水性免中涂工藝的色漆一遍成膜的技術(shù)研究

1　研究背景

隨著(zhù)節能環(huán)保概念的不斷深入，在汽車(chē)涂裝生產(chǎn)過(guò)程中水性免中涂工藝因其工藝流程短，污染排放降低及能耗低等特點(diǎn)，已逐步成為汽車(chē)涂裝工藝設計首選方案。該工藝的主要流程為：車(chē)身處理工藝為脫脂→表調→磷化→電泳→烘干→電泳打磨→涂膠→膠小烘房→擦凈→面漆B1→面漆B2→水分預烘干→清漆→清漆烘干→強冷→檢查。

面漆B2涂層主要對顏色效果起支撐作用，實(shí)現車(chē)身的外觀(guān)顏色效果，其噴涂工序大多采用2遍色漆噴涂成膜的方式，噴涂線(xiàn)長(cháng)度及噴涂機器人數量也相對增加，導致投資費用相對較高，運行能耗也較大。如B2面漆采用一遍成膜的方式，也達到同樣的外觀(guān)效果，將會(huì )減少機器人用量和縮短噴漆線(xiàn)長(cháng)度，極大的降低投資及運行能耗。因此本文主要探討水性免中涂工藝采用面漆一遍成膜的工藝的涂膜外觀(guān)質(zhì)量的影響及解決措施。

2面漆一遍成膜的控制難點(diǎn)分析

采用面漆一遍成膜工藝，因色漆一次性上膜較厚，噴涂機器人吐出量相對二遍成膜而言較大，易導致流掛、氣泡及鋁粉的定向排列等顏色效果的實(shí)現。具體控制難點(diǎn)如下：

2.1易產(chǎn)生流掛、氣泡、針孔等涂膜弊病

水性免中涂新工藝由于B1、B2和清漆三個(gè)涂層均為濕碰濕噴涂，噴涂過(guò)程中水分及溶劑揮發(fā)較少，主要依賴(lài)B2后的閃干烘房，使得濕膜脫水率達到85%以上。當B2涂層采用一遍噴涂時(shí)，B2站濕膜的水分和溶劑更難揮發(fā)，一次上膜膜厚較兩遍噴涂而言，在邊角位置更容易產(chǎn)生流掛、氣泡、針孔等涂膜弊病。為了達到良好的流平外觀(guān)并減少涂膜弊病，相較于兩遍噴涂，優(yōu)化仿形軌跡（重點(diǎn)為邊角區域）及參數的難度加大。

2.2控制膜厚及色差均勻性難度加大

B2涂層主要用于實(shí)現涂膜的顏色效果。當兩遍噴涂改為一遍噴涂時(shí)，對機器人仿形及其噴涂過(guò)程的一致性要求更高，才能達到膜厚均勻的要求；如典雅白（顏色值L值>85%以上，b值在1.8-2.2之間）等顏色，其顏色遮蓋力差，如若B1、B2站膜厚均一性不好，將嚴重影響其的顏色效果，并導致車(chē)身自身色差以及邊角等位置與塑料件的匹配色差。

2.3金屬鋁粉漆的顏色效果實(shí)現較為困難

水晶銀、鈦晶灰等金屬鋁粉顏色B2站一般采用兩遍噴涂，以實(shí)現其顏色的閃爍效果。若其B2站變?yōu)橐槐閲娡?，在涂料配方不變的情況下，金屬鋁粉的排布會(huì )受?chē)娡糠绞接绊?，容易與現有的顏色產(chǎn)生“色差”，如圖1所示，左邊的排布沒(méi)有右邊好。

圖1發(fā)花

3面漆一遍成膜的實(shí)驗條件

3.1面漆線(xiàn)布置

水性免中涂工藝涂裝生產(chǎn)線(xiàn)噴涂機器人面漆B1站有4臺機器人，面漆B2站6臺機器人，CC站5臺機器人，其中面漆B2站一遍成膜時(shí)采用4臺機器人噴涂（另2臺機器人備用），采用兩遍成膜工藝采用3+3臺機器人噴涂。因此在車(chē)型相同、重涂率相同的情況下，采用兩遍成膜工藝的噴涂機器人TCP速度會(huì )相對較高。

3.2機器人軌跡調整

為實(shí)現面漆B2一遍成膜的整車(chē)噴涂驗證，經(jīng)過(guò)對機器人仿形軌跡進(jìn)行了系統優(yōu)化調整，重點(diǎn)關(guān)注邊角等區域，經(jīng)調整后的機器人仿形（以瑞風(fēng)S5為例）如下圖2所示：

