曾德錦，吳珍珍，金忠

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淺談水性3C1B汽車涂裝工藝的應(yīng)用

曾德錦，吳珍珍，金忠

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330100）

闡述了水性涂料自身特性以及對施工設(shè)備的要求，并詳細介紹江西五十鈴水性3C1B涂裝工藝項目上的實際應(yīng)用情況，為汽車涂裝線水性3C1B工藝的規(guī)劃、投產(chǎn)和管理維護提供相關(guān)參考信息。

水性3C1B工藝；水性涂料；輸調(diào)漆；閃干；外觀

引言

隨著國內(nèi)汽車市場競爭的日益激烈以及中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對汽車行業(yè)實施清潔生產(chǎn)提出的迫切要求，許多汽車制造企業(yè)的發(fā)展已經(jīng)開始受到環(huán)境的制約。涂裝是汽車制造過程中能耗高、三廢多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一，涂料中含有溶劑，在生產(chǎn)和施工過程中排放大量的VOC，危害人類健康，造成環(huán)境污染。汽車涂裝領(lǐng)域內(nèi)，安全和低VOC排放、減少能源消耗的要求催生出溶劑型高固份3C1B、水性3C1B等新的涂裝工藝。水性3C1B工藝通過在三涂層體系涂裝工藝中使用水性中涂、水性色漆，可以將VOC的排放降低到≤40g/m3，達到國際清潔生產(chǎn)先進水平。因此，水性3C1B工藝將會越來越廣泛地應(yīng)用到汽車涂裝，并成為技術(shù)發(fā)展的趨勢。

1 水性涂料的技術(shù)特點

1.1 水性涂料與溶劑型涂料對比

水性涂料的優(yōu)勢：

1）水性涂料以水作為稀釋劑，大大減少了發(fā)生火災(zāi)的幾率，并較大幅度地減少了大氣和環(huán)境的污染；

2）水性涂料可以直接濕-濕噴涂；

3）水性涂料作業(yè)完成后可以直接用水清洗，降低了成本，減少了污染。

水性涂料的劣勢：

1）表面張力高，容易產(chǎn)生縮孔；

2）溫濕度對施工后水性涂膜影響大，易流掛和起泡，噴漆室溫濕度控制嚴(yán)格；

3）侵蝕金屬材料，腐蝕性大，循環(huán)管路需采用304L以上等級的不銹鋼材質(zhì)；

4）由于水性涂料電阻小于0.1兆歐，有高壓電泄露的風(fēng)險，因此需要采用專用的靜電涂裝設(shè)備；

5）水性涂料比溶劑型涂料粘度大，施工難度大。

1.2 水性涂料和溶劑型涂料組成的對比

圖1 水性涂料與溶劑型涂料的組成對比

1.3 水性涂料儲藏、運輸和循環(huán)周轉(zhuǎn)（與溶劑型比較）

表1 水性涂料與溶劑型涂料儲藏、運輸和循環(huán)周轉(zhuǎn)的對比

2 水性3C1B涂裝工藝流程

我廠按水性漆涂裝工藝進行規(guī)劃、建造，并已正常投產(chǎn)，使用了包括水性中涂、水性色漆在內(nèi)的水性漆產(chǎn)品，以及酸/環(huán)氧型交聯(lián)的高外觀清漆(溶劑型)。

結(jié)合水性3C1B的工藝特點，具體涂裝工藝流程為：前處理一電泳一電泳烘烤一密封（車身粗細密封、阻尼墊、底部）一膠爐烘烤一電泳打磨一擦凈一噴涂水性中涂一中涂閃干一噴涂水性色漆一色漆閃干一噴涂罩光清漆一烘干。

3 水性3C1B工藝特點

3.1 電泳車身質(zhì)量

水性3C1B工藝普遍采用薄膜型中涂，如圖2所示，中涂層膜厚降低，對底材的遮蓋能力大幅降低，電泳車身質(zhì)量的好壞將直接影響成品車的質(zhì)量。采用最新產(chǎn)品HT-8000薄外膜高泳透力高外觀電泳漆，針對現(xiàn)場的實際情況，從以下幾個方面來管控電泳車身質(zhì)量：

圖2 水性3C1B涂膜構(gòu)成

1）加強對白件車身質(zhì)量的監(jiān)控，要求焊裝廠采用120#以上的砂紙進行打磨，一般鋼板Ra≤1.0μm，車身內(nèi)外表面的明顯油污需要擦拭干凈才能轉(zhuǎn)入涂裝廠；

