汽車用水性涂料的特征及其涂裝技術(shù)

孟曉捷

摘要：水性涂料的研究需要遵循節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，充分提高技術(shù)應(yīng)用的水平和效率，進(jìn)一步促進(jìn)汽車行業(yè)涂裝工藝的發(fā)展，滿足市場(chǎng)需求。目前我國(guó)汽車市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，同時(shí)帶動(dòng)了相關(guān)行業(yè)汽車涂料的進(jìn)一步發(fā)展，其中水性涂料在汽車市場(chǎng)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，受到人們的廣泛關(guān)注。但是水性涂料的成膜很容易受到外界環(huán)境的影響，需要通過(guò)進(jìn)一步研究，提高其應(yīng)用效果。本文將從水性涂料的涂裝技術(shù)方面進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的應(yīng)用措施。

關(guān)鍵詞：汽車 ?水性涂料 ?特征 ?涂裝技術(shù)

Characteristics and Coating Technology of Automotive Waterborne Coatings

MENG Xiaojie

（PPG Coating Co.， Ltd.， Tianjin， 300457 China）

Abstract：The research of waterborne coatings needs to follow the development concept of energy-efficient and environmental-friendly， fully improve the level and efficiency of technical application， further promote the development of coating technology and meet the market demand. Currently， the increasing demand of China's automobile market has driven the further development of automobile coatings in related industries. Among them， waterborne coatings are more and more widely used in the automobile market and have attracted extensive attention. However， the film-forming of waterborne coatings is easily affected by the external environment. Further research is needed to improve its application effect. This paper will analyze the coating technology of waterborne coatings and put forward the corresponding application measures.

Key Words： Automobile; Water paint; Characteristic; Coating technology

汽車水性涂料的主要成分是水，水性涂料的種類有很多種，包括水性防銹涂料、水性清漆等。水性涂料是一種綠色環(huán)保型涂料，其中水性涂料中的中涂漆和底色漆在車身中應(yīng)用廣泛，而且水性涂料開(kāi)始逐漸替代傳統(tǒng)的溶劑涂料，可以有效減少揮發(fā)性有機(jī)化合物。

1.汽車水性涂料的特征

1.1水性涂料種類多

水性涂料包含的溶劑部分主要是水，水性涂料由自身的特性決定，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。水性涂料分為多種類型，應(yīng)用在工業(yè)中的不同領(lǐng)域中，包括電泳涂料、水性防銹涂料和水性底色漆等，其種類是比較繁多的。在發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)利用水性涂料將溶劑型涂料替換掉，汽車車身上應(yīng)用到的水性底色漆已經(jīng)有了很大的發(fā)展，水性涂料的種類也在不斷增多。

1.2水性涂料是綠色環(huán)保材料

水性涂料的重要特點(diǎn)是其具有綠色環(huán)保性，應(yīng)用范圍比較廣泛，水性涂料的主要成分是水，其與其他的涂料相比較有著較大的優(yōu)勢(shì)，水性涂料中的水性底色漆可以減少有機(jī)化合物的排放。應(yīng)用該種水性涂料不會(huì)造成污染，而且具有較好的環(huán)保性，實(shí)際應(yīng)用中可以減少很多問(wèn)題的發(fā)生，資源和能源的消耗較少，水性涂料是未來(lái)長(zhǎng)期應(yīng)用和推廣的重要材料。

