王麗，王艷萍

（一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130011）

近些年來(lái)，隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，國(guó)家環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)。水性B1B2技術(shù)由于無(wú)中間烘干，直接濕碰濕噴涂，具有能耗低、可揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)含量低的特點(diǎn)，因此在大眾、奔馳、特斯拉等公司得到了廣泛應(yīng)用[1]。但由于B1與B2涂層濕碰濕的工藝特點(diǎn)，在施工過(guò)程中極易產(chǎn)生流掛等漆膜缺陷[2]。某主機(jī)廠采用B1B2工藝，在產(chǎn)品調(diào)試過(guò)程中，車身后防撞梁下面及后備箱折角位置出現(xiàn)了較嚴(yán)重的流掛問(wèn)題(見(jiàn)圖1)，表現(xiàn)為B2涂層從B1涂層上“滑”下來(lái)，也就是通常所說(shuō)的“sliding”缺陷，而車身其他位置沒(méi)有出現(xiàn)明顯的此類缺陷。調(diào)整生產(chǎn)線設(shè)備參數(shù)后，此問(wèn)題仍然存在。為了進(jìn)一步確認(rèn)流掛問(wèn)題產(chǎn)生的原因以及找到解決問(wèn)題的方案，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)流掛缺陷進(jìn)行了模擬，從涂料液態(tài)性能、流變性和濕膜固體分等方面進(jìn)行了分析，通過(guò)各因素的實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果對(duì)比，找到了處理此類問(wèn)題的可行性方案，為后續(xù)類似問(wèn)題的解決提供了參考。

圖1 流掛缺陷發(fā)生的位置Figure 1 Location of sliding

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

在實(shí)驗(yàn)室采用與車身位置相仿的流掛測(cè)試板進(jìn)行測(cè)試(見(jiàn)圖2)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)車身噴完B2涂層后，進(jìn)烘干爐前已出現(xiàn)流掛缺陷，車身出烘干爐后流掛缺陷更加明顯。為模擬這一現(xiàn)象，在電泳板上噴完規(guī)定膜厚的B1涂層后進(jìn)行B2涂層的梯度膜厚噴涂，接著模擬車身烘干條件進(jìn)行預(yù)烘干。

圖2 流掛測(cè)試板Figure 2 Sliding test panel

1.1 B1與B2涂料液態(tài)性能參數(shù)的對(duì)比

涂料的液態(tài)性能參數(shù)是涂料施工的重要控制因素。同一涂料在不同工藝的生產(chǎn)線上，其液態(tài)性能參數(shù)存在差異。在水性B1B2技術(shù)中，B1涂層類似于中涂的作用，固體分比B2涂層高很多，噴涂黏度往往也略高于B2涂層。B1與B2涂料的液態(tài)性能參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 α公司生產(chǎn)的B1與B2涂料的液體性能參數(shù)Table 1 Properties of B1 and B2 paints from company α

1.2 B1與B2涂料流變性的對(duì)比

水性漆屬于假塑性流體，具有很強(qiáng)的流變性。當(dāng)涂料經(jīng)過(guò)高轉(zhuǎn)速的剪切后，其黏度迅速降低，調(diào)整為低轉(zhuǎn)速剪切后會(huì)快速恢復(fù)為高黏度狀態(tài)。這也從理論方面說(shuō)明了當(dāng)水性漆在旋杯高速旋轉(zhuǎn)的霧化狀態(tài)下，其黏度會(huì)迅速降低，獲得較好的霧化狀態(tài)；當(dāng)水性漆材料吸附到車身上后，在車身流平閃干的過(guò)程中，其迅速恢復(fù)到高黏度狀態(tài)；在車身進(jìn)入中間烘房進(jìn)行預(yù)烘干的過(guò)程中，水性漆的高黏度以及不斷交聯(lián)的B1與B2涂層之間的相互作用阻止了涂層流掛缺陷的產(chǎn)生。

用TA流變儀對(duì)α公司B1及B2涂料的流變性進(jìn)行測(cè)試，平板轉(zhuǎn)子與樣品平臺(tái)的間距為50 μm。測(cè)試程序一：樣品預(yù)準(zhǔn)備，即先在溫度25 °C下保持10.0 s，再在預(yù)剪切速率10 s-1下保持30.0 s。測(cè)試程序二：以5 °C/min 的升溫速率從 25 °C 升溫到 140 °C。

由于β公司的B1與B2涂料在主機(jī)廠同一生產(chǎn)線上沒(méi)有發(fā)生此類流掛缺陷，因此也對(duì)β公司的B1與B2涂料做了同樣程序的流變性測(cè)試。

從圖3來(lái)看，隨著溫度的升高，α公司與β公司的B1與B2黏度都逐漸增大。當(dāng)溫度上升到100 °C以上后，隨著各個(gè)涂料交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，所有涂料黏度都迅速升高，直至漆膜固化完成。α公司B1涂料的黏度隨著溫度升高而增大的幅度高于B2涂料，并且它們的黏度差異較大；β公司B1涂料的黏度隨著溫度升高而增大的趨勢(shì)同樣高于B2涂料，但是它們的黏度差異較小。當(dāng)?shù)竭_(dá)固化溫度后，α公司B1涂料的黏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于B2涂料的黏度。

