汽車用水性涂料及其涂裝設(shè)備

1、汽車用水性涂料及其涂裝設(shè)備 0引言傳統(tǒng)的汽車涂料是溶劑型涂料，其中的VOC （揮發(fā)性有機(jī)化合物：在通常壓力條件下，揮發(fā)并參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物）揮發(fā)到大氣中會(huì)危害人類健康、污染環(huán)境。隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)相繼制訂了保護(hù)環(huán)境的法規(guī)，限制VOC排入大氣。為了控制汽車涂裝時(shí)帶來的環(huán)境污染，美國(guó)和歐洲的環(huán)保法規(guī)對(duì) VOC都有明確規(guī)定。如德國(guó)的大氣凈 化法已成為整個(gè)歐洲的法規(guī)，該法規(guī)要求每1 m2涂裝面積的VOC排放量在35 g以下，要求非常嚴(yán)格。我國(guó)在2002年6月頒布了中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法，并于2003年1月1日起實(shí)施；在2009年9月30日發(fā)布了強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 24409

2、-2009汽車涂料中有害物質(zhì)限量，并于2010年6月1日起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車用涂料中的VOC含量進(jìn)行了限制。水性涂料可大大降低VOC的排放，水性中涂漆和水性底漆現(xiàn)已成為成熟的有效降低VOC排放量的涂料，在國(guó)外已實(shí)現(xiàn)商品化，在我國(guó)也有一些大的汽車公司使用。水性底漆 可與溶劑型罩光清漆、水性清漆等配套。本文重點(diǎn)介紹汽車用水性中涂漆及水性底漆的組成 及其靜電涂裝設(shè)備。1水性涂料的特點(diǎn)水性涂料是以水為溶劑或分散介質(zhì)的涂料，由于水的特性與有機(jī)溶劑有很大不同，所以水性涂料相對(duì)于溶劑型涂料也有很大差異。在使用水性涂料時(shí)，熟知這些差異非常重要。 1.1表面張力大水的表面張力比有機(jī)溶劑的表面張力大得多，水的表面

3、張力為72 mN/m ,有機(jī)溶劑類約為25 mN/m。由于表面張力的差異原因，在平整的鋼板上滴落一滴水成圓形，假如是溶 劑，則擴(kuò)散開。1.2難潤(rùn)濕、不易溶與有機(jī)溶劑相比，水對(duì)顏料難潤(rùn)濕，與樹脂不易混溶。1.3汽化溫度高水的汽化溫度高，會(huì)導(dǎo)致涂料噴涂時(shí)不易揮發(fā)、涂料霧化時(shí)不易蒸發(fā)、蒸發(fā)易受環(huán)境（濕 度）影響。溶劑的揮發(fā)受溫度影響大，溶劑的沸點(diǎn)可控制其揮發(fā)速度；水的蒸發(fā)受濕度影響大，很難控制。汽車用水性中涂漆及水性底漆在涂裝工序中呈現(xiàn)出的蒸發(fā)的影響及控制難的 問題如圖1所示。箍杉化 行中 E 燃烤，卜*炒4哥I H| I O相同的涂我輕件下"斕i布a * 1. XJi 2.氣泡圖I蒸發(fā)的

4、影響及控制Figjiire I I hL riliM-t Iil evapnradiiri arid Uh crnilml1.4易流掛水性涂料與溶劑型涂料相比更易發(fā)生流掛弊病。為控制流掛，需要注意以下兩點(diǎn)：第一，控制涂裝室的溫、濕度；第二，控制好涂料的黏度，賦予涂料觸變性，保證噴涂時(shí)殘留水分較多時(shí)也不會(huì)廣生流掛。1.5觸變性觸變性是指在施加外力作用時(shí)黏度發(fā)生變化的現(xiàn)象。水性涂料的黏度隨著攪拌力的增強(qiáng)而降低，如圖2所示。圖2水性涂料攪拌力與黏度的關(guān)系Figure 2 The relation of mixing power and viscosity ofwaterborne coatings水

