CN109550670A - 一种低温水性三涂一烘涂装工艺 - Google Patents

一种低温水性三涂一烘涂装工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温水性三涂一烘涂装工艺,将金属件预先进行脱脂、磷化、电泳、电泳涂层烘烤固化;塑料毛坯和金属电泳件上件、擦拭、检查;对塑料件进行火焰处理;用等离子风对工件表面进行除尘;在喷房内对工件进行水性2K底漆喷涂,然后进入脱水烘房于70~80℃下预烘干3~5min;待工件表面冷却,入喷房先喷涂一层水性色漆BC1,间隔1~2min,再喷涂一层水性色漆BC1,然后进入脱水烘房于70~80℃下预烘干3~5min;待工件表面冷却,入喷房喷涂2K溶剂型清漆,然后进入烘房于85±5℃保持25±5min;烘烤结束后进行强冷,然后检查修饰下件,合格品直接入库,不合格品点修或返工。

Description

一种低温水性三涂一烘涂装工艺
技术领域
本发明涉及汽车塑料外饰和金属外饰共线涂装工艺,具体是一种低温水性三涂一烘涂装工艺,属于汽车生产制造领域。
背景技术
由于一般塑料件基材不耐高温,因此其涂装多选择低温涂装工艺,随着国家法律法规对VOC排放规定越来越严格,传统塑料外饰涂装工艺VOC排放越来越难满足法律法规要求,目前新建生产线已无法通过环评审核,无法取得生产资质。
目前塑料件涂料主要有溶剂性和水性两大类,水性涂料分低温型和中高温型。其中:
A)溶剂型的涂装工艺3C2B(三次喷涂,两次烘烤)和3C1B(三次喷涂,一次烘烤),国家已经不允许此类工艺新建项目;
B)水性涂料分水性低温型仅为部分涂层为水性,水性化率比较低,部分工艺还需要两次烘烤,能源消耗比较高,生产线比较长,降低VOC效果有限;
C)水性高温型烘烤温度偏高,能耗消耗高,同时对塑料基材选型要求比较高,经济性不好;
随着各主机厂不断深挖轻量化,多种类材料在汽车上应用越来越多,塑料和金属多种材料共线喷涂问题突出。因此新的涂装工艺,必须实现水性化,从生产线建设投入和运营的经济性又要求生产线尽量短,烘烤次数尽量少,温度尽量低,多材质可以共线喷涂。
发明内容
本发明的目的是在不改变汽车涂装设计基材的情况下,提升生产线水性涂料应用率,有效减少VOC排放量,减短生产线长度,减少烘烤次数,实现涂料水性率最大化,低VOC排放,生产线短,能耗低,塑料和金属多种材料共线喷涂。
为了解决上述技术问题,本发明采取的技术方案为:
一种低温水性三涂一烘涂装工艺,包括如下步骤:
S1、金属件电泳;将金属件预先进行脱脂、磷化、电泳、电泳涂层烘烤固化;
S2、前处理:塑料毛坯和金属电泳件上件、擦拭、检查确保工件表面清洁;
S3、火焰处理;对塑料件进行火焰处理;
S4、静电除尘:用等离子风对工件表面进行除尘;
S5、喷涂水性2K底漆:在喷房内对工件进行水性2K底漆喷涂,然后进入脱水烘房于70~80℃下预烘干3~5min,底漆脱水后固体份需≥90%;
S6、水性色漆喷涂:待工件表面冷却,入喷房先喷涂一层水性色漆BC1,间隔1~2min,再喷涂一层水性色漆BC2,然后进入脱水烘房于70~80℃下预烘干3~5min,色漆脱水后固体份需≥80%;
S7、2K溶剂型清漆喷涂:待工件表面冷却,入喷房喷涂2K溶剂型清漆,然后进入烘房进行烘烤,烘烤条件为85±5℃,保持25±5min;
S8、修饰下件:烘烤结束后进行强冷,然后检查修饰下件。
其中,步骤S1将金属件预先进行电泳的作用是增加铝合金防腐性能,后期喷涂底漆,色漆,清漆时不会起泡和脱落。
步骤S2中,塑料件和金属电泳件一同上件,打磨处理塑料毛坯件和电泳件基材缺陷,擦拭除去表面灰尘异物,检查确保工件表面清洁,满足喷涂条件。
步骤S3对塑料件进行火焰处理,提高表面极性,增加涂层与基材附着力。注意金属电泳件禁止进行火焰处理,产线需要能对工件进行识别。
优选地,步骤S5中,水性2K底漆为湘江关西2K水性ASX6000底漆,喷涂的膜厚10~15μm,流平时间为4~6min。此底漆干膜导电性能优,适应自动喷涂,素材适应性广,基材结合力强。
优选地,步骤S6中工件表面需冷却至30℃以下,所述水性色漆BC1和BC2均为湘江关西水性面漆ASX-200H NH-788P,第一层喷涂的膜厚为7~10μm,第二层喷涂的膜厚为3~5μm,第二层喷涂后流平4~6min,此水性漆选择可以有效降低色漆层VOC的排放。耐水耐湿热优异,施工作业性好,适应自动喷涂。
