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防腐蚀涂料的产品设计与开发简述

浏览次数: 日期:2016年6月27日 14:36
在防腐蚀涂料与涂装技术日新月异的今天,一个成熟可靠的,能够给制造商带来良好口碑和经济效益的防腐蚀涂料产品通常需要经过设计和开发的输入、设计和开发的输出、设计和开发验证、设计和开发确认、设计和开发更改的控制这些过程,这也是ISO9001质量管理体系标准的要求。在此,我们将这些要求与防腐蚀涂料的行业特征结合起来,探讨一下防腐蚀涂料的产品设计与开发基本思路,供从事这项工作的工程师参考。
    通常,一个防腐蚀涂料产品的推出通常要经历以下过程或阶段:
    一、研发计划
    一个追求长期发展的防腐蚀涂料制造企业应该有自己的短、中、长期产品研发计划,从而避免市场机遇降临时而要求技术部门短期内快速推出新产品的情况,那无疑是令研发工程师们十分头痛的。而且在这种情况下推出的新产品,其适用性和可靠性往往缺乏验证,从而会给企业带来很大的风险。
    产品研发计划通常由公司最高领导层决定,但销售、技术部门凭借自身对市场和技术方面的了解,可以建议和影响其决策,在这个过程中,沟通显得非常重要。一个超出企业自身资源支持的研发计划的实施会面临太多困难,也将令研发工程师缺乏信心。因而,有效的产品研发计划通常要考虑市场需求及公司具备市场优势的市场领域以及公司自身资源支持。
    最高管理层通常倾向于根据市场领域(行业)制定开发计划,按行业领域区分,防腐蚀涂料较大的市场领域包括:
    ①、船舶
    ②、集装箱
    ③、海工结构、海港设施
    ④、石油化工(储罐与管道)
    ⑤、重型机械(包括港口机械、成套设备、工程机械、起重机等等)
    ⑥、桥梁、交通设施
    ⑦、电力(火电、风电、核电等)、能源
    ⑨、水工结构
    ⑧、建筑钢结构
    ⑩、其它
    这些行业中,又会具有不同腐蚀环境和防腐蚀要求的结构单元,需要多种防腐蚀涂层体系,有的行业显得十分复杂。
    而研发工程师应基于以下考虑设计和研发防腐蚀涂料:
    ①、腐蚀环境:除ISO12944-2中列出了6种大气腐蚀环境和3种浸渍环境外,还有一些特殊的腐蚀环境,如储罐与管道衬里(非水介质浸渍)、热表面、机械作用(如磨损)等,以及这些腐蚀应力的复合;
    ②、防腐蚀要求,包括对防腐涂料和涂层体系的要求,这些通常都体现在各类标准、规范中,研发工程师需要找到并研读这些标准。一些新兴行业往往没有这类标准,目标用户的要求就会显得尤其重要。
    ③、表面类型和表面处理:常遇到的表面包括碳钢、不锈钢、金属化表面(电镀锌、热浸锌、喷锌、喷铝或其合金)、有色金属表面(铜、铝等)、混凝土表面、已有涂层表面(如涂了车间底漆的表面或其它涂层表面)。不同表面处理方式、经处理表面的清洁度和粗糙度也会影响涂料设计;
    ④、工作类型(新建或维修):在ISO12944标准中有定义和解说;
    ⑤、施工方法和干燥方式:所研发的产品必须适应该行业所通行的施工方法和涂装环境条件;
    ⑥、成本与市场价格行情;
    ⑦、其它因素:如特殊功能要求、环保性能(VOC与有害重金属含量限制等)等等;
    值得注意的是:由于最高管理层通常倾向于根据市场领域(行业)制定开发计划,而研发工程师设计产品依据的是上述因素,两者并不相同。因而,作为研发工程师,必须将两者进行转化,而成功转化基于我们对这些行业中各种结构防腐蚀要求的透彻了解。
    因此,我们必须进入以下第二个阶段:
    二、调查了解(技术方面)
    1、研发计划中所提行业对防腐蚀涂料和涂层体系的要求应该尽可能了解。
    2、了解所要研发或改进的产品的现状,包括同行产品、国外产品等等,包括价格、产品性能等,了解得越全面越好。
    3、了解市场准入门槛(技术壁垒)、有的就是产品技术要求及一些必要的认证、鉴定等。
    对于一些初入行的工程师,这往往令其感到困难,即使对于资深工程师,也不可能非常了解所有的行业领域。建议防腐蚀涂料工程师,应:
    1、收集和建立自己的标准、资料、数据库,尤其是各行业关于防腐蚀涂料与涂装要求的标准规范,以便需要时随时调用。
    2、向公司销售、客服人员咨询和了解;
    3、查阅相似案例或类似项目的防腐技术规格书;
    4、与资深业内人士交流,联众涂料网就是一个非常好的交流平台。
    一个具有国际化视野的防腐蚀涂料制造公司要求所研发的产品符合国际的标准、规范和法规要求,因此,一个优秀的工程师也应了解包括ISO、ASTM、SSPC/NACE、NORSOK、API、IMO等组织的标准、规范要求。还有一些发达国家颁布的与防腐蚀涂料相关的法律法规。
    然后,理一理自己所了解的情况,将这些信息进行一下归纳整理、编写一份可行性报告,这将是下述第三个阶段的内容。
    三、确立目标
    我们需要将第二个阶段所了解的内容转化成防腐涂料产品和涂层体系的特性、性能指标和成本控制,这些内容包括:
    1、产品的设计用途(所适用的腐蚀环境、工作类型、表面类型和表面处理、施工方式和涂装环境条件、特殊功能、环保性等);
    2、液体油漆的各项性能:包括固体份(重量和体积)、比重、VOC与有害重金属含量、粘度、细度、颜色范围、抗流挂性能、贮存稳定性、成本等等,对于防腐蚀涂料来讲,固体份的设计显得非常重要。