圖2噴涂機器人一遍成膜水平面與垂直面示例

3.3涂料基本參數

表1水性免中涂工藝涂料基本參數及涂膜厚度一覽表

涂層	顏色	配套B1	施工膜厚/μm	固體份/%
B1	淺灰	---	16-20	41
	中灰	---	16-20	32
	深灰	---	15-18	29
B2	水晶銀、鈦晶灰	中灰	10-16	18
	典雅白	淺灰	16-20	41
	炫酷黑	深灰	10-13	19
	拉菲紅	中灰	10-16	18
CC	透明清漆		45-55	58*

說(shuō)明：58*:按主劑：固化劑混合體積比3:1，配比后的固體份含量。

4面漆一遍成膜對不同顏色的涂膜外觀(guān)質(zhì)量影響

為驗證面漆一遍成膜可能對涂膜外觀(guān)質(zhì)量造成的影響，對不同類(lèi)型的面漆涂料（按涂料的效果顏料進(jìn)行分類(lèi)）進(jìn)行實(shí)車(chē)噴涂驗證，通過(guò)對工藝參數進(jìn)行調整，達到車(chē)身所需的各道涂層涂膜厚度后，觀(guān)察面漆一遍成膜與兩遍成膜之間的外觀(guān)數據差異。

在本文中以汽車(chē)常用的三種類(lèi)型的涂料所對應的經(jīng)典的三個(gè)顏色(白、黑、銀）進(jìn)行技術(shù)研究。

4.1實(shí)色漆

區別于金屬漆，只含有傳統的有機或無(wú)機顏料的色漆，如汽車(chē)車(chē)身上常用的典雅白等顏色。本文以典雅白為例進(jìn)行實(shí)色漆面漆B2一遍成膜的工藝探討：

4.1.1　B2兩遍成膜與B2一遍成膜工藝參數

表2典雅白B2兩遍成膜與B2一遍成膜工藝參數

噴涂涂層	旋杯轉速 /krpm	內成形空氣 /NL	外成形空氣 /NL	吐出量 cc/min	電壓 /kV	槍距 /mm
B2（兩遍）	50	200	600	240-280	70	250
B2（一遍）	50	550	380	320	70	250

一遍成膜與兩遍成膜的成形空氣設置值發(fā)生變化，由小噴幅調整為大噴幅，可實(shí)現降低污染，同時(shí)一遍成膜的吐出量要高于兩遍成膜的吐出量。

4.1.2典雅白B2兩遍成膜與B2一遍成膜車(chē)外觀(guān)比較

經(jīng)過(guò)機器人仿形優(yōu)化調試，典雅白顏色一遍成膜的外觀(guān)及色差與兩遍成膜基本保持一致，具體數值見(jiàn)下表3。

表3水性免中涂工藝典雅白涂膜色差及外觀(guān)質(zhì)量數據

車(chē)身位置	B2二遍成膜錯位噴				B2一遍成膜錯位噴				色差
	DOI	L.W	S.W	G20°	DOI	L.W	S.W	G20°	△b*
引擎蓋	92.1	2.9	13.7	91.6	89.6	3.2	18.5	91.0	-0.08
左、右前翼子板	91.5	8.9	15.1	91.5	88.6	9.1	16.4	89.7	0.04
左、右前門(mén)	90.5	7.2	18.0	91.3	89.6	8.6	17.9	90.4	0.04
左、右后門(mén)	92.1	7.9	13.7	91.6	89.7	8.7	18.5	91.6	0.04
左、右后翼子板	91.4	5.4	15.9	90.0	90.8	8.2	16.9	91.5	0.02
尾門(mén)	92.4	7.0	14.9	90.8	89.2	8.2	20.7	89.8	-0.08

說(shuō)明：△b*對應45度的b值色差檢測數據。

4.1.3典雅白面漆B2一遍成膜應用的建議措施

根據試驗數據及實(shí)車(chē)驗證，以典雅白為代表的實(shí)色漆是完全可以采用面漆B2一遍成膜的工藝，但在實(shí)際應用過(guò)程中，還應考慮如下建議措施：

考慮到典雅白的遮蓋力差，對量產(chǎn)車(chē)發(fā)生顏色匹配問(wèn)題的A柱、后視鏡、前后翼子板、人工交界處等部位重點(diǎn)關(guān)注仿形細化及顏色效果，設定獨立噴涂參數刷，整車(chē)膜厚多次確認保證整車(chē)顏色一致性。

通過(guò)將B2涂層的膜厚由16-20μm提升至18-22微米，減少典雅白遮蓋問(wèn)題對整車(chē)顏色的影響，將整車(chē)顏色控制范圍由原先的b值-0.3提升至0值，與保杠等的b值正向走向進(jìn)行匹配。

