汽車用水性涂料的特征及其涂裝技術

孟曉捷

摘要：水性涂料的研究需要遵循節能環保的發展理念，充分提高技術應用的水平和效率，進一步促進汽車行業涂裝工藝的發展，滿足市場需求。目前我國汽車市場需求量越來越大，同時帶動了相關行業汽車涂料的進一步發展，其中水性涂料在汽車市場上的應用越來越廣泛，受到人們的廣泛關注。但是水性涂料的成膜很容易受到外界環境的影響，需要通過進一步研究，提高其應用效果。本文將從水性涂料的涂裝技術方面進行分析，提出相應的應用措施。

關鍵詞：汽車 ?水性涂料 ?特征 ?涂裝技術

Characteristics and Coating Technology of Automotive Waterborne Coatings

MENG Xiaojie

（PPG Coating Co.， Ltd.， Tianjin， 300457 China）

Abstract：The research of waterborne coatings needs to follow the development concept of energy-efficient and environmental-friendly， fully improve the level and efficiency of technical application， further promote the development of coating technology and meet the market demand. Currently， the increasing demand of China's automobile market has driven the further development of automobile coatings in related industries. Among them， waterborne coatings are more and more widely used in the automobile market and have attracted extensive attention. However， the film-forming of waterborne coatings is easily affected by the external environment. Further research is needed to improve its application effect. This paper will analyze the coating technology of waterborne coatings and put forward the corresponding application measures.

Key Words： Automobile; Water paint; Characteristic; Coating technology

汽車水性涂料的主要成分是水，水性涂料的種類有很多種，包括水性防銹涂料、水性清漆等。水性涂料是一種綠色環保型涂料，其中水性涂料中的中涂漆和底色漆在車身中應用廣泛，而且水性涂料開始逐漸替代傳統的溶劑涂料，可以有效減少揮發性有機化合物。

1.汽車水性涂料的特征

1.1水性涂料種類多

水性涂料包含的溶劑部分主要是水，水性涂料由自身的特性決定，在工業領域的應用范圍越來越廣。水性涂料分為多種類型，應用在工業中的不同領域中，包括電泳涂料、水性防銹涂料和水性底色漆等，其種類是比較繁多的。在發達國家，已經利用水性涂料將溶劑型涂料替換掉，汽車車身上應用到的水性底色漆已經有了很大的發展，水性涂料的種類也在不斷增多。

1.2水性涂料是綠色環保材料

水性涂料的重要特點是其具有綠色環保性，應用范圍比較廣泛，水性涂料的主要成分是水，其與其他的涂料相比較有著較大的優勢，水性涂料中的水性底色漆可以減少有機化合物的排放。應用該種水性涂料不會造成污染，而且具有較好的環保性，實際應用中可以減少很多問題的發生，資源和能源的消耗較少，水性涂料是未來長期應用和推廣的重要材料。

2 汽車用水性涂料的應用難點管理

水的特性導致汽車用水性涂料存在應用方面的難點，主要是水的特性與有機溶劑之間存在差異，水的蒸發潛熱大，揮發較慢，很容易產生氣泡，而且不容易消除。在汽車中應用到的水性涂料在涂裝工藝方面和溶劑型涂料的應用基本一致，但是實際應用時由于包含水，噴涂過程中會產生很多問題，需要在涂裝設計方面做好改進工作。一是涂裝過程中，由于水性涂料中的水蒸發潛熱大，蒸發過程中需要消耗較多的能量，消耗的能量是有機溶劑的5倍，同時還會受到環境因素的影響，空氣中的溫度和相對濕度會影響到水性涂料的涂裝作業，涂膜中的水分很難被蒸發掉，會使得整體涂裝性能下降。二是實際噴涂過程中，水性涂料的固體分提高速度較慢，而且很容易受到涂裝環境的影響，導致整體的涂裝性能較低。相比較溶劑涂料，通過調整稀釋劑，會使得固體分進一步提高，但是水性涂料的固體分并不能提高。三是水性涂料的底色漆會揮發20%-30%的溶劑，但是溶劑型的底色漆溶劑揮發達到60%-70%，因此，濕度對于揮發有著較大的影響，為了有效確保涂裝工作的有效性，需要充分加強濕度管理工作。

由于整體水分蒸發較慢，在實際涂裝作業時很容易有流掛情況發生，而且噴涂金屬閃光底色漆時，需要晾干的時間較長，會使整體涂裝作業效率變低。表面張力也會影響到水性涂料的涂裝作業。為了進一步提高水性底色漆的涂裝作業，需要加強改進工作。一是水性涂料涂裝中對設備的應用要求，水屬于一種腐蝕介質，很容易對金屬造成腐蝕，水性涂料作為底色漆應用，水分子很容易損壞金屬設備，使得汽車的漆膜泛黃，漆膜的防腐蝕能力也會降低。因此，水性涂料應用到的設備是不銹鋼材質的，還需要進行化學鈍化處理。輸漆管路連接需要避免死角，采用的是二線系統，加大輸送管路，主要是為了進一步增加循環壓力和流量。采用的噴涂設備是靜電噴涂設備，外加電輸漆系統，供輸漆系統與傳統的方式相同。

