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        淺談取消BC1免中涂工藝

        2018-12-13 01:35:46劉春良苗天浩
        上海涂料 2018年6期
        關(guān)鍵詞:中涂色漆清漆

        李 雷,趙 哲,劉春良,薛 杰,苗天浩

        (長城汽車股份有限公司技術(shù)中心,河北省汽車工程技術(shù)研究中心,河北保定 071000)

        0 引言

        近幾年,節(jié)能環(huán)保、降低成本、提高品質(zhì)是汽車制造行業(yè)的熱門話題,也是汽車業(yè)主要的研究方向;在整個(gè)涂裝工序中,中面涂工藝自動(dòng)化程度很高,縮短線體長度,可減少機(jī)器人數(shù)量,減少前期設(shè)備投資和后期運(yùn)行成本。隨著涂裝工藝的快速發(fā)展,新型材料越來越多,從濕碰濕工藝(免中涂,帶預(yù)噴涂)到無B1工藝(無中涂,不帶預(yù)噴涂),色漆涂料不斷更新,使色漆層具有抗紫外線的能力,完全去除了中涂噴涂工藝,大大縮短了噴涂流程。

        無B1工藝技術(shù)前景廣闊,工藝簡潔、環(huán)保,未來勢必將進(jìn)入各大整車新老工廠的參考范圍,也將成為各大涂料生產(chǎn)廠家的重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目之一。BKNP(凱柏立邦)法國在該領(lǐng)域已經(jīng)取得了階段性突破,從2012年起已經(jīng)在PSA(標(biāo)致雪鐵龍)和VW(大眾)工廠批量供貨多個(gè)顏色。各材料廠家都在致力于無B1產(chǎn)品的認(rèn)可,把握住尖端的技術(shù)要領(lǐng),掌握各項(xiàng)性能測試方法、配方調(diào)整能力以及產(chǎn)品調(diào)試經(jīng)驗(yàn),熟練應(yīng)用噴涂工藝,為全國各地新老工廠提供滿足客戶要求的產(chǎn)品。

        1 無B1工藝簡介

        無B1工藝是指采用一種材料能實(shí)現(xiàn)所有功能(表面填充功能+裝飾功能)的新工藝,在免中涂的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步節(jié)能降耗,優(yōu)化噴涂流程,降低成本。取消中涂,又要具有中涂功能,為解決這一問題,各大涂料廠商通過不斷調(diào)整色漆配方和工藝參數(shù),使具有抗石擊性、耐紫外線、耐腐蝕性、初步著色、覆蓋底材(電泳,鋼材,塑料等)的涂料與具有裝飾功能的涂料得以集成,一種涂料實(shí)現(xiàn)所有功能(多樣化功能)。

        無B1工藝的開發(fā)理念:省去中涂噴漆室、省去中涂閃干區(qū)域和烤房、省去中涂打磨區(qū)域、有效減少汽車廠VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)排放、有效降低整車漆膜膜厚。采用無B1工藝所帶來的經(jīng)濟(jì)效益:新線——減免了與中涂相關(guān)的一切基礎(chǔ)投資,并且節(jié)約運(yùn)營成本;老線——能夠利用原中涂的基礎(chǔ)設(shè)施來擴(kuò)大產(chǎn)能,節(jié)約投資成本>25%,運(yùn)營成本>30%。降低環(huán)境影響:減少能源消耗25%~30%,減少涂料消耗>25%,減少CO2排放15%~20%,減少廢棄物20%~25%。

        2 傳統(tǒng)3C2B工藝、B1B2工藝、無B1工藝對比

        2.1 傳統(tǒng)3C2B工藝

        傳統(tǒng)3C2B工藝流程:電泳(烘烤)→中涂(烘烤)→色漆(預(yù)烘干)+清漆(烘烤)。

        2.2 B1B2工藝

        B1B2工藝流程:電泳(烘烤)→色漆1+色漆2→預(yù)烘干→清漆(烘烤)。

        B1B2工藝與傳統(tǒng)3C2B工藝對比:(1)B1B2工藝取消了中涂噴涂和烘烤工序,縮短噴涂流程,減少車間作業(yè)人員;濕碰濕烘烤,降低能耗;(2)色漆層增加功能層BC1,替代中涂,具有抗石擊性、抗紫外線(可見光)性、覆蓋底材和初步著色等功能;(3)膜厚降低:傳統(tǒng)3C2B工藝總膜厚在100~110 μm,B1B2工藝膜厚可控制在80~90 μm,降低材料成本。

        2.3 無B1工藝

        功能簡介:“特殊”色漆=BC1+BC2;多樣化功能:表面填充功能(抗石擊性、抗紫外線、可見光性、耐腐蝕性、覆蓋底材和初步著色)、裝飾功能(顏色、效果)。無B1工藝相對B1B2工藝減少了BC1外板噴涂,噴涂流程進(jìn)一步縮短,噴涂機(jī)器人減少。

        2.4 成本對比

        無B1工藝與3C2B工藝及B1B2工藝相比可省去中涂或B1涂層材料,整車膜厚分別可降低30~40 μm或15 μm,單車預(yù)計(jì)材料成本可節(jié)省約20%。3種工藝各涂層的膜厚對比見表1。

        表1 3種工藝各涂層的膜厚對比Table 1 Film thickness of each coating comparison of three processes