4.2珠光漆

珠光漆是指含有主要以云母效應顏料為主實(shí)現金屬效果的色漆，如汽車(chē)車(chē)身常用的炫酷黑等顏色。

4.3.2炫酷黑噴涂方式與噴涂參數比較

表4炫酷黑B2兩遍成膜與B2一遍成膜工藝參數

噴涂涂層	旋杯轉速 /krpm	內成形空氣 /NL	外成形空氣 /NL	流量 cc/min	電壓 /kV	槍距 /mm
B2（S5）	50	600	350	290	70	250
B2（一遍）	50	600	420	450	70	250

參數設置變化較小，在生產(chǎn)程序基礎上，針對門(mén)把手及裙邊等位置設置獨立的噴涂刷，降低吐出量設置。

4.2.3炫酷黑B2兩遍成膜與B2一遍成膜車(chē)外觀(guān)比較

經(jīng)過(guò)優(yōu)化調試，B2炫酷黑顏色一遍成膜的色差及外觀(guān)質(zhì)量數據與兩遍成膜的狀態(tài)基本一致，具體見(jiàn)下表5。

表5水性免中涂工藝炫酷黑涂膜色差及外觀(guān)質(zhì)量數據

車(chē)身位置	B2兩遍成膜				B2一遍成膜				色差
	DOI	L.W	S.W	G20°	DOI	L.W	S.W	G20°	△L*
引擎蓋	93.7	3.7	18.5	89.5	92.0	3.8	19.2	90.3	0.47/0.44
左右翼子板	91.7	10.1	20.2	90.1	90.2	10.5	21.9	86.3	-0.14/-0.03
左右前門(mén)	92.2	8.0	20.3	90.3	91.3	7.8	19.6	90.1	0.27/0.69
左右后門(mén)	92.5	9.5	21.5	90.5	92.2	9.6	19.1	90.6	-0.1/0.33
左、右后翼子板	92.3	8.0	20.4	90.4	91.7	7.2	18.8	90.2	-0.42/-0.15
尾門(mén)	92.1	5.4	20.1	90.4	91.6	5.7	19.7	90.6	0.5/-0.3

說(shuō)明：針對炫酷黑，重點(diǎn)控制25°/45°L值。

4.2.3炫酷黑面漆B2一遍成膜應用過(guò)程的建議措施

根據試驗數據及實(shí)車(chē)驗證，以炫酷黑為代表的珠光漆漆也是可以采用面漆B2一遍成膜的工藝，但在實(shí)際應用過(guò)程中，還應考慮如下建議措施：

珠光粉的顆粒較大，外觀(guān)橘皮數據可能會(huì )出現偏差，數據會(huì )稍偏大，可以通過(guò)降低粘度等措施來(lái)提高流動(dòng)性，改善涂膜外觀(guān)。

4.3金屬漆

金屬漆主要是指含有各類(lèi)效應顏料（鋁粉，云母）以達到金屬效果的色漆，金屬閃爍效果較為明顯，如一般汽車(chē)車(chē)身所用的水晶銀等。

4.3.1噴涂方式與噴涂參數比較

表6水晶銀B2兩遍成膜與B2一遍成膜工藝參數

噴涂涂層	旋杯轉速 /krpm	內成形空氣 /NL	外成形空氣 /NL	流量 cc/min	電壓 /kV	槍距 /mm
B2（兩遍）	55	200	600	240-250	70	250
B2（一遍）	50	550	380	300	70	250

采用一遍成膜后，成形空氣的設置值發(fā)生變化，由小噴幅調整為大噴幅，可降低旋杯污染，吐出量相對一遍成膜增加。旋杯轉速由55krpm降低至50krpm，加上成形空氣為內環(huán)控制，可減少漆霧反彈及污染。

4.3.2量產(chǎn)車(chē)與B2一遍成膜車(chē)外觀(guān)比較

經(jīng)過(guò)優(yōu)化調試，B2水晶銀顏色一遍成膜錯位噴涂的外觀(guān)質(zhì)量數據如表7。

表7水性免中涂工藝水晶銀涂膜外觀(guān)質(zhì)量數據

車(chē)身位置	B2兩遍成膜				B2一遍成膜
	DOI	L.W	S.W	G20°	DOI	L.W	S.W	G20°
引擎蓋	86.0	3.0	17.9	94.9	84.0	5.5	24.6	93.6
左、右翼子板	82.6	5.6	19.6	94.4	82.9	11.5	24.5	91.4
左、右前門(mén)	85.9	5.6	18.8	95.1	92.8	9.5	27.1	93.6
左、右后門(mén)	86.7	6.2	17.3	94.6	83.8	9.5	29.3	93.4
左后翼子板	85.2	4.7	18.3	94.6	83.6	8.6	27.6	92.1
尾門(mén)	84.9	7.1	15.4	95.2	92.4	7.5	28.6	93.1

