新能源客车环保型涂装新工艺、新设备应用介绍
0 引言
对于汽车行业的发展,采用新能源、环保型新工艺、新设备,如今不再仅停留在概念化、口号化程度上,已经到了真真实实的生产应用阶段,其中水性化已经成为当前涂装行业走环保化的一个趋势与标志。
比亚迪集团自1995年成立以来,一直秉承比亚迪 “三大绿色梦想”,不断探究、创新,立志以中国科技创新造福人类、荣耀世界;致力于环保型新能源、新材料、新工艺、新技术、新设备等的研究与应用。在清洁能源、清洁生产方面,比亚迪不仅是梦想者,更是坚定的践行者:客车制造采用比亚迪具有全球领先技术的铁电池清洁能源为动力源,在生产中使用的化工物料尽最大可能的水性化、低污染化;在常规客车制造中污染最大的涂装生产板块,比亚迪率先采用了水性漆、无氟全水基喷涂软质聚氨酯发泡、水性抗石击涂料、水性除油剂以及玻璃钢预浸料制作等环保型新材料、新工艺及新设备。本文根据工作实际,对已经批量应用的主要环保型涂装新工艺及新设备进行系统整理,以期对行业的快速发展起到良好的指引与借鉴作用。
1 水性漆应用
目前国内外客车车身涂装使用的底、中、面漆主要为溶剂型涂料,行业内普遍称为油漆;对于水性漆的研究、试用,从调研信息可知,国内同行也已做了大量的工作,部分客车同行也进行过小批量试用、试生产,以做技术力量的储备,对于批产性的底、中、面全套水性漆的应用,鲜有报道。
1.1 水性漆工艺方案介绍
1.1.1 工艺方案1
1)工艺流程
前处理→喷涂水性底漆→底漆干燥→刮原子灰→原子灰干燥→打磨原子灰→喷涂水性中涂(使用底漆或专用中涂漆)→中涂干燥→中涂漆找补→中涂漆打磨→第二次中涂喷涂与干燥、打磨→喷涂水性底色面漆→面漆干燥→喷涂高固含溶剂型清漆→清漆干燥。
2)底漆、中涂漆、面漆采用水性漆,清漆采用溶剂型漆。为有效降低溶剂排放量,满足清洁生产的排放要求,清漆采用高固含溶剂型清漆。该工艺方案在原材料指标上和有机废气(VOC)产生量指标上,可以达到HJ/T 293《汽车制造业(涂装)清洁生产标准》中的一级标准,具体见表1 ~ 2。
该工艺方案使传统客车涂装中溶剂含量高的底漆、中涂漆、面漆皆采用了水性方案,而溶剂含量相对较少的清漆则采用了高固含量的溶剂型漆,有效降低了整个涂装过程的VOC且保障了良好的喷涂效果和涂层性能。
1.1.2 工艺方案2
1)工艺流程
前处理→喷涂溶剂型底漆(部分有条件的厂家采用电泳底漆)→底漆干燥→刮原子灰→原子灰干燥→打磨原子灰→喷涂水性中涂或溶剂型中涂漆→中涂干燥→中涂漆找补→中涂漆打磨→第二次中涂喷涂与干燥、打磨→喷涂水性底色面漆→面漆干燥→喷涂溶剂型清漆→清漆干燥。
2)只有中涂漆、面层采用水性漆(部分厂家水性漆方案只有面漆为水性漆),其余涂层仍采用溶剂型漆(如巴斯夫、阿克苏、PPG工艺方案),这种工艺方案也是目前国内4S店修补所普遍采用的工艺。但该方案仅将溶剂含量较高的面漆层/中涂层采用水性化,其他涂层仍为溶剂型,不能有效降低整个涂装过程中的VOC排放。
1.1.3 工艺方案3
1)工艺流程
前处理→喷涂水性底漆→底漆干燥→刮原子灰→原子灰干燥→打磨原子灰→喷涂水性中涂(使用底漆或专用中涂漆)→中涂干燥→中涂漆找补→中涂漆打磨→第二次中涂喷涂与干燥、打磨→喷涂水性底色面漆→面漆干燥→喷涂水性清漆→清漆干燥。
2)该工艺方案采用了全水性化,在现有客车涂装方案中VOC最低,但该工艺中的水性清漆和溶剂型清漆的实际测试结果表明,在光泽、硬度、耐水性等方面水性清漆相对稍差。后续实际应用中未大批量采用此方案生产。
综合以上3种工艺方案的环保效果、涂层性能、现有设备条件下的施工性,考虑到现有水性漆技术水平,保障产品质量第一,我们主要采用工艺方案1,并持续对工艺方案2、3进行研究性的验证工作。
1.2 整车应用工艺实例(工艺方案1)
1.2.1 前处理
前处理工序和现有的溶剂型油漆的前处理工序一致:除油、打磨、二次除油。主要的区别在于二次除油时,使用水性漆专用除油剂3920。
1.2.2 底漆的调配与喷涂
准备:提前把涂料放置在物料准备区内,保持涂料温度为18 ~ 28 ℃。注意当涂料仓库温度在18 ~ 28 ℃,则不需进行涂料温度的调节;如果涂料和喷涂温度相差较大时,需提前进行温度调节2 h以上,使涂料温度和施工温度尽量保持接近。
喷漆室温、湿度:温度18 ~ 25 ℃,相对湿度55% ~ 65% (满足水性漆最佳喷涂条件:温度18 ~ 28 ℃,相对湿度35% ~ 70%)。
喷涂工具:上壶1.3 mm口径空气喷枪(SATA)。
正常温度烘烤干燥前,需对表面进行低温、大风量吹扫10 ~ 15 min。
施工参数具体见表3。
水性底漆的喷涂和溶剂型底漆的喷涂状态有较大的不同。第一道水性漆喷涂需1/2 ~ 1/3压枪,走枪速度稍快,进行薄喷,涂层盖住基材,但不需要继续喷涂。第二道喷涂按照正常走枪速度喷涂(同油性漆),随着水性漆的润湿、表干过程的动力,水性漆可以慢慢流平成膜,否则按照油性漆的喷涂习惯与判断标准,很容易造成膜厚过厚、流挂。
1.2.3 刮灰填平、干燥、打磨
原子灰刮涂、干燥、打磨同常规油性漆涂层上的原子灰的相应施工工艺。
1.2.4 中涂喷涂
喷漆室温、湿度:温度18 ~ 25 ℃,相对湿度55% ~ 65% (满足水性漆最佳喷涂条件:温度18 ~ 28 ℃,相对湿度35% ~ 70%)。
喷涂工具:上壶1.....
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