高檔轎車外飾件水性涂裝施工性研究

董鳴

（北京北汽模塑科技有限公司，北京 110606）

1 保險杠涂裝生產(chǎn)工藝

高檔轎車塑料外飾件使用改性PP料為基材，溶劑涂料的體系通常采用雙組份底漆，色漆及雙組份清漆，施工主要過程為：

上件?前處理（脫脂清潔、除水、干燥、火焰處理、冷卻）?底漆噴涂?固化（流平、烘烤、冷卻）?色漆噴涂（流平）?清漆噴涂?固化（流平、

烘烤、冷卻）?下件。

高檔轎車成熟應(yīng)用的水性涂料體系則通常采用雙組份水性底漆，水性色漆及溶劑型雙組份清漆，施工主要過程為：

上件?前處理（脫脂清潔、除水、干燥、火焰處理、冷卻）?底漆噴涂?固化（流

平、烘烤、冷卻）?色漆噴涂?固化（流平、烘烤、冷卻）?清漆噴涂?固化（流平、烘烤、冷卻）?下件。

以上兩個過程，直觀來看，水性色漆相比溶劑色漆，無法直接進行清漆的噴涂，需經(jīng)過一個固化過程，這也是水性涂料的生產(chǎn)線初期投資高的主要原因。

1.1 涂料特性對比

事實上，由于涂料特性的差異，水性涂料與溶劑涂料在實際生產(chǎn)中控制特性存在較大差異，以下簡單說明。

水性漆以純水為主要媒介（通常>80%，實色漆>50%），溶劑型漆以甲苯為主要媒介。水相比甲苯具有低揮發(fā)速率、高表面張力、高導(dǎo)電性、腐蝕性以及易產(chǎn)生氣泡的特點，相關(guān)技術(shù)參數(shù)對比如表1。

表1 涂料介質(zhì)特性參數(shù)對比表

在施工過程中，漆膜含水量的控制非常關(guān)鍵，如控制不當(dāng)，則在涂層表面形成氣泡針孔或橘皮流掛等缺陷。含水量的控制，不僅影響外觀，同時可影響漆膜之間以及漆膜對基材的附著力。

1.2 施工工藝對比

主要施工工藝差異對比如表2。

2 在溶劑體系涂裝線上水性涂裝體系施工性研究

通過上述典型工藝流程的對比可以看出，溶劑體系施工產(chǎn)線，與水性體系施工產(chǎn)線，主體一致，理論研究和筆者在沈陽名華模塑科技有限公司的生產(chǎn)實踐證明，通過局部改造，溶劑體系產(chǎn)線具備水性涂裝體系施工可行性，并能夠滿足高端客戶的質(zhì)量要求。

2.1 改造方案一：加法

此方案直接從兩種涂料體系主體工藝流程推導(dǎo)而來，即在溶劑體系的基礎(chǔ)上，增加色漆流平后道的烘烤、冷卻三個工藝段。通常，在高空空間允許的情況下，自動涂裝線的鏈條走向從色漆流平段引出，由升降機提升到噴房上層空間，通過烘箱段（通常采用U型，～15min，80℃），再下降到噴房平層，建設(shè)一段強冷區(qū)后，回流到清漆噴房入口處。在改造過程中，可以將新增部分隔離施工，獨立調(diào)試成功后，在主生產(chǎn)線節(jié)假日停機時間并入調(diào)試；同時需保持新并入段隨時斷開，恢復(fù)生產(chǎn)的預(yù)案。

