傳統(tǒng)的汽車涂料是溶劑型涂料，其中的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物：在通常壓力條件下，揮發(fā)并參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物）揮發(fā)到大氣中會(huì)危害人類健康、污染環(huán)境。隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)相繼制訂了保護(hù)環(huán)境的法規(guī)，限制VOC 排入大氣。為了控制汽車涂裝時(shí)帶來(lái)的環(huán)境污染，美國(guó)和歐洲的環(huán)保法規(guī)對(duì)VOC 都有明確規(guī)定。如德國(guó)的大氣凈化法已成為整個(gè)歐洲的法規(guī)，該法規(guī)要求每1 m2涂裝面積的VOC 排放量在35 g 以下，要求非常嚴(yán)格。
我國(guó)在2002 年6 月頒布了《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》，并于2003 年1 月1 日起實(shí)施；在2009 年9 月30 日發(fā)布了強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 24409—2009《汽車涂料中有害物質(zhì)限量》，并于2010 年6 月1 日起實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車用涂料中的VOC 含量進(jìn)行了限制。
水性涂料可大大降低VOC 的排放，水性中涂漆和水性底漆現(xiàn)已成為成熟的有效降低VOC 排放量的涂料，在國(guó)外已實(shí)現(xiàn)商品化，在我國(guó)也有一些大的汽車公司使用。水性底漆可與溶劑型罩光清漆、水性清漆等配套。本文重點(diǎn)介紹汽車用水性中涂漆及水性底漆的組成及其靜電涂裝設(shè)備。
1水性涂料的特點(diǎn)
水性涂料是以水為溶劑或分散介質(zhì)的涂料，由于水的特性與有機(jī)溶劑有很大不同，所以水性涂料相對(duì)于溶劑型涂料也有很大差異。在使用水性涂料時(shí)，熟知這些差異非常重要。
1.1 表面張力大
水的表面張力比有機(jī)溶劑的表面張力大得多，水的表面張力為72 mN/m，有機(jī)溶劑類約為25 mN/m。由于表面張力的差異原因，在平整的鋼板上滴落一滴水成圓形，假如是溶劑，則擴(kuò)散開(kāi)。
1.2 難潤(rùn)濕、不易溶
與有機(jī)溶劑相比，水對(duì)顏料難潤(rùn)濕，與樹(shù)脂不易混溶。
1.3 汽化溫度高
水的汽化溫度高，會(huì)導(dǎo)致涂料噴涂時(shí)不易揮發(fā)、涂料霧化時(shí)不易蒸發(fā)、蒸發(fā)易受環(huán)境（濕度）影響。溶劑的揮發(fā)受溫度影響大，溶劑的沸點(diǎn)可控制其揮發(fā)速度；水的蒸發(fā)受濕度影響大，很難控制。汽車用水性中涂漆及水性底漆在涂裝工序中呈現(xiàn)出的蒸發(fā)的影響及控制難的問(wèn)題如圖1 所示。
1.4 易流掛
水性涂料與溶劑型涂料相比更易發(fā)生流掛弊病。為控制流掛，需要注意以下兩點(diǎn)：第一，控制涂裝室的溫、濕度；第二，控制好涂料的黏度，賦予涂料觸變性，保證噴涂時(shí)殘留水分較多時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生流掛。
1.5 觸變性
觸變性是指在施加外力作用時(shí)黏度發(fā)生變化的現(xiàn)象。水性涂料的黏度隨著攪拌力的增強(qiáng)而降低，如圖2 所示。水性涂料的觸變性在涂裝工藝中的體現(xiàn)如圖3 所示。
1.6 氣泡
如果水性涂料采用與溶劑型涂料相同的烘烤工序，則會(huì)導(dǎo)致漆膜中水分的殘留（產(chǎn)生氣泡），因此在水性涂料中導(dǎo)入了預(yù)熱（P/H）工藝。導(dǎo)入P/H 工藝能使漆膜里的水分得到充分的蒸發(fā)（NV>80%），從而防止烘烤時(shí)出現(xiàn)氣泡、控制因體積收縮造成的流掛以及以熱風(fēng)使漆膜表面流平。
2 汽車用水性涂料的基本問(wèn)題及其防治
