淺談緊湊型水性3-wet工藝及材料應(yīng)用

羅 秋，朱晨沖 （東風柳州汽車有限公司，廣西柳州 545005）

0 引言

目前國內(nèi)乘用車市場競爭激烈，為進一步降低車身涂裝運行成本、能耗及人力成本、節(jié)省一次投資、壓縮工藝流程、提高生產(chǎn)效率，同時滿足國家和地方日益嚴苛的環(huán)保及清潔生產(chǎn)法律法規(guī)要求，涂裝新工藝、新材料的發(fā)展方向?qū)⒈兄|(zhì)量優(yōu)先、綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、低成本、技術(shù)先進的原則。中面涂緊湊型水性3-wet工藝在簡化標準工藝程序、減少設(shè)備投資、涂料耗量、低污染、低能耗與高產(chǎn)出等方面具備顯著優(yōu)勢，但此工藝也存在一些問題，如對電泳漆膜要求較高、桔皮S值偏大等，本研究分析了緊湊型水性3-wet工藝的技術(shù)難點，提前預判存在的問題并加以解決。

1 中面涂緊湊型水性3-wet工藝簡介

中面涂緊湊型3-wet工藝采用水性中涂、水性色漆與溶劑型清漆三涂層“濕碰濕”噴涂工藝，實現(xiàn)了僅通過一次烘烤即可得到完整的車身涂膜，噴涂過程中的烘干工序被最大化減少，達到節(jié)能降耗的目標。緊湊型水性3-wet工藝（圖1）較標準水性3C2B工藝流程（圖2）短，取消中涂烘干、中涂打磨兩個工序，大大縮短了車身生產(chǎn)線，是目前國內(nèi)外推崇的汽車涂裝工藝。

圖1 緊湊型水性 3-Wet涂裝工藝流程Figure 1 Compact waterborne 3-Wet coating process

圖2 標準水性3C2B工藝流程Figure 2 Standard waterborne 3C2B coating process

2 技術(shù)難點及應(yīng)對措施

中面涂緊湊型水性3-wet工藝為取消中涂烘干和打磨處理工序，需要攻克以下幾個關(guān)鍵技術(shù)難點：

技術(shù)難點1：水性涂膜在噴涂清漆之前需要達到足夠的濕膜固體分，盡可能地去除涂膜中的水分，避免復合涂膜出現(xiàn)起泡、針孔、失光等漆膜缺陷。

應(yīng)對措施：

（1） 降低閃干前的涂膜膜厚。由于需要保證顏色的穩(wěn)定性和可實現(xiàn)性，色漆膜厚10～15 μm不可調(diào)整，只能從中涂著手，將中涂膜厚由30～35 μm降低至18～22 μm。

（2） 提高閃干爐的除濕能力，在閃干爐新風空調(diào)中采用轉(zhuǎn)輪除濕設(shè)備，通過冷凝和吸附這2道除濕過程，將閃干爐內(nèi)的空氣絕對含濕量降低至6 g/m3以下，使得水性漆膜在噴涂清漆前，固體分達到85%～89%，含水量足夠低。

技術(shù)難點2：在解決技術(shù)難點1的應(yīng)對措施中，需要降低中涂膜厚，造成整體膜厚降低，中面涂對底材缺陷的填充、遮蔽能力降低。底材粗糙度對外觀的影響很大，電泳粗糙度對外觀存在直接影響（表1）。

表1 電泳粗糙度值與外觀數(shù)值對照表Table 1 The comparison table of electrophoresis roughness and appearance data

應(yīng)對措施：

（1） 采用高外觀、高泳透力的電泳涂料產(chǎn)品，將車身表面粗糙度從白車身的Ra 2.5≥1.0，降低到電泳涂膜的Ra 2.5≤0.25，為中面涂提供平整的底材。

（2） 聯(lián)合品保部、焊接車間，嚴格控制沖壓和焊裝過程中使用的油品。對焊裝交付的車身表面潔凈狀態(tài)進行嚴格把控，避免污染物流入電泳工序，降低電泳涂膜上的縮孔、顆粒等缺陷數(shù)量，減少打磨需求。