        無B1工藝可減少大量設(shè)備初期投入及后期維護(hù)成本,相對于傳統(tǒng)的3C2B工藝可省去中涂線及中涂打磨線的設(shè)備及操作人員的成本投入,對于B1B2工藝,可省去一站B1外板噴涂的設(shè)備投入。

        更緊湊的工藝意味著噴漆室、循環(huán)水池、空調(diào)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)能耗下降,同時(shí)更薄的涂層也降低了烘干過程中天然氣的消耗。從材料消耗、設(shè)備投入、人員投入或能源消耗各方面而言,無B1工藝與現(xiàn)有的3C2B或B1B2工藝相比,都具有明顯的優(yōu)勢。

        3 無B1工藝配套要求

        3.1 底材要求

        由于無B1工藝綜合膜厚更薄,缺少了中涂或B1的填充作用,其對底材的平整性要求就更加苛刻。要求底材電泳后粗糙度Ra<0.3 μm(取樣長度:2.5 mm),不同電泳粗糙度對色漆外觀的影響見表2。

        表2 不同電泳粗糙度對色漆外觀的影響Table 2 Effects of different electrophoretic roughness on the appearance of color paint

        對于需打磨的區(qū)域,電泳的表面張力和粗糙度不一樣,容易出現(xiàn)痕跡,因此需對電泳瑕疵進(jìn)行細(xì)打磨,避免出現(xiàn)打磨痕,推薦使用600#或800#砂紙;對于白車身,前處理和電泳質(zhì)量有明確的質(zhì)量要求,一般建議白車身Ra<1.1 μm(取樣長度 :2.5 mm),避免條紋、縮孔、臟點(diǎn),針孔。因?yàn)闆]有中涂烤房,密封膠在噴涂色漆前需要烘干(因現(xiàn)階段使用的密封膠固化時(shí)間長,僅依靠面涂烤房無法實(shí)現(xiàn)密封膠的完全固化,故密封膠烤房是必需的),色漆上線前必須在預(yù)烘干的密封膠上測試其配套性。

        3.2 清漆要求

        在噴涂過程中,必須對色漆膜厚進(jìn)行控制,以保證UV穿透率;同時(shí)無B1工藝在中涂缺失的情況下,噴完色漆的表面粗糙狀態(tài)要差于傳統(tǒng)工藝,故清漆的選擇至關(guān)重要。傳統(tǒng)使用的單組分清漆在配合無B1工藝時(shí),外觀非常不理想,故需用雙組分清漆進(jìn)行彌補(bǔ),從而在現(xiàn)有工藝下達(dá)到最佳外觀。雙組分清漆較單組分清漆的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在光澤度更高,且其耐劃擦性能要明顯優(yōu)于單組分清漆,在受到輕微劃擦后劃痕可自行恢復(fù)。

        4 技術(shù)限制

        中涂層在傳統(tǒng)工藝體系中是非常重要的,主要有5大功能:遮蔽缺陷、填充、抗硬物沖擊、吸收紫外線、散色。如果取消中涂層,紫外線輻射會(huì)導(dǎo)致電泳層粉化(電泳層主要成分是環(huán)氧樹脂),直接引起電泳層和上一涂層(色漆層)間的附著力變差,最終導(dǎo)致面漆層龜裂和脫落。粉化程度取決于:輻射量、能量[輻射的波長,主要是在紫外區(qū)域(180~400 nm),可見光區(qū)(>400 nm)也有影響]、電泳質(zhì)量(形成自由基的傾向)。因此,無B1產(chǎn)品必須確保對紫外光的透過率。

        紫外區(qū)域波長最大到380 nm的短波輻射都會(huì)被顏料或清漆中的抗UV組分所阻擋,所以尋找開發(fā)合適的紫外光吸收劑就非常重要。目前各涂料廠家基本可以實(shí)現(xiàn)黑實(shí)色漆的開發(fā),其他顏色,如紅、銀、藍(lán)等由于遮蓋力差,尚無法做到去除B1涂層,白實(shí)色漆在高膜厚的情況下也可實(shí)現(xiàn)取消B1涂層。

        5 結(jié)語

        無B1涂裝工藝作為目前汽車制造行業(yè)中最新的涂裝技術(shù)之一,從經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、科技、性能方面越來越得到汽車制造廠商的認(rèn)可和應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)性:減少工藝成本,提高工藝效率,縮短噴涂流程。環(huán)保性:減少噴涂的VOC排放,減少廢棄物,減少CO2排放??萍迹杭梢环N材料實(shí)現(xiàn)多重功能(表面填充功能+裝飾功能);性能:滿足客戶的質(zhì)量需求,具有不弱于現(xiàn)有工藝的性能。

        汽車制造廠商應(yīng)認(rèn)真研究、切實(shí)掌握無B1工藝及可能影響涂裝質(zhì)量的缺陷因素,從不同維度的失效起因進(jìn)行分析,不斷調(diào)整生產(chǎn)、檢查工藝及方法,解決低遮蓋力顏色耐紫外線問題,生產(chǎn)出更安全、品質(zhì)更優(yōu)良的產(chǎn)品。同時(shí)材料供應(yīng)商也需不斷開發(fā)更加鮮艷的顏色品種,將無B1工藝涂裝推廣到更多的工廠。

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