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隨著汽車市場競爭的日趨激烈以及環(huán)保呼聲的日漸增高，汽車涂裝在保證高裝飾性、高防腐蝕性能的同時，對于環(huán)境保護(hù)的效果、涂裝材料和涂裝生產(chǎn)成本以及設(shè)備投資也越來越為重視。
汽車涂裝工藝的發(fā)展方向
汽車涂裝工藝正朝著簡化工序、減少設(shè)備投資、減少占地面積、提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗、減少人員費(fèi)用等方向發(fā)展。傳統(tǒng)的汽車涂裝工藝如圖1所示。
圖1 傳統(tǒng)的汽車涂裝工藝
在涂裝工藝體系中，電泳漆的主要作用是防腐蝕，色漆的主要作用是滿足用戶對不同顏色的需求，清漆的主要作用是耐候、耐紫外線以及提高光亮度，上述三個涂層均是必不可少的。其中，中涂是一個非常重要的涂層，它不僅要有防石擊性能，對電泳表面有良好的填充作用，同時還要有一定的耐候性和紫外線隔絕性能來保護(hù)電泳漆。目前，人們的研究重點(diǎn)是取消中涂層，而取消中涂層后，可減少VOC排放、減少設(shè)備投資和維修保養(yǎng)費(fèi)用、降低能源消耗以及減少人員費(fèi)用等。
1、 PPG的Dura-Prime技術(shù)
中涂漆中的顏料可防止紫外線輻射對油漆的影響。取消中涂漆后，紫外線輻射會使傳統(tǒng)電泳漆產(chǎn)生光氧化分解和粉化，從而造成電泳與面漆的結(jié)合力降低，導(dǎo)致面漆層離。
通過調(diào)整電泳漆配方和工藝參數(shù)，PPG公司開發(fā)的耐紫外線電泳漆Dura-Prime在防腐蝕和防石擊方面與目前使用的電泳＋中涂體系相同，在耐紫外線方面與粉末中涂相似，同時外觀質(zhì)量與目前常規(guī)使用的體系接近。
PPG Dura-Prime電泳漆＋面漆體系與PPG常規(guī)電泳＋中涂＋面漆體系在美國佛羅里達(dá)高溫爆曬后，其在層間附著力方面的對比見表1。
從表1可看出，PPG Dura-Prime電泳漆＋面漆體系在層間的附著性能方面完全能夠達(dá)到PPG常規(guī)電泳＋中涂＋面漆體系的水平。PPG Dura-Prime電泳漆的工藝參數(shù)見表2。
從表2可看出，Dura-Prime電泳漆的泳透力比ED-6略高，擊穿電壓相同。Dura-Prime電泳漆需要較高的烘烤溫度和漆膜厚度。Dura-Prime電泳漆在日本Otowa的五十鈴公司已完成了在線試驗，預(yù)計今后的應(yīng)用前景將非常廣闊。
2、 Dupont的Ecoconcept工藝
Dupont的Ecoconcept工藝已在德國大眾、墨西哥大眾、英國的Mini寶馬公司試運(yùn)行，在西班牙SEAT-Martorell公司正式使用。該工藝采用雙組份水性色漆來替代中涂，因此使用的底色漆和傳統(tǒng)的底色漆相比有所不同，需要使用更多的對紫外線起阻斷作用的顏料，如鈦白粉和碳黑；同時對鋁粉的粒徑和形狀也有一定的要求。該工藝還在色漆中添加最低0.25%的阻聚胺光穩(wěn)定劑，同時提高色漆膜厚，可防止紫外線對電泳和色漆的影響。雙組份水性色漆的固化劑有兩種：異氰酸酯類反應(yīng)型固化劑和聚氨酯類非反應(yīng)型固化劑。Ecoconcept工藝與傳統(tǒng)工藝的膜厚對比如表3所示。
從表3可看出，采用Ecoconcept工藝的油漆總膜厚比傳統(tǒng)工藝低30mm左右，但底色漆的膜厚比傳統(tǒng)水性底色漆的膜厚要高，其目的是為了隔絕紫外光對電泳涂層的破壞。雖然底色漆的用量有所增加，但由于取消了中涂，每臺轎車可節(jié)約油漆1.2kg左右。
不論是PPG的Dura-Prime技術(shù)，還是Dupont的Ecoconcept工藝，由于取消了中涂，對于板材和電泳缺陷的遮蓋力相對較弱，而且對于整個涂層的豐滿度有一定的影響。因此，實施上述兩種工藝技術(shù)的前提條件是必須提高白車身的表面質(zhì)量，減少板材打磨；優(yōu)化電泳質(zhì)量，減少電泳表面缺陷，改善電泳漆的流平性；調(diào)整色漆和清漆的施工技術(shù)，優(yōu)化油漆外觀和流平性；降低PVC密封材料的烘干溫度等。
3、 中涂面漆濕碰濕碰濕工藝（
在電泳涂層后以“濕碰濕”的方式噴涂中涂、金屬色漆和罩光清漆，并一次性烘干的工藝稱為3C1B的工藝。3C1B工藝已被福特公司采用，國內(nèi)南京福特馬自達(dá)涂裝線也即將采用此工藝。與傳統(tǒng)的汽車涂裝工藝（見圖1）相比，該工藝取消了中涂烘干工序，從而減少中涂打磨、擦凈和烘干等涂裝設(shè)備的投資和占地面積，提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗。同時，由于無中涂打磨工序，因而節(jié)約了打磨所需的人員和輔料費(fèi)用。
