鋼制輪轂面漆涂裝“油改水”技術難點及解決方案

張官浩

摘? 要：文章主要介紹了水性烤漆在懸鏈線上涂裝鋼制輪轂技術難點分析及解決方案，鋼制輪轂在“油改水”涂裝水性烤漆轉換過程中，會受到外在因素的干擾，材料、人員、工藝、設備、環境等因素都可能導致涂裝水性烤漆效果無法達到預期效果，文章針對涂裝水性烤漆轉換因上膜厚不足，不均勻、孔洞邊緣涂層包裹性差、大面積流掛滑漆等作業弊病，從工藝原理出發，在流平室引入烘道熱風加速閃干，通過噴涂重點、設計噴漆室3工位、水性靜電噴槍工位、鋼圈預熱等手段，解決工藝制作出現的問題，提升汽車工業涂裝作業水平。

關鍵詞：水漆涂裝;熱風預熱閃干;水性靜電噴涂;鋼圈預熱

中圖分類號：U466 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0116-02

Abstract： This paper mainly introduces the technical difficulty analysis and solution of changing "oil-to-water" coating for steel wheel hub surface paint. During the conversion process of water-based baking paint from oil to water， steel hub will be disturbed by external factors. Material， personnel， process， equipment， environment and other factors may cause the effect of water-based baking paint to fail to achieve the desired effect. This paper aims at the conversion of water paint due to the lack of film thickness. Based on the process principle， hot air is introduced into the leveling chamber to accelerate flash drying， such as non-uniformity， poor encapsulation of hole edge coating， large area flow-hanging smooth paint and so on. By means of spraying key points， we designed 3 positions of spray room， water-based electrostatic spray gun， preheating of steel ring and so on， so that the problems in process production are solved and the painting level of automobile industry is improved.

Keywords： water paint painting; hot air preheating flash drying; water-based electrostatic spraying; steel ring preheating

引言

汽車制造是我國支柱產業，2009年以來我國已經成為世界上第一大汽車產銷大國，汽車生產中帶來的污染也越來越嚴重，汽車及零部件所使用的涂料在行業中占比是第二大，第一大是建筑涂料。傳統汽車工業涂裝過程中使用的油漆包含了50～70%的有機溶劑，溶劑在施工和干燥的過程中大都揮發出來，不僅嚴重污染了環境和危害了人類健康，同時還對資源造成極大浪費。

當前中國經濟發展已進入高品質做強的階段，生態環境的保護是每個人應當引起關注的重中之重，綠水青山就是金山銀山，涂裝“油改水”意義重大，隨著人們環保意識的不斷增強，水性漆將會得到更加廣泛的應用，研發汽車水性漆及其配套涂裝工藝具有很大的經濟效益和社會效益，輪轂制造行業各地廠家也在逐漸選擇使用水漆替代高污染的油漆。

俗話說“三分材料七分施工”，推行“油改水”提升涂裝技術解決難點是關鍵，也是大規模普及應用水性漆的當務之急。

1 鋼制輪轂表面涂裝水性烤漆主要難點分析

目前鋼制輪轂很多廠家采用陰極電泳底漆和液體烤漆面漆共計兩道涂層來達到防腐及美觀效果。國標要求輪轂復合涂層總厚度大于40um，耐中性鹽霧試驗至少500小時不會失效。

傳統懸鏈烤漆線上油性烤漆面漆在鋼制輪轂上涂裝工藝路線為：鋼圈前處理-鋼圈電泳涂裝-鋼圈下掛-鋼圈上掛面漆懸鏈線-打磨吹灰-2～3工位噴槍噴涂，水性烤漆粘度25～70S（NK-2號杯）-自然流平閃干8～10分鐘-進入烤爐烘烤，設置爐溫滿足工件150℃以上保溫20～25分鐘（確保固化完全不黃變）-下線冷卻-全檢-打包入庫。

但是鋼制輪轂在“油改水”涂裝水性烤漆轉換過程中由于人員、設備、材料、工藝及環境的影響卻很容易出現大規模品質不良現象。

實際生產中遇到的具體技術難點如下：

（1）大面積流掛滑漆。在低溫高濕度天氣條件下施工，早晨第一爐烘烤出來多次出現有的輪轂表面面漆涂層出現瀑布式流掛滑漆，有的輪轂輪緣粗糙堆漆、氣泡針孔等幾乎100%不合格。（2）孔洞邊緣涂層包裹性差。中孔、風孔、螺孔邊緣涂層包裹性差，夾縫漏底。（3）上膜厚不足、不均勻。水漆固體含量在35～40%，比油性漆低10個百分點左右，因此自然條件下普通空氣噴涂不容易上厚度，面漆平均膜厚在12～15um，達不到20um;另外膜厚不均勻，懸掛線輪轂上方膜厚28～35um，下方厚度32～45um（均含電泳底漆20um），膜厚不足不均勻，不僅會導致外觀不良，也會引起耐中性鹽霧試驗提前失效。

