淺談水性3C1B汽車涂裝工藝的應用

曾德錦，吳珍珍，金忠

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淺談水性3C1B汽車涂裝工藝的應用

曾德錦，吳珍珍，金忠

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330100）

闡述了水性涂料自身特性以及對施工設備的要求，并詳細介紹江西五十鈴水性3C1B涂裝工藝項目上的實際應用情況，為汽車涂裝線水性3C1B工藝的規劃、投產和管理維護提供相關參考信息。

水性3C1B工藝；水性涂料；輸調漆；閃干；外觀

引言

隨著國內汽車市場競爭的日益激烈以及中國可持續發展戰略對汽車行業實施清潔生產提出的迫切要求，許多汽車制造企業的發展已經開始受到環境的制約。涂裝是汽車制造過程中能耗高、三廢多的生產環節之一，涂料中含有溶劑，在生產和施工過程中排放大量的VOC，危害人類健康，造成環境污染。汽車涂裝領域內，安全和低VOC排放、減少能源消耗的要求催生出溶劑型高固份3C1B、水性3C1B等新的涂裝工藝。水性3C1B工藝通過在三涂層體系涂裝工藝中使用水性中涂、水性色漆，可以將VOC的排放降低到≤40g/m3，達到國際清潔生產先進水平。因此，水性3C1B工藝將會越來越廣泛地應用到汽車涂裝，并成為技術發展的趨勢。

1 水性涂料的技術特點

1.1 水性涂料與溶劑型涂料對比

水性涂料的優勢：

1）水性涂料以水作為稀釋劑，大大減少了發生火災的幾率，并較大幅度地減少了大氣和環境的污染；

2）水性涂料可以直接濕-濕噴涂；

3）水性涂料作業完成后可以直接用水清洗，降低了成本，減少了污染。

水性涂料的劣勢：

1）表面張力高，容易產生縮孔；

2）溫濕度對施工后水性涂膜影響大，易流掛和起泡，噴漆室溫濕度控制嚴格；

3）侵蝕金屬材料，腐蝕性大，循環管路需采用304L以上等級的不銹鋼材質；

4）由于水性涂料電阻小于0.1兆歐，有高壓電泄露的風險，因此需要采用專用的靜電涂裝設備；

5）水性涂料比溶劑型涂料粘度大，施工難度大。

1.2 水性涂料和溶劑型涂料組成的對比

圖1 水性涂料與溶劑型涂料的組成對比

1.3 水性涂料儲藏、運輸和循環周轉（與溶劑型比較）

表1 水性涂料與溶劑型涂料儲藏、運輸和循環周轉的對比

2 水性3C1B涂裝工藝流程

我廠按水性漆涂裝工藝進行規劃、建造，并已正常投產，使用了包括水性中涂、水性色漆在內的水性漆產品，以及酸/環氧型交聯的高外觀清漆(溶劑型)。

結合水性3C1B的工藝特點，具體涂裝工藝流程為：前處理一電泳一電泳烘烤一密封（車身粗細密封、阻尼墊、底部）一膠爐烘烤一電泳打磨一擦凈一噴涂水性中涂一中涂閃干一噴涂水性色漆一色漆閃干一噴涂罩光清漆一烘干。

3 水性3C1B工藝特點

3.1 電泳車身質量

水性3C1B工藝普遍采用薄膜型中涂，如圖2所示，中涂層膜厚降低，對底材的遮蓋能力大幅降低，電泳車身質量的好壞將直接影響成品車的質量。采用最新產品HT-8000薄外膜高泳透力高外觀電泳漆，針對現場的實際情況，從以下幾個方面來管控電泳車身質量：