2）控制前處理脫脂、磷化以及電泳各工段的槽液參數(shù)，穩(wěn)定涂膜質(zhì)量；

3）使用配套性良好的油品，合理安排電泳烘房清掃頻次，降低烘房造成的涂膜缺陷；

4）減少面打磨，采用點打磨，控制電泳車身打磨量，一般電泳車身Ra≤0.2μm。

3.2 輸調(diào)漆系統(tǒng)

根據(jù)水性漆的應(yīng)用特性，在輸調(diào)漆設(shè)備的選型和清洗投罐過程中考慮到如下的影響因素：

1）輸調(diào)漆管路對以下幾個方面要求高：材質(zhì)，304L不銹鋼，最好使用316；焊接要求高，要嚴(yán)格控制焊渣及焊接缺陷；配管中不能使用銅鐵等其他金屬材料，以防止電腐蝕；

2）油漆攪拌要求：為防止涂料混入空氣產(chǎn)生針孔，攪拌速度應(yīng)控制在60%最低水平；整個輸送管路應(yīng)采用低剪切設(shè)計；

3）輸調(diào)漆管路采用管中管技術(shù)控制溫度，溫度誤差在±1℃范圍內(nèi)；

4）由于水性清洗溶劑主要成分為純水+少量親水溶劑，在攪拌罐上方增設(shè)純水供給裝置（配備流量計），同時經(jīng)過管中管溫控后輸送至各工位；

5）由于水性漆的高粘度，輸調(diào)漆系統(tǒng)需提高泵的輸送能力。選用美國GRACO 電動不銹鋼柱塞泵，水性色漆的流速設(shè)定為為0.15-0.3m/s；

6）水性涂料系統(tǒng)采用嚴(yán)格的清洗程序：脫脂溶劑1遍清洗→脫脂溶劑2遍清洗→縮孔確認→酸洗鈍化→中和→親水性溶劑清洗→純水1遍清洗→純水2遍清洗→縮孔確認→投罐。

3.3 閃干系統(tǒng)

傳統(tǒng)溶劑型涂料內(nèi)的稀釋劑揮發(fā)較快，只需要幾分鐘的流平間隔時間即可進行清漆涂層的施工；水性涂料中由于水的揮發(fā)性較低，水性中涂漆在噴涂施工后直接進行高溫烘干會產(chǎn)生氣泡等弊病，因此需要進行低溫預(yù)烘烤，中涂和色漆的涂著固體份要達到85±5%，同時車體溫度需要降到35℃以下才能進行后道工序的施工。

圖3 中涂和色漆閃干爐爐溫曲線

熱閃干爐設(shè)備由升溫區(qū)、保溫區(qū)、冷卻段3個功能區(qū)組成。入口、出口有氣封段與噴房隔開，其頂部由噴漆室空調(diào)送風(fēng)；加熱區(qū)采用熱風(fēng)循環(huán)加熱方式，其中升溫時間為1min，保溫時間為3min，中涂和色漆的實際爐溫曲線如圖3所示，閃干固體份數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 各涂層閃干固體份數(shù)據(jù)

3.4 自動噴涂系統(tǒng)

現(xiàn)在水性涂料靜電涂裝分為外部印加方式和內(nèi)部印加方式兩種，與內(nèi)置加電方式相比，外置加電方式有著先期投資和后期維護方面的優(yōu)勢，但是外置加電手指容易積漆，導(dǎo)致清洗頻次增加；同時涂料的利用率較內(nèi)置加電方式低10%左右。

噴涂機器人采用的是IRB 5500壁掛式機器人，中涂站機器人2臺，色漆站機器人4臺，清漆站機器人2臺；中涂站外表面噴涂為一次成膜，采用RB 1000-EXT外加電旋杯；色漆站外表面噴涂為兩次成膜，同樣適用RB 1000-EXT外加電旋杯；清漆站一次成膜，使用RB 1000內(nèi)加電旋杯。

3.5 面漆烘干爐

水性涂料涂層雖經(jīng)閃干脫水，但水分并不能完全揮發(fā)。三道涂層疊加后，若面涂烘干升溫過快，下層中水分易氣化產(chǎn)生氣泡缺陷。對于面涂烘干爐的爐溫，需關(guān)注以下幾點：預(yù)熱段溫度不能太高，以防止車體升溫速度過快；預(yù)熱段的升溫速率應(yīng)該加以控制，升溫速度低于12℃/min；在提升至140℃保溫溫度前，實現(xiàn)110℃*5min左右的升溫平臺，將有利于清漆的熱流平，提高涂膜的外觀質(zhì)量；車身各部位溫度需要達到140℃維持20min的烘烤，以便達到最佳的固化效果。