预烘干的目的是:促使漆膜中溶解介质挥发,提高漆膜固含量,增加层间结合力和防止后期漆膜缺陷发生。
优选地,步骤S7中,工件表面需冷却至30℃以下,所述2K溶剂型清漆为湘江关西SOFLEX 7500H清漆,喷涂的膜厚35~45μm,喷涂后流平7~10min;该清漆具有高光泽、高丰满度、高外观、抗流挂,耐侯性优异。
烘烤的目的是使得漆膜快速固化。
优选地,步骤S5、步骤S6和步骤S7中,喷房的温度控制在25±2℃,湿度控制在70%±5%RH。
有益效果:
1、本发明涂装工艺,底漆、色漆全部为水性涂料,水性涂料应用程度高,水性涂料中溶解介质主要为低毒醇类醚类有机物,改善环境作业条件,水性有机溶剂含量在10%~15%,最终VOC排放量很少;
2、本发明底漆采用水性2k体系,可以有效增强基材附着力,提升高压冲水性能,2K体系底漆可以兼容多种基材,实现金属和塑料件共线喷涂,且达到传统涂装的性能要求;
3、本发明涂装工艺,仅有两次脱水一次烘烤,水性底漆和水性色漆喷涂后各自有短暂流平脱水,清漆喷完进行85±5℃保持25±5min烘烤,和传统塑料基材涂装烘烤温度保持一致,塑料基材不需要耐高温特性,塑料粒子材料选择比较成熟和广泛;烘烤次数减少,能源消耗低;脱水烘房烘道比较短,场地占用少,设备投入少,经济性较好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明,本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明低温水性三涂一烘涂装工艺的流程图;
图2是现有低温水性三涂三烘涂装工艺的流程图;
图3是现有低温水性三涂一烘涂装工艺的流程图;
图4是现有高温水性三涂一烘涂装工艺的流程图;
图5a为采用1K底漆涂装后的耐高压冲水测试效果图;
图5b为采用2K底漆涂装后的耐高压冲水测试效果图。
具体实施方式
根据下述实施例,可以更好地理解本发明。
实施例1
如图1所示,该低温水性三涂一烘涂装工艺包括如下步骤:
S1、金属件电泳;将金属件预先进行脱脂、磷化、电泳、电泳涂层烘烤固化;
S2、前处理:塑料件和金属电泳件一同上件,打磨处理塑料毛坯件和电泳件基材缺陷,擦拭除去表面灰尘异物,检查确保工件表面清洁,满足喷涂条件;
S3、火焰处理;对塑料件进行火焰处理,提高表面极性,增加涂层与基材附着力;
S4、静电除尘:用等离子风对工件表面进行除尘;
S5、喷涂水性2K底漆:在喷房内对工件进行水性2K底漆喷涂,水性2K底漆为湘江关西2K水性ASX6000底漆,喷涂的膜厚10~15μm,流平时间4~6min;然后进入脱水烘房于80℃下预烘干3~5min;
S6、水性色漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房喷涂水性色漆BC1,间隔1~2min,再喷涂一层水性色漆BC2,水性色漆BC1和BC2均为湘江关西水性面漆ASX-200H NH-788P,第一层喷涂的膜厚为7~10μm,第二层喷涂的膜厚为3~5μm,第二层喷涂后流平4~6min,然后进入脱水烘房于80℃下预烘干3~5min;
S7、2K溶剂型清漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房喷涂2K溶剂型清漆,所述2K溶剂型清漆为湘江关西SOFLEX 7500H清漆,喷涂的膜厚35~45μm,喷涂后流平7~10min,然后进入烘房85±5℃保持25±5min烘烤;
S8、修饰下件:烘烤结束后进行强冷,然后检查修饰下件,合格品直接入库,不合格品点修或返工。
对比例1
如图2所示为某模塑工厂低温水性三涂三烘塑料件涂装工艺,主要包括如下步骤:
S1、前处理:塑料件上件,打磨处理塑料毛坯件基材缺陷,脱脂水洗烘干除去表面灰尘油污异物,确保工件表面清洁,满足喷涂条件;
S3、火焰处理;对塑料件进行火焰处理,提高表面极性,增加涂层与基材附着力;
S4、静电除尘:用等离子风对工件表面进行静电除尘;
S5、喷涂水性2K溶剂型底漆:入喷房对工件进行溶剂型2K底漆喷涂,2K底漆为BASF、WOERWAG、AkzoNobel,喷涂的膜厚10~15μm,入流平间于23~30℃流平时间8~10min,然后进入烘房于90±5℃下烘干30±5min;