5、性涂料的觸變性在涂裝工藝中的體現(xiàn)如圖3所示。圖3水性涂料的觸變性Figure 3 The thixotropy of waterborne coatings1.6氣泡如果水性涂料采用與溶劑型涂料相同的烘烤工序，則會(huì)導(dǎo)致漆膜中水分的殘留（產(chǎn)生氣泡），因此在水性涂料中導(dǎo)入了預(yù)熱（ P/H）工藝。導(dǎo)入 P/H工藝能使漆膜里的水分得到充 分的蒸發(fā)（NV>80% ）,從而防止烘烤時(shí)出現(xiàn)氣泡、控制因體積收縮造成的流掛以及以熱風(fēng) 使漆膜表面流平。2汽車用水性涂料的基本問題及其防治水性涂料的設(shè)計(jì)方案主要起因于水和有機(jī)溶劑的物理特性不同，因此在涂料和涂裝設(shè)備方面必須要有相應(yīng)的對(duì)策，見表1。裹1水性涂料的基

6、本問短及其防治I 'ITi Ulsic1M wAl'frtiOBW 削 mm曾 Arid ih pd產(chǎn)Mhirt水的性質(zhì)水性缺料的問M點(diǎn)防弟方集防稔屈詁膝，*方面粽裝沒若右囪沸點(diǎn)比較Sfc. gJti歟懺芷向不底 慕發(fā)圜感、¥豫凝外醍變動(dòng)就予涂料帔塵性tttlift輯固律分.厘除料套度變世做小使用股業(yè)#度摟制制.利用 伺脂的相互作用控制涂裝宅的ii.濕隕度的影響大由于米的亮沸引也氣他共使水$攜萄發(fā).降低表畫犯度襟ho高漆點(diǎn)簿刑.律加g就¥ 樹脂利用低看沛囪驚律底剃和膜料的甜向性空控表町岸力高降侃壺而米力謫整削廟的撤性.逸樗配用的&虱溶劑.使用在面調(diào)整

7、描、 界尚活性捎it甲性攔、產(chǎn)生*物附皆的希于何平性:抑君仇群性的雅亂、蛤添而并流甲用器.降低1衲化阮成螃侯環(huán)境的何染構(gòu)成株整破V泡一由氣泡出島產(chǎn)生并服下構(gòu)盛獨(dú)性f擬蘊(yùn)牲卜布體系中稍稍淳in相容世不好的或卉.使泡書總定度鮑；使用表面調(diào)整制 禰恫成水溶描.季加前泡制槌消除雄隅氣池孔|降低讖F時(shí)的獨(dú)Jti希予短it平牲.使 徐.膛在屈井初期役他和渲平添M高滯點(diǎn)搭JH.雄加熱成平柯脂電阻低.耕電惜統(tǒng)的靜電除裝機(jī)不可用 大徐帽不住撥荷電.供逐系統(tǒng)與除甜絕篥束甲間撞（外部）帶電亦 式物京接t出部|帶電方 式.采朋津用供曜育式3汽車用水性涂料的組成典型的配套及功能分工如圖4 所示。參加華誠(chéng)涂裝：。13 1

8、5 im相桂中津埠30-40 呻眼峰15 25 Mm溶劑型淆牛10-40 jirn圖4汽車用水性涂料的配套及功能FipiPR 4 The malching system and funetiBn M walprixirnrfailings for Hiittoinohile汽車用水性底漆典型的基本組成見表2。表2水性底漆的典型基本組成Table 2eompoftition wf wairbonre primerm分說明樹晤丙烯酸樹布一袈使用導(dǎo)性的米溶化型及乳液型及其他樹脂脂主要使用親水型.根據(jù)需要也會(huì)使用心型顏料基本上使用與溶劑型涂料相同類型的囤i料.但鋁粉類境料段事先進(jìn)行鈍化處理添加制苗泡孺

