術交流搭建橋梁,對國際涂料技術內化于心、外化于行,并最終為提升自身科研水平,加強企業技術競爭優勢奠定基礎。
DSM集團全球首席科學家Dr. Jürgen Scheerder
BYK工業木器和家具涂料部門技術主管 Marcus Wessel
弗勞恩霍夫IPA研究所工學博士葉僑燕
清華大學教授洪嘯吟主持上午會議
中海油常州涂料化工研究院原總工程師錢伯容主持下午會議
江南大學化學與材料工程學院副院長、教授劉仁主持17日上午會議
隨后,論壇正式進入演講環節。上午的會議由洪嘯吟主持,下午的會議由中海油常州涂料化工研究院原總工程師錢伯容主持。
通過緊張有序的研修學習,歐洲知名授課嘉賓和國內知名專家的答疑解惑為學員帶來了收獲滿滿的兩天,從理論到實踐,從仿真技術到智能涂裝,提供了一次難得的學習國外先進技術的機會,使與會學員受益匪淺,為涂料行業人才培養添磚加瓦,對提升涂料行業人才素質和向涂料強國邁進做出了貢獻!
中國涂料工業協會副秘書長劉杰總結本屆研修會,祝賀大家圓滿完成學習任務,期待下一屆再見。
本屆學員圓滿完成學習任務,中國涂料工業協會副秘書長劉杰和江南大學化學與材料工程學院副院長、教授劉仁為學員們頒發結業證書。
英文標題:Planning of coating facilities- Methodology and optimization
為達到良好的涂裝效果,涂裝設備和涂裝工藝的設計十分重要。以焊接部件的噴涂為例,講解了通過仿真對涂裝設備的設計方法和優化。為涂裝裝備的選擇提供了思路。
英文標題:Possible paint defects and paint film appearance
在涂裝過程中,會出現一些涂膜缺陷,如何得到良好的涂膜質量和外觀是行業所關注的問題。本節中,葉僑燕博士以雙組分水性聚氨酯涂膜為例,可能會出現的橘皮、裂紋、針孔等涂膜缺陷進行了原因分析,通過仿真技術分析缺陷出現的原因,從而提出了避免缺陷形成的方法。特別對以針孔為例,通過仿真來模擬針孔形成過程,從而找出了原因,并通過改善潤濕來避免針孔形成。
本節還對于涂膜的表觀和流平和涂膜形成的機理進行了講解,通過仿真分析了流平的影響因素,找出解決方案以得到良好的涂膜外觀。
河北霍夫曼新材料科技有限公司技術總監 王新夫
水性工業涂料的生產中,防閃銹是一個重要的方面,選擇一款良好的防閃銹劑對于最終涂膜的質量控制十分重要。報告中,王新夫介紹了三種新型防閃銹劑的特點及應用適用場合。其不僅可以作為防閃銹劑,而且可以作為罐內防銹劑和暫時性防銹劑,并可用于各種基材。報告中還分享了該防閃銹劑在水性雙組分環氧底漆、水性單組分環氧底漆、水性丙烯酸底面合一、水性雙組分環氧底漆的實際應用案例,通過測試,表明其防閃銹性能、附著力、耐鹽霧均達到良好的效果。
英文標題:Smart paint shop——Development, Chance und Trends
智能涂裝是未來發展方向,如何提高涂裝效率,如何提高涂裝能效都是行業所關注的。這節用實際案例分享了提高涂裝能效的方法。并介紹了工業4.0在涂裝中的應用,強調了仿真技術在工業4.0應用的重要性,分享了杜爾汽車涂裝線中仿真技術的應用,包括輪轂涂裝等。
特別介紹了工業4.0在涂裝應用的成功案例Self Paint,通過云端建立數據庫、3D掃描、高速旋杯的仿真模擬涂裝設計,并使用太赫茲技術進行數據測量來進行質量控制,最終達到智能涂裝的實現。
英文標題:Drying processes in spray coating applications
干燥過程是一個耗能的過程。如何通過研究來減少能耗是擺在我們面前的課題。本節中,以實際案例介紹了數學模型在仿真干燥過程中的應用。展示了Hygrex dryer干燥器的仿真干燥工藝。以及水性涂層干燥所應注意的問題。還分享了陰極電泳后物件的干燥,以及熱量損失和優化。并介紹了紅外和紫外線干燥機的建模。