S6、水性色漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房进行水性色漆喷涂,喷涂的膜厚为12~25μm,色漆供应商主要为BASF、WOERWAG、AkzoNobel,入流平间23~30℃流平时间8~10min;然后进入烘房于75±5℃下烘干13±3min;
S7、2K溶剂型清漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房喷涂2K溶剂型清漆,所述2K溶剂型清漆为BASF、AkzoNobel供应,喷涂的膜厚35~45μm,喷涂后入流平间于23~30℃流平时间8~10min;然后进入烘房于90±5℃下烘干40±5min;
S8、修饰下件:烘烤结束后进行强冷,然后检查修饰下件,合格品直接入库,不合格品点修或返工。
对比例2
如图3所示为某汽车生产厂水性三涂一烘塑料件涂装工艺,主要包括如下步骤:
S1、前处理:塑料件上件,打磨处理塑料毛坯件基材缺陷,脱脂水洗烘干除去表面灰尘油污异物,确保工件表面清洁,满足喷涂条件;
S2、火焰处理;对塑料件进行火焰处理,提高表面极性,增加涂层与基材附着力;
S3、静电除尘:用等离子风对工件表面进行除尘;
S4、喷涂水性1K底漆:在喷房内对工件进行水性1K底漆喷涂,水性1K底漆为关西和恩碧所提供,喷涂的膜厚10~15μm,流平时间4~6min;然后进入脱水烘房于80℃下预烘干3~5min;
S5、溶剂型色漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房喷涂溶剂色漆,色漆为关西和恩碧所提供,喷涂的膜厚为12~25μm,入流平间于23~30℃流平时间8~10min;
S6、2K溶剂型清漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房喷涂2K溶剂型清漆,所述2K溶剂型清漆为关西和恩碧所提供,喷涂的膜厚35~45μm,喷涂后流平7~10min,然后进入烘房85±5℃保持25±5min烘烤;
S7、修饰下件:烘烤结束后进行强冷,然后检查修饰下件,合格品直接入库,不合格品点修或返工。
对比例3
如图4所示为某汽车生产厂高温水性三涂一烘塑料件涂装工艺,主要包括如下步骤:
S1、前处理:塑料件上件,打磨处理塑料毛坯件基材缺陷,脱脂水洗烘干除去表面灰尘油污异物,确保工件表面清洁,满足喷涂条件;
S2、火焰处理;对塑料件进行火焰处理,提高表面极性,增加涂层与基材附着力;
S3、静电除尘:用等离子风对工件表面进行除尘;
S4、喷涂水性1K底漆:在喷房内对工件进行水性1K底漆喷涂,水性1K底漆为恩碧和关西所供应,喷涂的膜厚10~15μm,流平时间5min;然后进入脱水烘房于80℃下预烘干4min;
S5、水性色漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房喷涂水性色漆BC,色漆为关西和恩碧所提供,喷涂的膜厚为12~25μm,入流平间于后流平5min,然后进入脱水烘房于80℃下预烘干4min
S6、2K溶剂型清漆喷涂:待工件表面冷却至30℃以下,入喷房喷涂2K溶剂型清漆,所述2K溶剂型清漆为色漆为关西和恩碧所提供,喷涂的膜厚35~45μm,喷涂后流平7~10min,然后进入烘房120±5℃保持20±5min烘烤;
S7、修饰下件:烘烤结束后进行强冷,然后检查修饰下件,合格品直接入库,不合格品点修或返工。
通过对比可知:
1、实施例1工艺底漆色漆涂层均为水性涂料,VOC减排效果明显;基材可以兼容ABS、SMC、PP、PC、金属电泳件;烘烤温度和传统塑料件涂装固化温度一致,烘房设备和喷涂基材无需调整。
2、对比例1仅有色漆涂层使用水性材料,对VOC减排效果不明显;且对比例1工艺流平时间久,同时需要三次烘烤,要求生产线较长,能耗较高。
3、对比例2仅有底漆涂层使用水性材料,对VOC减排效果不明显;对比例2中喷涂材质为PP和ABS常规塑料材质,无法满足金属件涂装性能要求。
4、对比例3有底漆和色漆涂层均使用水性材料,对VOC减排效果明显;但最终固化烘烤温度为120℃,能耗会偏高;对比例3中喷涂材质仅PP/TSOP,此工艺需要基材需要能够承受120℃×30min烘烤条件,一般PP材质无法满足,需要耐高温材质,增加材料成本,目前无法满足金属件涂装性能要求。
