何智卿 （一汽大眾汽車有限公司佛山分公司，廣東佛山 528237）

操展輝 （艾仕得涂料系統(tǒng)（上海）有限公司，上海 201108）

涂裝技術

水性3C1B汽車涂裝工藝車身外觀的影響因素淺析

何智卿 （一汽大眾汽車有限公司佛山分公司，廣東佛山 528237）

操展輝 （艾仕得涂料系統(tǒng)（上海）有限公司，上海 201108）

水性3C1B汽車涂裝工藝是建立在傳統(tǒng)3C2B工藝基礎上開發(fā)的精益化工藝，是目前最先進的涂裝技術。它不僅僅在環(huán)保方面領先，在設備投入、材料消耗等方面也具備很好的經(jīng)濟性，并且能夠完全符合汽車涂裝工藝的要求。外觀是評價汽車涂裝質量的重要指標之一，良好的外觀為汽車車身的美觀性增添異彩。從施工應用方面，對水性3C1B汽車涂裝工藝車身外觀的優(yōu)化進行淺析，找出施工應用過程中的關鍵影響因素。

水性3C1B工藝；汽車涂裝；外觀

0 引言

隨著環(huán)保要求越來越高，以及“環(huán)保、高質量、低成本”綠色涂裝概念的提出，同時滿足“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”的國家發(fā)展目標，水性3C1B（三涂一烘）汽車涂裝工藝逐漸普及。水性3C1B汽車涂裝工藝是目前最先進的涂裝技術，可以減少設備投入、降低材料消耗、降低VOC（揮發(fā)性有機化合物）排放和能耗，但是對設備、材料及工藝等提出了更高的要求。

1 水性3C1B汽車涂裝工藝

如圖1所示，水性3C1B汽車涂裝工藝是在電泳涂層后以“濕碰濕”方式噴涂預噴涂層、色漆和清漆。它是為了適應綠色涂裝概念而開發(fā)的一個集成化工藝，更符合現(xiàn)在倡導的環(huán)保理念，同時可以達到相應的汽車涂裝性能標準。與傳統(tǒng)水性3C2B汽車涂裝工藝（即三涂兩烘工藝，噴涂中涂漆后，需要進行烘干，再噴涂色漆和清漆）相比，水性3C1B汽車涂裝工藝膜厚低（如圖2所示），但在設備、材料和能耗等方面更具優(yōu)勢，其預噴涂層具有良好的抗紫外線性和耐候性。

圖1 3C1B工藝與3C2B工藝對比Figure 1 The comparison between 3C1B process and 3C2B process

圖2 水性3C1B工藝與水性3C2B工藝膜厚對比Figure 2 The comparison of film thickness between waterborne 3C1B process and waterborne 3C2B process

橘皮是由于漆膜表面紋理對光線反射產生的物理現(xiàn)象。通常用橘皮儀測定漆膜的外觀，模擬人眼效果，記錄不同觀察距離的車身橘皮表現(xiàn)。橘皮一般用長波值和短波值來評價。長波、短波的數(shù)值越小，表明漆膜外觀越好。

水性3C1B工藝預噴涂層與色漆之間采用濕碰濕工藝，其色漆與預噴涂層間的流平由于相互的表面張力差異而較水性3C2B工藝要差一些，而且容易產生針孔、流掛等問題，這就對噴涂清漆前的色漆閃干和脫水過程提出了更高的要求，要求脫水率達到90%以上。水性3C1B工藝涂膜偏薄，削弱了對底材的填充能力，外觀受底材的影響更大，對外觀提出了更嚴格的要求。下面將著重討論水性3C1B工藝車身外觀的影響因素。

2 水性3C1B工藝車身外觀影響因素分析

2.1 底材對外觀的影響

噴涂色漆之前，外觀主要受兩個因素影響，一是車身板材；二是保護板材的電泳涂層。水性3C1B工藝的預噴涂層膜厚比水性3C2B工藝的中涂層膜厚低了至少20 μm，烘烤道數(shù)減少，對底材的填充能力變差，更容易凸顯底材的外觀狀態(tài)。對比兩種工藝的涂料流平過程可以看出，水性3C1B工藝的流平過程受底材的影響更大，對底材提出了更高的要求。

鑒于預噴涂層對底材的填充能力變小，底材越平整，外觀越好。板材的粗糙度對底材的平整有影響，進行了兩種不同粗糙度板材的試驗（圖3），優(yōu)化前板材粗糙度為1.174，優(yōu)化后板材粗糙度為0.974。由圖3可見：粗糙度低的板材在長波和短波上均要優(yōu)于粗糙度高的板材。

圖3 板材粗糙度的影響Figure 3 The influence of plate roughness

2.2 電泳涂料

電泳涂料對底材的填充效果起到至關重要的作用，電泳膜厚對后續(xù)涂層的填充效果也起到很大作用，因此電泳涂料的填充性能以及電泳膜厚將直接影響車身外觀效果。水性3C2B工藝的電泳粗糙度值控制在0.4以下時，才能達到良好的效果，而水性3C1B工藝的電泳粗糙度值必須控制在0.35以內。不同的電泳涂料對板材的填充效果以及整車外觀的影響結果也不盡相同，如表1、2所示。由表1、2可見：粗糙度高的電泳涂料，其長波、短波值均較高。

