汽車涂料涂裝技術(shù)

1、   汽車涂裝技術(shù)
1.1  汽車涂裝的定義

涂裝是產(chǎn)品表面保護(hù)和裝飾所采用的最基本的技術(shù)手段，涂裝作業(yè)遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。汽車涂裝是指將涂料均勻涂覆在車身覆蓋件表面上并干燥成膜的工藝。

    1.2    汽車涂裝的作用

 ( 1) 保護(hù)作用：由于汽車特殊的生存環(huán)境: 風(fēng)吹日曬、雨淋石擊, 要求汽車有一定的防腐性能、防銹、耐潮濕、耐高溫和使用壽命。某些特殊涂料還能起防震、消聲、隔熱的作用。

( 2) 它的涂飾作用由于汽車不停地穿梭在公路、在城鄉(xiāng), 人們希望它能給生活帶來(lái)色彩斑瀾, 希望汽車美觀舒適、色澤誘人。

汽車涂裝的基本要素

無(wú)論是汽車制造涂裝還是汽車修補(bǔ)涂裝，其核心都是涂裝材料、涂裝工藝、涂裝設(shè)備、涂裝環(huán)境和涂裝管理這五個(gè)主要影響要素。

2、  汽車涂料概論

2.1    汽車涂料

汽車涂料系指各種類型汽車在制造過(guò)程中與涂裝線上使用的涂料以及汽車維修使用的修補(bǔ)涂料。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，汽車涂料的產(chǎn)量占涂料總產(chǎn)量的20%。這就要求汽車涂料具有以下特性：

（1）   漂亮的外觀。現(xiàn)在轎車上多使用金屬閃光涂料和含有云母珠光顏料的涂料，使外觀看上去更加賞心悅目，給人以美感。

（2）   極好的耐候性、耐磨性，要求在各種溫度、暴曬及風(fēng)雨侵蝕的條件下，漆膜的使用壽命不低于汽車本身的壽命，一般大于10年。

（3）   極好的施工性和配套性。要求各涂層之間附著力好，無(wú)缺陷。極好的機(jī)械性能。適應(yīng)汽車的高速、多震和應(yīng)變。

（4）   極好的耐擦洗性和耐污性。要求耐毛刷、肥皂、清洗劑清洗與其他常見(jiàn)的污漬接觸后不留痕跡。

（5）   良好的可修補(bǔ)性。

2.2    汽車涂料分類

按涂裝對(duì)象的不同，汽車漆可分：①新車原裝涂料；②汽車修補(bǔ)漆。

按在汽車上的涂層由上到下分類：①汽車用底漆，現(xiàn)在多為電泳漆；②汽車用中間層涂料，即中涂；③汽車用底漆；④汽車用面漆，一般指實(shí)色面漆，不需要罩光；⑤汽車用罩光清漆；⑥汽車修補(bǔ)漆。

按涂料涂裝方式分類：①汽車用電泳漆；②汽車用液體噴漆；③汽車用粉末涂料；④汽車用特種涂料如PVC密封涂料；⑤涂裝后處理材料（防銹蠟、保護(hù)蠟等）

2.3    常用涂料

現(xiàn)今全世界90%以上的汽車車身采用CED 涂料，為適應(yīng)環(huán)保節(jié)能的要求，已實(shí)現(xiàn)了低溫化、低VOC化、無(wú)鉛化及低加熱減量化，開(kāi)發(fā)了高泳透力、銳邊耐蝕型等CED 涂料。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝、降低涂裝成本，正在開(kāi)發(fā)研究超高泳透力CED 涂料和耐候性（耐UV） 優(yōu)良的CED涂料。

2.3.1  超高泳透力CED涂料

為使汽車車身內(nèi)表面的陰極電泳涂膜厚度達(dá)到10μm （耐蝕性要求的膜厚），習(xí)慣做法是延長(zhǎng)電泳時(shí)間（由3min 增到4~5min），提高電泳電壓和車身外表面的膜厚。目前，PPG 公司與豐田公司合作，正在開(kāi)發(fā)超高泳透力涂料。豐田公司要求車身內(nèi)腔膜厚10μm，外表面達(dá)到15μm。這樣既可以減少涂料的使用量，也可減少VOC的排放量。現(xiàn)在涂裝成本可降低10%，目標(biāo)是降低20%。

2.3.2  耐侯性（耐UV） CED涂料

為確保CED 涂料的耐蝕性，多使用環(huán)氧樹(shù)脂，它易受光老化，耐侯性不佳。為適應(yīng)簡(jiǎn)化工藝，無(wú)中涂的兩涂層涂裝體系的需要，開(kāi)發(fā)采用表面平滑性好的耐侯性（耐UV） CED 涂料。2005年，歐洲已全部使用無(wú)鉛電泳漆，到2015 年，將全部轉(zhuǎn)向耐侯性（耐UV）電泳漆。

