淺談乘用車免中涂涂裝工藝

 高謙  （北汽福田汽車股份有限公司制造工程本部，北京  102206）

0  引言

   近年來(lái)，節(jié)能環(huán)保是世界發(fā)展的主題，世界各國(guó)的汽車制造企業(yè)在此方面都投入大量資金進(jìn)行研究，不斷改善工藝設(shè)備，提升工藝水平。這些企業(yè)對(duì)乘用車涂裝過(guò)程的耗能和污染更加重視，并且都在組織各方面資源，不斷研發(fā)，在涂裝工藝方面已取得很大的進(jìn)展。通過(guò)優(yōu)化和簡(jiǎn)化涂裝工藝，達(dá)到節(jié)能減排和降低運(yùn)行成本的目的。乘用車涂裝中逐漸由3C2B工藝過(guò)度為簡(jiǎn)化三涂層工藝，這些新工藝的實(shí)施及推廣，是逐漸實(shí)現(xiàn)乘用車涂裝節(jié)能減排的重要措施之一。

   目前簡(jiǎn)化三涂層涂裝工藝，主要有日系和歐美系2個(gè)方向。前者主要為3C1B工藝，如：日本涂料及關(guān)西的3C1B工藝；后者為采用二涂層涂裝工藝，如杜邦公司的Eco-concept（2010）工藝、PPG公司新開(kāi)發(fā)的“B1 : B2”緊湊油漆系統(tǒng)以及巴斯夫公司的IP雙底色工藝等。

1 免中涂工藝簡(jiǎn)介

1.1 免中涂工藝流程對(duì)比

  免中涂工藝在不同涂料廠商叫法及工藝有所不同，目前主流工藝名稱有：IP2、B1B2及Eco-concep。

  其中IP2為BASF公司免中涂工藝，B1B2為PPG公司免中涂工藝，Eco-concept為Dupont公司免中涂工藝。表1為三者的涂料及涂裝工藝流程差異。

   下面主要以B1B2工藝為例介紹免中涂工藝。

1.2 B1B2工藝介紹

   B1B2是美國(guó)PPG公司開(kāi)發(fā)出的免中涂工藝，其水性漆涂裝工藝流程如下：

    前處理→電泳→烘干→電泳打磨→焊縫密封膠→膠烘干（120℃,15-20min）→B1外表面噴涂（室溫閃干，4-6min）→B2內(nèi)表噴涂→B2外表噴涂→預(yù)烘干（60-80℃，3-5min）→清漆（室溫閃干 6-7min）→烘干（140℃,20-25min）

    在現(xiàn)代乘用車涂裝體系中，中涂層是一個(gè)非常重要的涂層，主要有5大功能，分別是：1）填充功能；2）吸收紫外線功能；3）抗石擊功能；4）發(fā)色功能；5）遮蔽功能。如果取消中涂層后，紫外線會(huì)透過(guò)面漆層（底色漆+清漆）照射到電泳底漆層，會(huì)使傳統(tǒng)電泳漆產(chǎn)生光氧化分解和粉化，造成電泳與面漆的結(jié)合力降低，最終導(dǎo)致面漆層龜裂和剝離。B1B2工藝采用B1底色漆替代中涂，B1底色漆為實(shí)色漆，一般有白和灰兩種顏色，使用的面漆底色漆和傳統(tǒng)的底色漆相比有所不同，具有抗紫外光功能，可防止紫外線對(duì)電泳產(chǎn)生影響；因此，在保證面漆漆膜的特性外，其具備完全替代中涂層的各種功能。B1B2工藝由于取消中涂層，因此涂料的填充功能減弱，涂層膜厚均勻性在構(gòu)膜過(guò)程中就變得尤為重要，為此可在檢查段設(shè)機(jī)器人在線自動(dòng)檢測(cè)裝置，實(shí)時(shí)在線對(duì)濕漆膜進(jìn)行檢測(cè)，在線自動(dòng)檢測(cè)裝置見(jiàn)圖1。

   另外由于工藝簡(jiǎn)化容易出現(xiàn)漆膜質(zhì)量弊病，因此在施工過(guò)程中需嚴(yán)控閃干時(shí)間及涂料參數(shù)，以保證最終涂膜質(zhì)量。并且清漆需采用雙組份，在低厚的情況下提高涂膜的飽滿度及性能，并達(dá)到與新材料的良好配套。

    B1B2工藝是在電泳漆膜上直接噴涂面漆，由于省去了中涂工序，涂膜的填充性下降，缺少中涂打磨這一中間環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量缺陷休整，因此對(duì)底材和電泳漆膜表面質(zhì)量要求較嚴(yán)格，要求電泳漆膜表面無(wú)大面積顆粒、流痕、縮孔、針孔、氣泡、黃淌等缺陷，粗糙度Ra值不高于0.3μm，目前國(guó)內(nèi)自主品牌乘用車生產(chǎn)企業(yè)沖壓件水平相對(duì)較低，甚至有些車廠還需要刮膩?zhàn)?，利用該技術(shù)會(huì)對(duì)涂層質(zhì)量有較大影響。表2為電泳粗糙度Ra值在0.28μm及0.76μm時(shí)，按照B1B2工藝噴涂，進(jìn)行相關(guān)對(duì)比的試驗(yàn)結(jié)果。

  從表2中可以看出，電泳粗糙度對(duì)面漆外觀（尤其是長(zhǎng)短波）影響很大，因此在選擇此工藝時(shí)需要詳細(xì)評(píng)估底材質(zhì)量、沖壓及焊裝工藝水平是否可以滿足涂裝質(zhì)量準(zhǔn)入要求，以減少投產(chǎn)后漆膜質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 B1B2工藝質(zhì)量控制難點(diǎn)

