汽车涂装新技术的应用与发展

2018-02-16王安毅

信息记录材料 2018年8期

王安毅，余航

（湖北工业职业技术学院湖北十堰 442000）

1 引言

随着我国汽车行业不断发展，人们对汽车的需求量不断增加，当今我国汽车市场之间的竞争愈加激烈，汽车涂装可以提高装饰的美观性、汽车自身防腐性，已经成为了车辆生产或个性化改装的重要工艺技术。在绿色环保理念下，涂装材料和工艺正在朝向环保材料、工艺、简化工序、减少设备投入、降低运行费用方向发展。从当今发展形式来看，需要不断减少有害物质的融入，包括无亚硝酸盐的磷化促进剂等。并且市场中水性涂料和高固体分涂料已经在我国涂装线上生产使用，随着我国对汽车涂装的标准越来越高，这些环保材料会逐渐替代传统溶剂型中涂和面漆，成为现代汽车喷涂的主流材料。此外，很多新型喷涂工艺已经投入了生产，并取消了PVC凝胶工序等工艺，通过简化中间的生产环节，即可减少设备的投入量、降低生产费用。

2 涂装新材料及其发展

2.1 预处理材料

汽车预处理生产流程需要消耗大量的水资源，通常会占据油漆车间用水总量的4/5。我国推出的《汽车涂装清洁生产标准》对涂装生产中的工业用水提出了明确要求，包括循环水、总水量、单批次用水量等。如一级用水量标准是低于0.1m³/㎡；二级标准是低于0.2m³/㎡；三级标准是低于0.3m³/㎡。这样即可减少废水排放量，避免工业废水污染，低温节能技术势必会成为汽车涂装领域新的发展方向。

优质的生物降解表面活性剂已经逐渐替代了APEO，不仅可以提高了油污、水洗性能，最为重要的是可以提高生态型，降低漂洗水和COD排量。无磷、无氮脱脂剂的应用，能够大大减少氧化物和营养化物，所以应用该产品可以满足我国提出的绿色生产要求。液体表调剂作为当今企业领域应用较为广泛的产品之一，将主材料更改成了磷酸锌铁，相比磷酸肽胶具有非常明显的优势，即使液槽温度达到了59℃依然稳定，可以直接在泵中很使用，去除了中间调剂的过程，也不用更换液槽。固体表面配剂配置槽液，胶体颗粒自身稳定性不足，使用2～3周就要更换。液体表调剂并非十全十美，对贮存条件要求较高，但具在施工中具有明显的优势，包括成膜速度快、槽液寿命长、废水排放量少等特点，由此可见，液体表调剂成为主流产品也是大势所趋。

2.2 阴极电泳漆

电泳漆含有机容量少、高泳透力、低密度、边角覆盖率好、无有害物质等特性。通常有机助溶剂从过去的3%，降低到了0.4%。在树脂材料当中增添了氨基磺酸，泳透力会得到较大的改善。如果车身表面膜的厚度达到了20mμ时，车身内腔膜厚度可以达到12mμ以上，所以电泳漆消耗量可以减少10%以上。最新的电泳漆逐渐朝向低密度、低颜基的方向发展，从而改善流平、槽液沉淀、材料消耗。增添有机高聚物和无机添加剂可以提高边角的抗磨、防腐性能。再加上无铅阴极电泳解决了传统产品的弊端，所以在实际应用中具有良好的性能。国内大众、通用等汽车生产商涂装产线也都采用了该项技术。

3 涂装新工艺及其发展

3.1 取消了PVC凝胶工艺

通过改进PVC材料，可以加强PVC和中途面漆之间的相容性，保证PVC不会变成单独凝胶，而是和中涂同时进行烘干处理。在取消了PVC凝胶之后，可以简化生产工艺、降低生产投资、节省能源损耗。当今我国大众、通用南厂、通用五菱都采用了该项工艺技术。

3.2 3C1B技术

在电泳涂层后，就需要进行下一个工序，采用湿碰湿法进行中途和外包喷漆，之后采用一次性的烘干方法，这就是3C1B技术。该项工艺技术在马自达品牌中应用时间较长，并取得了不错的口碑。在实际应用当中3C1B工艺不需要进行烘干，去除了中涂打磨、烘干等工序，不仅能够减少生产设备占地面积、提高厂房生产力，同时也会减少资源消耗以及材料、人工成本。

3C1B技术材料主要包括丙烯酸树脂和高韧性聚酯树脂材料，在中途工序生产当中，可以调整溶剂量和树脂结构，这样即可控制树脂的固化性能。并且可以最大化增加涂料黏度和触变性要求，如果溶剂出现了挥发问题，往往也不会影响铝粉片的实际性能。在实际生产中需要注意一点，3C1B技术对生产环境温度与湿度要求较高，需要加强环境控制。当然，当今的3C1B技术并非十全十美，高固体分中涂、体分色漆、体分清漆势必会成为主流，这样即可快速提高涂装生产效率，会降低VOC的排放量，避免出现色漆、中涂、清漆土层间的混合问题。高固体漆是一种全色、非透明材料，这样可以抵抗紫外线穿透度，再加上中涂的膜厚，最大程度上保证电泳漆不会受到外部因素的影响。

3.3 无中涂的2涂层体系

在涂装过程中，中涂十分重要，决定着电泳漆的保留程度和外漆的粘合性能，因此需要高抗石击性能以及全面填充电泳表面，同时也要具备稳定性以及抗紫外线性能。简单来说，如果不增加中途漆层，紫外线会穿透表层漆，辐射电泳漆造成氧化分解和粉化问题，结合力严重下降最终出现漆层分离，也就是人们所说的自然掉漆。上述问题主要是因为电泳漆抗紫外线性能不足，通过优化电泳漆配方和工艺，市场中提出了一种耐紫外线电泳漆，在防腐、石击等方面与当今“中涂+电泳”的方法相同，在外观质量上和当今常用的方法相近，该方法理论上可以取消中涂漆层。排除了中涂层之后，即可减少VOC的排放量，降低设备和维护的费用。当今PPGPrime电泳漆在日本使用非常广泛，我国这些年的使用比例也在不断提升。

4 涂装设备发展

4.1 Bell-Bell技术

金属色漆喷涂有两个施工程序，第一道工序是采用Esta喷涂第一道金属色漆；第二道工序是用自动喷枪喷涂第二道金属色漆。应用自动喷枪能够改变金属铝粉的排列顺序，提高光亮效果，可以避免金属色漆出现较大的色差。但在实际生产中喷枪的效率不尽人意，喷涂效率只占三成，提高了材料浪费量，再加上喷涂过程中喷雾量较大，喷涂量过多会出现漆膜缺陷问题，提高了返工率。当今可以采用Bell-Bell替代喷枪，其转速和成型空气量要远远大于普通喷杯，同时新型旋杯的直径也要更大一些，喷被边缘是锐边结构，旋杯边角角度更小，这些变化都会让金属漆雾化漆粒更干一些，粒径也更小，这样即可达到与喷枪相近的光亮效果。

4.2 VarioShuttle输送技术

该项技术也称之为多功能穿梭机，其最大的特点就是结合不同车型来分别优化浸入角度、翻转方法、前进速率来满足最佳的处理方法。为了能够提高输送质量，可以采用PLC自动化技术进行控制，车身也能够灵活的从不同位置和朝向经过槽体。采用VarioShuttle技术能够让车身在槽内随意摆动，避免车身局部出现气泡问题，处理时可以控制速度甚至可以停止和倒退，所以槽体长度可以缩短到最小，减少占用空间，节省了首次投料量和能源消耗。