在3C1B材料配方中采用了特殊的丙烯酸樹脂和高韌性聚酯樹脂，通過調(diào)整中涂的樹脂結(jié)構(gòu)及溶劑來優(yōu)化固化速率，使之與面漆有良好的濕碰濕涂裝性能。同時，涂料粘度和觸變性要求盡可能增大，保證在溶劑揮發(fā)時產(chǎn)生的湍流對鋁粉片定位取向影響程度不致變差。在施工過程中，3C1B工藝對噴漆室環(huán)境溫度和濕度要求較高。
汽車涂裝設(shè)備的發(fā)展
1、 Bell-Bell技術(shù)
金屬色漆的噴涂一般采用ESTA噴涂第一道金屬色漆，用自動氣噴槍噴涂第二道金屬色漆。采用自動氣噴槍的目的是提高金屬鋁粉的閃光效果，同時滿足金屬色漆的色差要求。但是氣噴槍的噴涂效率僅有30%左右，油漆利用率低，而且噴涂過程中漆霧大，過噴漆霧易造成漆膜缺陷，導(dǎo)致油漆返工率的增加。目前的最新發(fā)展趨勢是采用Metallic-Bell替代氣噴槍，ABB、Duerr和Sames公司均有此類噴杯的專利技術(shù)。Metallic-Bell的工藝參數(shù)如表4所示。
從表4可看出，Metallic-Bell的噴杯轉(zhuǎn)速和成型空氣量比普通噴杯要大，同時新型旋杯的直徑也比普通旋杯要大，而且噴杯邊緣為銳邊結(jié)構(gòu)，旋杯的邊角角度更小。這些特點(diǎn)可使金屬漆霧化后的漆粒更干、粒徑更小，從而可達(dá)到與氣噴槍相近的閃光效果。
采用ESTA/ESTA替代ESTA/Spraymate，油漆利用率可由40%～50%提高至70%～80%，每臺車的金屬漆用量可減少0.7kg左右，返工率可降低2%～4%。目前，國內(nèi)已有日系合資企業(yè)（如九江昌河鈴木）涂裝線采用該技術(shù)。
2、 Ro-Dip輸送技術(shù)
Ro-Dip中文可譯成全旋反向浸漬輸送技術(shù)，它是Duerr公司的專利技術(shù)。全旋是指車身可以360°自由旋轉(zhuǎn)，反向浸漬是指車身入槽時旋轉(zhuǎn)180°后底部向上，尾部向前反向前進(jìn)，再旋轉(zhuǎn)180°出槽（如圖2所示）。
Ro-Dip輸送技術(shù)解決了懸掛鏈和雙擺鏈所無法解決的問題，如徹底消除了輸送系統(tǒng)滴水、滴油、滴液對車身和槽液的污染；解決了前后蓋和車頂內(nèi)腔的氣泡問題；槽液夾帶量由于車身旋轉(zhuǎn)出槽而大大降低。預(yù)處理和電泳采用Ro-Dip輸送技術(shù)后，車身平面的電泳漆沉淀減少、流平性好，漆膜光滑細(xì)致，從而減少打磨工作量；電泳漆膜更加均勻；內(nèi)腔電泳漆膜質(zhì)量有較大提高。
采用Ro-Dip輸送技術(shù)可節(jié)省投資費(fèi)用，輸送鏈長度也可縮短，同時運(yùn)行費(fèi)用也會降低，如節(jié)省投槽時的化學(xué)品用量、節(jié)水、節(jié)電、節(jié)能、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低等。上海大眾Polo預(yù)處理、電泳涂裝生產(chǎn)線就采用了Ro-Dip輸送技術(shù)。
3、 VarioShuttle輸送技術(shù)
VarioShuttle又稱多功能穿梭機(jī)，它是Eisenmann公司的專利技術(shù)。該輸送系統(tǒng)有三個驅(qū)動裝置，即行走驅(qū)動裝置、擺動驅(qū)動裝置和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置（如圖3所示）。
VarioShuttle輸送技術(shù)的最大特點(diǎn)是可根據(jù)不同車型來分別優(yōu)化不同的浸入角度、翻轉(zhuǎn)方式和前進(jìn)速度來滿足最佳處理方式。為了得到最好的質(zhì)量，通過PLC的控制，車身可靈活地以不同的位置和朝向通過槽體。VarioShuttle與鏈?zhǔn)綌[桿輸送機(jī)的對比參見表5。
采用VarioShuttle輸送技術(shù)，車身可在槽內(nèi)擺動，消除車身局部部位的氣泡；可在浸槽上方完全將車身滴干，從而將槽液夾帶量降至最低；由于處理時可使用不同的速度，甚至停止和倒退，因而槽體的長度可縮至最短；通過傾斜而非完全翻轉(zhuǎn)亦使槽體的深度盡可能地縮小；槽體體積的減少可減少占地空間，同時，節(jié)省了首次投料量、能源消耗以及清潔維護(hù)工作量。目前，一汽大眾新線已采用VarioShuttle輸送技術(shù)，上海大眾四廠涂裝線也將采用該技術(shù)。
