B1B2水性免中涂工藝在汽車涂裝中的成功應用

凡啟虎，李繼成，張靜波

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B1B2水性免中涂工藝在汽車涂裝中的成功應用

凡啟虎，李繼成，張靜波

（寶雞吉利汽車部件有限公司，陜西 寶雞 721000）

隨著近年來汽車行業的高速發展，B1B2水性免中涂工藝已成為主要發展趨勢，與傳統的3C2B工藝相比較，其最大的優勢在于減少了中涂、中涂烘干及中涂打磨，極大地縮短了工藝流程，減少工藝時間，節約能耗，降低VOC污染排放。

B1B2水性免中涂；工藝參數

1 前言

隨著近年來汽車行業的發展，B1B2水性免中涂工藝已成為主要發展趨勢，與傳統的3C2B工藝相比較，其最大的優勢在于減少了中涂、中涂烘干及中涂打磨，極大地縮短了工藝流程，減少工藝時間，節約能耗。與傳統的溶劑型涂料相比較，目前使用的B1B2水性涂料有以下優點：（1）有機溶劑含量小于15%，并且無芳香類溶劑，VOC排量降低，對人體傷害較低；（2）在該水性涂料中，水含量在65%左右，安全性高，涂裝使用工具及設備可用水清洗，溶劑使用較少；（3）水性溶劑的儲存穩定性較高，周末或假期停線時，可關閉或間歇式開啟循環系統，節約能耗。水性涂料與溶劑型涂料的差異如下：

表1

2 水性免中涂工藝管控要點

2.1 電泳粗糙度

對于B1B2免中涂工藝，電泳粗糙度的控制非常重要，電泳粗糙度較大時會導致短波增加，橘皮加重，面漆目視效果變差。保證電泳良好的粗糙度需要控制好白車身粗糙度以及電泳槽液參數。

2.1.1 白車身粗糙度

某生產線的白車身粗糙度標準為≤1.0μm，白車身粗糙度偏小，均值在0.8左右時，電泳粗糙度相對較好，當白車身粗糙度偏大，大于1.0μm時，電泳粗糙度明顯變差，某生產線在未調整電泳槽液參數的情況下，白車身粗糙度及電泳粗糙度呈如下明顯變化趨勢：

圖1

因此，保證良好的白車身粗糙度尤其重要。

2.1.2 電泳槽液參數

某生產線白車身粗糙度維持在（0.75-0.85）μm的情況下，通過對電泳槽液的優化調整，控制電泳粗糙度均值在0.26μm上下波動（電泳粗糙度標準≤0.3μm），變化趨勢如下：

圖2

電泳槽液（PPG 7010）參數通過調整優化后，槽液參數如下，可做參考表2：

表2

2.2 電泳打磨

（1）室體濕度控制要求：由于免中涂工藝無中涂層覆蓋，在遮蓋力方面相對傳統工藝較差，電泳打磨的好與壞直接與漆膜質量呈正相關，所以電泳打磨的室體濕度就選的尤為重要，經過長期的驗證，綜合考慮到能耗和環境舒適度問題，當濕度控制在60%-70%時綜合效果最佳，可以起到除塵降纖維的作用。

（2）打磨時必須做圓圈打磨，嚴禁直線打磨、單指打磨，使打磨處平整光滑；如果使用打磨機時打磨機應與打磨面平行，不允許出現打磨露底的情況出現；當遇到棱邊打磨時使用雙指打磨，不可以使用全掌，邊緣呈羽狀過渡。

（3）打磨完成后使用粘性抹布對車身由內向外進行擦凈，粘塵布應與手掌面平行，嚴禁指壓擦凈，擦凈后需繼續使用0.4-0.7MPa潔凈和干燥的壓縮空氣對車身從上至下、由內向外的順序對車身進行吹凈，人工擦凈后再進行一遍靜電除塵，確保車身表面無灰塵、打磨灰、纖維、水漬等異物。

2.3 噴涂控制

噴涂過程控制對于良好的涂膜質量及穩定性起著決定性的作用，某生產線采用B1B2工藝，通過調試驗證得到如下機器人噴涂主要參數控制點：

（4）噴涂旋杯轉速：B1和B2轉速：50000r/min，清漆轉速：45000r/min。

（5）軌跡行間距：根據噴涂速度及噴涂面積，結合機器人旋杯型號設計噴涂行間距150mm。

（6）噴幅大小、重疊率：對于車身外板選用400mm噴幅，通過驗證當重疊率達到60%時可得到相對均勻的涂膜厚度，同時也不會出現過噴。

（7）流量和成型空氣的配比關系：流量與成型空氣的合理搭配對于膜厚的均一性及外觀一致性至關重要。通過驗證測試，得出400mm噴幅時流量與成型空氣的配比關系如下：

圖3

（8）色漆發花、色差控制要素：本生產線色漆噴涂為兩站成膜，為避免出現金屬漆發花、色差等問題，同時凸顯閃爍度。兩站噴涂軌跡仿形錯開70mm，并且控制第一站與第二站涂膜厚度比例為6:4。

