低遮蓋力黃色面漆涂裝工藝的改進

曹曉根*，王印明，侯月華

（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）

汽車涂料賦予了愛車多姿多彩的顏色，為人們的生活增姿添彩。然而，越是鮮艷的顏色，其遮蓋力往往越差[1]，施工過程中容易出現(xiàn)諸如露底、針孔等缺陷。面漆的遮蓋力因其顏色不同而相差很大。以黑色為例，其工程遮蓋力(即相對遮蓋力，指涂料遮蓋相應(yīng)的底材的能力)為10 μm 左右，即施工時干膜厚度達到10 μm時，就不會出現(xiàn)露底。而很多人喜歡的鮮艷而微透明的紅色和黃色，其工程遮蓋力在45 μm 以上。一般來說，實色面漆的厚度(以干膜計)以30～40 μm 最易施工，最高不超過45 μm。實際上，由于中涂涂層往往存在缺陷，導致打磨露底等問題，局部實際所需要的膜厚更高。這就需要在噴涂前進行點補，即在整體噴涂前局部噴涂，以增加局部膜厚。本文以低遮蓋力的經(jīng)典黃面漆為例，探討其涂裝工藝，為汽車涂裝提供參考。

1 低遮蓋力涂料涂裝存在的問題

汽車面漆涂裝通常按以下工藝進行：完成中涂并經(jīng)檢修合格的車身─擦凈─去離子風吹凈─檢查修補(必要時進行點補)─人工內(nèi)表面噴涂面漆─機器人外表面噴涂面漆I─閃干─機器人外表面噴涂面漆II─閃干─烘干。

由于經(jīng)典黃面漆的遮蓋力低，噴涂膜厚較大，通常達到50 μm 以上。噴涂后在幾乎所有的邊角部位均存在不同程度的流漆、露底等漆膜缺陷。同時由于噴涂量大，其用量在5.5 kg/臺以上，生產(chǎn)節(jié)拍較其他顏色超出約7 s(其中洗槍時間為16 s，較其他顏色多出2 s)，局部修補困難，主要是修補處多，尤其是修補前打磨露底的部位，由于需噴涂的膜厚較大，易出現(xiàn)針孔等缺陷，造成二次修補。

2 改進措施

2.1 改進要求

主要針對施工性差、涂料消耗量大進行改進。改進需要達到以下要求：

(1) 顏色(目視)不能改變。遮蓋力跟顏色有關(guān)，如果增強了遮蓋力，但顏色變了，改進也就沒有了意義。

(2) 不能降低修補性能。

(3) 不能大幅提高綜合成本，最好成本不變甚至降低。

(4) 不能降低漆膜外觀，而且保證其他性能指標不降低。

2.2 改進試驗

由于經(jīng)典黃顏色很受顧客歡迎，因此產(chǎn)品顏色必須保留。但產(chǎn)品改進的空間不大，改進的思路確定為產(chǎn)品微調(diào)、工藝創(chuàng)新。由于沒有相應(yīng)合適的成熟工藝進行選擇，工藝改進時需在實驗室進行試驗，無問題后方可在生產(chǎn)線進行試用，直至合格后才能批量生產(chǎn)。

由于產(chǎn)品本身的遮蓋力不好，因此，在底材缺陷部位更容易出現(xiàn)問題。試驗采取以下措施提高其遮蓋力：(1)提高中涂線的潔凈度；(2)在噴涂前對局部露底部位進行點補。采用此方法后，膜厚由50 μm 以上降低到45～50 μm 之間，流漆等現(xiàn)象有所減輕，但不能消除，而且色漆的色相有些變化，稍微發(fā)青。現(xiàn)階段無法再做出明顯的改進。

