鋼制輪轂面漆涂裝“油改水”技術(shù)難點(diǎn)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(shù)難點(diǎn)分析及解決方案，鋼制輪轂在“油改水”涂裝水性烤漆轉(zhuǎn)換過程中，會(huì)受到外在因素的干擾，材料、人員、工藝、設(shè)備、環(huán)境等因素都可能導(dǎo)致涂裝水性烤漆效果無法達(dá)到預(yù)期效果，文章針對涂裝水性烤漆轉(zhuǎn)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(yè)弊病，從工藝原理出發(fā)，在流平室引入烘道熱風(fēng)加速閃干，通過噴涂重點(diǎn)、設(shè)計(jì)噴漆室3工位、水性靜電噴槍工位、鋼圈預(yù)熱等手段，解決工藝制作出現(xiàn)的問題，提升汽車工業(yè)涂裝作業(yè)水平。

關(guān)鍵詞：水漆涂裝;熱風(fēng)預(yù)熱閃干;水性靜電噴涂;鋼圈預(yù)熱

中圖分類號(hào)：U466 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(chǎn)業(yè)，2009年以來我國已經(jīng)成為世界上第一大汽車產(chǎn)銷大國，汽車生產(chǎn)中帶來的污染也越來越嚴(yán)重，汽車及零部件所使用的涂料在行業(yè)中占比是第二大，第一大是建筑涂料。傳統(tǒng)汽車工業(yè)涂裝過程中使用的油漆包含了50～70%的有機(jī)溶劑，溶劑在施工和干燥的過程中大都揮發(fā)出來，不僅嚴(yán)重污染了環(huán)境和危害了人類健康，同時(shí)還對資源造成極大浪費(fèi)。

當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展已進(jìn)入高品質(zhì)做強(qiáng)的階段，生態(tài)環(huán)境的保護(hù)是每個(gè)人應(yīng)當(dāng)引起關(guān)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(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，水性漆將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，研發(fā)汽車水性漆及其配套涂裝工藝具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，輪轂制造行業(yè)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(shù)解決難點(diǎn)是關(guān)鍵，也是大規(guī)模普及應(yīng)用水性漆的當(dāng)務(wù)之急。

1 鋼制輪轂表面涂裝水性烤漆主要難點(diǎn)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(jì)兩道涂層來達(dá)到防腐及美觀效果。國標(biāo)要求輪轂復(fù)合涂層總厚度大于40um，耐中性鹽霧試驗(yàn)至少500小時(shí)不會(huì)失效。

傳統(tǒng)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(hào)杯）-自然流平閃干8～10分鐘-進(jìn)入烤爐烘烤，設(shè)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(zhuǎn)換過程中由于人員、設(shè)備、材料、工藝及環(huán)境的影響卻很容易出現(xiàn)大規(guī)模品質(zhì)不良現(xiàn)象。

實(shí)際生產(chǎn)中遇到的具體技術(shù)難點(diǎn)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(xiàn)有的輪轂表面面漆涂層出現(xiàn)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(fēng)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(gè)百分點(diǎn)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(dá)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(huì)導(dǎo)致外觀不良，也會(huì)引起耐中性鹽霧試驗(yàn)提前失效。

作者所在車輪集團(tuán)自2019年在啟動(dòng)鋼制輪轂面漆涂裝“油改水”噴涂試驗(yàn)工作，試驗(yàn)場所在杏林本部工廠地處廈門海濱，空氣相對濕度經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)80～100%情況，在低溫高濕度自然環(huán)境下無論是使用哪家水性烤漆都會(huì)出現(xiàn)各種不良率而返工，返工后復(fù)合涂層總厚度增加，水漆消耗增加，且返工后的產(chǎn)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(chǎn)不能等，工廠必須全天候涂裝生產(chǎn)水性烤漆，如果不能解決上述技術(shù)難點(diǎn)，那么就無法正常使用水性烤漆涂裝輪轂生產(chǎn)出貨，“油改水”工作也就不能成功。

