汽车用水性漆技术简介.pdf
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1、. ;. 汽车用水性漆技术简介 发表时间 :(2006 年 2 月 20 日 9:2) | 作者 :cmf | 所属栏目 :专利| 来自 :上海涂料 李自松 (上海大众汽车有限公司200072) 摘要:介绍汽车用水性漆的性能、施工工艺、设备、运输及库存,并简要分析其经济效益。 关键词:水性漆;涂装工艺;环境保护 中图分类号: TQ630.7 文献标识码: A 文章编号: 1009-1696(2006)01-0015-04 0 前言 为保护人类生存环境,现今汽车涂装的发展趋势是低公害、无公害化。水性漆的最大优点是涂层 质量堪与传统溶剂型漆相当,但VOC 排放量小。其排放量约为溶剂型漆的三分之一,
2、且是实现金属 闪光漆低公害化的唯一途径。因此,采用水性漆具有重要意义。 近年来,国际上对VOC 排放量的要求越来越严。如1995 年德国大气净化法就规定,车身被涂面 积的 VOC 排放量应小于35sm2。在严格限制VOC 排放量的环保要求促使下,国际上 (特别是欧美国 家)大力发展水性漆。 目前, 欧美汽车工业发达国家均实现了汽车涂装水性化,汽车涂装普遍采用水性 漆,汽车用水性漆及其涂装技术也已成熟,水性漆在品种配套、涂层质量方面可与传统溶剂型漆相媲 美。国际上大力发展的是水性漆技术,而不是溶剂型漆技术,我国如不用水性漆,将来在涂装技术方 面的国际交流与合作会越来越困难,不利于我国汽车涂装技术
3、水平的提高。 目前我国正大力弘扬科学发展观,走可持续发展道路,可以预见对VOC 排放量的要求会越来越 严格。为了保护我们的生存环境,增强在涂装技术方面的国际交流与合作,提高我国汽车涂装技术水 平,我国汽车公司应考虑用水性漆。实际上,国内几家大汽车公司,如上海大众、一汽大众等在近年 新建的油漆车间里均有水性漆预留区,将来只要对设备稍加改造即可应用水性漆工艺。 1 水性漆的性能 水性漆与传统溶剂型漆一样,基本成分包括溶剂、树脂、颜料和添加剂等。水性中涂漆主要有聚 酯和聚氨酯漆, 其施工固体分较高,一般为 50 60。水性中涂漆的抗石击性能优于传统溶剂型中 涂漆。水性面漆的底色漆主要有丙烯酸和聚氨酯
4、漆。水性清漆由于价格较高,目前尚未广泛应用,普 遍采用的罩光清漆是高固体分双组分溶剂型漆。 水性金属底漆与溶剂型金属底漆的溶剂含量比较见表1。从表 1 可看出,水性漆所含溶剂主要是 . ;. 水,树脂分散在水中形成聚合物分散体系;而传统溶剂型漆的溶剂主要是有机溶剂,树脂在溶剂中形 成聚合物溶液。这就是水性漆与溶剂型漆的最大差别。 表 1 水性金属底漆与溶剂型金属底漆的溶剂含量比较 水性金属底漆低固体分溶剂型金属底漆 体分21 13 有机溶剂14 87 水65 0 水的独特性质 (表 2)使水性漆的性质也较不一般,在许多方面与传统溶剂型漆不同。 表 2 水与有机溶剂的物理性质比较 比较项目有机溶
5、剂水对水性漆的影响 表面张力 /(mN m-1) 29.0 72.0 表面张力大,易流挂、缩孔等。 蒸发热 /(kJkS-1) 350450 2258 蒸发热和热容值大, 热容值 /kJ(kgK)-1 1.62.0 4.18 水蒸发慢,易流挂,需设置中间加热挥 发区。 介电常数2.375.10 80.37 导电性好,对静电喷涂有特殊要求。 (1)颜料分散性不好。 水性漆属于聚合物分散体系,颜料分散性不是很好,因此须采取措施加以改善。 (2)分散粒子的稳定性差。 溶解的分子对剪切力、热、pH 等都很稳定,而分散的粒子不稳定,因此要对分散体系采取稳定 措施。分散粒子受剪切力后会被破坏,因而须考虑在
6、制造、输送水性漆过程中避免剪切力的作用。分 散粒子对pH 值很敏感,漆中混入酸性物质会形成酸性粒子,从而产生胶化破坏水性漆。还有水性漆 在运输过程中受寒冻结后分散粒子也会被破坏。 (3)表面张力大。 水的表面张力大(见表 2),故水性漆的表面张力也较大,在施工过程中要加强管理,否则涂装时 易产生下列缺陷和漆膜弊病: a.易流挂; . ;. b.展平性不好; c.易产生缩孔、针孔; d.不易伸人被涂物表面的小细缝中。 (4)蒸发热和热容值高,受温度、湿度的影响大。 水的高蒸发热和热容值(见表 2)使水性漆中的水蒸发慢。溶剂型漆中溶剂总量的50在喷涂雾化 过程中挥发掉,而对于水性漆仅为25。水蒸发
7、慢在涂装时易产生流挂,且使涂装效率变差。因此, 需设置中间加热区将水从水性底漆涂层中强制挥发出去。在喷涂清漆前必须把90的水从水性底漆涂 层中除掉 (防止在最终烘烤时沸腾的水穿过清漆挥发出来)以获得最佳的漆膜外观,从而避免水性底漆 被清漆返溶。 水的蒸发速率与相对湿度密切相关,相对湿度高时,水的蒸发速率很低。因此,喷漆室的相对湿 度和温度必须控制在一定范围内,以确保喷漆雾化过程中适量的水挥发掉,并且使水和有机溶剂在涂 膜中保持适当平衡。这个适当的平衡是很重要的,其可使涂料有合适的表面张力以润湿喷涂表面(见表 2)。 (5)导电性好。 水的介电常数大(见表 2),因此水性漆的导电性好,一般水性漆
8、的电阻小于0.1M),而溶剂型漆 有一定的电阻:0.520M 。水性漆的导电性好,当采用静电喷涂时有特殊要求。 (6)腐蚀性大。 水性漆含有大量水,因而对容器、输送管路、喷漆室体等易受潮部位有腐蚀性,需用不锈钢或塑 料制品。 (7)流变行为。 流体粘度随剪切率的增加而减少时称为假塑性流体。假塑性流体的流变行为与其流变所走路径有 关,也就是对时间有依赖,故称之为触变性流体。杜邦公司的水性金属漆和水性色漆本质上属假塑性 流体。 BASF 公司的水性漆具有触变性,其粘度取决于所用的剪切速率及其剪切历程,基于水性漆的 特性,用流杯测量粘度值不具有重现性,只有用旋转粘度计测出包括低剪切速率下和高剪切速率
9、下的 数据点完整流变曲线才能给出水性漆流变行为的完整特性。 2 水性漆的施工工艺 目前欧美普遍采用的水性漆涂装工艺体系是:阴极电泳漆+水性中涂漆 +水性底色漆 +高固体分溶 . ;. 剂型罩光清漆。 水性漆的施32-12 艺与溶剂型漆不同, 水性中涂烘干时需增加红外线升温和保温过程, 水性底漆喷涂后增加加热挥发过程。一般的水性漆施工工艺如下: (1)喷涂水性中涂漆。 (2)中涂烘干,工艺参数如下: 挥发:室内条件下5min; 红外线升温: 23min,7010(车身 ); 红外线保温: 35min,7010(车身 ); 循环热空气升温:约5min,165175(车身 ) 循环热空气保温:15m
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