B2水晶銀顏色一遍成膜噴涂的外觀(guān)較兩遍成膜的涂膜DOI和光澤值保持一致，桔皮的長(cháng)短波值有變化，尤其為短波數值增大較多，其原因在于水晶銀漆為金屬鋁粉漆，當調整為一遍噴涂時(shí)，機器人的吐出量增大，涂料的霧化效果及鋁粉排布發(fā)生變化，不僅影響了顏色效果，也使得桔皮短波變大，但SW總體數據沒(méi)有超出30。

但對于金屬漆而言，采用一遍成膜還需要重點(diǎn)關(guān)注涂膜顏色數據（3個(gè)角度）的變化情況，經(jīng)檢測，采用一遍成膜后涂膜的45°、75°明暗度及a值發(fā)生了較大變化，顏色變化如下表8所示。

表8水性免中涂工藝水晶銀涂膜顏色數據

顏色	顏色數據
	角度	L	a	b
水晶銀（兩遍）	25°	102.43	-0.65	-1.00
	45°	63.60	-0.58	-1.40
	75°	41.61	-0.68	-1.50
水晶銀（一遍）	25°	99.60	-0.93	-0.86
	45°	67.76	-0.93	-1.37
	75°	45.01	-0.87	-1.72

其中：45°、75°的L值明顯變大

4.3.3金屬漆面漆B2一遍成膜應用過(guò)程的建議措施

因此針對以銀色漆為代表的金屬漆，如實(shí)現一遍成膜，必須考慮如下建議措施：

要充分評估外觀(guān)質(zhì)量（長(cháng)短波）是否滿(mǎn)足要求，對于卡車(chē)或質(zhì)量要求相對不高的產(chǎn)品而言，一遍成膜的外觀(guān)質(zhì)量是可以接受的。

顏色效果實(shí)現問(wèn)題：可在金屬漆顏色開(kāi)發(fā)過(guò)程中即按一遍成膜的方式進(jìn)行涂料開(kāi)發(fā)工作，并允許生產(chǎn)顏色根據現場(chǎng)調試情況進(jìn)行微調。

要充分關(guān)注噴涂過(guò)程的重涂率，要確保按66%-75%的重涂率進(jìn)行整車(chē)噴涂，防止出現金屬漆出現發(fā)花問(wèn)題。

5存在的問(wèn)題及提升措施

總體而言：水性免中涂面漆B2一遍成膜，從產(chǎn)品物理機械性能而言，與面漆B2兩遍成膜并無(wú)不同。它所帶來(lái)的主要問(wèn)題是產(chǎn)品施工環(huán)節和顏色效果上。

5.1存在問(wèn)題

（1）在施工環(huán)節方面：由于一遍成膜，單道所需流量加大，對于設備能力有要求，當需要旋杯高轉速時(shí)，流量不宜過(guò)高。另外由于一遍成膜，濕膜膜厚較厚，增加了產(chǎn)品流掛，針孔，發(fā)花，氣泡等漆膜缺陷的發(fā)生概率。

（2）基于施工的局限性，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上，顏色開(kāi)發(fā)也受到制約。

5.2采用一遍成膜的情況下，從涂料角度可以采取如下措施可以實(shí)現外觀(guān)要求或提高涂膜外觀(guān)質(zhì)量：

從涂料開(kāi)發(fā)而言，如果由于高流量影響了霧化效果，可以嘗試適當提高材料固體份。但是對于一個(gè)固定體系的油漆而言，提高固體份的空間有限。

從涂料開(kāi)發(fā)角度，可以通過(guò)調整樹(shù)脂比例有效的降低材料的觸變性或對于已經(jīng)固定的材料，可以通過(guò)降低粘度等措施來(lái)提高流動(dòng)性，但同時(shí)具有流掛風(fēng)險。

對于金屬漆而言，金屬效果和改善流平達到的良好外觀(guān)相互制約。

6結語(yǔ)

水性免中涂涂裝工藝已在我們公司投入使用，通過(guò)一年多的不斷工藝調試工藝優(yōu)化工作，目前我們已實(shí)現了新工藝部分顏色面漆B2一遍成膜的生產(chǎn)，外觀(guān)數據穩定，質(zhì)量狀態(tài)良好。本文結合現場(chǎng)工藝調試及優(yōu)化，從技術(shù)研究角度對水性免中涂面漆B2一遍成膜進(jìn)行了施工性、外觀(guān)質(zhì)量、色差等進(jìn)行了分析，為同行業(yè)推廣應用此工藝提供有一定參考。

原文刊登于《現代涂料與涂裝》期刊2014年第7期，作者為安徽江淮汽車(chē)股份有限公司工藝工程院的邢汶平、張作洋、葛飛，應廣大讀者要求，在本刊微信公眾平臺分享。