汽車原廠水性漆三涂一烘涂裝工藝外觀影響因素分析

楊學紅,魏 偉,閆 欣

(1.PPG涂料(天津)有限公司 技術(shù)部，天津 濱海300457；2.承德石油高等專科學校 人事處，河北 承德 067000)

地球環(huán)境的惡化以及溫室效應(yīng)越來越引起人們的重視，新一輪的霧霾使得政府將會制定更加嚴格的標準來進行節(jié)能減排以達到保護環(huán)境的目的。中國的汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，很多汽車廠新建廠房或者改造擴容原有的涂裝線來滿足市場的需求。汽車涂裝屬于能源消耗量大、污染物排放量大的工業(yè)生產(chǎn)，為了達到新的環(huán)保標準規(guī)定要求，汽車生產(chǎn)廠和相應(yīng)的供應(yīng)商在涂裝材料、涂裝設(shè)備以及涂裝工藝等方面進行了創(chuàng)新[1]。本文重點從涂裝材料和涂裝工藝角度介紹了水性三涂一烘工藝，由于面臨較大的外觀挑戰(zhàn)，本文從電泳，中涂，色漆以及罩光清漆等幾個方面淺談對外觀的影響因素。

1 水性三涂一烘涂料體系介紹

1.1 水性三涂一烘涂料產(chǎn)品參數(shù)介紹

傳統(tǒng)的水性涂料體系中，水性中涂施工膜厚為25 μm～35 μm，烘烤條件為130 ℃～160 ℃/30 min。相比傳統(tǒng)的水性涂料體系，水性三涂一烘涂料體系水性功能中涂施工膜厚為15 μm～22 μm，中涂只需要在80 ℃條件下做脫水處理。在中涂的烘烤方面節(jié)約大量的能源。車身中涂漆膜厚度大約降低了10 mm～20 mm。低的中涂膜厚使得中涂一遍成膜變得更加的容易，同時低的中涂施工膜厚使得旋杯有足夠多的霧化能力來改變車身中涂濕膜的干濕來調(diào)節(jié)漆膜的流平情況。傳統(tǒng)的水性涂料體系與水性三涂一烘涂料體系產(chǎn)品參數(shù)見表1。

表1 傳統(tǒng)水性三涂兩烘涂料體系與水性三涂一烘涂料體系產(chǎn)品參數(shù)

1.2 噴涂工藝介紹

水性三涂一烘涂料的涂裝工藝中取消了中涂烘干、中涂后打磨工段，減少了生產(chǎn)能耗、人員，及設(shè)備投資，車間運行能耗減少了15%～20%。生產(chǎn)工序的縮減，降低了車身的污染機會，水性三涂一烘車和傳統(tǒng)的水性涂料車相比不良點數(shù)減少了15%左右。同時水性三涂一烘涂料的涂裝工藝取消了中涂的打磨工位，減少了人員投入，節(jié)約人力成本。水性三涂一烘涂料體系涂裝工藝見圖1[2-3]。

1.3 水性三涂一烘涂料體系的優(yōu)點

1.3.1 水性三涂一烘涂料體系的顏色覆蓋能力

與傳統(tǒng)的水性涂料體系相比，水性三涂一烘涂料體系中的色漆與中涂之間存在一定的相互作用，這種相互作用有利于色漆中效果顏料的排布，因此水性三涂一烘涂料體系具有更寬的顏色覆蓋能力。

1.3.2 水性三涂一烘涂料體系的性能

與傳統(tǒng)的水性涂料體系相比，水性三涂一烘涂料體系中的中涂采用一種新型的聚氨酯-丙烯酸核殼結(jié)構(gòu)樹脂，這種樹脂賦予水性三涂一烘涂料體系優(yōu)異的抗石擊性能。

1.4 水性三涂一烘涂料體系面臨的外觀挑戰(zhàn)