2.3.3  PVC涂料

化條件為溫度110～140℃，加熱10～15min 或隨中涂、面漆一道烘干。在轎車車身涂裝工藝中，PVC涂料作為填密縫隙用密封膠和車底涂料，以提高車身的密封舒適性和車身底板的耐蝕性和抗石擊性。日本豐田公司正在開(kāi)發(fā)濕氣固化（Moisture cure） 聚氨酯系列車底涂料，是一種橡膠型彈性變形材料，不含PVC、重金屬和溶劑，是自干型，不需烘干。在車身涂裝合格后涂布。它具有耐崩裂性和防聲阻尼功能。

2.3.4  中涂面漆（罩光）

汽車涂裝中排出的VOC 主要來(lái)源于涂料和噴具的清洗，在汽車涂裝線上VOC的排出比例中，中涂和面漆分別占到了19%和36%，兩者在VOC 排放量中占全部排放量的55%。屬于環(huán)保型涂料的有水性涂料、粉末涂料和超高固體份涂料。為了適應(yīng)不斷提高的環(huán)保節(jié)能的要求，目前，中涂和面漆開(kāi)始向簡(jiǎn)化工藝方向發(fā)展。

2.4    最新涂料

2.4.1     耐候性陰極電泳底漆

國(guó)外涂料開(kāi)發(fā)商開(kāi)發(fā)了耐候性陰極電泳漆。目前有兩種技術(shù)路線可以提高電泳漆的耐候性能。耐紫外線（UV）陰極電泳漆和分層陰極電泳漆。

耐UV陰極電泳漆通過(guò)調(diào)整涂料配方，將原有的芳香族異氰酸酯改換成脂肪族異氰酸酯，并加入UV穩(wěn)定劑和UV穩(wěn)定的顏料來(lái)提高耐候性能。耐UV陰極電泳漆的開(kāi)發(fā)是一個(gè)技術(shù)進(jìn)步，已在國(guó)外某生產(chǎn)線上得到了應(yīng)用。分層陰極電泳漆的主體樹(shù)脂是環(huán)氧樹(shù)脂和耐候性樹(shù)脂的混合。在漆膜烘烤過(guò)程中，不同的成分通過(guò)分層電沉析體現(xiàn)各自的機(jī)能，上層具有高耐候性能，下層具有高防腐性能。目前已在日本輕型車和商用車生產(chǎn)線上得到了應(yīng)用。

2.4.2   UV和熱雙固化清漆

紫外（UV）和熱雙固化清漆就是最近幾年開(kāi)發(fā)出來(lái)的新品種。近幾年開(kāi)發(fā)的UV和熱雙固化罩光清漆用于汽車外表面涂裝，在環(huán)保、節(jié)能、涂膜性能（外觀裝飾性、耐酸雨和抗劃傷性）和涂裝成本等方面都有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。日本已有采用UV和熱雙固化涂料的摩托車零部件生產(chǎn)線。該清漆可同時(shí)用于金屬件和非金屬件，生產(chǎn)線修補(bǔ)也可使用。新開(kāi)發(fā)的UV和熱雙固化清漆具有以下特征。

a . 雙組分、固體分高（>70%）。

b.與專用的聚異氰酸酯齊聚物組合，在涂布過(guò)程中有效組分能很好混合。

c.根據(jù)需要可高溫（140 ℃）烘干，也可低溫（90 ℃或低于90 ℃）烘干，與普通清漆相比，可縮短烘干時(shí)間10～15 min。

d.無(wú)UV固化的內(nèi)表面和陰影部位也具有較好的性能。

e.施工范圍寬，更有利于生產(chǎn)線使用。雙固化型清漆在施工工藝、涂膜性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保等方面有很多的優(yōu)點(diǎn)。

3、先進(jìn)的涂裝設(shè)備

3.1  前處理、電泳輸送設(shè)備

前處理和電泳是汽車涂裝的重要環(huán)節(jié)，也是涂裝車間的耗水大戶和產(chǎn)生污水的主要環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)輸送方式的涂裝生產(chǎn)線相比，采用先進(jìn)的翻轉(zhuǎn)式前處理、電泳輸送設(shè)備的涂裝生產(chǎn)線在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保方面都有較大的優(yōu)勢(shì)。

