在涂裝涂料領(lǐng)域內(nèi)，安全和低VOC的水性化技術(shù)和工藝已成為涂裝涂料的發(fā)展趨勢之一。塑料件用涂料和涂裝工藝的水性化在國內(nèi)已開始著手推廣應(yīng)用。
塑料件已被成功地廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾，由于節(jié)省資源的時代發(fā)展需求，采用塑料材質(zhì)替代鋼板減輕車身自重以實現(xiàn)汽車輕量化降低油耗已經(jīng)在國內(nèi)作為重要的課題進行研究和應(yīng)用，塑料材質(zhì)在汽車上的應(yīng)用日益廣泛。目前，塑料材質(zhì)在汽車上的應(yīng)用主要分為3類：外裝件、內(nèi)飾件和功能結(jié)構(gòu)件，而無論是作為哪種部件，都需要對這些塑料進行表面處理，而對塑料件進行涂裝是常用的方式。
如今，在涂裝涂料領(lǐng)域內(nèi)，安全和低VOC（揮發(fā)性有機化合物）的水性化技術(shù)和工藝已成為涂裝涂料的發(fā)展趨勢之一。
塑料件用涂料和涂裝工藝的水性化在國內(nèi)已開始著手推廣應(yīng)用。國外某知名廠家開發(fā)成功并應(yīng)用的水性塑料件用涂料相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)和施工要求如表1所示。
水性塑料件用涂料施工工藝
1.前處理
前處理由注塑材料和注塑工藝決定。塑料保險杠是不良導(dǎo)體，容易產(chǎn)生靜電而吸附灰塵，可采用潔凈壓縮空氣通過高壓噴嘴利用電暈放電，使離子化的空氣吹到塑料表面以中和灰塵電荷。根據(jù)產(chǎn)量決定采用手工靜電除塵還是自動靜電除塵。
日韓系保險杠涂裝生產(chǎn)線的前處理僅用手工溶劑（一般用異丙醇）擦拭即可，而歐美則采用強力沖洗除去塑料表面的脫模劑、油污及灰塵。一般由微酸性預(yù)脫脂、微酸性脫脂－水洗－水洗－去離子水洗（加表面活性劑）－新鮮去離子水洗－吹水－烘干－強冷等工序組成。有時根據(jù)需要使用等離子火焰處理表面（如以1 000～2 000℃的高溫丙烷氣或天然氣火焰快速接觸工件表面），可以使塑料表面層分子局部氧化，消除界膜阻力增加塑料的表面能、提高表面的浸潤性并增強附著力，另外還要消除表面的毛刺，提高噴涂合格率。火焰處理后進行靜電除塵處理。
2.塑料保險杠水性噴漆工藝流程
（1）歐美系工藝：前處理－噴底漆－底漆閃干－烘干/強冷－底漆打磨、擦凈－離子化空氣吹－噴面漆底色漆－色漆后預(yù)烘干－噴清漆－閃干－烘干－強冷－檢查－修飾－檢查（合格品入庫，不合格品點補或返工）。
（2）日系3C1B工藝：前處理－噴底漆－底漆后閃干烘干/強冷－噴面漆底色漆－色漆后閃干－預(yù)烘干/強冷－噴清漆－閃干－烘干－強冷－檢查－修飾－檢查（合格品入庫，不合格品點補或返工）。
（3）2種工藝流程的差異：歐美系在噴完底漆后在常溫下閃干7～10min，然后再在80℃的爐溫下烘干17～30min，通過冷風(fēng)吹使工件溫度降至40℃后進行打磨、擦凈和離子化空氣吹再噴色漆；而日系的3C1B工藝則是在噴完底漆后用85℃熱風(fēng)吹2.5～3.5min，然后用22～24℃冷風(fēng)冷卻1.5min以上，最后直接噴色漆。從節(jié)能角度說3C1B工藝更為省資源，但從質(zhì)量控制的難易程度來說歐美系工藝更容易一些。
3.塑料保險杠水性噴漆工藝設(shè)備要求
（1）噴漆室：所有帶漆部件常用不銹鋼制造或者下部水槽及水膜板等底架部分采用不銹鋼材料。
（2）烘干/強冷室：所有內(nèi)板常用不銹鋼制造或滲鋁鋼板，外部采用優(yōu)質(zhì)鍍錫鋼板（見圖1）。
圖1 烘干/強冷室