表1 平面電泳狀態(tài)分析結果Table 1 The analysis results of horizontal electrophoresis state

表2 立面電泳狀態(tài)分析結果Table 2 The analysis results of vertical electrophoresis state

2.3 各噴涂涂料的影響

預噴涂層在水性3C1B工藝中起到的作用與傳統(tǒng)3C2B工藝中的中涂層差不多，對電泳層以及板材的填充起到很好的作用。一般在滿足工藝要求的前提下，預噴涂層膜厚盡量控制在上限，以達到良好的填充效果。預噴涂層的閃干速率對色漆層的閃干以及脫水率有影響，其黏度控制對流平性以及閃干效果也有一定影響。預噴涂料的黏度對外觀的影響見圖4。如圖4所示，涂料黏度越低，噴涂后的流平效果越好，長波、短波值越低，外觀效果越好。

圖4 預噴涂涂料黏度對漆膜外觀的影響Figure 4 The influence of pre-spraying coatings viscosity on the appearance of film

對于色漆層而言，在滿足膜厚的前提下，流平性以及閃干、脫水效果對外觀有一定影響，對低效應顏料的顏色影響更大。就涂料自身而言，一般要求其低黏度，有一定的濕膜潤濕性和流平性，閃干不得過快。在實際調整過程中，一般通過測量不同時間的濕膜固體分來判斷涂料的閃干速率。如閃干速率過高，則需要添加慢干溶劑來降低揮發(fā)速率；如閃干速率過低，則先觀察漆膜是否有其它弊病再做調整。以一種低效應顏料顏色為例，對配方中的快、慢閃干溶劑比例進行調整，使涂料閃干更慢，有更充足的流平時間，試驗結果見圖5。由圖5可見：優(yōu)化后，長波、短波值均變好。

清漆層的流平性以及膜厚對漆膜外觀的測量和目視有很大影響，尤其是長波值。在不產生流掛的前提下，清漆黏度越低，則流平性越好，清漆漆膜在色漆上流平的時間越短，能更好地填充色漆層上的波紋，從而達到更好的外觀效果。清漆層膜厚一般平面控制在45～55 μm，立面控制在40～50 μm，可以達到一個良好的外觀長波、短波值以及目視效果。相同膜厚下，不同流平性清漆之間的外觀長波、短波值以及目視結果比較見圖6。由圖6可見：優(yōu)化后外觀長波、短波值明顯變好。

圖5 色漆對漆膜外觀的影響Figure 5 The infulence of base coat on the appearance of film

圖6 清漆對漆膜外觀的影響Figure 6 The influence of varnish on the appearance of film

2.4 烘干條件

2.4.1 色漆預烘烤脫水工藝

水性3C1B工藝采取的是預噴涂層與色漆層之間的濕碰濕工藝，在噴涂清漆之前的干濕度控制至關重要，直接影響涂層的表面質量，脫水率不夠，漆膜過濕，噴完清漆烘烤后易出現(xiàn)針孔、漆膜清晰度差等缺陷；漆膜過干，則會影響色漆的二次流平，目視漆膜表面不平整，小橘紋多。一般水性3C1B工藝的色漆脫水率在90%以上會達到一個良好的外觀和施工條件。色漆的脫水率受色漆脫水條件，如預烘干爐的溫度、風速、風向、濕度以及涂料本身的脫水性能等的影響?，F(xiàn)場對黑色色漆進行了脫水率試驗（表3）。從表3結果可以看出：色漆脫水率在91%時，可以達到最好的外觀長波、短波值以及目視效果；脫水不足以及脫水過度，均對外觀有不良影響。

表3 色漆脫水率對漆膜外觀的影響Table 3 The influence of dehydration rate of base coat on the appearance of film

在水性3C1B工藝色漆預烘干過程中，最佳的預烘干條件如下：溫度50～80℃，升溫一區(qū)和升溫二區(qū)需要平緩過渡；濕度控制在6～8 g/kg，才能達到90%以上的脫水率。

2.4.2 清漆閃干烘烤工藝

清漆噴涂完畢后，需要一定的自然閃干流平時間，一般在6～10 min。閃干時間過短，清漆層流平不充分，進烘房后隨著溫度的升高，漆膜黏度增大，流平越來越慢，固化后漆膜平整度相對較差，另外，可能會因閃干時間短，溶劑揮發(fā)不充分而導致針孔等缺陷；而閃干時間過長，則會影響漆膜表面的清晰度，還可能導致失光。