3.2    新型的漆霧捕集裝置

現(xiàn)代化的噴漆室是涂裝車間耗能最多的設(shè)備之一。為適應(yīng)清潔生產(chǎn)、節(jié)能/減排和可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代要求，必須對(duì)噴漆室的能耗大、耗水、廢棄物多和運(yùn)行成本高等不足之處進(jìn)行重大改進(jìn)。目前，由德國(guó)兩大涂裝設(shè)備公司開(kāi)發(fā)的新一代漆霧捕集系統(tǒng)為解決上述問(wèn)題提供了新的解決方案，新的漆霧捕集系統(tǒng)與傳統(tǒng)的濕式漆霧分離裝置完全不同。新一代漆霧捕集系統(tǒng)應(yīng)用了最新的分離技術(shù)，除凈噴漆室排風(fēng)中的漆霧時(shí)，不再需要將水作為漆霧的捕集介質(zhì)，無(wú)需漆霧水洗裝置和循環(huán)水處理裝置，漆霧捕集后可直接收集，不需要復(fù)雜的漆渣處理系統(tǒng)及相應(yīng)的化學(xué)藥品（絮凝劑），在節(jié)省水和能源的同時(shí)簡(jiǎn)化了漆霧捕集裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)。新一代漆霧捕集系統(tǒng)與涂裝機(jī)器人配套使用，噴漆室的排風(fēng)不需追加過(guò)濾就可直接供自動(dòng)噴涂段再循環(huán)使用，不需向該部分噴漆室供給全部新鮮空氣。

3.3  自動(dòng)噴涂系統(tǒng)

在歐洲的大眾、奔馳和寶馬等汽車生產(chǎn)廠，無(wú)論是車身內(nèi)表面還是外表面的噴涂，基本上都是通過(guò)機(jī)器人自動(dòng)靜電噴涂來(lái)完成。。

3.4  機(jī)器人系統(tǒng)的其他應(yīng)用

德國(guó)杜爾公司正在試驗(yàn)通過(guò)機(jī)器人完成鴕鳥(niǎo)毛擦凈工作。以往的鴕鳥(niǎo)毛擦凈使用的都是類似于往復(fù)機(jī)的設(shè)備，對(duì)車身的仿形效果較差，有擦不到的死角。使用機(jī)器人作為仿形工具，車身的仿形精度有較大提高，因而可以提高擦凈質(zhì)量。另外，還看到處于開(kāi)發(fā)過(guò)程中的機(jī)器人打磨設(shè)備，表明杜爾公司正致力于把機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到更多的涂裝環(huán)節(jié)中。

4 涂裝工藝

4.1    汽車涂裝工藝特點(diǎn)

汽車的涂裝工藝，一般可分為兩大部分：一是涂裝前金屬的表面處理，二是涂裝的施工工藝。表面處理主要包括清除工件表面的油污、塵土、銹蝕以及進(jìn)行修補(bǔ)作業(yè)時(shí)舊涂料層的清除等，以改善工件的表面狀態(tài)。包括根據(jù)各種具體情況對(duì)工件表面進(jìn)行機(jī)械加工和化學(xué)處理，如磷化、氧化和鈍化處理。

4.2  節(jié)能環(huán)保新工藝
4.2.1  前處理電泳逆流循環(huán)技術(shù)

前處理電泳逆流循環(huán)技術(shù)包括脫脂液的除鐵屑及廢液回收利用工藝、脫脂槽液除油工藝、前處理水洗工序的逆流工藝、前處理后沖洗水循環(huán)再生工藝和超濾技術(shù)開(kāi)發(fā)利用及電泳后沖洗工藝。在汽車工廠內(nèi),涂裝車間是耗水大戶,而在涂裝車間,前處理排水量占據(jù)整個(gè)車間排水量的80%以上,由此可見(jiàn),要降低涂裝車間水的污水排放量,就必須從前處理工序后沖洗的工藝改進(jìn)著手。為滿足日益苛刻的環(huán)保法規(guī),目前歐美國(guó)家先進(jìn)的車身電泳線后清洗工藝已經(jīng)開(kāi)始普遍采用R O反滲透技術(shù),實(shí)現(xiàn)電泳涂裝系統(tǒng)封閉,電泳涂料的利用率達(dá)到99%以上,車身電泳涂裝對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染得到有效控制；國(guó)內(nèi)車身電泳線后清洗工藝相比發(fā)達(dá)國(guó)家有一定差距,一般采用上述的第2種工藝。國(guó)內(nèi)近期投建的車身涂裝線已開(kāi)始使用R O反滲透技術(shù),與D I－R O系統(tǒng)相比E D－R O系統(tǒng)使用的反滲透膜造價(jià)高,易被U F液中的小分子樹(shù)脂污染。

4.2.2     三噴一烘取代三噴二烘工藝

3C1B工藝為保證涂膜具有良好的外觀,必須保證涂膜中有足夠的溶劑,以便涂膜良好的流平,但又不會(huì)導(dǎo)致3層涂膜互相回融,所以通常在中涂特別是色漆后面添加預(yù)烘烤工藝。但3C1B工藝對(duì)底材外觀要求較高,對(duì)車間的潔凈度要求高,另外還需要考慮交叉配套適應(yīng)能力較差,使用3C1B涂料時(shí),由于受到溶劑揮發(fā)速度、涂料融合性、涂料固化速度均衡等諸多因素影響。

