水性涂料在汽车涂装中的应用

摘 要：近年来，我国的涂料行业获得了快速的发展，多种类型涂料得到了研发与使用。其中，水性涂料是一种新型涂料，因其在环保方面具有特殊的表现，非常适合应用在汽车涂装工作当中。在本文中，将就水性涂料在汽车涂装中的应用进行一定的研究。

关键词：水性涂料;汽车涂装;应用

1 引言

涂料在实际应用当中，不可避免的会排放有机挥发物（VOC），这种有机挥发物不仅会污染环境，还会威胁人们的生命健康。为了能够对该情况进行避免，水性涂料成为了一种良好的选择，由于涂料内60%以上的成分都是水，不仅能够减少VOC的排放，同时也能够有效的降低火灾危险性等级。因此水性漆作为一种专门的涂装材料，在当前的汽车涂装工艺中占据着重要位置。该类涂料在汽车涂装工作当中应用效果好，但是为了保障效果，做好技术把握也十分关键。

2 水性涂料概述

2.1 特点

水是水性涂料当中的主要成分，也是水性涂料的溶剂。同有机溶剂相比，水在特性方面有较大的不同，也因此使得两种涂料间具有较大的差异。具体来说，水性涂料的特点有：

第一，表面张力强。因水性涂料当中，水是其中的主要成分，水的表面张力大约为72.8mN/m（20℃），有机溶剂表面张力仅仅为其三分之一。如在平整钢板上对一滴溶剂、水进行同时滴落，则可以发现水具有圆形的状态，溶剂则为扩散状。

第二，汽化温度高。在水性涂料当中，水的比例在60%以上，水自身即具有较高的汽化温度。该情况的存在，使得实际喷涂涂料时不容易挥发，在涂料雾化处理时，也不容易发生蒸发情况。

第三，流挂与触变性。为了避免发生水性涂料流挂情况，在实际工作开展当中，需要能够严格监控涂装室内的湿度与温度，如发现存在无法满足实际工作要求的情况，则需要及时采取措施进行调整。同时，也需要对水性涂料粘度进行控制。触变性方面，其是指受到外力的影响，涂料在黏度方面发生的变化（图1是水性涂料从储存到喷涂过程的粘度变化曲线），即所谓低剪切高粘度，高剪切低粘度。

2.2 需注意的问题

在实际对汽车进行涂装时，水性涂料需要特别注意的几个问题：

第一，水性涂料使用之前必须进行pH值测定，以确保涂料pH值在正常范围之内。水性涂料pH值范围一般在8.3-8.7，若超出范围，则易导致油漆体系不稳定，粘度异常，油漆返粗以及颗粒、针孔、泡泡等缺陷。此时需要添加调整助剂将pH调整到要求范围内。

第二，喷涂时需要对温湿度进行严格控制，一般温度控制23±1%，湿度控制65±5%。温度低/湿度低易导致外观差;温度低/湿度大易导致流挂及喷涂设备表面产生冷凝水，对于高压静电喷涂易发生短路风险;温度高/湿度大人工无法操作;温度高/湿度低易导致漆雾、颗粒、外观差等缺陷。因此需保证油漆施工所需要的温湿度。

第三，色漆喷涂和清漆喷涂之间的预烘脱水（Dehydration）

是水性涂料与溶剂型涂料施工最本质的区别。清漆喷涂前，水性漆中所含的水和一些挥发性物质必须出去，以保证漆膜无缺陷及铝粉适当定向，此过程即为脱水。一般来讲，色漆喷涂完成后需要至少闪干3min，而后进行至少3min的升温和至少3min的保温（空气湿度小于10g/kg，设备需具有使空气达到最低80℃的能力，建议车身外表铁皮的温度不低于70℃，门内部不低于65℃），然后强冷区进行冷却，一般要求喷涂清漆前外表面温度小于30℃，内表面小于35℃。脱水率要求在85%-95%之间，偏低易导致针孔/失光等外观缺陷，过高则影响附着力。各现场需要根据实际脱水率数据来设定脱水烘房温度。