英文標題:Electrostatic spray coating on wood substrate using high-speed rotary bell——Practical procedures
本節中,深入講解了靜電噴涂技術在木在木質基材中的應用,分享了窗框、廚房門面板、汽車內飾件的靜電噴涂,不僅節省了涂料的用量,減少了排放以及縮短了涂裝時間。
英文標題:Basic processes of electrostatic spray coating
此節介紹了靜電噴涂,高速旋杯中外荷電、直接荷電方式,以及仿真技術在靜電噴涂中的應用,并分享了靜電噴涂的仿真技術應用案例。通過仿真技術的應用,可以捕捉到所有的應用環境,而且可以快速找出最佳噴涂方案。現已成功應用于寶馬涂裝線。
金色搖籃創始人、吉力水性新材料科技(珠海)有限公司總經理 王茵鍵
報告從水性氨基烤漆的反應機理、聚合物的成膜方式、熱固乳膠的相關概念切入,詳細介紹了氨基-多元醇反應體系及酸催化和胺型的選擇、氨基樹脂與多元醇樹脂的配比、氨基-多元醇烤漆的包裝穩定性。
介紹了三聚氰胺MF樹脂、氨基樹脂、可與氨基反應的分類。在應用中,氨基烤漆改性產品方向,包括聚氨酯改性丙烯酸樹脂、有機硅改性丙烯酸樹脂、聚酯改性丙烯酸樹脂、環氧改性丙烯酸樹脂、聚脲改性丙烯酸樹脂。最后介紹水性氨基的測試指標與技術體系設計的關系,分享了高觸變體系、高柔韌性體系、高表面效果體系、不同烘烤溫度體系、高防腐體系、高銀排要求體系應用的案例。
英文標題:Atomizers used in spray coating processes
此節中,葉僑燕博士介紹了靜電噴涂的高速旋杯,以及氣動噴涂、HVLP氣動噴槍、無氣噴槍的應用,其中,HVLP氣動噴槍可以減少過噴涂。講解了有氣噴槍和無氣噴槍的不同,并以船廠噴涂為例,如何通過仿真模擬技術來對船舶噴涂時減少風的影響。并介紹了影響最終噴涂質量的一某些霧化器特性和靜電粉末噴涂。
接著介紹了仿真技術在噴涂優化中的應用,生動演示了霧化仿真、高速旋杯仿真,介紹了氣體種類對霧化的影響,對噴涂優化提供了極大的幫助。
英文標題:Spray coating processes —— Some basic facility and systems
葉僑燕博士以汽車涂裝線為例,介紹了包括涂料體系、噴涂工藝的設備和過程,重點講解了前處理、雙組分靜態混合器、涂裝車間,以及有關過噴涂的分離、優化,并分享了涂裝過程中VOC的防控,分析了干噴涂和濕噴涂的特點,及濕噴涂排放的濕氣霧的處理。并分析了通過仿真模擬技術對不同體積大小物體進行噴涂,以達到優化噴涂的目的。特別分享了大型物體汽車和飛機的仿真模擬噴涂。
弗勞恩霍夫IPA研究所工學博士 葉僑燕(Qiaoyan Ye)
葉僑燕博士從噴涂工藝的基本設備和系統、噴涂工藝中使用的霧化器、靜電噴涂的基本工藝、噴涂涂裝中的干燥工藝進行了深入淺出的講解,并以高速旋杯在木質基材上進行靜電噴涂為案例,真實演示了靜電噴涂的實踐程序;并分析了涂裝過程中可能出現的涂膜缺陷與涂膜外觀,提出了解決方案。分享了涂裝未來發展趨勢和機遇——智能涂裝車間的建立和應用,并介紹了涂裝設備規劃的方法與優化。
葉博士簡介:
葉僑燕博士(Qiaoyan Ye)于1960年出生于中國,獲得華南理工大學理學碩士學位。其在華南理工大學時的研究生論文題目是《螺旋槽管管內流阻和傳熱特性的研究》。
1996年,葉僑燕博士在德國埃朗根大學獲得博士學位,博士論文題目是:《剪切層中機械能的湍動耗散率》。1992-1996年,她在LSTM的研究工作包含:湍流模型、用于耗散率相關性的湍流閉合、格柵湍流測量、湍流尾流耗散率測量以及Hoechst縮聚反應器的優化。1996年,葉僑燕博士作為客座科學家,工作于FZK研究所(Institutefür Reaktorsicherheit Forschungszentrum Karlsruhe)。
其研究工作涉及湍流模型和湍浮力流動計算。
