牟彬*，段雪娜，杜洪林，劉多麗，李紅艷

（浙江吉利控股集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315300）

三涂一烘(3C1B)工藝是指在車(chē)身電泳后以“濕碰濕”的方式噴涂中涂、金屬色漆和罩光清漆，并一次性烘干的工藝。與傳統(tǒng)的三涂?jī)珊?3C2B)工藝相比，它取消了中涂烘干工序，從而減少了中涂打磨、擦凈、烘干等設(shè)備的投資和占地面積，節(jié)約了人力以及生產(chǎn)輔料費(fèi)用，提高了生產(chǎn)效率，降低了能耗。

裝飾性直接影響著汽車(chē)的商品價(jià)值，其主要取決于涂層的色彩、光澤、鮮映性、豐滿(mǎn)度等方面。目前采用傳統(tǒng)溶劑型3C1B工藝的涂裝線(xiàn)大多配套使用單組分(1K)清漆，但隨著消費(fèi)者越來(lái)越高的審美要求，1K清漆已經(jīng)很難滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)漆膜外觀(guān)的心理需求。

筆者所在公司的某基地采用“3C1B + 1K面漆”涂裝工藝。市場(chǎng)反映其產(chǎn)品的車(chē)身漆膜質(zhì)量明顯差于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品，已經(jīng)影響到該產(chǎn)品在某地區(qū)的銷(xiāo)售。市場(chǎng)部門(mén)希望能夠盡快解決此問(wèn)題，改善銷(xiāo)售狀況。

從表1的市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果可見(jiàn)，明顯的橘皮、鮮映性低、豐滿(mǎn)度不高、耐劃傷和耐蝕性差這幾種漆膜弊病在投訴中的總占比高達(dá) 88.6%。經(jīng)過(guò)分析收集到的車(chē)型所用材料，發(fā)現(xiàn)抱怨此類(lèi)問(wèn)題的客戶(hù)所購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品均使用 1K清漆，而本公司其他使用雙組分(2K)清漆的產(chǎn)品基本沒(méi)有此類(lèi)投訴。因此決定在原3C1B涂裝線(xiàn)上引入2K清漆來(lái)減少客戶(hù)抱怨。

表1 使用1K清漆時(shí)客戶(hù)反饋的問(wèn)題Table 1 Problems fed back from customers when using 1K clear coating

1 常見(jiàn)2K清漆的性能

1. 1 技術(shù)指標(biāo)

2K清漆的主要成分為丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯，與傳統(tǒng)1K清漆(丙烯酸氨基樹(shù)脂)相比，具有較好的抗流掛性和較高的施工固含量，而且在較好地提高漆膜外觀(guān)的同時(shí)，能夠有效地降低揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)的排放。表1列出了某跨國(guó)涂料公司提供的常規(guī)2K清漆(GL2KC1050)與1K清漆(HTC2000M)的技術(shù)指標(biāo)。

表2 常見(jiàn)2K和1K清漆的技術(shù)指標(biāo)Table 2 Technical specifications of common 2K and 1K clear coat paints

1. 2 特點(diǎn)

與單組分清漆相比，雙組分清漆的漆膜具有更優(yōu)異的外觀(guān)，更好的鮮映性、耐磨性和耐蝕性。用蔡司Axio Vert.A1型金相顯微鏡放大2 000倍后清晰地看到2K清漆與1K清漆的漆膜外觀(guān)差異(見(jiàn)圖1)。在不同粗糙度(Ra)的基材上分別噴涂相同膜厚的2K清漆和1K清漆時(shí)(見(jiàn)圖2)，隨著粗糙度增大，DOI的差異愈發(fā)明顯，而DOI直接影響目視外觀(guān)，其越低，目視感官就越差。從圖3可見(jiàn)，使用1K清漆的汽車(chē)在多次清洗后漆膜失光非常嚴(yán)重，而同等條件下 2K清漆所制漆膜的光澤變化不大，且體現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性能。

圖1 用不同清漆所制漆膜的微觀(guān)形貌Figure 1 Micro-morphologies of the coatings prepared with different clear coat paints

圖2 2K與1K清漆所制漆膜在不同粗糙度的底材上的DOIFigure 2 DOI values of the coatings prepared with 2K and 1K clear coat paints on the substrates with different roughness

圖3 2K與1K清漆所制漆膜在多次洗車(chē)后的光澤Figure 3 Glossiness of the coatings prepared with 2K and 1K clear coat paints on a car after being washed for several times

2 2K清漆在溶劑型3C1B工藝上的應(yīng)用

參考行業(yè)內(nèi)引入2K清漆的經(jīng)驗(yàn)，直接在該基地對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，投入2K清漆試用。但是在試用初期，從表3的漆膜外觀(guān)數(shù)據(jù)可知未取得預(yù)期效果：除豐滿(mǎn)度得到較大改善以外，其他參數(shù)的改善不明顯，主要體現(xiàn)在橘皮偏重，鮮映性差，以及清漆與中涂之間的界面不清晰。于是在不影響產(chǎn)能的前提下，結(jié)合溶劑型3C1B工藝的特點(diǎn)，對(duì)工藝進(jìn)行了調(diào)整。