水性涂料的設(shè)計(jì)方案主要起因于水和有機(jī)溶劑的物理特性不同，因此在涂料和涂裝設(shè)備方面必須要有相應(yīng)的對(duì)策，見(jiàn)表1。
3 汽車用水性涂料的組成
典型的配套及功能分工如圖4 所示。
汽車用水性底漆典型的基本組成見(jiàn)表2。
4 汽車用水性涂料對(duì)涂裝設(shè)備的要求
4.1 輸調(diào)漆系統(tǒng)
由于水是腐蝕介質(zhì)，會(huì)造成金屬腐蝕，引起設(shè)備損壞和產(chǎn)生金屬離子，影響水性涂料的性能。因此水性涂料的貯漆容器和輸送管路需使用不銹鋼材質(zhì)制作，并應(yīng)經(jīng)過(guò)化學(xué)鈍化處理，另外還需要有針對(duì)水性涂料的高觸變性的供給用軟管及有足夠處理能力的泵。水性涂料一般在供貨時(shí)已經(jīng)調(diào)整了黏度，在生產(chǎn)線調(diào)漆室不用稀釋。
4.2 靜電噴涂設(shè)備
與溶劑型涂料相比，水性涂料電阻較小，如果用傳統(tǒng)的靜電印加方法會(huì)導(dǎo)致漏電，需要采用專用的靜電噴涂設(shè)備。通常水性涂料采用直接（內(nèi)部）帶電方式和間接（外部）帶電方式進(jìn)行涂裝，如圖5 所示。
隨著機(jī)器人靜電噴漆替代往復(fù)式自動(dòng)靜電涂裝機(jī)的自動(dòng)噴涂技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)發(fā)成功了與涂裝機(jī)器人配套應(yīng)用的彈匣杯式高壓組件系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱彈匣式涂裝法，參見(jiàn)圖6。這種系統(tǒng)把涂裝機(jī)器人和傳統(tǒng)的輸漆系統(tǒng)徹底分離，做成獨(dú)立的涂料罐（彈匣），彈匣可與旋杯進(jìn)行快速組合，壓送涂料。換色時(shí)只需更換彈匣，僅清洗噴杯，彈匣不需清洗，因此換色時(shí)涂料和溶劑的損失小，換色可在短時(shí)間內(nèi)完成。彈匣式涂裝法的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)適用于溶劑型涂料和水性涂料的靜電噴涂，且涂著效率高，還可適用于臨時(shí)的小批量顏色涂裝，設(shè)備簡(jiǎn)單易維護(hù)。不足之處是用簡(jiǎn)易機(jī)器人搬運(yùn)彈匣，投資偏高。
4.3 噴漆室
噴漆室應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，與溶劑型涂料相比，水性涂料對(duì)涂裝作業(yè)環(huán)境及施工條件等均有更高要求和嚴(yán)格規(guī)定。水性涂料對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求：最佳相對(duì)濕度RH（65±5）%，溫度（23±3）℃，空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)速0.3~0.5 m/s。
4.4 預(yù)熱（P/H）裝置
因水的蒸發(fā)率低，因此水性涂料噴涂后濕涂膜難晾干（濕涂膜中的水分必須蒸發(fā)掉90% 以上，才能濕噴下一道涂料，并且防止烘干時(shí)的突沸引起氣泡）。為加速水分蒸發(fā)，在水性涂料進(jìn)行濕噴下一道涂料或烘烤之前，必須使?jié)衿崮そ?jīng)過(guò)預(yù)熱（P/H）裝置。
5 結(jié)語(yǔ)
在過(guò)去的十多年中，汽車用水性涂料的涂膜性能和施工性能有了很大的提高和改進(jìn)，與溶劑型涂料相比，水性涂料的歷史較短，其應(yīng)用受到設(shè)備投資大、作業(yè)環(huán)境要求嚴(yán)格等制約。但可預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)將開(kāi)發(fā)出性能超過(guò)溶劑型涂料的水性涂料。隨著我國(guó)環(huán)保法規(guī)的完善，則必將促進(jìn)和加速我國(guó)汽車用涂料向環(huán)保型涂料的更新?lián)Q代。
（轉(zhuǎn)載）