圖2 水性3C1B涂膜構成

1）加強對白件車身質量的監控，要求焊裝廠采用120#以上的砂紙進行打磨，一般鋼板Ra≤1.0μm，車身內外表面的明顯油污需要擦拭干凈才能轉入涂裝廠；

2）控制前處理脫脂、磷化以及電泳各工段的槽液參數，穩定涂膜質量；

3）使用配套性良好的油品，合理安排電泳烘房清掃頻次，降低烘房造成的涂膜缺陷；

4）減少面打磨，采用點打磨，控制電泳車身打磨量，一般電泳車身Ra≤0.2μm。

3.2 輸調漆系統

根據水性漆的應用特性，在輸調漆設備的選型和清洗投罐過程中考慮到如下的影響因素：

1）輸調漆管路對以下幾個方面要求高：材質，304L不銹鋼，最好使用316；焊接要求高，要嚴格控制焊渣及焊接缺陷；配管中不能使用銅鐵等其他金屬材料，以防止電腐蝕；

2）油漆攪拌要求：為防止涂料混入空氣產生針孔，攪拌速度應控制在60%最低水平；整個輸送管路應采用低剪切設計；

3）輸調漆管路采用管中管技術控制溫度，溫度誤差在±1℃范圍內；

4）由于水性清洗溶劑主要成分為純水+少量親水溶劑，在攪拌罐上方增設純水供給裝置（配備流量計），同時經過管中管溫控后輸送至各工位；

5）由于水性漆的高粘度，輸調漆系統需提高泵的輸送能力。選用美國GRACO 電動不銹鋼柱塞泵，水性色漆的流速設定為為0.15-0.3m/s；

6）水性涂料系統采用嚴格的清洗程序：脫脂溶劑1遍清洗→脫脂溶劑2遍清洗→縮孔確認→酸洗鈍化→中和→親水性溶劑清洗→純水1遍清洗→純水2遍清洗→縮孔確認→投罐。

3.3 閃干系統

傳統溶劑型涂料內的稀釋劑揮發較快，只需要幾分鐘的流平間隔時間即可進行清漆涂層的施工；水性涂料中由于水的揮發性較低，水性中涂漆在噴涂施工后直接進行高溫烘干會產生氣泡等弊病，因此需要進行低溫預烘烤，中涂和色漆的涂著固體份要達到85±5%，同時車體溫度需要降到35℃以下才能進行后道工序的施工。

圖3 中涂和色漆閃干爐爐溫曲線

熱閃干爐設備由升溫區、保溫區、冷卻段3個功能區組成。入口、出口有氣封段與噴房隔開，其頂部由噴漆室空調送風；加熱區采用熱風循環加熱方式，其中升溫時間為1min，保溫時間為3min，中涂和色漆的實際爐溫曲線如圖3所示，閃干固體份數據如表2所示。

表2 各涂層閃干固體份數據

3.4 自動噴涂系統

現在水性涂料靜電涂裝分為外部印加方式和內部印加方式兩種，與內置加電方式相比，外置加電方式有著先期投資和后期維護方面的優勢，但是外置加電手指容易積漆，導致清洗頻次增加；同時涂料的利用率較內置加電方式低10%左右。

噴涂機器人采用的是IRB 5500壁掛式機器人，中涂站機器人2臺，色漆站機器人4臺，清漆站機器人2臺；中涂站外表面噴涂為一次成膜，采用RB 1000-EXT外加電旋杯；色漆站外表面噴涂為兩次成膜，同樣適用RB 1000-EXT外加電旋杯；清漆站一次成膜，使用RB 1000內加電旋杯。

3.5 面漆烘干爐

水性涂料涂層雖經閃干脫水，但水分并不能完全揮發。三道涂層疊加后，若面涂烘干升溫過快，下層中水分易氣化產生氣泡缺陷。對于面涂烘干爐的爐溫，需關注以下幾點：預熱段溫度不能太高，以防止車體升溫速度過快；預熱段的升溫速率應該加以控制，升溫速度低于12℃/min；在提升至140℃保溫溫度前，實現110℃*5min左右的升溫平臺，將有利于清漆的熱流平，提高涂膜的外觀質量；車身各部位溫度需要達到140℃維持20min的烘烤，以便達到最佳的固化效果。