技術(shù)分析水性烤漆涂裝產(chǎn)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(fā)速率、高表面張力、高導(dǎo)電性、腐蝕性以及易產(chǎn)生氣泡的特點(diǎn)，導(dǎo)致水性涂料在施工設(shè)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(fā)速度主要是通過噴漆室和流平室的溫濕度來進(jìn)行控制的，不同于溶劑型涂料可以通過調(diào)整稀釋劑的揮發(fā)速率來調(diào)整施工固體含量。越是低溫高濕度條件，涂層中水分揮發(fā)速度就越慢，當(dāng)相對濕度接近100%時(shí)候，理論上水漆涂層中水分不會(huì)揮發(fā)。所以水漆廠家通常不建議在環(huán)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?yàn)榭諝鉁囟仍降?、相對濕度越大，涂層異常不良情況越多。

大多數(shù)舊的液體烤漆線“油改水”時(shí)，水性烤漆涂裝生產(chǎn)剛開始試驗(yàn)沒有熟悉上述水漆特性還是習(xí)慣保持原來油性漆工藝施工，當(dāng)遇到涂裝環(huán)境低溫高濕度情況下，水漆涂層在噴涂較厚時(shí)進(jìn)入流平區(qū)域未揮發(fā)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(jìn)入高溫烤爐后快速升溫導(dǎo)致表面水漆涂層粘度下降烘烤過程中就出現(xiàn)鋼圈表面流掛滑漆、孔洞邊緣包裹性差等品質(zhì)不良;而水漆涂層在噴涂較薄時(shí)，有時(shí)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(shù)難點(diǎn)，技術(shù)人員設(shè)計(jì)了在流平室引入烘道熱風(fēng)加速閃干、噴漆室3工位設(shè)計(jì)，噴涂重點(diǎn)最后段是水性靜電噴槍工位、鋼圈預(yù)熱解決方案。

經(jīng)過試驗(yàn)確定， 水漆涂層在進(jìn)入烘干室之前如果能夠脫水達(dá)到80%以上，則不會(huì)出現(xiàn)流掛滑漆現(xiàn)象，設(shè)計(jì)在流平室接近烤爐部位烘道側(cè)面加裝2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)（不能擋到輪轂沿懸鏈前進(jìn)）把烘道入口段較高溫度干燥熱風(fēng)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(yuǎn)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(chǎn)不變產(chǎn)能不會(huì)下降，水漆流平閃干在8分鐘左右，如圖1所示。

設(shè)計(jì)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(fēng)孔、螺孔等邊緣部位涂層包裹性。因?yàn)樗酝苛细邔?dǎo)電性，噴漆室加裝空調(diào)控制溫濕度，噴漆室環(huán)境濕度不要超過80%以保證水性靜電噴涂系統(tǒng)安全正常使用，噴漆室內(nèi)溫度維持在15～35℃。

經(jīng)過試驗(yàn)設(shè)計(jì)噴涂前鋼圈預(yù)熱到30～40℃剛剛好，三工位噴涂時(shí)水漆涂層水分較快揮發(fā)，既不會(huì)干燥過快流平性差產(chǎn)生橘皮，又達(dá)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(shù)難題以后，水性烤漆涂層品質(zhì)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(xiàn)象，復(fù)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(yàn)≥50次不變色及耐中性鹽霧試驗(yàn)500小時(shí)均合格。

3 結(jié)束語

在鋼制汽車輪轂水性面漆噴涂試制過程中，根據(jù)水性烤漆特點(diǎn)設(shè)計(jì)了：引烘道干燥熱風(fēng)到流平室、控制噴漆室溫濕度采用水性靜電槍噴涂、鋼圈預(yù)熱等方案，順利地解決了鋼制輪轂面漆涂裝“油改水”生產(chǎn)過程中出現(xiàn)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(shù)難題，排除了品質(zhì)不良隱患，達(dá)到預(yù)定的有機(jī)廢氣出口排放值VOC≤40mg/m3，保證了鋼質(zhì)輪轂使用水性面漆全天候正常涂裝生產(chǎn)出貨，縮短了訂單交付時(shí)間和節(jié)約材料成本，取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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