與傳統(tǒng)的水性涂料體系相比，水性三涂一烘涂料體系具有低的中涂膜厚，低的中涂膜厚使得中涂對底材以及電泳板的粗糙度具有低的遮蓋能力，最終導致全圖層體系外觀變差。可以采取以下的措施來解決這個問題：1)控制底材的粗糙度，需要控制底材的Ra <1.25 μ，峰數(shù)<100，電泳板cut-off 2.5 Ra≤0.3 μ；2)采用外觀更好的雙組分清漆(主要使用異氰酸酯類固化劑)；3)在色漆脫水后需要有冷卻裝置，使得車身在噴涂清漆前的溫度小于32 ℃。

2 功能中涂，色漆以及清漆對外觀的影響

2.1 功能中涂對整體外觀的影響

色漆噴涂在脫水后的功能中涂上，由于脫水后的功能中涂會吸收色漆上面的水和溶劑，導致色漆流平較差，影響整體的外觀水平。本研究中創(chuàng)造性的引入了界面助劑加入到中涂中(2#=1#+0.5%界面助劑)，減少脫水后的中涂對于色漆中水和溶劑的吸收，從而保證色漆的流平，改善整體外觀水平。

2.2 色漆膜厚調(diào)整對整體外觀的影響[4-5]

通過對色漆膜厚變化對外觀影響的研究表明，膜厚往低限噴涂外觀會有相應(yīng)的提高，具體提高的幅度不一致，本研究以銀色金屬漆為例。1#膜厚為16 μm，2#膜厚為12 μm，DOI變化不大。做色漆膜厚調(diào)整改善外觀的同時需要注意保證顏色的穩(wěn)定性，膜厚至少需要超過工程遮蓋力且全圖層UV-Trans結(jié)果滿足客戶檢測標準需求。

2.3 清漆膜厚調(diào)整對整體外觀的影響

通過對罩光清漆膜厚變化對外觀影響的研究表明，膜厚往高限噴涂外觀會有比較大的提高，罩光清漆在不同色漆上面具體提高的幅度不一致，本研究以銀色金屬漆為例。1#膜厚為50 μm，2#膜厚為55 μm，DOI變化不大。做罩光清漆膜厚調(diào)整的時候需要注意不要發(fā)生流掛以及popping等缺陷的產(chǎn)生[6]，特別是在不規(guī)則區(qū)域容易發(fā)生流掛，需要對施工參數(shù)做相應(yīng)的調(diào)整。

3 總結(jié)

總體而言，與傳統(tǒng)的水性涂料體系相比，水性三涂一烘涂料體系具有低單車耗量，低能耗，低人力投入以及高產(chǎn)能的優(yōu)點：

1)低單車耗量:由于低的中涂施工膜厚使得總體單車耗量降低15%左右。

2)低能耗:與傳統(tǒng)的水性涂料體系中涂需要完成烘烤相比，水性三涂一烘涂料體系的中涂只需要做脫水處理。整體車間的能耗減少15%～20%。

3)低人力投入:與傳統(tǒng)的水性涂料體系相比，水性三涂一烘涂料的涂裝工藝取消了中涂的打磨工位，減少了人員投入，節(jié)約人力成本。

4)高產(chǎn)能:與傳統(tǒng)的水性涂料體系相比，水性三涂一烘涂料體系取消了中涂的完全烘烤以及中涂的打磨處理，使得整體涂裝線變短，提高了車廠的產(chǎn)能。

外觀方面三涂一烘工藝比傳統(tǒng)的三涂兩烘工藝外觀調(diào)整更多，根據(jù)研究結(jié)果，結(jié)論如下：在功能中涂中加入一定量的界面助劑，可以優(yōu)先的減少脫水后的中涂對于色漆中水分和溶劑的吸收，從而改善整體外觀表現(xiàn)；調(diào)整色漆的噴涂膜厚可以對整體外觀有一定的提高，同時減少油漆的耗量，需要關(guān)注顏色穩(wěn)定性以及UV-Trans的測試結(jié)果；調(diào)整清漆的膜厚對整體外觀提高具有比較大的提高，需要關(guān)注不規(guī)則區(qū)域的流掛，同時由于膜厚提高需要關(guān)注popping等施工缺陷。