3 汽车涂装应用

3.1 汽车涂装流程

在汽车涂料工作当中，主要的流程有：

第一，进行前处理和电泳，在电泳完成、烘干后进行底涂以及密封胶处理。

第二，进行水性中涂喷涂与烘干（传统工艺中，中涂喷涂完成需烘干并进行中涂打磨;B1B2或3C1B压缩工艺中则无需烘干和打磨），之后进行水性色漆的喷涂。

第三，在闪干后，喷涂溶剂型清漆，进大烘房烘干后报交。

3.2 涂装工艺设备要求

在汽车涂装工作开展当中，对于工艺设备也具有非常高的要求，其主要有：

第一，对于调漆间设备主要有以下几点。①由于水是腐蚀介质，会造成金属腐蚀，引起设备损坏和产生金属离子，降低漆膜的防蚀能力，为此所有与油漆接触的设备需使用不锈钢材质，标号一般不低于306，同时所有的管道、阀门及罐体均需要做好钝化处理;②循环系统管路需要保温系统（一般为管中管系统），油漆温度需要控制在22度到24度之间;③油漆整个循环系统需保证良好密封性，系统用密封材料必须为耐腐蚀材料;④调漆间需要严格控制温、湿度：涂料和罐体之间保持一定的温差，温度保持低于油漆温度2度，目的是保证水漆在罐壁的凝结和回流，保持湿润，湿度需要控制60-70%;⑤调漆间需要标准去离子水供给系统，去离子水控制标准为：pH：6-8;电导率（μS/cm）：0-10;无细菌。

第二，在喷漆室建设时，也需要做好不銹钢材质的使用，此外水性涂料在实际应用当中，对涂装环境的要求较高，除了上述的温湿度以外，风速也需要控制，一般要求在0.3m/s-0.6m/s之间;

第三，脱水烘房和清漆后大烘房建议分段控制，且控制好升温速率，其中脱水烘房升温斜率建议控制在10℃左右最好（最高不大于14℃），清漆后大烘房升温斜率控制到10-14℃。升温过快则易导致针孔、泡泡等缺陷。

3.3 涂装技术问题

3.3.1 静电喷涂技术

在具体工程开展当中，对溶剂型涂料进行喷涂的设备，一般来说都不适合对水性涂料进行静电涂装。该情况的存在，主要是因水性涂料自身电阻较低，在高压环境中具有导电的特征。在现今静电喷涂水性涂料时，外部加电方式是当前应用广泛且成本低、安全性高的一种方式。该方式在应用中，需要在喷杯外对高压放电针进行设置。近年来，水性静电喷涂机器人是开发的热点，其在雾化性能以及防静电漏电等方面具有了更好的表现。

3.3.2 塑料件水性漆喷涂技术

近年来，保险杠涂装也开始有厂家开始进行水性漆的应用。其在喷房的喷涂流程上，与汽车涂装中的3C1B工艺类似（即底漆→脱水→色漆→脱水→清漆→烘烤），在此不展开详述。

4 结束语

在上文中，我们对水性涂料在汽车涂装中的应用进行一定的研究。在未来工作开展中，需要在吸纳现有基础上进一步做好水性涂料的研究优化与应用，充分体现出其应用特点与优势，在高质量完成汽车涂装工作的同时有效的实现环境保护目标。

参考文献：

[1]高月敏，王赛.水性涂料在汽车修补涂装中的设计以及应用[J].山东工业技术，2016（13）：246-247.

[2]覃永刚.水性漆在汽车零部件涂装中的应用研究[J].内燃机与配件，2018（18）：221-222.

[3]张如筠.浅析水性涂料在汽车涂装中的应用[J].山东化工，2013，42（6）：68-69+71.

[4]佚名.水性涂料在汽车涂装中的应用研究[J].工业设计，2012（5）：72-74.

作者简介：

孙风震（1989- ），男，山东省滨州市人，汉族，助理工程师，本科学历，研究方向：汽车涂装方向。