（3）涂料供應(yīng)及循環(huán)系統(tǒng)（見圖2）：輸調(diào)漆所有部件的選擇必須符合水性漆使用要求，如穩(wěn)壓器、四通閥和管接頭等部件；輸調(diào)漆的供漆泵適用于水性漆使用要求（材質(zhì)、輸出壓力和流量等）；攪拌器選用電動變頻攪拌器保證對涂料較低的剪切力，選用低剪切的攪拌槳葉；所有管路系統(tǒng)均采用SUS316材質(zhì)，并盡量采用焊接方式；避免管線設(shè)計、施工以及其他細(xì)節(jié)設(shè)計部分存在管徑偏小、管道焊接不平整、鈍化處理不到位以及存在循環(huán)盲端等問題，從而影響日后水性漆的循環(huán)穩(wěn)定性以及涂裝質(zhì)量。若是雙組分涂料，油漆供應(yīng)及循環(huán)系統(tǒng)還要適應(yīng)雙組分噴涂。
圖2 涂料供應(yīng)及循環(huán)系統(tǒng)
（4）靜電噴涂裝置：輸漆軟管、換色閥及接地裝置均有特殊要求，絕緣性要求高，計量泵常用不銹鋼制造。
（5）空調(diào)送風(fēng)裝置：能適應(yīng)控制噴漆室、調(diào)漆間和漆庫的溫濕度要求。
（6）油漆及調(diào)漆用純水保溫裝置（見圖3）：能夠很好地保溫，嚴(yán)格控制油漆及純水溫度。
圖3 油漆及調(diào)漆用純水保溫裝置
由于國內(nèi)外清漆水性化技術(shù)還沒有成熟，因此推薦繼續(xù)采用高固體份、低溶劑含量的清漆，在此不作介紹。奇瑞公司B11車型前保險杠塑料件整車效果圖、A15車型塑料件整車效果圖和A1防擦裝飾條塑料件整車效果圖如圖4、圖5和圖6所示。
圖4 奇瑞公司B11車型前保險杠塑料件整車效果圖
圖5 奇瑞公司A15車型后保險杠塑料件整車效果圖
圖6 奇瑞公司A1車型塑料件整車效果圖
水性塑料件用涂料靜電噴涂工藝
1.靜電噴涂的分類：
靜電噴涂施工方法適用于溶劑型和水性涂料，按噴涂設(shè)備不同分為：高速旋杯霧化靜電噴槍和空氣輔助靜電噴槍兩種。
2.塑料件采用靜電旋杯噴涂的優(yōu)勢
靜電旋杯噴涂相對于傳統(tǒng)的空氣噴槍噴涂可以將涂料的利用率提高25%～40%，從而有效地減少涂料的消耗，降低生產(chǎn)成本，同時減少VOC的單車排放量，降低汽車涂裝生產(chǎn)對環(huán)境的污染。
3.塑料件靜電噴涂的條件
由于塑料件良好的絕緣性，表面電阻通常＞1 012Ω，容易造成靜電荷的積累，為適應(yīng)靜電噴涂，通常需要使用導(dǎo)電塑料或?qū)щ姷灼醽硖峁┝己玫膶?dǎo)電性。由于傳統(tǒng)的導(dǎo)電塑料價格昂貴，不適用于汽車工業(yè)的大批量生產(chǎn)。在塑料件上涂不導(dǎo)電底漆成為汽車工業(yè)塑料件靜電噴涂工藝的主流，通常的導(dǎo)電電阻理論值低于106Ω，實際應(yīng)用中低于0.3×106Ω即可滿足生產(chǎn)要求。
施工過程中要保持明確的高壓靜電場，工件必須保證接地良好。
4.靜電霧化原理
將高電壓加至自由流動的漆流上，漆流在電荷的作用下震動并分散成小滴（見圖7）。
圖7-1 靜電霧化原理及旋杯示意圖
圖7 -2 靜電霧化原理及旋杯示意圖
5. 影響施工質(zhì)量的因素
（1）環(huán)境因素：噴漆室溫度、濕度和風(fēng)速。溫濕度控制：23+3℃，濕度 60+5% ，噴漆室保持正壓，噴涂區(qū)沉降空氣速度 0.2～0.4 m/s 。溫度過高、濕度過低和表干過快時，涂層容易產(chǎn)生椐皮等缺陷；溫度過低和濕度過大時，漆膜受重力作用容易產(chǎn)生流掛或涂層內(nèi)水分和溶劑沒有及時揮發(fā)出來導(dǎo)致經(jīng)高溫烘烤后出現(xiàn)針孔、痱子等缺陷。尤其在夏天高溫高濕氣候下，靜電噴涂設(shè)備容易產(chǎn)生跳高壓現(xiàn)象導(dǎo)致生產(chǎn)不連續(xù)、油漆利用率低等。噴涂區(qū)沉降空氣速度過大，帶走的油漆粒子多且漆膜易流墜；速度過小，漆霧四處亂飛遮擋員工視線并附著在噴漆室相關(guān)設(shè)備上影響設(shè)備的正常使用。因此要控制好噴漆室的溫濕度和風(fēng)速。
（2）油漆參數(shù)： 油漆配比、粘度。
施工前要按照施工說明書—TDS內(nèi)容先將參數(shù)調(diào)整好。