9、流r制降低表面張力1上性?泉料麥面張力較高）增粘聞控制摺粉等的定向.防流掛M他紫外線吸收劑等溶劑醇類甲基紅雄就類,一乙二醉英溶劑水去離子水4汽車用水性涂料對(duì)涂裝設(shè)備的要求 4.1輸調(diào)漆系統(tǒng)由于水是腐蝕介質(zhì)， 會(huì)造成金屬腐蝕，引起設(shè)備損壞和產(chǎn)生金屬離子，影響水性涂料的性能。因此水性涂料的貯漆容器和輸送管路需使用不銹鋼材質(zhì)制作，并應(yīng)經(jīng)過化學(xué)鈍化處理，另外還需要有針對(duì)水性涂料的高觸變性的供給用軟管及有足夠處理能力的泵。水性涂料一般 在供貨時(shí)已經(jīng)調(diào)整了黏度，在生產(chǎn)線調(diào)漆室不用稀釋。4.2靜電噴涂設(shè)備與溶劑型涂料相比， 水性涂料電阻較小，如果用傳統(tǒng)的靜電印加方法會(huì)導(dǎo)致漏電， 采用專用的靜電噴涂設(shè)備。通常

10、水性涂料采用直接（內(nèi)部）帶電方式和間接（外部）帶電方 式進(jìn)行涂裝，如圖 5所示。內(nèi)禰電方式閘稚（升部電方式 ,餛點(diǎn)；替電.較卓高,泳裝映率化點(diǎn)：泳莪切宇JL掛禎電抵,英塊點(diǎn):術(shù)桂涂料導(dǎo)電推擊.會(huì) 順點(diǎn):電力長(zhǎng)上帶窗電.帶電虻皤電f富要慵峰授眷+4.J風(fēng)為邪要沒有帝電的扣亍，導(dǎo)it電虢.涂裝機(jī)務(wù)活考S5 &接（內(nèi)部）帶電方式與間接I外部）帶電方式的比較Figure 5 Thegifwisn of rliuwt( intemal charged farm 弟 olh iiuiirrl( estrniaJ Jrliargrd kinn隨著機(jī)器人靜電噴漆替代往復(fù)式自動(dòng)靜電涂裝機(jī)的自動(dòng)噴涂技術(shù)的

11、進(jìn)步， 開發(fā)成功了與 涂裝機(jī)器人配套應(yīng)用的彈匣杯式高壓組件系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱彈匣式涂裝法，參見圖 6。這種系統(tǒng)把 涂裝機(jī)器人和傳統(tǒng)的輸漆系統(tǒng)徹底分離，做成獨(dú)立的涂料罐（彈匣） ，彈匣可與旋杯進(jìn)行快 速組合，壓送涂料。換色時(shí)只需更換彈匣，僅清洗噴杯，彈匣不需清洗，因此換色時(shí)涂料和 溶劑的損失小，換色可在短時(shí)間內(nèi)完成。 彈匣式涂裝法的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)適用于溶劑型涂料和水 性涂料的靜電噴涂，且涂著效率高，還可適用于臨時(shí)的小批量顏色涂裝，設(shè)備簡(jiǎn)單易維護(hù)。不足之處是用簡(jiǎn)易機(jī)器人搬運(yùn)彈匣，投資偏高。4.3噴漆室噴漆室應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，與溶劑型涂料相比，水性涂料對(duì)涂裝作業(yè)環(huán)境及施工條件等均有更高要求和嚴(yán)格規(guī)定。水性涂料對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求：最佳相對(duì)濕度RH （65土 5） %,溫度（23土 3） C,空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)速 0.30.5 m/s。4.4預(yù)熱（P/H ）裝置因水的蒸發(fā)率低，因此水性涂料噴涂后濕涂膜難晾干（濕涂膜中的水分必須蒸發(fā)掉90%以上，才能濕噴下一道涂料，并且防止烘干時(shí)的突沸引起氣泡）。為加速水分蒸發(fā)，在水性涂料進(jìn)行濕噴下