CN103331244A - 水性免中涂涂装预烘干工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水性免中涂涂装预烘干工艺，包括的步骤有：在加热一段前进行气封，气封温度为60-80℃；加热一段，温度为70-80℃，风速为3-5m/s，加热时间为3-4min；加热二段，温度为90-100℃，风速为10-14m/s，加热时间为3-4min；在加热二段后进行气封，气封温度为80-100℃；强冷段，将工件表面温度降低至≤35℃；所述加热一段和所述加热二段保证绝对湿度为10-15g/kg。本发明还提供了一种实现上述工艺的预烘干系统。本发明还公开了采用上述工艺制造的车身和具有所述车身的汽车。本发明能够显著提高水性免中涂涂装后的工件外观质量，并且预烘干系统结构简单，车身、汽车外观质量好。

Description

水性免中涂涂装预烘干工艺及系统

技术领域

本实用新型涉及汽车涂装领域，具体涉及一种在水性免中涂涂装工艺中的预烘干工艺及预烘干系统。

背景技术

由于国家对环保要求不断提高，越来越多的汽车制造商选择使用水性漆涂装。目前应用较多的水性漆工艺是传统的3C2B工艺，其中3C代表三涂层，分别是中涂、面漆和罩光，2B代表两道烘干工序，分别是中涂烘干和面漆烘干，其中含中涂预烘干和面漆预烘干。3C2B生产工艺具有很成熟的使用经验，但它的缺点是，涂装生产线长，是以高成本为代价来实现最大的工艺可靠性和满足所有的质量要求。

在2011年第十四卷第七期的《现代涂料与涂装》，作者为邢文平、葛菲、皮沁，名称为“汽车涂装水性免中涂工艺的应用探讨”的文章中，介绍了水性B1B2工艺流程，其中公开了预烘干条件为60至80℃，时间为3-5min，并对B1B2工艺进行了验证，其中并未涉及预烘干条件对于涂装效果的影响。在2012年第6期的《电镀与涂饰》第31卷，作者为邢汶平、葛菲、邱昌盛，名称为“水性免中涂涂装工艺研究”的文章中，对水性免中涂涂装工艺，以B1B2工艺为例进行了技术效果、影响因素、存在问题的介绍。但该文在探讨中间闪干流平时间的影响时，在预烘干过程中选择了4.5min和7min两个时长进行试验，给出了不同的闪干流平时间对颜色和鲜映性基本无影响的结论，而并未深入探讨预烘干温度、时间等综合因素对工件外观质量的影响。在实际的水性免中涂涂装工艺中，预烘干工艺一般采用两段式加热烘干方式，加热一段温度控制在60±5℃，风口风速控制在6-10m/s，加热时间为1-2min；加热二段温度控制在80±5摄氏度，风口风速不小于10m/s，加热时间为2.5-3min。在实际生产中，一般加热一段与加热二段的时间比控制在1:2左右，这就意味着从加热一段到加热二段需要快速升温。但实际上，采用水性免中涂涂装工艺后，在预烘干前的湿膜膜厚较大，基本会增加一倍以上，快速升温会导致针孔等质量缺陷，而且传统的水性预烘干系统的预烘干时间总和大约为3-4min，烘干时间过短，效果不佳，不利于预烘干后下一阶段的工件处理。依据上述条件进行的预烘干工艺，某些外观质量参数甚至不能达到标准要求。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点，提出一种有利于在水性免中涂涂装中提高预烘干质量、烘干效果更好的预烘干工艺，并提供一种实现此预烘干工艺的结构简单的预烘干系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种水性免中涂涂装预烘干工艺，包括的步骤有：

