水性浸涂涂料的适用性

1.水性环氧酯漆在汽车底盘上的应用

东风公司某汽车厂底盘涂装过去采用手工刷涂L01-1沥青磁漆，虽然成本较低，占用场地面积小，但劳动强度大，涂装质量差且不稳定，与底盘专业厂要求不相匹配。在技术改造过程中，建成了涂装车间，内含两条涂装线，其中一条是底盘浸涂线。底盘浸涂线布置在涂装车间标准厂房内，按照工艺流程，布置脱脂至强冷工序间的运输采用步进式链传动。底盘走完1号链后，用转换车起吊浸入水性环氧酯漆浸涂槽，上下浸涂两次，提升后成15°角沥漆，然后再转挂到2号链上，该链以匀速前进进入烘道内，如图7-3所示。

图7-3 底盘浸涂线平面布置

（1）工艺流程 结合设计流程，并在工艺试验的基础上确定以下工艺参数：

1号链：脱脂（65～75℃，8min）→喷淋水洗Ⅰ（60～70℃，4min）→喷淋水洗Ⅱ（60～70℃，4min）→沥水→烘干（60～90℃）→强冷（室温吹干，8min）→转挂行车→起吊→浸涂（上下两次），提升速度（1.2m/min，沥漆，15°）→转换到2号链。

2号链：赶漆（赶去兜状区多余的漆）→烘干（140～160℃，30min）→强冷（室温吹干）→用电动行车吊到存放地点、自检→缺漆点局部补漆→待检验。

（2）工艺参数 在底盘涂装过程中同时保证下列工艺参数：底盘浸涂漆时间大于1min；槽液温度为10～30℃，槽液参数控制见表7-1；沥漆时间大于5min；烘烤工艺为140～160℃，30min。

表7-1 槽液参数控制

（3）涂装质量 该厂的底盘规格较长，形状比较复杂，纵梁为槽梁，有槽形、矩形，外侧装有多个附件。以前，底盘钢材未去氧化皮，表面状态较为恶劣，油污、脏物附着很多。后来，底盘钢材表面进行氧化皮去除，表面处理后，浸涂质量明显提高，其综合性能优于手工刷涂，已累计生产6万多副底盘，收到了较好的效果。

（4）现场的工艺管理要点

1）保持浸涂槽内各处固体分含量均匀，减少底盘兜漆处的兜漆量，防止二次流平时凹处的积漆量。

2）底盘各零部件在焊接总成之前，不得有严重锈斑和涂覆重油。

3）流水线预处理工艺中，须加强脱脂处理，控制脱脂槽碱度，定期清理脱脂槽、水洗槽内所沉积的污垢，常换水，使水洗Ⅱ游离碱度小于3点。

4）水洗槽的温度应保持在60℃以上，一方面便于清洗，另一方面底盘出槽水分易蒸发，减少带水入槽的可能性。

5）定期拆洗预处理三槽中喷淋头，以免堵塞引起喷淋压力降低。

6）对浸槽内的水性环氧酯漆，使用中要严格控制固体含量，根据季节适当调整。

7）多注意环境温度、漆温的变化所引起的黏度变化，掌握温度与黏度的关系。

8）浸涂槽要定期开动搅拌泵，以防沉淀，同时需设置恒温设施。温度太低不利于流平；温度太高溶剂蒸发快，漆增稠快。

9）底盘浸涂时，必须以点动电葫芦的方式，上下移动两次。因为底盘表面有微量水膜，水与漆相溶需要一定的时间，而且底盘中还存在一些死角。

10）底盘从浸涂槽提出后，通过改制行车使底盘成15°角停留在漆槽上空，设法沥尽余漆，之后对局部进行人工赶漆，以免使兜漆部位产生疏松的大块条。

11）槽液的配制选用去离子水或蒸馏水，补加混合溶剂（水+乙二醇单乙醚）时，应先使水与溶剂混合后投入漆槽中，不能直接向漆槽内加水，否则漆面出现大面积乳白。混合溶剂加入后，要熟化2h以上再投入生产。