（3） 在前處理設(shè)備上設(shè)置更多的旋液分離裝置和磁棒，減少電泳涂膜上的焊渣顆粒，提高電泳外觀質(zhì)量。

（4） 電泳過濾袋濾網(wǎng)孔徑由25 μm改為10 μm。

（5） 在電泳烘干爐前增設(shè)2臺瀝水滾床，同時將電泳預烘干設(shè)置為水平直通段，減少電泳流痕缺陷發(fā)生數(shù)量，提高電泳外觀質(zhì)量。

（6） 將電泳涂膜打磨砂紙的目數(shù)由400#提高到800#，使得打磨印更加細膩，減少對外觀的影響。

（7） 采用高外觀的雙組分清漆，控制清漆的體積收縮率，涂膜熱流平能力提升。不同清漆種類對應(yīng)的外觀對比見表2。

表2 不同清漆種類對應(yīng)的外觀對比Table 2 Appearance contrast of different varnish types

（8）開發(fā)全新體系的中涂、色漆和清漆，使涂膜在流平、閃干和固化過程中速率平衡，減少涂膜收縮不均衡造成的外觀不良。

技術(shù)難點3：中涂膜厚降低，涂膜的抗石擊性、抗紫外線穿透性、保光保色性等物理性能和耐久性能需要得到保證。

應(yīng)對措施：

（1） 開發(fā)應(yīng)用新的中涂材料，在提供傳統(tǒng)的抗石擊功能的同時，提高抗紫外線穿透能力，保護電泳涂膜，避免發(fā)生粉化、變色等缺陷。

（2） 采用雙組分聚氨酯清漆，改善外觀的同時，提供更為優(yōu)異的抗劃傷和抗石擊能力。

技術(shù)難點4：水性中涂和水性色漆完全濕碰濕噴涂，需要嚴格控制涂層間的互滲，確保得到良好的外觀和顏色。

應(yīng)對措施：

（1） 開發(fā)應(yīng)用新的水性涂料體系，使中涂涂膜在噴涂色漆前，樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，具有水浸入的不可逆性，從而控制涂層混層。

（2） 中涂涂料與色漆涂料采用同一涂料體系進行開發(fā)，使得兩個涂層間不會存在太大的滲透壓，濕碰濕噴涂后，涂層中的成分不會因為滲透作用而發(fā)生較大的混溶現(xiàn)象。

（3） 嚴格控制色漆噴涂完畢到進入閃干爐的工藝時間，盡快進行強制閃干，減少涂層間的混溶。

3 投產(chǎn)前中面漆材料驗證

為確保緊湊型水性3-wet工藝在投產(chǎn)后車輛質(zhì)量達標，需對中涂、面漆材料進行系列性能驗證，具體驗證項目如表3所示，通過一系列試驗驗證，提前預判投產(chǎn)后存在的問題，并加以解決，以減少投產(chǎn)后造成質(zhì)量問題的風險。

表3 緊湊型水性 3-wet工藝中涂面漆材料驗證項目表Table 3 Verification project table of compact waterborne 3-wet process medium coating and topcoat material

4 應(yīng)用對比

A汽車廠緊湊型水性3-wet工藝與B汽車廠2010V工藝綜合比較見表4。

5 實際應(yīng)用情況

（1） 技 術(shù)指標（JPH為40）：緊湊型水性3-wet工藝技術(shù)指標達成情況見表5。

（2） 精簡工藝，縮短交付時間：同等JPH的條件下，產(chǎn)品交付時間由3C2B的9.3 h縮短到3C1B的7.8 h，交付時間縮短16%；

（3） 節(jié)省人員，減少投資；

（4） 能耗、人力、材料綜合成本降低。

表4 A汽車廠緊湊型水性3-wet工藝與B汽車廠2010V工藝綜合比較Table 4 A comprehensive comparison between the compact waterborne 3-wet process of factory A and the 2010V process of factory B

表5 緊湊型水性 3-wet工藝技術(shù)指標達成情況Table 5 Achievement of technical indicators for compact waterborne 3-wet process

6 結(jié)語

中面涂緊湊型水性3-wet工藝是目前涂裝中面涂工藝中的最新工藝，具有工位長度短，人員減少，廠房面積減小的優(yōu)點。某汽車企業(yè)在建商用車涂裝線項目中采用了緊湊型水性3-wet工藝并參照乘用車的方式進行材料選型和設(shè)備選型。目前該商用車涂裝線已到SOP（Start of production，小批量生產(chǎn)）階段。