在加热一段前进行气封，气封温度为60-80℃；

加热一段，温度为70-80℃，风速为3-5m/s，加热时间为3-4min；

加热二段，温度为90-100℃，风速为10-14m/s，加热时间为3-4min；

在加热二段后进行气封，气封温度为80-100℃；

强冷段，将工件表面温度降低至≤35℃；

其中，所述加热一段和所述加热二段保证绝对湿度为10-15g/kg。

优选地，所述加热一段的加热时间与所述加热二段的加热时间的和至少达到6.5min。

优选地，所述加热一段与所述加热二段的加热时间比为1:1。

优选地，所述强冷段的温度为20℃，风速为16-20m/s。

优选地，所述加热一段温度为75℃，所述加热二段温度为90℃。

一种水性免中涂涂装预烘干系统，包括：预烘干室；向所述预烘干室输送工件的输送系统；为所述预烘干室供风的加热系统；在工件的前进方向上，所述预烘干室依次布置有入口风幕、加热一段、加热二段、出口风幕、强冷室，所述加热一段与所述加热二段的长度满足以下数学表达式：

S1=vt₁；S2=vt₂；3min≤t₁≤4min；3min≤t₂≤4min；

其中，S1为加热一段的长度，单位为m；S2为加热二段的长度，单位为m；v为所述输送系统上的工件前进速度，单位为m/min，t₁、t₂分别为工件在加热一段、加热二段所经历的时间。

优选地，所述加热一段与所述加热二段的长度比为1:1。

优选地，所述加热一段与所述加热二段的长度还应当满足以下数学表达式：

$\frac{S1+S2}{v}\≥6.5\min .$

优选地，所述加热系统包括为所述加热一段和所述入口风幕提供循环风的一段加热箱、为所述加热二段和所述出口风幕提供循环风的二段加热箱和为所述强冷室提供冷风的冷风箱。

优选地，所述一段加热箱包括新风阀、过滤器、表冷器、燃烧器和循环风机，风经过所述新风阀、所述过滤器、所述表冷器、所述燃烧器和所述循环风机后进入所述加热一段和所述入口风幕；所述二段加热箱包括循环风机、过滤器和燃烧器，来自于所述加热一段的风经过所述过滤器、所述燃烧器和所述循环风机后进入所述加热二段和所述出口风幕；所述冷风箱包括送风机、排风机、过滤器和表冷器，风经所述过滤器、所述进风机、所述强冷室、所述排风机实现与室外的空气交换。

采用上所述的工艺制造的车身及采用所述车身的汽车。

在本发明的预烘干工艺中，通过对温度、时间、风速的控制，获得了更好的预烘干效果，工件表面漆膜外观质量更好。

进一步地，将加热一段与加热二段的加热时间比设定为1：1，有利于水分充分蒸发和加热速度的平缓上升。

进一步地，加热一段温度为75℃，加热二段温度为90℃，较传统加热一段和加热二段的设定温度高，但温差小，加热一段温度接近其前的气封温度，加热二段温度接近其后的气封温度，因此在确保了较高的烘干速度的同时，使得温度上升更加平稳，减少了针孔等缺陷的出现。

本发明的预烘干系统结构简单，能够满足上述工艺要求。

附图说明

图1是本发明的水性免中涂涂装预烘干系统原理图；

图2是车身通过图1中的预烘干系统过程中车身温度曲线图。

上图中标记说明：预烘干室1、加热系统2、一段加热箱21、二段加热箱22、冷风箱23。

具体实施方式

接下来将结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

表1

表1示出了在传统水性涂装工艺中采用传统的预烘干工艺的工序和工艺要求。由表1可见，加热一段的时间较加热二段的时间短，一般将加热一段与加热二段的时间比设定为1:2，并且在加热一段与加热二段中的加热时间总和一般不超过4min。这就造成了在加热一段的加热时间较短，整体加热时间也较短，而由于水性免中涂涂装中的湿膜厚度较厚，因此漆膜中的水分消除程度并不能满足要求。再加上加热一段与加热二段之间的温度差较大（一般会在加热一段将温度设定为60℃，而在加热二段设定为80℃，两段温度差一般达到20℃），也就是说加热一段到加热二段的温度升高速度较快，因此容易造成针孔等缺陷。而加热一段较高的风速也不利于保证含较多水分的漆膜的质量。

