关于国产水性漆在汽车涂装输送设备表面处理应用中出现问题的研究

姚志鹏

摘要：采用水性涂料代替传统的溶剂型涂料可以大幅减少表面处理过程中挥发性有机化合物（VOC）的排放量，下面就我司使用的某国产水性漆在汽车输送设备表面处理过程中出现的问题及解决办法做一些探讨和研究。

关键词：国产水性漆；汽车涂装输送设备；表面处理；环境保护

随着国家对环境保护要求越来越高，传统油性漆不能满足日益严苛的排放要求，水性漆应运而生，水性漆最早应用于对人体健康影响较大的家装行业，随后逐渐向其他行业扩展，并得到大量应用。国内汽车主机厂是水性漆大面积应用的先驱，也取得了显著的效果，各汽车主机厂目前使用的水性漆主要以美国杜邦Dupont公司、保洁PPG公司和日本关西涂料为主，国产水性漆很难进入各大主机厂。而应用于传统制造业的工业水性漆，由于起步较晚，技术积累不够，导致在使用过程中出现较多问题，现就我司使用的某国产水性漆在汽车输送设备表面喷涂过程中出现的问题做一些探讨和研究。

1．表面处理工序过程及装备简述

1.1表面处理工序过程

抛丸清洗喷水性底漆烘干      喷水性面漆      烘干

1.2表面处理设备

通过式抛丸机、空气压缩机、燃气式烘干炉（最高温度100℃）。

1.3表面喷涂过程问题简述

1.3.1在潮湿环境中出现漆面起泡现象。

1.3.2面漆烘干后出现气泡。

2.原因分析

2.1原因分析及验证的策划及步骤

2.1.1查阅水性漆相关资料了解其特性，为原因分析打下理论基础。

将问题清单反馈至水性漆供应商，并要求其限期提供原因分析及解决措施。

2.1.2对供应商提供的原因分析及解决措施进行分析与讨论，并评估其合理性与可行性，必要时邀请供应商参加专题讨论。

2.1.3将讨论通过的解决方案进行实际验证，并持续监测。

2.1.4将可行的解决方案进行落地固化形成制度、作业文件。

2.2水性漆的特性

 传统溶剂型涂料是用有机溶剂作为分散介质和稀释剂的涂料，而水性涂料则是以水作为分散介质和稀释剂的涂料。水与溶剂作为涂料分散介质和稀释剂的特性差别主要表现在：

2.2.1 挥发性差异

水更加难于挥发，在高湿度条件下容易使漆膜产生流挂现象。

2.2.2 表面张力差异

水的表面张力高于溶剂，不对涂料加以调整会影响到漆膜成品的表面质量。

2.2.3 导电率差异

水的导电率远高于溶剂，会对静电喷涂带来影响。

2.2.4 粘度特性差异

水的粘度受剪切力影响变化很大，在受到高剪切作用时，水性涂料的粘度会下降很多，会对调漆带来很大影响。

2.2.5 对金属材料的腐蚀性差异

水对金属材料有较大的腐蚀性，会对与之接触的涂装设备造成腐蚀。正因为水与溶剂存在上述不同的特性从而导致了水性涂料和溶剂型涂料在诸多方面的差异性，也导致了在喷涂施工时，水性漆与传统溶剂型漆需要不同的设备系统与之相适应。

2.2.6 水性涂料的施工工艺窗口

涂料的施工工艺窗口是指以涂料施工所必须具备的环境温度和湿度要求的上下限值为四条边长所构成的近似四边形，它是喷漆设备系统设计必须具备的基本输入条件。与传统溶剂型涂料相对宽松的施工工艺窗口相比较，水性涂料对于喷涂环境温度和湿度条件有着更加严格的要求，通常水性涂料要求的施工温度为20~26℃，湿度为60%~70%，但为了更好地保证生产质量，在喷漆设备系统设计时设定的窗口条件更为严格，一般要达到：温度（23±1）℃、湿度（65±3）%的控制精度要求。

2.3可能的原因

2.3.1厂家回复

厂家A：

问题1：烘干后漆面出现裂纹、气泡（批次、局部）

厂家回复：

1.保证漆膜厚度的一致性，异形件的喷涂应将不易上漆部位先薄喷一遍，再进行整体涂装。

2.漆膜厚度一般建议控制湿膜厚度80微米以内。

3.烘烤前保证充足的流平时间，一般建议10-15分钟，避免直接烘烤。

4.烘烤温度建议60-80℃）

问题2：喷涂过程发生流挂，烘干后流挂处出现海绵状气泡且不易返修。

厂家回复：

1. 一次性喷涂过厚；
2. 加水量过大，漆液粘度过低。建议根据施工现场温度湿度调整加水量，尽量做到薄涂多次。为了获得良好的涂膜效果，客户在使用过程中可根据挂漆情况调整加水比例，若喷涂过程中出现流挂或遮盖力不理想等现象，可减少加水比例或不加水（加水比例控制在0-10%之间），以便达到最佳涂膜效果。调好的漆液必须在2小时内用完，避免出现色差或固化失效。