此方案為目前歐美標(biāo)準(zhǔn)的轎車塑料外飾件水性涂料施工流程，幾乎所有高端客戶認(rèn)可的水性涂料體系，均可適配此產(chǎn)線。由于起步晚，市場應(yīng)用少，在2012年之前，高端轎車塑料外飾件用的水性色漆幾乎100%依賴進口，相對客戶認(rèn)可的溶劑涂料，價格達到3倍；自2012年以來，德國Woerwag涂料公司，首先在河北廊坊投資了水性涂料生產(chǎn)線，其主要生產(chǎn)原料來自國外，成本仍有一定幅度的降低；之后，其主要歐洲競爭對手，AKZO和BASF在國內(nèi)都相繼進行了水性涂料的生產(chǎn)。當(dāng)前水性色漆價格仍顯著高于溶劑涂料，隨著涂料公司深度國產(chǎn)化和市場充分競爭，二者價格差異應(yīng)會進一步降低。

采用此方案，通常應(yīng)用于大批量水性涂裝體系生產(chǎn)。由于當(dāng)前技術(shù)，高壓靜電懸杯噴涂水性和溶劑型涂料施工不能共用，如采用涂料利用率高的懸杯技術(shù)，則需要從溶劑體系一次性切換到水性體系，考慮到高端客戶的認(rèn)可流程復(fù)雜性和嚴(yán)密性，需要與客戶共同協(xié)定切換時間計劃。

2.2 改造方案二：減法

此方案將底漆層取消，直接在塑料基材前處理后，在底漆噴房噴涂水性色漆，利用原溶劑體系的底漆烘烤和冷卻環(huán)節(jié)，用于水性色漆的固化和冷卻。由于溶劑底漆的干燥時間比水性色漆長，因此需適當(dāng)降低烘烤溫度，適配涂料供應(yīng)商提供的涂料閃干時間溫度曲線。這個方案的好處在于投資很少，風(fēng)險低，可以在產(chǎn)線清潔維護階段，逐步改造機器人及其他輔助設(shè)備，改造過程幾乎完全不影響原產(chǎn)線的溶劑生產(chǎn)體系。改造后，可靈活切換水性體系和溶劑體系生產(chǎn)工藝，且同樣滿足高端客戶的質(zhì)量要求。盡管存在成本低、風(fēng)險小、柔性高的優(yōu)點，但是也存在顯著的缺點。

一方面，由于在溶劑體系的底漆噴房，并行生產(chǎn)水性體系，因此底漆施工機器人需要適配兩個體系。如前對比，水性和溶劑體系的靜電懸杯放電模式不同，無法共用。可行的技術(shù)是，將底漆施工機器人改造為雙頭槍系統(tǒng)，兩種體系自動切換。噴槍的涂料使用效率不足高壓靜電懸杯的一半，因而在生產(chǎn)過程中，涂料的應(yīng)用效率不高，相應(yīng)單件油漆耗量較高。但是由于取消了底漆涂裝，總體成本得到平衡。

另一方面，無底漆水性漆涂裝工藝，僅有少數(shù)涂料供應(yīng)商在轎車塑料外飾件上，獲得了高端客戶認(rèn)可，因此，涂料的可選范圍較窄。比如在德國奔馳體系上，僅AKZO和Woerwag獲得認(rèn)可，雖然如此，此體系亦為成熟生產(chǎn)體系。如有更大的市場應(yīng)用需求，各主要涂料供應(yīng)商有能力提供服務(wù)，需要開發(fā)時間。

總體看，該改造方案，更適用于少量水性涂裝體系產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，尤其適用于較小的轎車外飾件，如門把手、防擦條、后視鏡等；對于保險杠廠家，通常存在多個客戶的生產(chǎn)狀況，僅部分客戶較少的產(chǎn)品要求水性涂料生產(chǎn)，這個減法方案則不失為一個非常實用的過渡性低成本方案。

3 結(jié)語

本文提供的在溶劑型產(chǎn)線上，改造水性涂裝工藝，以及關(guān)鍵點的控制，是基于生產(chǎn)管理實踐的經(jīng)驗總結(jié)。

[1]董鳴.基于油性涂裝線生產(chǎn)線的汽車塑料外飾件水性漆兩涂層涂裝工藝[P].CN200810013154.9，2010-03-17.

[2]嚴(yán)倉鋒.水性漆在汽車零部件涂裝中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2016，19（9）：22-24.