表3 優(yōu)化工藝前使用1K 清漆與2K清漆所得漆膜的外觀(guān)參數(shù)(平均值)Table 3 Average parameters for appearance evaluation of the coatings prepared with 1K and 2K clear coat paints before optimization of the process

2. 1 中涂閃干方式對(duì)漆膜外觀(guān)的影響

在3C1B工藝中，中涂、色漆、清漆這3道工序之間沒(méi)有烘烤，所得漆膜較厚，其中溶劑含量高，在烘烤時(shí)容易產(chǎn)生針孔、流掛等弊病，也難以取得較好的外觀(guān)，因此在設(shè)計(jì)3C1B工藝生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)一般會(huì)考慮在噴涂完中涂后增加一道熱閃干，即加一個(gè)預(yù)烘爐以加快漆膜中溶劑的揮發(fā)。在本次引入 2K清漆時(shí)，為了取得較好的外觀(guān)，同時(shí)考慮到運(yùn)行成本，將預(yù)烘溫度設(shè)定為45 °C。從表4可見(jiàn)，在中涂與色漆之間增加預(yù)烘烤工序?qū)μ嵘崮さ耐庥^(guān)有一定的幫助，但綜合評(píng)價(jià)后一致認(rèn)為目視外觀(guān)還不是很理想，需要進(jìn)一步優(yōu)化。

表4 中涂后增加預(yù)烘烤工序后漆膜的外觀(guān)參數(shù)(平均值)Table 4 Average parameters for appearance evaluation of the finish obtained by adding a pre-heating procedure after midcoat painting

2. 2 清漆成膜方式對(duì)漆膜外觀(guān)的影響

在其他參數(shù)不變的前提下對(duì)機(jī)器人仿形進(jìn)行調(diào)整，將清漆的成膜方式由之前的兩次噴涂成膜改為一次噴涂成膜。在使用相同噴涂設(shè)備的情況下，一次成膜能有效提高噴幅的重疊率(二次成膜的重疊率為50%，而一次成膜的重疊率可以達(dá)到75%)，還能使漆膜更均勻。從表5可知，改變成膜方式對(duì)短波的改善非常大，同時(shí)有利于鮮映性的提高。

表5 清漆1次噴涂成膜的外觀(guān)參數(shù)(平均值)Table 5 Average parameters for appearance evaluation of the clear coat formed by spraying for only one time

2. 3 工藝改進(jìn)后的漆膜外觀(guān)

鑒于在中涂增加預(yù)烘以及更改清漆的成膜方式對(duì)橘皮的改善都有較大的貢獻(xiàn)，因此將2種方法結(jié)合使用，從對(duì)實(shí)車(chē)外觀(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)(見(jiàn)表 6)來(lái)看，這樣操作對(duì)汽車(chē)外觀(guān)的提升確實(shí)更明顯。為了探究具體原因，對(duì)色漆和清漆之間做了剖面分析，如圖4所示?？梢?jiàn)未調(diào)整工藝之前，色漆與清漆之間存在混溶現(xiàn)象，界面不清晰；而改變工藝后，色漆層與清漆層之間的界面非常清晰。這也從微觀(guān)方面印證了改進(jìn)的效果。

表6 工藝改進(jìn)后漆膜的外觀(guān)參數(shù)(平均值)Table 6 Average parameters for appearance evaluation of the clear coat obtained by the improved process

圖4 工藝改進(jìn)前后清漆與色漆之間剖面的微觀(guān)形貌Figure 4 Sectional micro-morphologies of the interface between clear coat and colored coat before and after improvement of the process

3 結(jié)語(yǔ)

使用2K清漆后，市場(chǎng)方面針對(duì)漆膜外觀(guān)的投訴明顯減少，由原來(lái)的每年180余次降到目前的每年30余次。2K清漆的引入雖然有利于漆膜外觀(guān)的提升，但還需要對(duì)溶劑型3C1B施工工藝進(jìn)行優(yōu)化。在調(diào)整過(guò)程中，筆者總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：

(1) 幾道涂層之間是濕碰濕的話(huà)，溶劑含量高，不容易揮發(fā)，在烘烤過(guò)程中容易出現(xiàn)痱子、針孔、流掛等問(wèn)題。2K清漆的活性比1K清漆高，更易出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，在使用時(shí)尤其需要注意。

(2) 2K清漆能顯著降低短波，從而改善橘皮，但短波并不是越小越好，需處于一個(gè)合理的范圍。以筆者經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，10 ≤ Sw≤ 20是比較合適的。

(3) 在以前的應(yīng)用中一直只注重提高色漆的重疊率以保證顏色的穩(wěn)定性，此次發(fā)現(xiàn)：對(duì)于清漆而言，高的噴涂重疊率也有利于獲得良好的漆膜外觀(guān)。