2 汽車用水性涂料的應(yīng)用難點(diǎn)管理

水的特性導(dǎo)致汽車用水性涂料存在應(yīng)用方面的難點(diǎn)，主要是水的特性與有機(jī)溶劑之間存在差異，水的蒸發(fā)潛熱大，揮發(fā)較慢，很容易產(chǎn)生氣泡，而且不容易消除。在汽車中應(yīng)用到的水性涂料在涂裝工藝方面和溶劑型涂料的應(yīng)用基本一致，但是實(shí)際應(yīng)用時(shí)由于包含水，噴涂過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，需要在涂裝設(shè)計(jì)方面做好改進(jìn)工作。一是涂裝過(guò)程中，由于水性涂料中的水蒸發(fā)潛熱大，蒸發(fā)過(guò)程中需要消耗較多的能量，消耗的能量是有機(jī)溶劑的5倍，同時(shí)還會(huì)受到環(huán)境因素的影響，空氣中的溫度和相對(duì)濕度會(huì)影響到水性涂料的涂裝作業(yè)，涂膜中的水分很難被蒸發(fā)掉，會(huì)使得整體涂裝性能下降。二是實(shí)際噴涂過(guò)程中，水性涂料的固體分提高速度較慢，而且很容易受到涂裝環(huán)境的影響，導(dǎo)致整體的涂裝性能較低。相比較溶劑涂料，通過(guò)調(diào)整稀釋劑，會(huì)使得固體分進(jìn)一步提高，但是水性涂料的固體分并不能提高。三是水性涂料的底色漆會(huì)揮發(fā)20%-30%的溶劑，但是溶劑型的底色漆溶劑揮發(fā)達(dá)到60%-70%，因此，濕度對(duì)于揮發(fā)有著較大的影響，為了有效確保涂裝工作的有效性，需要充分加強(qiáng)濕度管理工作。

由于整體水分蒸發(fā)較慢，在實(shí)際涂裝作業(yè)時(shí)很容易有流掛情況發(fā)生，而且噴涂金屬閃光底色漆時(shí)，需要晾干的時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)使整體涂裝作業(yè)效率變低。表面張力也會(huì)影響到水性涂料的涂裝作業(yè)。為了進(jìn)一步提高水性底色漆的涂裝作業(yè)，需要加強(qiáng)改進(jìn)工作。一是水性涂料涂裝中對(duì)設(shè)備的應(yīng)用要求，水屬于一種腐蝕介質(zhì)，很容易對(duì)金屬造成腐蝕，水性涂料作為底色漆應(yīng)用，水分子很容易損壞金屬設(shè)備，使得汽車的漆膜泛黃，漆膜的防腐蝕能力也會(huì)降低。因此，水性涂料應(yīng)用到的設(shè)備是不銹鋼材質(zhì)的，還需要進(jìn)行化學(xué)鈍化處理。輸漆管路連接需要避免死角，采用的是二線系統(tǒng)，加大輸送管路，主要是為了進(jìn)一步增加循環(huán)壓力和流量。采用的噴涂設(shè)備是靜電噴涂設(shè)備，外加電輸漆系統(tǒng)，供輸漆系統(tǒng)與傳統(tǒng)的方式相同。

3 汽車用水性涂料涂裝技術(shù)

3.1 烘干工藝的應(yīng)用

汽車水性涂料的應(yīng)用中，烘干技術(shù)十分重要，汽車水性涂料因?yàn)樗奶匦源嬖诤艽蟮睦щy，水的揮發(fā)較慢，而且產(chǎn)生的氣泡不容易消除，導(dǎo)致汽車表面的涂膜蒸發(fā)比較困難，水性涂料的應(yīng)用范圍也比較固定，整體應(yīng)用的可靠性也比較低。而且水性涂料的應(yīng)用很容易受到溫度和濕度的影響，在形成固體方面比較慢，將溶劑型涂料的稀釋劑應(yīng)用到水性涂料中不能起到作用，因此，就需要發(fā)揮烘干技術(shù)的作用，烘干技術(shù)的應(yīng)用會(huì)使得涂裝工作更加完善[1]。

3.2 噴涂中溫度和濕度的控制技術(shù)

汽車水性涂料涂裝技術(shù)的應(yīng)用中，溫度和濕度的控制也是十分重要的，需要應(yīng)用到相對(duì)應(yīng)的控制技術(shù)。水性涂料涂裝技術(shù)的應(yīng)用主要是由水性涂料自身的特性所決定，而且為了確保汽車車身涂層的質(zhì)量，需要在噴涂過(guò)程中控制噴涂的溫度和濕度，遵循一定的噴涂條件。噴涂工作需要跟隨外界的氣候環(huán)境條件做好有效的調(diào)整，充分確保噴涂的質(zhì)量。一是陰極電泳涂料涂裝技術(shù)陰極電泳涂料主要應(yīng)用在汽車車身的底漆上，而且該種應(yīng)用方法已經(jīng)持續(xù)了幾十年，應(yīng)目前節(jié)能環(huán)保等的要求，底層漆涂料也在不斷發(fā)展改革中，各種新的品種不斷出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了低溫化、無(wú)鉛化等的要求。同時(shí)為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝，涂料涂裝技術(shù)還在不斷研究和開(kāi)發(fā)過(guò)程中[2]。二是水性中涂和水性底色漆涂裝技術(shù)。水性中涂和水性底色漆涂裝技術(shù)的應(yīng)用需要在適合的溫度和濕度條件下，主要是涂裝在轎車車身用來(lái)裝飾，水性底色漆的應(yīng)用可以有效降低VOC的排出量，而且水性底色漆的涂裝條件也在不斷改善中。目前水性底色漆的涂裝技術(shù)也在跟隨時(shí)代的發(fā)展和要求不斷進(jìn)行改進(jìn)，底色漆的涂料粘性也在不斷改進(jìn)，而且噴涂過(guò)程中的霧化性能越來(lái)越強(qiáng)。在汽車車身密封膠和車底涂料層上通常涂抹水性中涂，水性中涂的涂裝技術(shù)也需要控制涂裝環(huán)境的溫度和濕度。