自1998年以來,葉僑燕博士一直工作于德國斯圖加特市的弗勞恩霍夫生產技術和自動化研究所(IPA),并從事涂料應用的數值模擬工作,具體包括:使用靜電高速旋轉杯噴霧器、無氣和氣助式噴槍進行噴涂模擬、靜電粉末噴涂模擬、關于涂料液滴對干和濕表面的影響研究、汽車工業用烘干機中流動和換熱的模擬、噴涂工作的優化。
劉仁 江南大學化學與材料工程學院副院長、教授
Marcus Wessel對流動和流平進行了介紹。他表示,流變、時間和表面張力是影響流平的主要因素。解絮凝潤濕和分散添加劑(著色系統中的流變學);溶劑(干燥時間);樹脂;添加劑(表面張力)是增加流平表現的控制因素。越高的表面張力,就會有更高的平整性,最小可能表面積就會產生最佳流量。
Marcus Wessel認為,表面添加劑有助于調整油漆性能和消除表面缺陷,根據缺陷、油漆系統和應用情況,使用各種添加劑,如有機硅表面活性劑、改性硅酮、聚丙烯改性劑、改善或防止涂層的特殊產品等。
蠟添加劑部分,Marcus Wessel先介紹了其部分化學特性,蠟的熔點與脂肪和油相反,至少為40°C,與大多數樹脂和塑料不同,其相對較低的熔體粘度(液滴),在更高的溫度下沒有化學分解,這使它們與天然樹脂不同。蠟既可以來源于生物也可以來自于石油制品。其具有防水、防堵防滑的特性。隨后,他展示了含極性和非極性蠟添加劑的白色乳膠的化學表現。
消泡劑部分,他表示,純液體是不會產生起泡的,不同的性能要求促使市場上出現了不同的消泡劑種類,其中,聚合物消泡劑有著廣泛的相容性和pH穩定性,含硅消泡劑更有效,適用于多種系統,礦物油消泡劑主要用于裝飾涂料,性價比最高。消泡劑的成分包括5%—90&的消泡劑基,0—3%的疏水顆粒,0—5%的乳化劑,0—85%的聚乙二醇、水或其他溶劑。礦物油基消泡劑,到目前為止,礦物油在配方中占主導地位,與硅酮消泡劑相比,這導致了更小的產品種類和范圍,礦物油基消泡劑也可用作乳液,過去,礦物油基消泡劑中含有APEO,目前的產品建議是不含APEO。
科思創聚合物(中國)有限公司博士楊玲就“高性能水性聚氨酯原材料的最新進展”這一話題進行了分享。隨后,她主要介紹了科思創水性聚氨酯在原材料選擇上的部分原則、化學反應原理等內容,在此基礎上,她介紹了科思創相關產品的實際應用表現和其他優點等。
楊玲博士帶來了科思創本土研制、中國首發的新一代磺酸鹽改性聚異氰酸酯Bayhydur® ultra 307以及歐洲引進、本土植入的新一代磺酸鹽改性聚異氰酸酯Bayhydur® quix 306-70。前者無需溶劑開稀即可實現與樹脂組分輕松手攪,降低了配方VOC含量,具有更高的耐化學品性;后者和溶劑型體系媲美的干燥速度,應用于木器涂料具有防漲筋/硬度發展快等特點。
BYK工業木器和家具涂料部門技術主管Marcus Wessel圍繞“配置水性涂料”這一主題進行了演講。
Marcus Wessel表示,預選原材料、基質潤濕機理、顏料穩定原則、選擇合適的流變曲線、流動/平整和表面特性、消泡劑等將是今天下午演講的幾個主要方面。
他認為,水性材料對沖擊反應更敏感,因此,應在攪拌下添加成分。
水性工業涂料配方部分,Marcus Wessel表示,添加劑和其他原材料會影響彼此的性能。在一個起點上,應選擇良好的全方位消泡劑和流變性。同時,水性工業涂料的配制,其評估的順序非常重要,正確步驟應該是基質潤濕、(濕潤和分散)僅在著色系統中、流變調整、流動/平整和表面特性、消泡。Marcus Wessel強調,避免起泡是重中之重。
在基質潤濕部分,Marcus Wessel表示,界定表面張力時,由于液體中的分子顯示出相對較高的流動性,且有內聚力,因此,內聚力越高,表面張力越大。關于表面張力的測試方法,液體,如涂料、粘合劑,可以使用環分離法和氣泡壓力張力計,基質的測試方法主要看接觸角度。
有機硅表面活性劑-應用領域包括:第一代硅表面活性劑技術;第二代硅表面活性劑技術;第三代硅表面活性劑技術無極性改性硅表面活性劑泡沫穩定性小,動態性能好;非極性低能襯底用三硅氧烷
