水性免中涂涂装工艺研究_邢汶平

were analyzed. A scheme for realization of optimal
automobile appearance by using the water-based midcoat-
free coating process was obtained.
Keywords: automobile coating; waterborne paint; midcoat-
橘皮(外观)
BYK 橘皮仪
水平面：长波(LW)<5，短波(SW)<20。垂直面：LW<10，SW<20
传统工艺中，中涂层主要起防紫外线辐射及抗石 击作用。在防紫外线辐射方面，中涂层保护钢板表面 的磷化、电泳涂层，防止紫外线透过表面涂层达到电 泳层，使电泳漆膜中的环氧树脂吸收能量后发生粉化。 能引起电泳涂层粉化的光谱主要集中在 280 ~ 400 nm 波长范围内的紫外区域以及 400 nm 以上的可见光区 域。在抗石击性能方面，有一定膜厚的中涂层对石击 等硬体撞击有一定的吸能及缓冲作用，起到保护整体 涂层附着力的作用。
关于水性免中涂工艺，不同的涂料厂商其命名不 同。巴斯夫称为 IPⅡ集成工艺，PPG 称为 B1B2 紧凑 型工艺，杜邦称为 Eco-concept 工艺。从技术路线上分 析：IPⅡ集成工艺与 B1B2 紧凑型工艺具有较强的相似 性，可以实现混线生产。从工艺布局及工艺流程的角度 而言，IPⅡ集成工艺、B1B2 紧凑型工艺与 Eco-concept 工艺之间都有所区别。本文主要探讨 B1:B2 工艺对汽 车外观质量的影响。
free process; film appearance
First-author’s address: Technological Center, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Hefei 230601, China
1 前言
传统 3C2B(将中涂 + 色漆 + 清漆称为 3C，中涂 及面漆烘干称为 2B)水性漆涂装工艺为：前处理─电 泳─电泳烘干─涂胶─涂胶烘干─中涂─中涂烘干─ 面漆─清漆─面漆烘干─打磨抛光─小修─大返修─ 交验。水性免中涂涂装工艺(简称 B1:B2 工艺)在传统 工艺的基础上取消了中涂及中涂烘干，以喷涂二道面 漆层(分别用 B1、B2 表示)达到中涂+面漆的效果，在 保证涂膜质量的前提下，实现了缩短工艺流程、降低 污染排放、节约能耗的目的。水性免中涂工艺与传统 工艺对比见表 1，其工艺流程为：前处理─电泳─电泳 烘干─强冷─打磨─打胶─胶烘干─面漆 B1─面漆 B2─预烘干─清漆─烘干─强冷─检查。
水性免中涂工艺中，B1、B2 和清漆基本为湿碰湿 喷涂，在 B1 与 B2 间有 4 ~ 5 min 的流平时间(多为内腔
喷涂区域)，B2 与清漆间设有预烘房，这就要求 B1 闪 干时达到 85% ~ 95%的失水率，B2 闪干时达到 85% ~ 93%的失水率，以满足涂膜的烘干需求。因此，B1 层 的涂料应设计为较高的施工固体分，以保障 B1 层一次 喷涂膜厚在 15 ~ 18 μm，并在短时间内达到快速闪干。 另外，B1、B2 和清漆还要通过助剂及闪干特性达到控制 层间独立性及防互咬的目的，以保证最终的涂膜状态。 2. 4 清漆的选择
表 1 3 种涂装工艺的比较 Table 1 Comparison between three kinds of coating processes
工艺体系 颜色实现可能性
投资节约空间
表观状态
3C2B
可实现
最差
可实现
B1:B2
需条件实现 2)
最佳
可实现
3C1B 1)
可实现
介于 3C2B 和 B1:B2 之间 可实现
水性免中涂工艺取消了中涂层，总体膜厚削弱， 其技术难点在于如何在其他涂层上保有中涂层的防紫 外线辐射及抗石击性能。通常颜料或清漆中的抗 UV 成分可吸收 380 nm 以内的短波辐射，因此在水性免中 涂中调整原有面漆中的颜料及添加剂的配方，在喷涂 过程中严格控制各涂层膜厚，用于阻挡 280 ~ 400 nm 范围内的光对涂层的辐射，并且油漆原料(包括 B1、 B2 和清漆)选择聚酯类树脂及三聚氰胺交联剂，使得 复合涂层柔韧性更好，对冲击力的缓冲扩散更为容易。 2. 2 面漆的颜色效果
15
47
3.1 15.0
16
14
50
2.2 13.8
16
16
57
1.8 12.1
15
13
39
19.5 18.1
垂直面
16
14
46
16.7 18.7
16
14
5212.3 14.2 Nhomakorabea车身上较易产生流挂、肥边等质量问题。因此，在考 虑设备投资的情况下，可选用水平面 1 遍喷涂、垂直 面 2 遍喷涂的工艺，以控制清漆喷涂膜厚，从而获得 良好的外观效果。 3. 2 工艺条件及设备的影响 3. 2. 1 B2 涂层的喷涂遍数(1coat/2coat)