3.3水性涂料的靜電噴涂技術(shù)

水性涂料采用的靜電噴涂技術(shù)需要應(yīng)用到電噴槍工具和電極荷的電式系統(tǒng)，水性涂料的電阻低，需要通過(guò)高壓導(dǎo)電。選擇外部電極荷的方式就比較劃算，不需要投入較多的成本，只需要安裝高壓放電針在噴杯上就可以，而且不需要任何成本。電噴槍絕緣噴涂技術(shù)的應(yīng)用主要是確保絕緣性，在噴槍和輸漆系統(tǒng)之間保障絕緣性，補(bǔ)充涂料時(shí)需要停止噴漆。水性靜電噴涂技術(shù)也在不斷發(fā)展和改革中，開(kāi)始出現(xiàn)了機(jī)器人靜電噴漆技術(shù)，該種噴涂技術(shù)在日本應(yīng)用比較廣泛[3]。

3.4水性涂料晾干技術(shù)

水的沸點(diǎn)雖然低，但是蒸發(fā)難度大，水的蒸發(fā)很容易受到空氣中濕度的影響。水性涂料噴涂之后的噴涂膜不容易晾干，只有第一道噴涂膜的水分揮發(fā)掉90%以上，才可以噴涂第二道涂料，但是水性涂料揮發(fā)難度較大，相比較溶劑型的涂料較低，為了進(jìn)一步提高揮發(fā)的速度，需要應(yīng)用到晾干技術(shù)，需要在噴涂水性涂料之后，通過(guò)利用紅外線加熱設(shè)備進(jìn)行烘干，但是如果噴涂的是罩光涂料，罩光涂料噴涂技術(shù)增加了投資成本，而且在應(yīng)用涂料之前，需要將其冷卻到35℃以下，這樣才可以保障涂料應(yīng)用的穩(wěn)固性，而且能源消耗量也增大了。其改進(jìn)措施主要是對(duì)晾干室的改造，確保晾干室空氣調(diào)到一定的濕度，確保水分可以快速蒸發(fā)，改進(jìn)措施的應(yīng)用在一定程度上可以達(dá)到節(jié)能減排的效果。可以說(shuō)涂裝作業(yè)很容易受到濕度的影響，相對(duì)濕度大，晾干的時(shí)間也會(huì)增加[4]。

3.5注重選擇較好的材料

汽車水性涂料技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要選擇質(zhì)量較好的材料，材料的選擇必須是要耐腐蝕，應(yīng)用在塑料產(chǎn)品和不銹鋼產(chǎn)品上比較好。而且水性涂料材料需要遵循一定的規(guī)則做好貯存。由于水性涂料的整體穩(wěn)定性較差，選擇的材料需要充分保障貯存的條件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，通常是需要保存在常溫的環(huán)境下，保存半年時(shí)間。

3.6熱泵技術(shù)的應(yīng)用

汽車水性涂料涂裝技術(shù)中熱泵技術(shù)的應(yīng)用是十分重要的，熱泵技術(shù)中的低濕、低溫底色漆預(yù)烘干法的應(yīng)用是十分重要的，可以通過(guò)預(yù)烘干法使得底層漆更加穩(wěn)定，同時(shí)需要將濕漆膜中的水分快速揮發(fā)掉。熱泵技術(shù)使用過(guò)程中的輔助的冷卻工序需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候停止，可以有效確保整體涂裝工藝的完整性，而且可以滿足節(jié)能減排的需求。