表2

表2表明了根据本发明的预烘干工艺过程。在本发明中，在加热一段前利用风幕进行气封，以保证加热一段的工作状况稳定。并且，气封温度设定为60-80℃，对进入加热一段的工件进行预热。接下来，工件进入加热一段处理，设定加热温度为70-80℃，风速为3-5m/s，加热时间为3-4min。与表1对比可见，加热一段的加热时间变长，这样在加热一段能够带走工件表面大部分水分，同时风口风速降低，漆膜表面质量更好。经过加热一段的加热后，工件进入加热二段，加热温度为90-100℃，风速为10-14m/s，加热时间为3-4min，与表1对比可见，加热二段的加热时间也被延长，漆膜被进一步干燥，虽然此时相对于加热一段提高风速有利于提高漆膜的干燥速度，但风速仍不宜过大，否则仍然会对漆膜质量造成影响，选择10-14m/s是合适的。在加热二段后利用风幕进行气封，气封温度为80-100℃，接近加热二段的温度。由上述可知，从工件经气封进入加热一段、加热二段到经气封结束加热，整个过程中加热时间变长，优选至少达到6.5min，同时温度变化较为平缓，通过对温度、加热时间和风速的综合控制，获得了更好的漆膜质量，从而工件外观质量更好。其中，优选加热一段与加热二段的加热时间比为1:1，在能够满足干燥水分要求的前提下实现了时间的最短，劳动生产率高。优选加热一段温度为75℃，加热二段温度为90℃，相对于传统工艺设定的温度高，温差小，干燥水分效率高，温差变化平缓。在离开气封后，工件进入强冷段，将工件表面温度降低至≤35℃，为水性免中涂涂装的下一步工序做准备。优选强冷段是在温度为20℃，风速为16-20m/s的条件下进行。在上述处理过程中，加热一段和所述加热二段需要保证绝对湿度为10-15g/kg。

表3

表3提供了采用传统工艺对工件进行预烘干与采用本发明的工艺对工件进行预烘干所获得的工件外观质量的对比数据。其中，传统预烘干工艺与本发明预烘干工艺分别采用表1、表2中的参数进行，其它参数相同。由表3可见，针对三种不同颜色的色漆，在水平面和垂直面的长、短波，光泽、鲜映性三个方面，根据本发明的预烘干工艺所获得的表面质量整体优于传统预烘干工艺，尤其是对于白色，传统工艺在鲜映性方面并不能满足要求，而本发明的预烘干工艺能够满足要求。

本领域普通技术人员应当理解，在以上描述中，加热一段、加热二段表示的是时间上的工序步骤，但在以下描述中，加热一段、加热二段表示的是预烘干室的空间物理组成部分。参考图1，为实现本发明的预烘干工艺，本发明的实施例提供了一种水性免中涂涂装预烘干系统，包括：预烘干室1、加热系统2和向预烘干室输送工件的输送系统（未示出）。其中，加热系统2为预烘干室1供风以使预烘干室内各段达到本发明的工艺要求。工件在输送系统的承载下，在完成预烘干上一道工序后，在图中箭头所示的工件的前进方向上进入预烘干室1并在其中运动。在工件的前进方向上，预烘干室1依次布置有入口风幕、加热一段、加热二段、出口风幕和强冷室，并且为了满足本发明工艺的加热时间，加热一段与所述加热二段的长度应当满足以下数学表达式：

S1=vt₁；S2=vt₂；3min≤t₁≤4min；3min≤t₂≤4min；

其中，S1为加热一段的长度，单位为m；S2为加热二段的长度，单位为m；v为所述输送系统上的工件前进速度，单位为m/min，t₁、t₂分别为工件在加热一段、加热二段所经历的时间。优选加热一段与加热二段的长度比为1:1，由于工件是在输送系统上匀速前进的，因此意味着工件在加热一段与加热二段中所加热的时间比也为1:1。优选加热一段与加热二段的长度还应当满足以下等式：