通過多次的爐溫曲線測試和各段溫度設定的調整，最終達成較為理想的階段升溫和良好的烘烤固化效果，實測爐溫曲線如圖4所示。

圖4 面漆烘干爐爐溫測試曲線

4 水性3C1B工藝的控制難點

1）由于膜厚降低并減少中涂打磨，漆膜對底材缺陷的遮蓋性能差，底材不良時電泳成膜效果差，會直接影響面涂成膜質量，需要提高電泳涂層的外觀，減少電泳打磨量；

2）水性3C1B工藝三道涂層一次噴涂，沒有中間打磨工序，中間過程無法再對顆粒問題進行處理，故車間環境和設備潔凈度要提高，否則無法控制顆粒缺陷；

3）環境溫濕度控制要求嚴格：溫濕度均需嚴格控制在±1的范圍內；

4）水的表面張力較高，水性涂料抗縮孔能力較溶劑型涂料低，異常元素的混入易產生縮孔缺陷，需要在前期的配套性確認和日常管理過程中加強管控；

5）由于中涂和色漆層膜厚控制和耐候性要求的制約，部分高彩度顏色的開發和應用上還存在較大難度。

5 車身調試數據

5.1 工藝要求膜厚及實測膜厚

表3

表4

5.2 外觀調試

5.2.1 技術要求

綜上所述，PGDM與孕婦不良妊娠結局密切相關，臨床上應加強孕前、妊娠早期血糖篩查工作，早期發現漏診PGDM并進行規范化管理，對降低不良妊娠結局發生率，促進母嬰健康等方面均具有積極意義。

3.城鎮規劃控制區。全市城區、各鎮（辦事處）規劃控制區共57.43平方公里，約占全市國土面積的2.66%。主要包括壩陵工業園、金橋工業園、建筑陶瓷工業園、巖屋廟工業園、雙蓮工業園、半月工業園規劃控制區等區域。

表5

5.2.2 車身實測外觀數據

表6

6 結束語

我廠涂裝線使用水性涂裝工藝，調試、生產順利正常，涂膜質量達到或超過了同類型產品溶劑型油漆的質量標準。

有機農業植物生產種植工作進行過程中，需要始終堅持了保護環境的理念，以維持自然生態系統可持續發展為重要的目標，積極有效推進有機農業植物擁有健康的生長狀態。當前自然生態環境惡化現象日益加重，植被流失問題嚴重，在影響植物健康生長發育的同時，還會制約到當前社會的經濟發展。堅持綠色植保的工作理念，堅持人與自然和諧相處的發展理念，將更能夠切實有效強化有機農業植物的總體發育效果。實現有機農業植物和公共保護事業的有機融合，推進有機作物的健康發展，將能夠更好的保護生態環境。

傳統水性涂料在國內的應用已經比較成熟，水性3C1B 工藝也已在國內合資汽車廠尤其是新建線體中開始得到廣泛應用，隨著環保呼聲的不斷提高和國家對VOC的排放政策的升級，在節能環保方面表現突出的水性3C1B涂裝工藝將迎來美好的明天。

參考文獻

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Brief Talking on the application of Waterborne 3C1B Automotive Painting Process

Zeng Dejin,Wu Zhenzhen, Jin Zhong

( Jiangxi Isuzu Motor Company Ltd., Jiangxi Nanchang 330100 )

Abstract:This article demonstrate the character of Waterborne 3C1B coating process and its request to construction equipment. And introduction on the Jiangxi-Isuzu painting application of waterborne 3C1B.Provide relevant information on automation waterborne 3C1B process planninglunching and maintaining.

Keywords:Waterborne 3C1B process; Waterborne Coatings; Paint Circulation System; Flash-off Oven; Paint appearance

CLC NO.: U466

Document Code: B

Article ID: 1671-7988(2018)21-245-04

中圖分類號：U466

文獻標識碼：B

文章編號：1671-7988(2018)21-245-04

作者簡介：曾德錦，男，本科，參與江西五十鈴汽車有限公司水性3C1B涂裝生產線的設備安裝，工藝調試等工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.084