    3、施工性能,包括各种施工方法与参数、施工和干燥固化环境条件、干燥时间、覆涂间隔要求、最大与最小干膜厚度等等。
    4、单涂层体系的各项性能指标:包括附着力、硬度、光泽、柔韧性(抗弯曲性)、耐冲击性、耐磨性、耐盐雾性、耐湿热性、耐化学介质性能、耐阴极剥离性、颜色和光泽保持性、低播焰性能等等。
    5、与其它涂料的兼容性以及所组成的复合涂层的性能。很多行业或标准要求的涂层性能认证是针对整个涂层体系的,因此,我们需要选择为该防腐涂料配套而推荐的前道涂层和后道涂层品种,并考虑这些复合涂层的性能。
    其中,第1项最为重要,其它都是对第1项目标的具体化。
    当然,这些参数都还只是预期目标,能否达到还需要视下一个阶段中反复进行的试验与检验的结果,有时还需要修正我们的目标,但关键的目标参数或强制性标准要求应该达到。
    四、试验与检验阶段
    这是一个需要研发工程师付出大量时间和精力的阶段。这些工作包括:
    1、选择技术路线,包括防腐蚀机理、基料、颜填料、溶剂、助剂等各种成份的初步选择;
    2、寻找原材料供应商并详细了解其性能;
    3、选择原材料,确定基础配方及工艺;
    4、按不同配方制作样漆,并测试其性能并不断地进行筛选和优化;
    5、确定最终配方和工艺,全面测试其性能;包括中试和大生产的测试结果。
    6、通过认证,包括内部实验室性能测试认证和第三方认证(如果需要),这项工作可能需要反复进行。
    这项工作是否能够快速有效的完成,取决于研发团队中工程师的理论水平、研发经验、对原材料的熟悉程度、对测试方法标准的熟悉程度、研发部门各人员之间的沟通与配合等等。
    养成一个良好的工作习惯会令你终身受益,对于某些工程师而言,以下建议或许对你有用:
    1、先思后行,理论指导实践,多了解原材料性能,多进行配方基本计算;
    2、各项操作严格按照标准或科学的方法进行以最大限度保证结果的可靠性;
    3、采用科学的试验对比方法,如正交试验方法等;
    4、采用科学的方法对所采得的数据进行统计分析;
    5、养成尽可能详细和完善记录的习惯,各项检验试验报告的编写应符合相关标准的要求,这些检验试验结果的记录将成为下一个阶段技术文件编制的依据。
    五、技术文件编制
    各类技术文件是设计与开发输出的重要部分,它将你的工作成果展现在人们面前,这些文件通常包括:
    1、产品说明书(PDS);
    2、材料安全数据说明书(MSDS);
    3、产品技术标准或性能数据;
    4、推荐涂层体系数据或建议涂层配套方案;
    5、与所研发产品相关的常用涂层体系(复合涂层)的性能指标与测试报告;
    6、生产工艺文件(包括原材料采购与验收标准、产品配方、生产工艺流程、关键因素及质量控制要求、成品出厂检验与试验要求等等);
    7、如果经过了第三方认证,会有认证报告和证书。
    所编写的文件质量反映了一个企业的专业技术水平,工程师应予以足够重视,一个重视技术管理的公司也会有关于这类文件的编写、审核和批准机制以最大程度以保证文件质量。一个具有国际化视野的公司,其对外的产品资料除要具有不同语言版本外,编制格式、所提供的内容和各项数据还要符合国际标准和惯例的要求。
    六、市场推广
    一个成熟的技术工程师应具有良好的市场意识,接下来,你需要为你所研发的产品作一些推广方面的工作,这样才能促进你的劳动成果转化为公司利润。这些工作包括:
    1、制作供推广用样板、照片等(特别是关于性能的比较试验图片)。
    2、写一些宣传资料,发一些推广性文章(网络或期刊),参加一些推广性的会议;
    3、有条件时,组织新产品鉴定会或新产品发布会、申请专利;
    4、开展培训,向销售人员、服务人员介绍该产品;
    5、产品成本和价格说明;
    6、必要时,拜访目标客户,向其推介新产品和防腐蚀解决方案。
    当你的推广工作卓有成效,产品已推向市场后,可收集市场反馈信息,并为持续改进产品创造条件。
    七、市场反馈与产品改进
    一个新开发的防腐蚀涂料产品不可能是十会十美的,投入市场后必须会反馈一些不良信息,研发工程师应主动向相关部门(主要是市场和服务)获取并分析这些信息。
    这些信息可能包括但不限于以下这些:
    1、价格与市场上同类型产品相比,没有竞争力;
    2、太有限的适用性;
    3、施工难题或未预知的涂膜缺陷出现;
    4、第三方检验发现的性能指标缺陷;
    5、所应符合的相关标准或性能指标要求发生了超出产品本身性能的变化;
    6、贮存稳定性问题
    当然,也会有好的市场反馈。我们需要对这些信息一一进行分析,分析改进的可能和对其它主要性能的影响。从而决定是否需要改进原产品或者在该产品的基础上推出改进型产品。
    不可否认配方的重要性,但如果将研发工作理解为仅仅出具一张配方是远远不够的,对于初入行的工程师们而言,上述任何一个阶段所描述的工作内容都可以是你需要学习和了解的。
    一个好的产品设计与开发流程还要有效结合公司其它方面的制度与流程设计,包括采购、制造、检验与试验、销售、服务等等,并成为整个质量管理体系与公司管理体系的有机组成部分。

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