Marcus Wessel表示,潤濕基質表面活性劑是必須的;泡沫穩定性可能與一定的化學物質有關;高速應用需要動態特性;過量會導致水平不良。
顏料穩定的原則部分,他表示,在潤濕時,顏料/填料與樹脂溶液之間的表面張力,差異越大,潤濕過程越慢,潤濕和分散添加劑將差異減至最小。在攪拌時要注意,顏料團聚體的機械破壞,能量輸入導致更高的能量水平,系統試圖達到盡可能低的能量水平,顏料的絮凝作用,需要穩定以避免回流。在穩定階段,有不同的穩定機制,主要是靜電穩定(靜電排斥)、空間穩定性(空間位阻)、電子穩定、靜電和空間穩定的結合。
流變助劑部分,Marcus Wessel表示,流變效果、剪切范圍、合并、副作用是判斷流變效果的最佳判斷方式和判斷因子。液體觸變劑對不同極性體系的不同改性,也決定了水性體系的處理和處置。水性涂料用液體觸變劑優勢包括,易于合并(液體),可進行實際性能測試;無溫度激活;提高抗沉降性;非常好的抗下垂性;與pH值無關。
關于天然黏土,其優點在于觸變流-良好流平;生物穩定性高;應用領域廣泛,特別是高erpvc系統。含有膠體的天然黏土其優勢在于其良好的抗下垂性;絮凝穩定性高;有效增稠劑;防止相分離;高抗濺性。水性涂料用親水改性天然有機粘土具有低剪切至中剪切濃縮機、觸變性/假塑性流動特性、抗沉降性能/抗下垂性、防止脫水、高共溶劑耐受性和最佳顏色接受度。合成黏土,特別是針對水性系統的合成黏土,其具有顯著的剪切減薄;完美的抗沉降和抗下垂性能;高彈性性能;不影響透明度,不泛黃;合成粘土薄膜具有導電性等特性。
上午的內容到此結束,下午繼續。
粘附方面,Jürgen Scheerde認為,只有由于二次力和氫鍵的吸引才能產生足夠的粘附力-共價鍵不是必須的,同時,他表示,如果應力很高,彈性能就很高,只要有一點點外力,涂層就會脫落。
成膜方面,Jürgen Scheerde表示,成膜的關鍵參數由溫度、相對濕度、氣流、聚合物成分、粒徑和粒徑分布、結合選擇、膜厚度等來決定。此外,Jürgen Scheerde介紹了通過溶劑選擇法優化成膜的內容,他表示,良好的成膜對從粘合劑中獲得最佳效果至關重要,通常根據視覺判斷選擇共溶劑類型和用量,即在MFFT棒上測量的無裂縫的光學清晰度,在“納米級”成膜(聚結)上可能仍然不完整,因為溶劑在成膜完成前就已經蒸發了。
湛新樹脂(中國)有限公司業務發展經理邱學科的演講主題是:“工業漆新一代綠色解決方案”。
他介紹了環保型工業涂料樹脂的部分內容,在這一部分他分享了多涂層體系的整體解決方案;如創新型的水性快干環氧體系,高固快干PU和Acure;以及最新的水性單組份方案等。
Jürgen Scheerder的演講主題為“工業用水性聚合物分散體”。他從水性丙烯酸的乳液聚合、懸浮聚合、可控自由基聚合、顆粒形態;聚氨酯的聚氨酯分散體、聚氨酯丙烯酸雜化物、水性紫外線;聚酯的醇類、水分散聚酯這幾個方面進行了細化說明。
他表示,乳液聚合是水中自由基聚合,這個過程至少包括四種物質——水、單體、引發劑、表面活性劑,同時也可能含有以下物質,PH緩沖液,改性劑,其他添加劑。乳液聚合原理單體反應形成分散在水中的聚合物,其中:單體幾乎不溶于水、單體借助表面活性劑分散在水中,引發劑是水溶性的,在水相中發生自由基形成和聚合物鏈引發;初始聚合物形成分散在水中并由表面活性劑穩定的顆粒,聚合主要發生在單體膨脹聚合物顆粒內。
乳液聚合既有優點,也有缺點。優點是快速聚合到高分子量,良好的熱控制,高固體含量和高分子量時的低粘度,通過控制顆粒形態可以改變乳液性能;缺點是添加劑(乳化劑、鹽等)的污染會對應用性能產生負面影響、如果親水性單體較多情況會更復雜,很難加入非常疏水性的單體,乳液的膠體穩定性可能是一個問題。
懸浮聚合方面,Jürgen Scheerde介紹了生產過程、保護膠體、應用領域進行了介紹。