   B1B2質(zhì)量控制難點(diǎn)高于現(xiàn)有3C2B工藝，其主要容易出現(xiàn)的缺陷有：

     失光：主要是由于底涂B1與面漆B2個(gè)涂層濕碰濕相互混溶導(dǎo)致。

    橘皮度差：主要是由于底面粗糙度較差，且B1涂層的填充性不足導(dǎo)致。

    抗石擊性下降：由于B1B2為W/W工藝，兩涂層之間沒(méi)有界面，導(dǎo)致涂膜對(duì)沖擊能量吸收力的下降，增加了碎石擊打到車體鋼板的破壞幾率。

    金屬漆外觀及光澤降低。由于缺少BC2的二道金屬漆涂層，對(duì)于金屬漆車身外觀及光澤造成降低。（可在BC2階段增加二道噴涂解決此問(wèn)題）

1.4 B1B2工藝施工注意要點(diǎn)

  與傳統(tǒng)3C2B體系比較，由于B1B2體系為B1、B2兩個(gè)涂層W/W工藝，并具有低膜厚涂裝的特殊性，所以在施工中需要注意的問(wèn)題點(diǎn)較多：

   溶劑型B1B2體系對(duì)各涂層的溶劑揮發(fā)速度更加敏感。在施工控制中，必須通過(guò)量化的方式控制涂料中溶劑的揮發(fā)速度，即涂著NV（揮發(fā)梯度）的控制。     

   車身各部位施工均勻性：必須保證車身各部位施工均勻，否則會(huì)導(dǎo)致顏色、外觀的不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)回滲、失光等涂膜弊病。

   目前車身施工中一般采用手工噴涂?jī)?nèi)腔，這樣使內(nèi)腔的施工均一性較難控制。所以采用B1B2工藝時(shí)，內(nèi)腔問(wèn)題點(diǎn)較多。也可以采取內(nèi)腔部只噴涂B2工藝，但對(duì)遮蓋力較差的顏色，內(nèi)外腔顏色的統(tǒng)一很難控制。

    預(yù)烘烤：通過(guò)預(yù)烘烤工藝，使涂膜在下道噴涂工序前，達(dá)到較好的表干狀態(tài)，所以預(yù)烘烤中，必須最大程度保證車身各部位達(dá)到一致的效果。

    溫濕度控制：溫濕度影響到溶劑揮發(fā)速度，必須保證噴漆室中的溫濕度穩(wěn)定。

   影響B(tài)1B2體系外觀的因素相對(duì)較多，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中車身外觀較難達(dá)到實(shí)驗(yàn)室水平，較3C2B外觀稍差，水平面較容易滿足要求，垂直面外觀不容易滿足要求，需加強(qiáng)控制。

 1.5  B1B2與3C2B工藝經(jīng)濟(jì)及VOC排放比較

    B1B2涂裝工藝與3C2B涂裝工藝按照涂裝每輛轎車比較：材料成本增加約7%；設(shè)備成本降低約15%；人工成本降低約10%；能源成本降低約8%；生產(chǎn)效率提高約30%；總成本比較約降低15%左右，VOC減排約30%?；緮?shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)性及VOC減排對(duì)比見(jiàn)表3。

1.6 免中涂工藝國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況

  “B1B2”工藝在英國(guó)牛津?qū)汃RMini工廠有應(yīng)用實(shí)例。目前國(guó)內(nèi)的奇瑞汽車、上汽通用五菱汽車和上海通用煙臺(tái)工廠、江淮汽車均對(duì)“B1B2”工藝進(jìn)行了評(píng)估或者準(zhǔn)備進(jìn)行評(píng)估。上汽通用五菱汽車股份有限公司分別使用手工噴涂工藝和機(jī)器人靜電旋杯工藝進(jìn)行了溶劑型“B1B2”工藝試驗(yàn)。目前江淮轎車工廠已經(jīng)在安徽的乘用車第三工廠調(diào)試B1B2工藝，這也是目前最早實(shí)施B1B2工藝的自主品牌乘用車工廠。

   巴斯夫IP(integratedprocess中文翻譯為集成工藝）工藝已發(fā)展了兩代，均有應(yīng)用實(shí)例，目前集成工藝II在英國(guó)牛津?qū)汃RMini工廠和大眾公司墨西哥Puebla工廠采用在PUebIa工廠使用于捷達(dá)轎車上。值得注意的是，在墨西哥Puebla工廠，集成工藝Il和杜邦Eco-concept是在罩光清漆同一條生產(chǎn)線上使用的，兩種工藝均噴涂杜邦公司的2K清漆。

   Eco-concept工藝已通過(guò)德國(guó)大眾體系評(píng)審，在大眾墨西哥Puebla工廠和西班牙工廠Pamplona使用，用于捷達(dá)轎車。從使用記錄上看，與傳統(tǒng)水性涂料的涂裝工藝相比，涂膜外觀質(zhì)量確實(shí)有所降低。根據(jù)杜邦公司報(bào)道，相對(duì)水性涂料的3C2B涂裝工藝，兩家工廠能源消耗降低30%，VOC降低10%，油漆耗量降低20%。

2  結(jié)語(yǔ)

   在乘用車涂裝中采用免中涂涂裝工藝，經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保和節(jié)能效果明顯，該工藝除具有保證面漆漆膜的特性外，還具備完全符合乘用車涂膜質(zhì)量要求的各種功能，是實(shí)現(xiàn)乘用車涂裝節(jié)能減排采取的重要措施之一，在涂裝生產(chǎn)工藝中值得推廣與應(yīng)用。