通過多次的爐溫曲線測試和各段溫度設(shè)定的調(diào)整，最終達成較為理想的階段升溫和良好的烘烤固化效果，實測爐溫曲線如圖4所示。

圖4 面漆烘干爐爐溫測試曲線

4 水性3C1B工藝的控制難點

1）由于膜厚降低并減少中涂打磨，漆膜對底材缺陷的遮蓋性能差，底材不良時電泳成膜效果差，會直接影響面涂成膜質(zhì)量，需要提高電泳涂層的外觀，減少電泳打磨量；

2）水性3C1B工藝三道涂層一次噴涂，沒有中間打磨工序，中間過程無法再對顆粒問題進行處理，故車間環(huán)境和設(shè)備潔凈度要提高，否則無法控制顆粒缺陷；

3）環(huán)境溫濕度控制要求嚴(yán)格：溫濕度均需嚴(yán)格控制在±1的范圍內(nèi)；

4）水的表面張力較高，水性涂料抗縮孔能力較溶劑型涂料低，異常元素的混入易產(chǎn)生縮孔缺陷，需要在前期的配套性確認和日常管理過程中加強管控；

5）由于中涂和色漆層膜厚控制和耐候性要求的制約，部分高彩度顏色的開發(fā)和應(yīng)用上還存在較大難度。

5 車身調(diào)試數(shù)據(jù)

5.1 工藝要求膜厚及實測膜厚

表3

表4

5.2 外觀調(diào)試

5.2.1 技術(shù)要求

綜上所述，PGDM與孕婦不良妊娠結(jié)局密切相關(guān)，臨床上應(yīng)加強孕前、妊娠早期血糖篩查工作，早期發(fā)現(xiàn)漏診PGDM并進行規(guī)范化管理，對降低不良妊娠結(jié)局發(fā)生率，促進母嬰健康等方面均具有積極意義。

3.城鎮(zhèn)規(guī)劃控制區(qū)。全市城區(qū)、各鎮(zhèn)（辦事處）規(guī)劃控制區(qū)共57.43平方公里，約占全市國土面積的2.66%。主要包括壩陵工業(yè)園、金橋工業(yè)園、建筑陶瓷工業(yè)園、巖屋廟工業(yè)園、雙蓮工業(yè)園、半月工業(yè)園規(guī)劃控制區(qū)等區(qū)域。

表5

5.2.2 車身實測外觀數(shù)據(jù)

表6

6 結(jié)束語

我廠涂裝線使用水性涂裝工藝，調(diào)試、生產(chǎn)順利正常，涂膜質(zhì)量達到或超過了同類型產(chǎn)品溶劑型油漆的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

有機農(nóng)業(yè)植物生產(chǎn)種植工作進行過程中，需要始終堅持了保護環(huán)境的理念，以維持自然生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展為重要的目標(biāo)，積極有效推進有機農(nóng)業(yè)植物擁有健康的生長狀態(tài)。當(dāng)前自然生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象日益加重，植被流失問題嚴(yán)重，在影響植物健康生長發(fā)育的同時，還會制約到當(dāng)前社會的經(jīng)濟發(fā)展。堅持綠色植保的工作理念，堅持人與自然和諧相處的發(fā)展理念，將更能夠切實有效強化有機農(nóng)業(yè)植物的總體發(fā)育效果。實現(xiàn)有機農(nóng)業(yè)植物和公共保護事業(yè)的有機融合，推進有機作物的健康發(fā)展，將能夠更好的保護生態(tài)環(huán)境。

傳統(tǒng)水性涂料在國內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，水性3C1B 工藝也已在國內(nèi)合資汽車廠尤其是新建線體中開始得到廣泛應(yīng)用，隨著環(huán)保呼聲的不斷提高和國家對VOC的排放政策的升級，在節(jié)能環(huán)保方面表現(xiàn)突出的水性3C1B涂裝工藝將迎來美好的明天。

參考文獻

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Brief Talking on the application of Waterborne 3C1B Automotive Painting Process

Zeng Dejin,Wu Zhenzhen, Jin Zhong

( Jiangxi Isuzu Motor Company Ltd., Jiangxi Nanchang 330100 )

Abstract:This article demonstrate the character of Waterborne 3C1B coating process and its request to construction equipment. And introduction on the Jiangxi-Isuzu painting application of waterborne 3C1B.Provide relevant information on automation waterborne 3C1B process planninglunching and maintaining.

Keywords:Waterborne 3C1B process; Waterborne Coatings; Paint Circulation System; Flash-off Oven; Paint appearance

CLC NO.: U466

Document Code: B

Article ID: 1671-7988(2018)21-245-04

中圖分類號：U466

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-7988(2018)21-245-04

作者簡介：曾德錦，男，本科，參與江西五十鈴汽車有限公司水性3C1B涂裝生產(chǎn)線的設(shè)備安裝，工藝調(diào)試等工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.084