對于遮蓋力差的顏色的生產(chǎn)工藝，通常采取避開生產(chǎn)相應(yīng)的顏色或采用同色中涂的方式。由于生產(chǎn)線自身的限制，采用同色中涂會降低中涂線節(jié)拍，且需增加相應(yīng)的噴涂系統(tǒng)，而現(xiàn)場沒有相應(yīng)的空間來進行技術(shù)改造。因此，尋找新的工藝來克服當前存在的問題，勢在必行。觀察發(fā)現(xiàn)，金屬漆與清漆并不發(fā)生滲色，而噴涂經(jīng)典黃面漆時同樣采用 “濕碰濕”工藝，那么，能不能將第一道色漆作為同色中涂呢？而要想使其具備同色中途的作用，對其顏色就提出了更高的要求──要保證兩道漆的色相幾乎完全相同。最理想的狀態(tài)是將此顏色與中性色或透明色的涂料混合成新的顏色。但清漆本身無遮蓋力，混合后的涂料遮蓋力反而下降，故不可行。而采用白色面漆可在混合后提高遮蓋力，這在理論上是可行的。

為了保證效果，采用同一供應(yīng)商、同一體系的白色面漆和黃色面漆混合進行實驗，再根據(jù)實驗結(jié)果調(diào)整白色面漆的顏色和溶劑。

2.2.1 白色面漆和黃色面漆混合比例的確定

將白色面漆與經(jīng)典黃面漆分別按質(zhì)量比為1∶1 (A 組)，1∶2(B 組)和2∶1(C 組)進行混合，人工攪拌30 s，得到3 組質(zhì)量約350 g 的涂料，各組涂料稀釋至施工黏度范圍(專用配套稀釋劑，23.8 s，涂-4 杯)。另取300 g 經(jīng)典黃面漆稀釋至施工黏度范圍(D 組，專用配套稀釋劑，23.8 s，涂-4 杯)。用4 組涂料分別在試板上進行噴涂。各試板先在生產(chǎn)線隨車電泳，然后噴涂淺灰色中涂，烘干，中涂膜厚30～40 μm。前3 組涂料每組噴涂4 塊試板，按1#、2#、3#和4#進行編號，每組留1 個樣板與黃色面漆試樣作顏色對比，其他進行性能試驗。各試樣表面處理及噴涂工藝如下：

(1) 試板表面處理以溶劑擦拭脫脂。

(2) 涂裝方式為2C/1B(“濕碰濕”噴涂工藝，兩涂一烘)。

(3) 第一道(2 種面漆的混合產(chǎn)品)膜厚≥20 μm；第二道(經(jīng)典黃面漆)膜厚20～25 μm.

(4) 噴涂壓力0.4～0.6 MPa，涂出量3 圈，噴涂槍板距250～300 mm，IWATA W-100 型噴槍，口徑1.0 mm，走槍速度80～100 cm/s。

(5) 流平時間10 min.

(6) 干燥條件140 °C/20 min。

各試板性能測試結(jié)果見表1。

表1 各試樣性能試驗結(jié)果Table 1 Performance test results of various samples

由表1可知，無論采用何種比例，性能均合格。但白色面漆與經(jīng)典黃色面漆的比例為2∶1 時(C 組)，顏色出現(xiàn)了變化。通過調(diào)整溶劑的揮發(fā)速度，無效果。應(yīng)是第一道和第二道面漆的顏色差異過大，第二道面漆不能完全遮蓋底色所致。因此，該比例下的顏色達不到使用要求。由于白色面漆所占的比例越高，成本越低，故選取二者的比例為1∶1。通過樣件噴涂及修補，質(zhì)量均無問題。

2.2.2 自動化噴涂的實現(xiàn)

將混合涂料作為一種新的涂料使用，即可實現(xiàn)自動化噴涂。在進行自動化噴涂時，可使用1 套輸調(diào)漆系統(tǒng)，在白色面漆和黃色面漆生產(chǎn)完成后，按1∶1 的比例將其混合為一種新的面漆進行現(xiàn)場施工即可。一套噴涂系統(tǒng)的費用約為20 多萬元，如生產(chǎn)量較小且集中噴涂，可不增加溫控部分，費用將進一步降低。對于新建生產(chǎn)線，也可采用類似雙組分清漆的噴涂方式，在機器人旋杯出口處增加混合配比器，將2 種面漆直接混合而不增加輸調(diào)漆系統(tǒng)，即可實現(xiàn)自動噴涂。該噴涂形式較靈活，但費用較高。