在传统水性漆喷涂工艺中，面漆多采用杯+杯的 两道喷涂方式。其中，第 1 道起上膜遮盖的作用，第 2 道 旨在调整旋杯状态，使金属色漆的铝粉排列统一。
水性免中涂中 B1 涂层主要起底色及中涂作用，推 荐使用浅灰、黑、白、红 4 色 B1 涂料，可实现与所有 面漆 B2 颜色的配套，以保证颜色遮盖力并降低涂料消 耗；B2 涂层主要对颜色效果起支撑作用。B2 层的喷涂 方式对素色漆来讲影响较小，但对金属颜色来说，会 决定其铝粉排列状态。若 B2 采用一道喷涂，会导致部 分铝粉排列效果不理想，轻者造成铝粉粗糙、橘皮较 大(目测)，重者导致发花、阴阳面等。故涂料厂家多 推荐在金属银粉漆等颜色的 B2 喷涂上采用 2 遍喷涂的 模式，以保证外观颜色效果。 2. 3 闪干流平时间的设计
采用 Durr 的 Ecobell2 旋杯进行喷涂，B2 涂层采 用两遍喷涂(旋杯转速 50 000 r/min)，排除底材平整度 对外观的影响，考察不同清漆涂膜厚度下的外观表现， 结果见表 3。由表 3 可见，提高清漆膜厚可以有效改善 垂直面涂膜的长短波，膜厚达到 50 μm 以上时，外观 数据已趋于稳定，并接近产品的外观质量要求。因此， 建议施工清漆膜厚控制在 50 μm 以上，可使涂膜外观 维持较好的效果。
了清漆厚度、第 2 道面漆的喷涂遍数、中间闪干流平时间和旋
杯型号选择对汽车外观质量的影响以及存在的问题，获得了实
现最佳外观的汽车水性免中涂涂装工艺方案。
关键词：汽车涂装；水性涂料；免中涂工艺；涂膜外观
中图分类号：TQ639.2
文献标志码：A
文章编号：1004 – 227X (2012) 06 – 0062 – 04
free coating process was studied from aspects of coating
performance indexes, topcoat color effect, flash leveling
time, and varnish design, etc. The influence of varnish
水性免中涂涂装工艺研究
邢汶平*，葛菲，邱昌胜
（安徽江淮汽车股份有限公司工艺工程院，安徽 合肥 230601）
摘要：在汽车涂装中，水性免中涂涂装工艺因工艺流程少、污
染排放和能耗低而受到愈来愈多的关注，它将成为今后汽车涂
装的主流。本文从涂膜性能指标、面漆颜色效果、闪干流平时
间和清漆设计等方面对水性免中涂涂装工艺进行了研究，分析
水性免中涂工艺推荐使用双组分(2K)清漆，2K 清 漆 在 不 同 粗 糙 度 底 材 上 较 之 单 组 分 (1K) 清 漆 对 DOI(鲜映性)的反映要好。由于 B1B2 工艺少一层中 涂，其喷涂清漆前的表面粗糙状态略差于传统工艺， 加上 B1B2 层高施工固体分及高失水性，更需要采用 2K 清漆，以消除底材粗糙度的影响。
1) 3C1B 较传统 3C2B 工艺减掉了中涂烘干。 2) 需条件实现即 B2 采用两遍喷涂时颜色均可实现，而一遍喷涂部分颜色会受限。
物理性能 可实现 可实现 可实现
CO2 排放量/ (t/a) 60 50 58
VOC 排放量/ (g/m2) 无实验数据 10 ~ 20 15 ~ 25
收稿日期：2012–02–08 修回日期：2012–02–27 作者简介：邢汶平（1975–），女，湖北黄梅人，高级工程师，涂装工艺 部技术总监，研究方向为汽车涂装工艺技术及材料。 作者联系方式：(E-mail) jacxingwp@。
will became the mainstream for the future due to its
shortened process flow, less pollution discharge, and lower
energy consumption. In this article, the water-based midcoat-
thickness, spraying number for the second topcoat, medium
flash leveling time, and rotary cup selection on the
automobile appearance quality and some existing problems
试验项目
实验方法
技术指标
参考标准
耐紫外 λ = 300 ~ 400 nm 的紫外线
透过率<0.1%
抗石击
低温/常温
7A / 7B
ASTM D 3170-01
氙灯老化
暴露时间 1 000 h
外观无裂纹、起泡、变色等缺陷，综合评级达到国标 0 级；失光率<10%， 附着力 0 ~ 1 级，硬度≥HB，冲击强度≥30 kg·cm，色差∆E≤1.0 GB/T 1865–1997