作者所在車輪集團自2019年在啟動鋼制輪轂面漆涂裝“油改水”噴涂試驗工作，試驗場所在杏林本部工廠地處廈門海濱，空氣相對濕度經常會出現80～100%情況，在低溫高濕度自然環境下無論是使用哪家水性烤漆都會出現各種不良率而返工，返工后復合涂層總厚度增加，水漆消耗增加，且返工后的產品外觀也不如一次性噴涂合格外觀賣相好。由于訂單交期原因生產不能等，工廠必須全天候涂裝生產水性烤漆，如果不能解決上述技術難點，那么就無法正常使用水性烤漆涂裝輪轂生產出貨，“油改水”工作也就不能成功。

技術分析水性烤漆涂裝產生以上諸多不良的原因：

水性涂料與溶劑型涂料相比具有低揮發速率、高表面張力、高導電性、腐蝕性以及易產生氣泡的特點，導致水性涂料在施工設備和工藝方面與溶劑型涂料相比必須有所不同。

水性涂料使用的主要溶劑水與溶劑型涂料使用的一些常用溶劑的特性比較見表1：

水漆中主要溶劑是水，水性涂層中水的揮發速度主要是通過噴漆室和流平室的溫濕度來進行控制的，不同于溶劑型涂料可以通過調整稀釋劑的揮發速率來調整施工固體含量。越是低溫高濕度條件，涂層中水分揮發速度就越慢，當相對濕度接近100%時候，理論上水漆涂層中水分不會揮發。所以水漆廠家通常不建議在環境溫度低于5℃（低溫）、空氣相對濕度大于80%（高濕）條件下噴涂水漆，因為空氣溫度越低、相對濕度越大，涂層異常不良情況越多。

大多數舊的液體烤漆線“油改水”時，水性烤漆涂裝生產剛開始試驗沒有熟悉上述水漆特性還是習慣保持原來油性漆工藝施工，當遇到涂裝環境低溫高濕度情況下，水漆涂層在噴涂較厚時進入流平區域未揮發掉大部分水分，在鋼圈電泳底漆表面沒有形成初始附著力，則鋼圈在進入高溫烤爐后快速升溫導致表面水漆涂層粘度下降烘烤過程中就出現鋼圈表面流掛滑漆、孔洞邊緣包裹性差等品質不良;而水漆涂層在噴涂較薄時，有時外觀看起來沒有明顯異常，但是測量膜厚明顯不足。

2 解決方案

針對上述水漆施工技術難點，技術人員設計了在流平室引入烘道熱風加速閃干、噴漆室3工位設計，噴涂重點最后段是水性靜電噴槍工位、鋼圈預熱解決方案。

經過試驗確定， 水漆涂層在進入烘干室之前如果能夠脫水達到80%以上，則不會出現流掛滑漆現象，設計在流平室接近烤爐部位烘道側面加裝2臺鼓風機（不能擋到輪轂沿懸鏈前進）把烘道入口段較高溫度干燥熱風吹向流平室，使得流平室靠烘干室近一端溫度在60～80℃，靠烘干室較遠一端接近噴漆室部位40～60℃，正好形成分段加熱，保持鏈速與油性漆生產不變產能不會下降，水漆流平閃干在8分鐘左右，如圖1所示。

設計噴漆室3工位薄噴，在最后采用一把水性靜電噴槍噴涂工位，既有助于提高水漆利用率增加膜厚，還能改善鋼制輪轂風孔、螺孔等邊緣部位涂層包裹性。因為水性涂料高導電性，噴漆室加裝空調控制溫濕度，噴漆室環境濕度不要超過80%以保證水性靜電噴涂系統安全正常使用，噴漆室內溫度維持在15～35℃。

經過試驗設計噴涂前鋼圈預熱到30～40℃剛剛好，三工位噴涂時水漆涂層水分較快揮發，既不會干燥過快流平性差產生橘皮，又達到了上膜厚容易不流掛。

在采取上述方案解決了“油改水”施工技術難題以后，水性烤漆涂層品質狀況：外觀光滑平整，顏色均勻一致，無流掛、起泡針孔、縮孔、透底、失光等異?，F象，復合涂層總厚度≥40um，其它涂層性能測試：鉛筆硬度≥2H、附著力0～1級、丁酮擦拭固化試驗≥50次不變色及耐中性鹽霧試驗500小時均合格。

3 結束語

在鋼制汽車輪轂水性面漆噴涂試制過程中，根據水性烤漆特點設計了：引烘道干燥熱風到流平室、控制噴漆室溫濕度采用水性靜電槍噴涂、鋼圈預熱等方案，順利地解決了鋼制輪轂面漆涂裝“油改水”生產過程中出現的：流掛滑漆、孔洞邊緣涂層包裹不良、膜厚不足、不均勻等諸多技術難題，排除了品質不良隱患，達到預定的有機廢氣出口排放值VOC≤40mg/m3，保證了鋼質輪轂使用水性面漆全天候正常涂裝生產出貨，縮短了訂單交付時間和節約材料成本，取得較好的社會效益和經濟效益。

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