12）在连续生产过程中，有时水性环氧酯漆的pH值会偏高，这主要是底盘预处理碱液没洗净带入浸涂槽内的缘故。根据pH值的上升幅度来决定有机酸的加入量。

13）槽体类长期工作，都有沉淀问题，当沉淀量大到影响浸涂质量时，就要实施清槽工作，清槽后进行漆液分析与小试。

（5）涂膜缺陷产生原因及处理方法 根据底盘出现的质量问题进行分析与处理。涂膜缺陷产生原因及处理方法见表7-2。

表7-2 涂膜缺陷产生原因及处理方法

水性环氧酯漆使用施工方便，性能良好，涂装设备投资费用较低，国内目前已有多家汽车厂用于底盘的浸涂工艺，收到了较好的效果，具有进一步推广应用的价值。

2.水性丙烯酸环氧漆在汽车车架上的应用

某汽车制造厂车架涂装，过去采用手工喷涂C06-1铁红醇酸底漆和C04-42黑醇酸磁漆，占用生产面积较大，生产率低，难形成均衡生产，涂料利用率低，污染大，劳动强度高。另外，由于车架结构及形状复杂，容易产生漏喷现象，再加上醇酸类涂膜的硬度低、耐水性差，严重影响了车架的涂装质量。该厂通过调研，在工艺试验的基础上，设计安装了年产3万台水性丙烯酸环氧漆的浸涂生产线。

（1）车架浸涂工艺 结合工厂实际，在工艺试验的基础上确定了如下工艺流程：

脱脂（45～50℃，4～8min）→水洗→“二合一”除锈磷化（40～45℃，4～5min）→喷淋→热水烫洗（80～90℃）→浸涂（室温，1min）→沥漆（大于15min）→烘干（140℃，30min）→补漆→交验。

（2）浸涂生产线平面布置 浸涂生产线平面布置如图7-4所示。

按照工艺平面布置，脱脂至沥漆工序的运输采用单轨电动葫芦，生产组织采用步进式，预处理每个电动葫芦吊装清洗四个车架后，再返回重新吊装车架焊接总成。车架一次浸涂四个，吊放在沥漆架上，沥漆15min后，用电动葫芦将车架吊到烘道地面输送链上，烘烤30min后出烘道，烘道链速为0.6m/min，烘烤方式采用远红外辐射。

（3）浸涂参数

图7-4 浸涂生产线平面布置

1）原漆技术指标见表7-3。

表7-3 水性丙烯酸环氧漆原漆技术指标

2）施工参数及检测频率见表7-4。

表7-4 施工参数及检测频率

（4）施工管理要点

1）在焊接总成之前，车架各零部件应进行除锈处理。油锈必须处理干净，否则，不仅影响磷化质量及涂膜附着力，而且不易浸上漆。在车架预处理工艺中，须加强磷化处理，提高涂膜的附着力和耐蚀性。

2）热水槽的温度保证在85～90℃。一方面，车架出槽后，车架的水分蒸发快，减少了工件带水入浸漆槽；另一方面，车架在浸漆前余温尚在35～40℃，能够提高涂膜的附着力及流平性。预处理后的车架应尽快浸漆，利用车架热浸后的余温，才能保证外观质量，这一点在冬天施工非常重要。

3）设计中尽可能减小浸漆槽体积，缩短槽液的更新周期，以避免带入的杂质离子过多，从而造成槽液粗化，影响漆液稳定性。该厂目前1个月左右能达到1个更新周期。

4）浸涂时，依靠漆液在工件上的黏附涂上漆液，若黏度过高，工件涂上的漆液就多，涂膜增厚，将延长沥漆时间，涂膜还会出现较明显的流痕；若黏度过低，工件能涂上的漆液相应就少，涂膜也就薄。因此，水性丙烯酸环氧漆的黏度控制非常关键，通常控制在120～150s。对于冬夏温差不大的区域，例如云南，冬天的气温一般都大于15℃，故浸涂槽不需要设置保温设备。