厂家B：

问题1：烘干后漆面出现裂纹、气泡（批次、局部）

厂家回复：

该问题出现在图片中所示部位，经沟通了解该结构位置处有一条缝隙，涂料对缝隙润湿过程中气体外排形成气泡，烘烤时缝隙内气体受热膨胀体积增大，将漆膜破坏形成裂纹。建议在喷涂施工前对边角等特殊部位用刷涂法进行预涂，可有效避免裂纹和气泡问题；

问题2：喷涂过程发生流挂，烘干后流挂处出现海绵状气泡且不易返修。

厂家回复：

流挂与喷涂粘度和涂装厚度相关，粘度越低、厚度越厚越容易产生流挂现象。流挂处漆膜较厚，烘干过程中漆膜表面先干燥，内部的水蒸气挥发形成气孔，出现海绵状气泡。该问题出现在水性环氧富锌底漆施工过程中，锌粉密度大，容易沉淀。标准HG/T 3668《富锌底漆》中指出“对于锌粉浆组分，打开容器，用调刀或搅拌棒搅拌，允许底部有沉淀，若经搅拌易于混合均匀，则评为搅拌混合后无硬块，成均匀状态。”因此，水性环氧富锌甲组份允许出现沉淀现象，搅拌后混合均匀视为正常。配漆前建议使用机械搅拌将甲组份分散均匀，再与乙组分混合、调黏使用。涂装过程中调黏后的漆料放置时间较长，需重新搅拌均匀后使用。

造成干喷的原因主要有：气压较大而漆流量较小、温度较高、相对湿度较低等喷涂后无法正常形成漆膜。建议喷涂过程中使用涂4杯，将涂料粘度控制在20-30s，根据粘度调整喷枪的压力和出漆量，保证喷涂后成膜状态。

2.3.2与传统溶剂型喷涂施工后即进行烘干不同，由于水的挥发性较低，水性中涂喷涂施工后直接进行高温烘干可能会产生气泡等弊病。

2.3.3由于是采用手工有气喷涂，局部涂层厚度不均匀，加之喷涂工序与烘干工序时间间隔较短，可能导致烘干过程出现气泡。

2.3.4由于烘干过程涂层底部水分未挥发彻底，水性漆有效成分未完全反应形成稳定漆膜，导致水性漆耐水性差，出现起泡现象。

2.4验证及解决方法

在面漆烘干前增加流平和低温预烘干工序，工序过程如下：

抛丸清洗喷水性底漆烘干      喷水性面漆      流平

低温预烘干烘干

通过水性漆厂家的意见反馈及实际喷涂效果，决定在面漆完成后进行10~15分钟的流平工序和流平后60度左右的低温预烘干工序，通过一段时间的验证，效果良好，前期出现的面漆烘干起泡和耐水性不好等问题基本解决。

2.5结语

1.通过一段时间的试验及验证，前期遇到的问题基本上都得到了解决，其中涉及到标准及工艺流程更改的需要工艺人员进行确认并对相应的工艺文件、标准等进行修订并发布。

2.水性漆耐水性差的原因：

①双组份水性漆在喷涂后没有经过充分反应即进行烘干导致其未形成稳定的漆膜，导致整体性能出现下降；

②水性漆厂家的配方存在缺陷。

3.出现起泡裂纹等原因：对水性漆的产品特点、喷涂环境要求等了解不足，仍然按照油性漆的工艺方案进行，导致出现前期的相应问题。

4.工艺人员及施工人员对水性漆的特性了解深度不够，工序过程不合理等问题，同时也发现我司使用的国产水性漆在质量稳定性、水性漆颗粒度的均匀性、水性漆颜色的准确性等存在一定的提升空间。这些也是我们后续需要加强控制的方面。

5.对供应商供货的技术要求不明确，导致出现漏洞，后期需明确对供应商的技术要求，优化供货验收流程，建立车间使用过程的及时反馈机制。

本次关于水性漆喷涂过程中出现问题的研究得到了公司采购人员、生产人员、工艺人员、质检人员、油漆厂家技术人员、油漆供应商、以及部门领导、公司领导的大力支持，在此表示衷心的感谢。

参考文献

杨鑫.章军. 水性漆喷涂系统在我国汽车涂装中的实际应用. 机械工业第四设计研究院涂装工程所.2009