通過可控自由基聚合控制鏈形態方面,Jürgen Scheerde介紹了聚合物骨架結構以及可逆加成-裂解鏈轉移(RAFT)聚合和嵌段共聚物水性粘合劑,Jürgen Scheerde認為,嵌段共聚物作為乳液聚合穩定劑,可以使功能單體高效使用;不含表面活性劑/表面活性劑;提高附著力;提高化學抗性;與顏料的定制交互作用。
顆粒和涂層形貌控制方面,Jürgen Scheerde提出了設問,他表示,為什么要控制形態??因為設計涂層是一種平衡行為。他認為,“硬”涂層性能在硬度、耐刮擦性、防堵塞性、耐化學性、附著力(局部)、積灰;“軟”涂層性能表現出柔韌性、無缺陷膜形成、耐久性、耐沖擊性、抗裂性、粘附以及矯平。低聚物穩定聚合物乳液,聚合物1和2的組成、分子量和官能團決定了良好的成膜性/低結合性要求、優異的硬度、快速干燥/快速性能開發、耐化學性、非常好的粘合性能、可逆性/印刷性、低水分傳輸/快速掃描等。
粒子尺寸控制方面,Jürgen Scheerde表示,控制粒子大小對水性分散體的粘度、對干燥過程中分散體和薄膜的外觀很重要、對成膜均很重要。
DSM集團全球首席科學家 Dr. Jürgen Scheerder
弗勞恩霍夫IPA研究所工學博士 葉僑燕
BYK工業木器和家具涂料部門技術主管 Marcus Wessel
洪嘯吟 清華大學教授
1966年研究生畢業于北京大學高分子專業,1981-1985年在美國北達科他州州立大學聚合物與涂料系任博士后研究員,1987年入清華大學化學系,任副教授,教授(博士生導師),有機化學研究所所長。獲國務院特殊津貼。主要從事高等有機化學,高分子化學,涂料化學的教學和研究工作。曾先后兼任中國科技大學、浙江大學、北京化工大學等大學的教授、《清華大學學報》《高分子學報》《中國涂料》《涂料工業》《Progressinorganiccoatings》等雜志的編委,亞洲輻照技術協會(RadTechAsia)主席,榮譽主席,中國涂料工業協會顧問、行業資深專家。
錢伯容 中海油常州涂料化工研究院原總工程師
中海油常州涂料化工研究院原總工程師,1966年畢業于清華大學高分子專業。
多年從事涂料化學的研發、生產和科技管理工作,曾獲得全國科學大會及國防工業獎勵。
曾擔任涂料行業第一個863課題的組長,多次參加國際學術及國際標準會議。發表論文近百篇。
79-81年間作為訪問學者在美國進修工作兩年。具有豐富的理論和實踐經驗,多次作為講師參加了全國性的涂料配方培訓班及其他培訓班的培訓工作。“涂料工藝”專著(第四版)的編委之一。
2015年被中國涂料工業協會評為“中國涂料工業百年影響力人物”。目前兼任全國涂料和顏料標準化技術委員會顧問。
中國涂料工業協會副秘書長劉杰在致辭中表示,涂料行業以技術立足,企業夯實技術優勢是鋪平發展道路的題中應有之意。國際涂料前沿技術研修會暨國際綠色涂料涂裝技術發展論壇本著強強聯合的宗旨,中國涂料工業協會聯合德國文森集團已成功連續舉辦兩屆,取得了積極效果,得到了企業技術人員的認可。在此基礎上,第三屆論壇再次力邀國際涂料前沿科學家、技術人員,為國際間涂料技術交流搭建橋梁,對國際涂料技術內化于心、外化于行,并最終為提升自身科研水平,加強企業技術競爭優勢奠定基礎。
上海鵬圖抗菌新材料有限公司參會代表
會議時間:2019年11月15日全天報到,16日(早上8:30開始)、17日兩全天學習。
會議地點:上海浦東綠地假日酒店
(上海市浦東新區秀沿路1088號,酒店聯系:銷售部 趙生豪 15921232315)
線路1:乘地鐵11號線(迪士尼方向)到秀沿路站,距酒店1.5公里,步行20分鐘左右抵達酒店。
會議聯系:丁艷梅13683517455、邢洋13810067488、徐艷13911991272、樊森13521703612、馮立輝13146685581
時間安排:2019年11月15日全天報到,16日(早上8:30開始)、17日兩全天學習。
會議時間:2019年11月15日全天報到,16日(早上8:30開始)、17日兩全天學習。