4.2.3  新型環(huán)保水性涂料的應(yīng)用

為適應(yīng)國(guó)家相關(guān)的法律法規(guī)要求,滿足國(guó)家規(guī)定的最低V O C排放標(biāo)準(zhǔn)。新型水性涂料應(yīng)用技術(shù)減少溶劑的使用和排放,降低了對(duì)環(huán)境造成的污染。面漆采用水性中涂+水性色漆+高固含、低溶劑含量清漆。目前歐洲70%以上的汽車涂裝生產(chǎn)線均采用水性涂料施工工藝,美國(guó)60%以上的汽車涂裝生產(chǎn)線均采用水性涂料施工工藝,日本70%以上均采用水性涂料施工工藝或3C1B工藝來(lái)降低涂裝V O C(揮發(fā)性有機(jī)物)的排放,并達(dá)到相關(guān)法律法規(guī)要求。

5.汽車涂裝質(zhì)量控制

5.1     為了更好地控制涂裝車間的生產(chǎn)質(zhì)量，涂裝車間開(kāi)發(fā)出一系列的質(zhì)量控制

指標(biāo)，作為監(jiān)控質(zhì)量的KPI指標(biāo)，如：油漆車身直行率、PVC 直行率、油漆AUDIT、NAP值、底漆打磨點(diǎn)、中涂打磨點(diǎn)、面漆打磨點(diǎn)、整車AUDIT 中油漆扣分等，并對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行了量化；為保證以上質(zhì)量指標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，涂裝車間從人、機(jī)、料、法、環(huán)及過(guò)程監(jiān)控等幾個(gè)方面建立了良好的指標(biāo)保障體系。

5.1.1    人的方面：新員工進(jìn)廠前對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量意識(shí)的培訓(xùn)；在生產(chǎn)的過(guò)程中，

通過(guò)開(kāi)展“師傅教徒弟”、“車間主任授課周”等各種各樣的培訓(xùn)來(lái)增強(qiáng)員工的質(zhì)量觀；開(kāi)展“QC 活動(dòng)方法”、“防錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用”等在解決質(zhì)量問(wèn)題時(shí)常用方法的培訓(xùn)；通過(guò)“走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)”等方式，讓員工接受質(zhì)量五大手冊(cè)、質(zhì)量體系審核、專用質(zhì)量工具及其它公司優(yōu)秀的質(zhì)量改進(jìn)方法的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。

5.1.2    設(shè)備方面：良好的設(shè)備是保證良好質(zhì)量的前提。轎車生產(chǎn)中，涂裝工藝

的設(shè)備較多，需要對(duì)每臺(tái)設(shè)備制作《設(shè)備操作維護(hù)保養(yǎng)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》，通過(guò)定期的設(shè)備潤(rùn)滑，維護(hù)保養(yǎng)，保證設(shè)備

5.1.3    料的方面：涂裝的大多數(shù)工序都要接觸化學(xué)品，如前處理、電泳、PVC、

噴蠟、輸調(diào)漆及后處理，因此化學(xué)品加入量的多少能直接影響槽液的穩(wěn)定性，對(duì)各種化學(xué)品加入量的監(jiān)控對(duì)涂裝質(zhì)量的控制顯得尤為重要。

5.1.4   法的方面：工藝文件是涂裝操作的基礎(chǔ)和依據(jù)，因此要控制涂裝質(zhì)量，就必須要對(duì)工藝文件實(shí)施專門的管理。涂裝車間的體系員負(fù)責(zé)對(duì)所有工藝文件的上傳、受控和存檔業(yè)務(wù)；并每年對(duì)涂裝的各種重要參數(shù)用試驗(yàn)的方法進(jìn)行確認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)涂裝工藝參數(shù)的不斷完善。

5.1.5   環(huán)境方面：良好的涂裝環(huán)境是取得優(yōu)秀漆膜質(zhì)量的前提，因此要得到好的漆膜，就必須對(duì)涂裝“四度”（潔凈度、光照度、溫度、濕度）進(jìn)行嚴(yán)密的控制。

6、  汽車涂裝的發(fā)展趨勢(shì)

涂料·涂裝一體化新的經(jīng)營(yíng)理念在汽車涂裝領(lǐng)域已得到體現(xiàn)，即由專業(yè)化公司(如涂料公司、涂裝設(shè)備公司等)來(lái)管理或總承包汽車廠的涂裝生產(chǎn)線，不再以涂裝材料的消耗量來(lái)結(jié)算，而是以涂裝的合格產(chǎn)品為結(jié)算依據(jù)，也就是說(shuō)由涂料轉(zhuǎn)換成涂膜成為涂料公司的產(chǎn)品