清漆進烘房后，烘烤升溫速率也不宜過快，一般從室溫升到烘烤溫度140℃需要10～15 min。升溫過快，會使清漆表層迅速成膜，里面的溶劑來不及揮發(fā)而導致針孔現(xiàn)象。因此，清漆的閃干及烘烤務必滿足工藝烘烤窗口，才能達到良好的烘干效果，杜絕產生漆膜弊病。如圖7所示，在烘烤窗口內可以達到最佳工藝效果。

圖7 水性3C1B工藝烘烤窗口Figure 7 The baking window of waterborne 3C1B process

2.5 噴涂設備參數(shù)

自動噴涂對噴涂均勻性以及涂料霧化具有重要影響，噴幅、旋杯轉速、霧化空氣、噴涂速度等都會影響漆膜外觀。

2.5.1 噴幅

噴幅對有效上漆率及膜厚均勻性均有很大影響。針對水性3C1B工藝，為了滿足工藝要求，噴幅在120～130 mm之間能夠獲得更好的外觀效果，同時也加大了噴涂參數(shù)的調整空間。對噴幅130 mm和150 mm的效果進行了對比，結果如圖8所示。由圖8可見：噴幅130 mm狀態(tài)下，膜厚更厚，填充效果更優(yōu)，其長波、短波值也更優(yōu)。

圖8 噴幅對漆膜外觀的影響Figure 8 The influence of spraying range on the appearance of film

2.5.2 旋杯轉速

旋杯轉速對涂料霧化有重要影響，高轉速霧化效果良好，但是涂料閃干快，低轉速霧化效果不好，但涂料閃干慢流平好。不同配方的涂料對轉速要求不同，同時轉速對顏色及針孔等缺陷也有一定影響。一般來說，色漆旋杯轉速在45 000～50 000 r/min比較適中，金屬漆旋杯轉速相對偏高，單色漆旋杯轉速相對偏低。就白漆而言，適當降低旋杯轉速，能夠提高濕膜的潤濕流平性，對改善外觀有一定的幫助。

如圖9所示，旋杯轉速在50 000 r/min時，涂料霧化效果好，但漆膜偏干不利于流平；旋杯轉速在42 000 r/min時，可以使?jié)衲み_到良好的潤濕性，自身流平較好，對外觀有利。同時我們也要注意過低的轉速可能導致漆膜過濕而流掛，或者可能出現(xiàn)色漆針孔等缺陷。因此，在實際操作運用中需要謹慎。

圖9 旋杯轉速對漆膜外觀的影響Figure 9 The influence of rotor speed on the appearance of film

圖10 室體溫濕度控制Figure 10 The temperature and humidity control of spray booth

2.6 室體溫濕度控制

水性涂料含水量通常超過60%，由于含水量高，噴房內的溫濕度控制顯得異常重要。在溫度一定的情況下，濕度越高對涂膜流平及閃干越有利，外觀越好；在濕度一定的情況下，溫度越低，對漆膜的流平越有利，外觀越好。但如果濕度過高或者溫度過低，漆膜容易產生流掛、褶皺、針孔等缺陷，因此，溫濕度要控制在一定范圍內，才能得到最佳的外觀及施工效果，如圖10所示。

3 結語

綜上所述，水性3C1B汽車涂裝工藝對車身外觀控制以及優(yōu)化涉及到的因素比水性3C2B工藝更為復雜、廣泛，需要從底材、噴涂涂料、噴涂設備、烘干條件以及現(xiàn)場施工參數(shù)等多方面著手，才能達到一個滿意的效果。

1 邢汶平，李曉琳，葛菲.汽車涂裝水性免中涂工藝案例［J］.上海涂料，2013，51（7）：20-24.

2 王飛，宋國華，劉雷.水性免中涂技術在涂裝工藝中的應用研究［J］.汽車零部件，2014（12）：62-63.

3 邢汶平，葛菲，皮沁.汽車涂裝水性免中涂工藝的應用探討［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2011，14（7）：41-44.

The Brief Analysis of Influencing Factors on the Body Appearance Using Waterborne 3C1B Automotive Painting Process

He Zhiqing （FAW-VOLKSWAGEN AUTOMOTIVE CO.，Ltd.，F(xiàn)oshan Branch，F(xiàn)oshan Guangdong，528237，China）
Cao Zhanhui （Axalta Coating Systems，Shanghai，201108，China）

The waterborne 3C1B automotive painting process is one kind of integrated process that based on the traditional 3C2B automotive painting process，which is the most advanced painting technology. It is not only the lead in environmental protection，but also has good economical efficiency in the equipment investment and material consumption，and conforms to the automotive painting process requirements. The body appearance is one of the important index to evaluate the automotive painting quality，and the good appearance can add color to the beauty of automobile. The body appearance optimization in waterborne 3C1B automotive painting process from the application was analyzed briefly，and the key influencing factors were identified.

waterborne 3C1B process；automotive painting；appearance

TQ 639

A

1009-1696（2016）06-0034-05

2016-05-30

何智卿（1988—），男，大學本科，涂裝車間現(xiàn)場工程師，主要從事涂裝車間涂料及噴涂工藝研究。