5）工件浸涂时，必须点动电葫芦，上下移动4～6次，时间约为1min，这是因为工件带水，水与漆的相溶需要一定的力度和时间。

6）沥漆时间要大于15min，低于15min，涂膜易产生爆孔及针孔。沥漆时，工件放在沥漆架上，应尽可能沥尽余漆，否则在兜漆部位容易产生爆孔。

7）槽液的配制应用去离子水，补加原漆应在下班后进行，让新漆与旧漆具有充分的混合时间。如当天补加漆当天生产，那么涂膜质量不好。

8）每天生产前应充分用工件搅拌漆液。在生产过程中若泡沫较多，可用水与乙二醇二丁醚质量比为80∶20的混合液洒到槽液表面，可将泡沫消除。

9）必须保证烘道温度为140～150℃，烘干时间达30min，使涂膜充分固化。若固化不好，涂膜硬度低，遇水易溶胀。

（5）涂膜性能对比 手工喷涂与浸涂的涂膜性能对比见表7-5。由表7-5可以看出，车架浸丙烯酸环氧漆的涂膜综合性能优于手工喷涂涂膜。

表7-5 手工喷涂与浸涂涂膜的性能对比

车架浸水性丙烯酸环氧漆的涂装工艺具有施工简单，容易操作，设备投资少，槽液稳定，环境污染小，无火灾危险，焊缝及内腔均能涂上漆等优点。该涂装工艺较车架喷涂工艺而言，提高了材料利用率，生产率及产品质量，减少了环境污染，但也存在不足之处，如施工黏度较高，易产生流痕，涂膜厚度不均匀等。

3.水性丙烯酸漆在汽车车架上的应用

某汽车公司生产的汽车零部件达200余种，包括内饰件、外饰件及底盘零件，且全部在该公司车架车间浸涂线上涂装，工艺质量要求涂膜具有良好的装饰性及耐蚀性。原采用水性环氧聚酯漆，使用中其溶剂消耗量高达20%～30%（质量分数），槽液稳定性差，涂膜易出现流挂、缩边、漏底、发花等弊病，须大量返修，而且浸涂过程中槽液散发大量有害气体，污染环境，伤害员工身体健康，所以须将其更换。

通过多方对比测试，选用了低污染、高环保的水性丙烯酸漆。经一年在浸涂线的施工应用，各项理化性能指标良好，无须溶剂补加，槽液稳定，管理简便，涂膜性能良好。

（1）涂料组成与性能 水性丙烯酸漆以水为溶剂，以醇醚类溶剂为助溶剂，丙烯酸系列单体经溶液聚合后作为主成膜物。采用的主要颜料包括锶铬黄、4号炭黑、二氧化硅、沉淀硫酸钡；助剂选用BYK（毕克）化学公司产品；交联剂采用水性氨基树脂（HMMM），经过研磨分散调制而成。该涂料可应用于汽车底盘零件及装饰件的涂装，既可喷涂，也可浸涂，适于底面合一涂膜使用。水性丙烯酸漆属热固性涂料，由于聚合物的分子链上含有相当数量的活性官能基团，如羧基、羟基、氨基、醚基、酰胺基等，一方面保证其水溶性；另一方面，在热固化时，活性基团与交联剂（水性氨基树脂）中的羟甲基、甲氧基发生交联反应，形成致密网状结构涂膜，具有丙烯酸及氨基漆双重涂膜性能，如高光泽、保光、保色性，高耐候性及良好耐蚀性。(www.xing528.com)

（2）施工工艺参数确定 水性丙烯酸漆主要施工工艺参数为固体含量、黏度、pH值、漆温、浸涂时间等。在pH值、漆温得到保证的条件下，涂膜厚度取决于漆液黏度。施工温度低有利于漆液的稳定，但是温度过低，黏度升高，浸涂后涂膜流平性差，膜厚且流痕增多，混入的气泡不易消除，烘干后形成气泡针孔，造成涂膜弊病；温度高于30℃时，漆液中助溶剂和胺类挥发迅速，pH值下降，漆液体系变坏，水溶性变差。为维持槽液稳定，实际控温选择为15～30℃。