3 汽車用水性涂料涂裝技術

3.1 烘干工藝的應用

汽車水性涂料的應用中，烘干技術十分重要，汽車水性涂料因為水的特性存在很大的困難，水的揮發較慢，而且產生的氣泡不容易消除，導致汽車表面的涂膜蒸發比較困難，水性涂料的應用范圍也比較固定，整體應用的可靠性也比較低。而且水性涂料的應用很容易受到溫度和濕度的影響，在形成固體方面比較慢，將溶劑型涂料的稀釋劑應用到水性涂料中不能起到作用，因此，就需要發揮烘干技術的作用，烘干技術的應用會使得涂裝工作更加完善[1]。

3.2 噴涂中溫度和濕度的控制技術

汽車水性涂料涂裝技術的應用中，溫度和濕度的控制也是十分重要的，需要應用到相對應的控制技術。水性涂料涂裝技術的應用主要是由水性涂料自身的特性所決定，而且為了確保汽車車身涂層的質量，需要在噴涂過程中控制噴涂的溫度和濕度，遵循一定的噴涂條件。噴涂工作需要跟隨外界的氣候環境條件做好有效的調整，充分確保噴涂的質量。一是陰極電泳涂料涂裝技術陰極電泳涂料主要應用在汽車車身的底漆上，而且該種應用方法已經持續了幾十年，應目前節能環保等的要求，底層漆涂料也在不斷發展改革中，各種新的品種不斷出現，實現了低溫化、無鉛化等的要求。同時為了進一步簡化工藝，涂料涂裝技術還在不斷研究和開發過程中[2]。二是水性中涂和水性底色漆涂裝技術。水性中涂和水性底色漆涂裝技術的應用需要在適合的溫度和濕度條件下，主要是涂裝在轎車車身用來裝飾，水性底色漆的應用可以有效降低VOC的排出量，而且水性底色漆的涂裝條件也在不斷改善中。目前水性底色漆的涂裝技術也在跟隨時代的發展和要求不斷進行改進，底色漆的涂料粘性也在不斷改進，而且噴涂過程中的霧化性能越來越強。在汽車車身密封膠和車底涂料層上通常涂抹水性中涂，水性中涂的涂裝技術也需要控制涂裝環境的溫度和濕度。

3.3水性涂料的靜電噴涂技術

水性涂料采用的靜電噴涂技術需要應用到電噴槍工具和電極荷的電式系統，水性涂料的電阻低，需要通過高壓導電。選擇外部電極荷的方式就比較劃算，不需要投入較多的成本，只需要安裝高壓放電針在噴杯上就可以，而且不需要任何成本。電噴槍絕緣噴涂技術的應用主要是確保絕緣性，在噴槍和輸漆系統之間保障絕緣性，補充涂料時需要停止噴漆。水性靜電噴涂技術也在不斷發展和改革中，開始出現了機器人靜電噴漆技術，該種噴涂技術在日本應用比較廣泛[3]。

3.4水性涂料晾干技術

水的沸點雖然低，但是蒸發難度大，水的蒸發很容易受到空氣中濕度的影響。水性涂料噴涂之后的噴涂膜不容易晾干，只有第一道噴涂膜的水分揮發掉90%以上，才可以噴涂第二道涂料，但是水性涂料揮發難度較大，相比較溶劑型的涂料較低，為了進一步提高揮發的速度，需要應用到晾干技術，需要在噴涂水性涂料之后，通過利用紅外線加熱設備進行烘干，但是如果噴涂的是罩光涂料，罩光涂料噴涂技術增加了投資成本，而且在應用涂料之前，需要將其冷卻到35℃以下，這樣才可以保障涂料應用的穩固性，而且能源消耗量也增大了。其改進措施主要是對晾干室的改造，確保晾干室空氣調到一定的濕度，確保水分可以快速蒸發，改進措施的應用在一定程度上可以達到節能減排的效果。可以說涂裝作業很容易受到濕度的影響，相對濕度大，晾干的時間也會增加[4]。

3.5注重選擇較好的材料

汽車水性涂料技術的應用過程中，需要選擇質量較好的材料，材料的選擇必須是要耐腐蝕，應用在塑料產品和不銹鋼產品上比較好。而且水性涂料材料需要遵循一定的規則做好貯存。由于水性涂料的整體穩定性較差，選擇的材料需要充分保障貯存的條件達到標準，通常是需要保存在常溫的環境下，保存半年時間。