2.2.3 修補工藝

由于產(chǎn)品調(diào)整較小，與現(xiàn)在的修補工藝相比，沒有明顯改進，同時也未出現(xiàn)不良影響。對于露底情況，可采用原來的工藝進行修補，工序上稍顯繁瑣(需使用兩把噴槍，分別噴涂白色漆和黃色漆)，但更易修補。

2.2.4 效果驗證

通過以上工藝改進，噴涂時可實現(xiàn)邊角不流漆，產(chǎn)品質(zhì)量得到了保證。顏色在黃藍相上最大偏差為0.18(即工藝改進前后b 值之差，用美國愛色麗公司的MA68II 型五角度色差儀測試)，目視無明顯差異。通過樣車和30 臺小批量車試驗，涂料用量(含白色面漆)由5.5 kg/臺降低到4 kg/臺，單車材料成本降低200多元，并降低了VOC 的排放。同時修補性沒有降低，相應(yīng)的性能(杯突、耐沖擊、耐水性、附著力和硬度等)均合格。生產(chǎn)節(jié)拍縮短5 s(洗槍時間沒有減少)，生產(chǎn)效率得到了提高。

2.2.5 工藝推廣

實際生產(chǎn)證明，以白色面漆和黃色面漆按1∶1 質(zhì)量比混合，可以解決黃色面漆遮蓋力低的問題，混合漆噴涂工藝在生產(chǎn)中完全可行，所得涂膜質(zhì)量高，成本較低，較采用同色中涂方式的經(jīng)濟效益更好。目前，在轎車上采用實色漆的比例較低，采用金屬漆工藝外加罩光清漆的情形較多。如果能夠在噴涂罩光漆的顏色上使用此工藝，將更具價值。采用金屬漆工藝時，第一道和第二道均為色漆，第三道為清漆，一般第一道色漆和第二道色漆的閃干時間為90～120 s，第二道色漆和第三道清漆之間的閃干時間在10 min 以上。試驗發(fā)現(xiàn)，當兩道色漆之間的閃干時間大于3 min 時，外觀質(zhì)量較好，且性能無不良影響。閃干時間在2～3 min時，有時局部出現(xiàn)輕微滲色，閃干時間在2 min 以下，需要調(diào)整溶劑且外觀稍差。如將兩道色漆的噴涂系統(tǒng)完全分開，將使用的色漆做成兩種不同的產(chǎn)品(使兩道色漆的閃干時間不同，第一道色漆閃干快些，保證不滲色，第二道色漆閃干慢些，提高外觀)，則該工藝可正常應(yīng)用(需保證兩道色漆之間的閃干時間不少于90 s)，從而擴大了其使用范圍。將該工藝在公司內(nèi)進行推廣，對在產(chǎn)的工程黃色面漆和楓葉紅面漆(需噴涂清漆)實施該工藝，均取得了成功。由于降低了涂料用量，因此，實現(xiàn)單車材料成本降低200 多元。

3 結(jié)語

此次涂裝工藝改進，創(chuàng)新地采用了兩道不同的面漆混合，來完成低遮蓋力的實色面漆的噴涂。該工藝也可應(yīng)用于需噴涂清漆的實色面漆。實際生產(chǎn)應(yīng)用實踐證明，該工藝可靠，質(zhì)量有保證，實現(xiàn)成本降低100 多萬元/年，取得了良好的經(jīng)濟效益。同時，由于降低了涂料的用量，使VOC 排量約降低20%，取得了較好的社會效益。

[1]王華.涂料遮蓋力的快速評估[D].杭州: 浙江大學,2008.