（3）噴涂參數(shù)：出漆量、霧化／扇面壓力。
出漆量決定涂層的厚度，不同設(shè)備各有差異，應(yīng)定期校正，保證涂層厚度在規(guī)定范圍內(nèi)。
（4）閃干時間：對生產(chǎn)線而言，閃干時間主要受鏈速影響。閃干時間短，涂層內(nèi)水分和溶劑沒有及時揮發(fā)出來導(dǎo)致經(jīng)高溫烘烤后出現(xiàn)針孔、痱子等缺陷；閃干時間長，漆膜表面過干，涂層容易產(chǎn)生椐皮等缺陷。要合理選擇閃干時間。
（5）烘烤條件：溫度和時間的選擇，直接影響漆膜性能。溫度高、時間長可能會產(chǎn)生過烘烤導(dǎo)致漆膜性能變差；溫度低、時間短，漆膜可能會沒有完全烘干，附著力及機械性能變差。因此要選擇合理的烘烤溫度、烘烤時間和升溫速度。
塑料件靜電噴涂的效率如表3所示。
水性塑料件用涂料在國內(nèi)的應(yīng)用前景
1.由于水性塑料件用涂料的特殊嚴(yán)格要求，因此在國內(nèi)的應(yīng)用目前面臨著如下難題：
（1）傳統(tǒng)塑料涂裝生產(chǎn)線大多沒有改造的空間，因此工藝上無法滿足水性塑料件用涂料的要求；
（2）為了提高利潤，汽車廠商不愿意去采購較高成本的塑料件或者花較高的投資去改造或建設(shè)適應(yīng)水性噴涂的塑料涂裝生產(chǎn)線；
（3）國內(nèi)還沒有頒布實施嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，很多汽車廠家和塑料件廠家采用水性涂料及工藝的愿望不是很迫切；
（4）國內(nèi)車用塑料件的供應(yīng)廠家很多，但是都沒有形成實力雄厚的大集團、大公司，因此沒有持續(xù)的前沿技術(shù)發(fā)展追求和足夠的財力去應(yīng)用新技術(shù)、新工藝；
（5）國內(nèi)各汽車廠家和塑料件廠家對應(yīng)用水性化涂料技術(shù)及工藝的產(chǎn)品質(zhì)量控制缺乏經(jīng)驗，存在擔(dān)心心理，這也阻礙了水性化涂料技術(shù)及工藝在國內(nèi)的應(yīng)用。
2.為了使水性塑料件用涂料在國內(nèi)盡快得到廣泛應(yīng)用，真正達到節(jié)能、環(huán)保和高質(zhì)量的發(fā)展要求，還需要持續(xù)開展下述工作：
（1）國家加大力度倡導(dǎo)清潔生產(chǎn)，盡快頒布實施嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)；
（2）汽車企業(yè)或塑料件生產(chǎn)企業(yè)本身轉(zhuǎn)變觀念，積極研究應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，實行節(jié)能、環(huán)保和高質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展；
（3）涂料生產(chǎn)廠家和涂料技術(shù)工作者繼續(xù)努力拓寬水性塑料件用涂料的施工窗口，適應(yīng)水性塑料件用涂料在運輸、儲存、調(diào)漆、攪拌、噴涂和烘干等特殊環(huán)節(jié)的要求，以使水性涂料得以廣泛應(yīng)用并保護我們的生存環(huán)境。
結(jié)語
綜合來講，水性塑料件用涂料與傳統(tǒng)型溶劑型涂料相比雖然在安全、揮發(fā)性有機溶劑的排放上有很大優(yōu)勢，但其施工窗口窄，在運輸、儲存、調(diào)漆、攪拌、噴涂和烘干等環(huán)節(jié)都有特殊的要求，以及對噴涂環(huán)境的溫濕度、預(yù)烘干嚴(yán)格要求將會增加許多投資和運行成本，目前世界上還沒有得到廣泛應(yīng)用。但相信水性涂料的推廣使用只是時間問題，所以我們應(yīng)關(guān)注水性涂料的應(yīng)用情況和技術(shù)，為將來的水性涂料應(yīng)用做好準(zhǔn)備。
（轉(zhuǎn)載）