圖3 α公司與β公司B1與B2涂料的流變性Figure 3 Rheological properties of B1 and B2 paints of company α and β

1.3 B1與B2濕膜固體分的對(duì)比

濕膜固體分對(duì)水性涂料的應(yīng)用非常重要，調(diào)整好各涂層的濕膜固體分可以有效減少漆膜的針孔、流掛等缺陷。在實(shí)驗(yàn)室分別測(cè)試了剛噴完涂料以及閃干5 min后這兩個(gè)階段中不同公司涂料的濕膜固體分。從表2和表3給出的結(jié)果來(lái)看，無(wú)論是剛噴完涂料后測(cè)試還是等涂料閃干5 min后測(cè)試，β公司B1與B2濕膜固體分的差異都小于α公司B1與B2濕膜固體分的差異。

表2 剛噴完涂料后的濕膜固體分Table 2 Wet solid content of the coatings just after being sprayed

表3 涂料閃干5 min后的濕膜固體分Table 3 Wet solid content of the coatings after being flash-dried for 5 min

1.4 B1涂料的調(diào)整

考慮到B2涂料調(diào)整可能會(huì)對(duì)整個(gè)涂層顏色產(chǎn)生影響，所以調(diào)整方向集中在B1涂料。在B1涂料中加入助劑以及輔助樹(shù)脂進(jìn)行調(diào)整后，對(duì)涂層流掛性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

從表4可以看出，向B1涂料中加入3%聚酯樹(shù)脂或者3%丙烯酸樹(shù)脂后，整個(gè)涂層的抗流掛性能略有提升，B2涂層在大約15 μm的膜厚時(shí)出現(xiàn)流掛缺陷；向B1涂料中加入不同型號(hào)的1%醇醚類溶劑，B2涂層的流掛膜厚提升了3 ～ 4 μm；將加入的助劑調(diào)整為1%的醇類溶劑后，抗流掛性能的改善更明顯，出現(xiàn)流掛時(shí)的B2膜厚與空白樣品相比大約提升了6 μm；向B1涂料中添加1%的長(zhǎng)鏈烷烴時(shí)，B2膜厚高達(dá)35 μm時(shí)都沒(méi)有出現(xiàn)流掛現(xiàn)象(B2的工藝膜厚范圍為15 ～ 20 μm)。

表4 α公司B1涂料的調(diào)整Table 4 Modification of B1 paint of company α

2 最佳調(diào)整方案的深入探討

通過(guò)對(duì)B1與B2涂料的升溫流變以及濕膜固體分的對(duì)比分析可知，相比于α公司的涂料，β公司的B1與B2涂料在不同條件下的濕膜固體分比較接近，整個(gè)涂層的抗流掛性能好。向B1涂料中加入長(zhǎng)鏈烷烴溶劑，可以將B2涂層的流掛膜厚提升20 μm。

對(duì)B1調(diào)整后的6#涂料進(jìn)行了升溫流變性及濕膜固體分的測(cè)試，同時(shí)對(duì)B1調(diào)整后的涂層性能進(jìn)行驗(yàn)證。

采用之前流變儀的程序來(lái)測(cè)試6#B1涂料的流變性。從圖4可以看出，隨著溫度的升高，B1與B2涂料的黏度逐漸增大。當(dāng)涂料達(dá)到固化溫度開(kāi)始發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后，涂料的黏度迅速增大。改進(jìn)后的6#B1涂料的黏度比調(diào)整前低，與B2黏度的差異減小。

圖4 優(yōu)化后的α公司B1樣品與空白對(duì)照樣品B1及B2的流變性能對(duì)比Figure 4 Comparison between rheological properties of original B1, improved B1, and B2 paints of company α

B1調(diào)整后，對(duì)涂料剛噴完以及閃干5 min后的濕膜固體分進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果列于表5。6#B1涂料由于有長(zhǎng)鏈烷烴的加入，兩個(gè)階段下的濕膜固體分都較調(diào)整之前有所降低，與B2涂料濕膜固體分的差異變小。

表5 α公司B1與B2不同階段的濕膜固體分Table 5 Wet film solid content at different stages of B1 and B2 of company α

另外，對(duì)B1調(diào)整后涂層的抗石擊和劃格附著力進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果均符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

在全球“碳中和”的背景下，水性B1B2涂裝工藝具有廣闊的應(yīng)用前景。本文的研究得出B1與B2涂料的流變性以及濕膜固體分方面差異越小，越有利于整個(gè)涂層的抗流掛。另一方面，除醇類、醇醚類等通常應(yīng)用于提高涂層抗流掛性能的助劑外，長(zhǎng)鏈烷烴同樣適用。