图5a和5b分别示出了分别采用1K底漆和2K底漆涂装后的耐高压冲水测试效果图,测试方法如下:
(1)高压清洗机加满水,无需增加清洗剂和加热设备;
(2)在零件上用割刀划×线至涂层底层,每条线的长度为100mm左右,距试样或零件的边缘应不少于10mm;对于大零件,应在整个表面上划3组或以上×线;
(3)把喷管定位在×线的中央,射流垂直于试样,开动清洗机,移动范围自中心往两边移动30±10mm,共移动60mm,移动速率60次/分。测试时间120±3s,水流速度不小于610L/h;
(4)观察并记录出现油漆脱落的面积,同时说明脱落出现的界面,指漆膜之间或与底材之间的分界面;
(5)涂层无脱落表示耐高压清洗性能合格。
由图5a看出采用1K水性底漆涂层样件经高压清洗后在划线处附近出现大面积漆膜从基材脱落,由图5b看出采用2K水性底漆涂层样件经高压清洗后在划线处附近无漆膜脱落。1K和2K水性底漆在同一种PP基材上,2k附着性能明显优于1K。
将本发明工艺与溶剂型三涂一烘涂装工艺的VOC排放量进行对比。《GB24409-2009汽车涂料中有害物质限量》规定了汽车溶剂性涂料的有害物质限量,《中华人民共和国国家环境保护标准HJ 2537-2014》中规定了水性涂料的有害物质限量,具体见表1。
表1
法规溶剂型VOC含量 关西溶剂型VOC含量 法规水性VOC含量 本发明关西水性VOC含量
底漆≤770g/L 底漆≤710g/L 水性底漆≤75g/L 水性底漆≤61g/L
色漆≤750g/L 色漆≤720g/L 水性色漆≤150g/L 水性色漆≤130g/L
从表1可以看出,本发明水性三涂一烘涂装工艺相比传统溶剂型三涂一烘涂装工艺VOC含量显著降低,具有显著的进步。
本发明提供了一种低温水性三涂一烘涂装工艺的思路及方法,具体实现该技术方案的方法和途径很多,以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种低温水性三涂一烘涂装工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S1、金属件电泳;将金属件预先进行脱脂、磷化、电泳、电泳涂层烘烤固化;
S2、前处理:塑料毛坯和金属电泳件上件、擦拭、检查确保工件表面清洁;
S3、火焰处理;对塑料件进行火焰处理;
S4、静电除尘:用等离子风对工件表面进行除尘;
S5、喷涂水性2K底漆:在喷房内对工件进行水性2K底漆喷涂,然后进入脱水烘房于70~80℃下预烘干3~5min;
S6、水性色漆喷涂:待工件表面冷却,入喷房先喷涂一层水性色漆BC1,间隔1~2min,再喷涂一层水性色漆BC2,然后进入脱水烘房于70~80℃下预烘干3~5min;
S7、2K溶剂型清漆喷涂:待工件表面冷却,入喷房喷涂2K溶剂型清漆,然后进入烘房进行烘烤,烘烤条件为85±5℃,保持25±5min;
S8、修饰下件:烘烤结束后进行强冷,然后检查修饰下件。
2.根据权利要求1所述的低温水性三涂一烘涂装工艺,其特征在于,步骤S5中,水性2K底漆为湘江关西2K水性ASX6000底漆,喷涂的膜厚10~15μm,流平时间为4~6min。
3.根据权利要求1所述的低温水性三涂一烘涂装工艺,其特征在于,步骤S6中,工件表面需冷却至30℃以下。
4.根据权利要求1所述的低温水性三涂一烘涂装工艺,其特征在于,步骤S6中,所述水性色漆BC1和BC2均为湘江关西水性面漆ASX-200H NH-788P,第一层喷涂的膜厚为7~10μm,第二层喷涂的膜厚为3~5μm,第二层喷涂后流平4~6min。
5.根据权利要求1所述的低温水性三涂一烘涂装工艺,其特征在于,步骤S7中,工件表面需冷却至30℃以下。
6.根据权利要求1所述的低温水性三涂一烘涂装工艺,其特征在于,步骤S7中,所述2K溶剂型清漆为湘江关西SOFLEX 7500H清漆,喷涂的膜厚35~45μm;喷涂后流平7~10min。
7.根据权利要求1所述的低温水性三涂一烘涂装工艺,其特征在于,步骤S5、步骤S6和步骤S7中,喷房的温度控制在25±2℃,湿度控制在70%±5%RH。
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