2.4 色漆預烘干

水性涂料預烘干是實現B1B2 新工藝的關鍵工序。由于B1B2 工藝預烘干前的濕膜膜厚較傳統工藝增加1 倍，快速升溫會導致針孔等漆膜弊病，同時濕膜中的含水量增加，因此傳統的水性涂料烘干室已經不能滿足新工藝濕膜閃干的需求。為確保新工藝順利應用，獲得合格的漆膜，設計B1B2新工藝水性涂料預烘干爐。經過驗證調整，可以得到B1B2預烘干爐的較優的工藝參數如下：

（1）B1B2 預烘干室的烘干過程為：氣封→加熱一段→加熱二段→氣封→強冷。

（2）工藝時間：一段2~3 min，二段3~4 min，推薦一、二段總時間為6 min，強冷2~3 min。

（3）設備設定溫度：一段60~70℃，二段90~100℃，強冷20~22℃。

（4）工件溫度：一段<50℃，二段60~80℃，強冷后28~30℃（噴清漆之前）。

（5）閃干新風含濕量：6~10 g/kg。

（6）新鮮空氣比例：15%~25％。

（7）脫水率：85%-90%。

（8）噴嘴出風速度（即水分預烘干室內部熱空氣吹向工件的速度）：1 段為3～5 m/s，2 段為7～10 m/s，強冷段約為15m/s。

（9）強冷后車身內外板溫度要求：外板25-30℃，內板30-37℃。

圖4 閃干爐溫曲線

2.5 面漆烘干

面漆烘干時完成B1B2工藝的最后一道關鍵工序，本生產根據油漆固化窗口，設置烘干爐各區溫度，使烘干過程達到最優的升溫斜率和固化保溫時間，具體參數控制如下：

（1）烘干爐溫設計：本生產線選用π型（橋式）烘干爐，保溫效果相對較好，根據油漆固化窗口（下圖）設置各區爐溫為，一區140℃，二區155℃，三區165℃，四區155℃，五區150℃，經過多次爐溫測試驗證，保溫時間可以控制在140℃保溫時間20min，滿足最佳窗口要求。

圖5 面漆固化窗口

（2）升溫斜率控制及保溫時間：當面漆烘干升溫速率太快會引發針孔缺陷，經過大量實驗驗證，升溫斜率控制在11-13℃/min時效果最佳。

圖6 面漆烘干爐溫曲線

2.6 清漆膜厚

為提升車身漆膜飽滿度，通過參數優化后評審和數據得出清漆膜厚大于50μm時，外觀數據相對膜厚的變化逐漸減小，所以將清漆膜厚定格在＞50μm，后續通過進一步優化機器人噴涂軌跡和噴涂參數以及油漆本身的抗流掛性能等方面，最終得到理想的外觀效果。

表3

2.7 其他的管控要點

要保證面漆涂層的外觀效果，除了保證漆膜膜厚、橘皮外，還需保證漆膜有較好的DOI 和光澤。某生產線的DOI和光澤標準如下：

表4

為提高漆膜DOI及光澤效果，還可以從如下幾方面進行優化調整：

（1）優化流平室滾床進出程序，延長流平時間，流平時間達到≥7min；

（2）添加助劑，增加清漆的流平性能，助劑含量≤0.3%；

（3）優化閃干溫度，提高B1+B2復合涂層脫水率，脫水率≥88%；

（4）優化閃干升溫段和保溫段輥床進出程序，延長保溫時間，滿足80℃以上3min；

（5）控制油漆中顏（填）料的粒度大小，要求粒度＜0.3微米。

經過調整后的DOI及光澤度數據測量結果如表5：

表5

3 結束語

隨著水性免中涂工藝節省設備投資、降低運行能耗、減少涂料消耗以及VOC排放等優勢的體現，國內越來越多的汽車工廠開始選擇B1B2免中涂工藝，該工藝必將成為未來最具發展潛力的涂裝工藝技術之一。

[1] PPG公司B1B2資料.

The Successful Application Of B1B2 Waterborne Free Interminate-Coat Techology in Coating Process

Fan Qihu, Li Jicheng, Zhang Jingbo

( Baoji Geely Automobile Parts Co. LTD, Shanxi Baoji 721000 )

Flow the rapid development of automobile industry in recent years, B1B2 Waterborne Free Interminate-Coat techology has become the main development trend in the industry,compared with 3C2B troditional techology,its biggest advantage is to reduce in the process of painting, oven and polishing,greatly shortened the technological process,reduce process time,save energy and reduce VOC emission.

B1B2 Waterborne Free Interminate-Coat techology; The Process Parameters

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1671-7988(2018)22-223-03

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凡啟虎，（1985.6），男，制造總監，就職于吉利汽車。主要研究整車制造涂裝生產工藝和設備方向，重點是涂裝免中涂工藝技術優化、Tracking內噴機器人工藝調試優化、整車油漆外觀提升與油漆樣本缺陷分析和產品合格率改善以及涂裝相關管理工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.079