3.6熱泵技術的應用

汽車水性涂料涂裝技術中熱泵技術的應用是十分重要的，熱泵技術中的低濕、低溫底色漆預烘干法的應用是十分重要的，可以通過預烘干法使得底層漆更加穩定，同時需要將濕漆膜中的水分快速揮發掉。熱泵技術使用過程中的輔助的冷卻工序需要在適當的時候停止，可以有效確保整體涂裝工藝的完整性，而且可以滿足節能減排的需求。

4 汽車用水性涂料的未來發展

未來的汽車水性涂料應用中，有2個方面的問題需要解決。一是對涂料進行改善，二是對涂裝設備進行改善。一是針對涂膜發生變動的問題，需要在應用涂料過程中加入粘度控制劑，同時需要控制好涂裝室的環境，溫度和濕度需要符合一定的標準和要求，確保涂料的穩定性。二是水性材料的表面張力較大，需要降低表面張力，可以通過在表面加入一些調整劑或活性劑，將表面張力控制在一定的范圍內。另外，如果涂料在使用過程中發生異常流平性，需要保障涂裝環境符合一定的要求，同時添加熱流平樹脂確保穩定性。三是涂料表層出現氣泡，該種問題的處理只能最大程度減少氣泡的產生，但是不能徹底去除，可以通過在涂料中加入消泡劑或者是疏水溶劑，達到最大程度消除氣泡的效果，還有水性材料供漆系統要與涂料是絕緣的關系。因此，水性涂料未來還需要加大研究和開發力度。此外，汽車用水性涂料的未來發展還應遵循社會可持續發展理念，具體如下。

4.1遵循綠色環保的發展理念

針對工業涂料的研究和開發，需要始終保持實事求是和科學的發展觀念，汽車用水性涂料需要遵循綠色環保的發展理念，水性涂料是控制有機化合物排放的重要手段，這是由水性涂料自身的特性所決定的。在未來涂料的發展中，高固體分、粉末等的環境友好型涂料也在不斷被開發，只要涂料符合綠色環保的發展理念，就需要大力開發和研究，對環境不會造成負面影響的涂料可以減少污染，降低排放[5]。而且涂料的開發研究不僅是為了降低有機化合物的排放，還需要遵循可持續發展的原則，注重對各種有效手段的應用，推動技術研究的整體發展。

4.2促進水性涂料的整體性發展

針對水性涂料整體性能的發展，注重加大對水性涂料技術的更新和研發，需要對水性涂料自身應用到的材料進行研究，針對樹脂、助劑等材料加大研究，分析其在水性化方面如何應用。同時還需要注重對新材料的研究，比如石墨烯等的材料的研究，將其與水性材料共同研究，促進水性涂料的進一步發展，實現更大的突破[6]。

4.3水性工業涂料的環保問題

水性工業涂料的環保問題關系到整個涂料行業的發展前景，水性工業涂料的發展需要與涂裝技術共同結合來研究，不僅需要按照生產企業的要求和限制去研究，還需要考慮到水性涂料未來的長遠發展。政府管理部門需要積極進行引導，加強科學管理工作，涂料生產企業需要遵循環保理念，促進涂料生產企業的可持續發展，有效降低有機化合物的排放。

5 結語

綜上所述，汽車行業涂料的應用需要跟隨時代的發展不斷進行更新和完善，加強對涂料的重點研究，遵循社會節能環保的發展理念，在涂料的應用方面不斷進行優化，促進涂料未來的可持續發展，要在工業方面發揮重要的作用。希望本文的以上內容能夠為相關工作者提供有效的指導幫助，從而促進汽車涂料的進一步發展。

參考文獻

[1] 王輝. 汽車用水性涂料高溫重涂附著力的研究[J]. 上海涂料， 2020， 58（4）：7.

[2] 劉訓軍. 水性涂料助劑的應用與發展探討[J]. 石化技術， 2020， 27（3）：2.

[3] 王建邦，李文華. 新能源汽車水性涂裝漆的設計與應用[J]. 材料保護， 2020， 501（10）：88-91+118.

[4] 許瑾， 呂高騰， 孟輝，等. 轉向架用水性涂料涂裝工藝研究[J]. 電鍍與涂飾， 2019， 38（10）：461-463.

[5] 劉慶蘭， 李金旗. 聚氨酯在汽車保險杠涂料的應用進展[J]. 涂料工業， 2019， 49（9）：5.

[6] 劉俊文. 水性丙烯酸氨基金屬防腐蝕涂料的合成及性能研究[D]. 北京：北京化工大學， 2019.

2644501186203