即工件在加热一段和加热二段中经历的时间不少于6.5min。

加热系统2包括为加热一段和入口风幕提供循环风的一段加热箱21、为加热二段和出口风幕提供循环风的二段加热箱22和为强冷室提供冷风的冷风箱23。一段加热箱21将外部新风加热后送入入口风幕提供气封，并送入加热一段使加热一段中的空气温度达到工艺要求。二段加热箱22对加热二段中的空气进行进一步加热升温，达到加热二段工艺要求，并且向出口风幕送风提供气封。冷风箱23完成制冷室与外界的热交换，从而为制冷室中的工件降温。外界的新风经过一段加热箱21中的新风阀、过滤器、表冷器、燃烧器后达到所需温度，然后通过循环风机进入加热一段和入口风幕。来自于加热一段的风经过二段加热箱22中的过滤器、燃烧器后温度进一步升高，经循环风机进入加热二段和出口风幕。室外风经冷风箱23中的过滤器，经进风机进入强冷室，强冷室中的空气与工件进行热交换后，经排风机实现与室外的空气交换。通过控制循环风机、进风机和排风机的运转，既能够控制预烘干室内各部分的风口风速。当然，本领域普通技术人员能够很容易地想象，加热系统1也能够采用其它例如中央空调式的加热、制冷系统。在工件离开强冷室后，进入过渡段为下一道工序做准备。

图2示出的是车身在经过本发明的实施例的预烘干系统的过程中，在预烘干室内的预烘干条件满足表2的工艺要求条件下，车身不同位置处的温度探头检测到的车身温度曲线。车身漆膜在该过程中所获得的外观质量在表3中已给出，在此不再赘述。车身外观质量得到提高，相应地，汽车的整车外观质量也会得到明显改善。

虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不限定于上述实施例。本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (10)

1.一种水性免中涂涂装预烘干工艺，其特征在于，包括的步骤有：

在加热一段前进行气封，气封温度为60-80℃；

加热一段，温度为70-80℃，风速为3-5m/s，加热时间为3-4min；

加热二段，温度为90-100℃，风速为10-14m/s，加热时间为3-4min；

在加热二段后进行气封，气封温度为80-100℃；

强冷段，将工件表面温度降低至≤35℃；

其中，所述加热一段和所述加热二段保证绝对湿度为10-15g/kg。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述加热一段的加热时间与所述加热二段的加热时间的和至少达到6.5min。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述加热一段与所述加热二段的加热时间比为1:1。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述强冷段的温度为20℃，风速为16-20m/s。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的工艺，其特征在于，所述加热一段温度为75℃，所述加热二段温度为90℃。

6.一种水性免中涂涂装预烘干系统，包括：

预烘干室；

向所述预烘干室输送工件的输送系统；

为所述预烘干室供风的加热系统；

其特征在于，在工件的前进方向上，所述预烘干室依次布置有入口风幕、加热一段、加热二段、出口风幕、强冷室，所述加热一段与所述加热二段的长度满足以下数学表达式：

S1=vt₁；S2=vt₂；3min≤t₁≤4min；3min≤t₂≤4min；

其中，S1为加热一段的长度，单位为m；S2为加热二段的长度，单位为m；v为所述输送系统上的工件前进速度，单位为m/min，t₁、t₂分别为工件在加热一段、加热二段所经历的时间。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述加热一段与所述加热二段的长度比为1:1。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述加热一段与所述加热二段的长度还应当满足以下数学表达式：

$\frac{S1+S2}{v}\≥6.5\min .$

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的系统，其特征在于，所述加热系统包括为所述加热一段和所述入口风幕提供循环风的一段加热箱、为所述加热二段和所述出口风幕提供循环风的二段加热箱和为所述强冷室提供冷风的冷风箱，所述一段加热箱包括新风阀、过滤器、表冷器、燃烧器和循环风机，风经过所述新风阀、所述过滤器、所述表冷器、所述燃烧器和所述循环风机后进入所述加热一段和所述入口风幕；所述二段加热箱包括循环风机、过滤器和燃烧器，来自于所述加热一段的风经过所述过滤器、所述燃烧器和所述循环风机后进入所述加热二段和所述出口风幕；所述冷风箱包括送风机、排风机、过滤器和表冷器，风经所述过滤器、所述进风机、所述强冷室、所述排风机实现与室外的空气交换。

10.采用如权利要求1至5中的任一项所述的工艺制造的车身及采用所述车身的汽车。

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