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水性漆喷涂系统在我国汽车涂装中的实际应用
作者:杨鑫 章军    内容来源:机械工业第四设计研究院涂装工程所471039    点击数:    更新时间:2011-9-13

    4中涂烘干系统

    与传统溶剂型中涂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会产生气泡等弊病,因此需要进行低温预烘,即在80℃的温度下保持5min,使涂料中的水分充分蒸发后,再升温至160℃保温20min使涂膜完成固化。水性中涂烘干工件温度曲线见图2。


图 2 水性中涂烘干工件温度曲线

 临港涂装车间采用Π型中涂烘干炉,加热区分为预烘干、升温、保温等3个功能区,其中预烘干区和升温区采用辐射加热方式,保温区采用热风循环加热方式。辐射与热风循环相结合的加热方式使工件的升温曲线既满足了烘干工艺要求又提高了烘干炉的洁净度,保证了中涂漆膜的高质量。

    5水性面涂底色漆热闪干系统

    对于溶剂型面漆涂装工艺,面涂底色漆和罩光清漆均为溶剂型油漆,在底色漆喷涂后仅需要常温流平数分钟,就可以直接喷涂罩光清漆。而在水性漆面涂工艺中,由于水的难挥发性,需要在喷涂罩光漆之前通过加热干燥的方式将水性底色漆中的水分充分蒸发掉,才能进行下道罩光清漆的喷涂,否则面涂烘干时会产生气泡弊病。水性面涂底色漆热闪干系统用于在水性面涂底色漆喷涂后,罩光清漆喷涂之前将底色漆进行加热烘烤,使之脱水率达到90%以上,保证面涂的成膜质量。热闪干系统作为水性面涂工艺中的关键,核心在于加热循环风系统的温湿度控制。临港涂装车间将热闪干段分为1个升温区和2个保温区,并对每个区的温湿度分别进行精确控制,保证了罩光清漆喷涂之前的底色漆脱水率指标(表2)。


表 2 临港涂装车间水性漆热闪干部分参数

  6涂料循环系统

    涂料循环系统是将涂料以一定的压力和流量输送到喷漆工位的管道供给系统,并在涂装作业过程中控制和保持适当的涂料工艺参数,它包括中央供漆设备、温度控制系统、枪站出口组件和管路等。由于水性漆与溶剂型油漆的粘度特性不同导致了涂料循环系统的差异性,临港涂装车间涂料循环系统要点如下:

    ●采用不锈钢材质以避免涂料对循环系统设备及管路的腐蚀;

    ●采用液压动力系统以保证涂料供给压力的稳定;

    ●采用低剪切的设备消除水性漆粘度特性对涂料特性的影响;

    ●采用特殊的液位控制系统保证涂料稳定供给和避免干结;

    ●采用高精度的温度控制系统保证涂料温度的高稳定性;

    ●纯水加注系统。

    7机器人自动静电喷涂系统

    高压静电旋杯喷涂是以高压静电旋杯为负极、以接地的被涂物为正极,将涂料形成带负电荷的雾化粒子,在电场力的作用下均匀地涂装在被涂物表面上。由于水性涂料的导电特性,在加电施工作业前,被加电的涂料必须与循环管路中的涂料绝缘,加电方式通常可分为外部加电和内部加电。外部加电是通过外部加电手指对涂料进行加电的方式,其缺点是外部加电手指容易被污染,且对旋杯移动速度和环境湿度较为敏感而会造成喷涂效率降低,影响漆膜外观质量,比较适用于对现有溶剂型涂料进行使用水性涂料改造的项目;内部加电又有2种类型:一种是在机器人手臂内部集成涂料罐,每次喷涂前将涂料注入涂料罐加电后进行喷涂;另一种是将涂料注入专用的涂料罐,机器人在每次喷涂时取一个涂料罐进行喷涂,喷涂完毕将空罐放回重新加注涂料,机器人同时取另一个涂料罐喷涂,这种方式也称为“弹匣式供漆系统”。临港涂装车间采用的是FANUC公司最新的P500型壁挂式机器人自动静电喷涂系统,配备了FANUC公司的专利技术——水性漆加电组件和VersabellII型旋杯(图3),其采用的是在机器人手臂内部集成涂料罐的内部加电方式,具有结构简单、维护方便、低成本等优势,喷涂效率可达80%以上。


图 3 P-500 水性漆加电组件

 8结语

    通过对临港涂装车间产品漆膜性能的全面检测,包括外观指标(光泽度、鲜映性、流匀度、颜色等)、力学性能(附着力、强度、耐洗刷、抗高压清洗性能等)、抗石击性能、耐水性、耐化学介质(酸、碱、车用化学品、溶剂等)、耐腐蚀、耐老化、耐温度变化等一系列项目的检测,证明水性漆涂膜质量性能已经全面达到或者超过了溶剂型涂层的性能指标。近几年,水性漆涂装工艺在欧美汽车行业的涂装线上已经得到了普遍使用,在国内合资汽车工厂中,水性漆涂装工艺也已经逐渐成为主流,在上海通用、北京奔驰、北京现代、天津丰田、广州丰田、广州本田、东风日产等合资企业中已经开始用水性漆涂装工艺代替传统的溶剂型漆涂装工艺。上汽临港产业基地作为国内第一批采用水性漆涂装工艺的企业,已经成为我国自主品牌汽车工厂中的节能环保先锋。该项目的成功实施实现了上汽集团“高质量、低成本”的建设目标,为水性漆涂装工艺在国内自主品牌汽车企业中的推广起到了一定的示范效应。

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