4 汽車用水性涂料的未來(lái)發(fā)展

未來(lái)的汽車水性涂料應(yīng)用中，有2個(gè)方面的問(wèn)題需要解決。一是對(duì)涂料進(jìn)行改善，二是對(duì)涂裝設(shè)備進(jìn)行改善。一是針對(duì)涂膜發(fā)生變動(dòng)的問(wèn)題，需要在應(yīng)用涂料過(guò)程中加入粘度控制劑，同時(shí)需要控制好涂裝室的環(huán)境，溫度和濕度需要符合一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求，確保涂料的穩(wěn)定性。二是水性材料的表面張力較大，需要降低表面張力，可以通過(guò)在表面加入一些調(diào)整劑或活性劑，將表面張力控制在一定的范圍內(nèi)。另外，如果涂料在使用過(guò)程中發(fā)生異常流平性，需要保障涂裝環(huán)境符合一定的要求，同時(shí)添加熱流平樹(shù)脂確保穩(wěn)定性。三是涂料表層出現(xiàn)氣泡，該種問(wèn)題的處理只能最大程度減少氣泡的產(chǎn)生，但是不能徹底去除，可以通過(guò)在涂料中加入消泡劑或者是疏水溶劑，達(dá)到最大程度消除氣泡的效果，還有水性材料供漆系統(tǒng)要與涂料是絕緣的關(guān)系。因此，水性涂料未來(lái)還需要加大研究和開(kāi)發(fā)力度。此外，汽車用水性涂料的未來(lái)發(fā)展還應(yīng)遵循社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念，具體如下。

4.1遵循綠色環(huán)保的發(fā)展理念

針對(duì)工業(yè)涂料的研究和開(kāi)發(fā)，需要始終保持實(shí)事求是和科學(xué)的發(fā)展觀念，汽車用水性涂料需要遵循綠色環(huán)保的發(fā)展理念，水性涂料是控制有機(jī)化合物排放的重要手段，這是由水性涂料自身的特性所決定的。在未來(lái)涂料的發(fā)展中，高固體分、粉末等的環(huán)境友好型涂料也在不斷被開(kāi)發(fā)，只要涂料符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念，就需要大力開(kāi)發(fā)和研究，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成負(fù)面影響的涂料可以減少污染，降低排放[5]。而且涂料的開(kāi)發(fā)研究不僅是為了降低有機(jī)化合物的排放，還需要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，注重對(duì)各種有效手段的應(yīng)用，推動(dòng)技術(shù)研究的整體發(fā)展。

4.2促進(jìn)水性涂料的整體性發(fā)展

針對(duì)水性涂料整體性能的發(fā)展，注重加大對(duì)水性涂料技術(shù)的更新和研發(fā)，需要對(duì)水性涂料自身應(yīng)用到的材料進(jìn)行研究，針對(duì)樹(shù)脂、助劑等材料加大研究，分析其在水性化方面如何應(yīng)用。同時(shí)還需要注重對(duì)新材料的研究，比如石墨烯等的材料的研究，將其與水性材料共同研究，促進(jìn)水性涂料的進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)更大的突破[6]。

4.3水性工業(yè)涂料的環(huán)保問(wèn)題

水性工業(yè)涂料的環(huán)保問(wèn)題關(guān)系到整個(gè)涂料行業(yè)的發(fā)展前景，水性工業(yè)涂料的發(fā)展需要與涂裝技術(shù)共同結(jié)合來(lái)研究，不僅需要按照生產(chǎn)企業(yè)的要求和限制去研究，還需要考慮到水性涂料未來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。政府管理部門需要積極進(jìn)行引導(dǎo)，加強(qiáng)科學(xué)管理工作，涂料生產(chǎn)企業(yè)需要遵循環(huán)保理念，促進(jìn)涂料生產(chǎn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，有效降低有機(jī)化合物的排放。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車行業(yè)涂料的應(yīng)用需要跟隨時(shí)代的發(fā)展不斷進(jìn)行更新和完善，加強(qiáng)對(duì)涂料的重點(diǎn)研究，遵循社會(huì)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，在涂料的應(yīng)用方面不斷進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)涂料未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展，要在工業(yè)方面發(fā)揮重要的作用。希望本文的以上內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作者提供有效的指導(dǎo)幫助，從而促進(jìn)汽車涂料的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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