1）浸漆黏度-温度曲线。随着温度升高，黏度降低。温度降低1℃，黏度一般上升2～4s。水性丙烯酸浸漆的黏度-温度曲线（涂-4杯）如图7-5所示。

图7-5 水性丙烯酸漆的黏度-温度曲线

2）浸漆黏度稀释曲线。由原漆黏度起，随加水量增加，黏度明显下降，待水的加入量继续增大，黏度略有回升（假稠现象）。持续加入稀释剂，曲线下滑较快，漆液水解，体系将完全破坏。水性丙烯酸浸漆的黏度-稀释曲线（稀释剂：去离子水，温度：25℃±1℃，涂-4杯）如图7-6所示。

图7-6 水性丙烯酸漆的黏度-稀释曲线

3）工艺参数。根据试验，确定投槽浸漆的工艺参数如下：

固体含量：33%～38%；稀释比：（2.6～3.6）∶1；黏度：30～40s（25℃，涂-4杯）；温度：15～30℃；pH值：8～10；膜厚：16～24μm。

（3）浸涂工艺及槽液管理

1）浸涂工艺。浸涂工艺如下：

挂件（无锈）→脱脂、表调（喷淋，50～60℃，3～5min；总碱度：15～16点，0.15～0.2MPa）→水洗（喷淋，0.15～0.2MPa）→水洗（喷淋，0.15～0.2MPa）→磷化（喷淋45～55℃，3～5min）→水洗（喷淋0.15～0.2MPa）→纯水洗（喷淋，0.15～0.2MPa，≤150_μS/cm）→烘干（热风循环，100～120℃）→浸涂（固体含量：36%～39%，黏度：30～40s，温度：15～30℃）→沥漆（10min）→闪蒸（50～60℃，3～5min）→烘干（140℃，30min）→检查（卸件）。

2）槽液及工艺管理。浸涂槽液控制、参数变化及对涂膜的影响见表7-6。

表7-6 浸涂槽液控制、参数变化及对涂膜的影响

3）涂膜弊病及对策。涂膜弊病及对策见表7-7。

表7-7 涂膜弊病及对策

（4）存在的问题及改进方向

1）水性涂料油水不溶，悬链油滴落易造成涂膜缩孔，需加强悬链设备管理。工件经脱脂、磷化后，如有黄锈存在，会影响浸涂效果。因此，需加强管理，保证磷化均匀细致，克服浸涂缩边及提高耐蚀性。

2）丙烯酸漆受温度影响较大，温度每降低1℃，黏度升高2～4s。在冬季，应适当降低施工固体含量以降低黏度，但膜厚偏薄，故应增加保温装置。

3）普通离心泵密封性差及水性涂料添加时带入空气，导致产生气泡。由于消泡困难，所以采用液下泵及下班后加料的办法，调整循环3～4h后，静止4～5h消泡。

4）保证闪蒸时间（温度达50～60℃，3～5min），从而保证流平。升温过急，将造成爆孔。

5）丙烯酸漆静止时有桔皮现象，长期不用时，加装防尘盖板，减少溶剂及胺类挥发，漆皮可返溶，但导致黏度增加，必要时应补充专用溶剂。

采用水性丙烯酸漆，提高了产品的耐蚀性和外观装饰性，涂膜流平性好，硬度大，光泽高，耐擦伤性好，能满足公司产品质量要求。同时，水性丙烯酸漆施工安全，无溶剂补加，减少了环境污染，保证了员工身体健康，且无火灾隐患。

4.水性醇酸氨基漆在农用车上的应用

近年来，我国农用车产业发展迅速，对其外观的装饰性和耐候性等都有了更高的要求。某农用车生产厂家和相关设计院经过多方面比较，对其原有农用车的驾驶室、车厢和车架涂装线进行了重大技术改造，采用水性醇酸氨基漆作为底漆。

（1）原生产线情况 原有农用车的驾驶室、车厢和车架涂装线是不连续的，前一个车间内设有一个“四合一”预处理水泥槽，主要进行农用车驾驶室、车厢和车架的脱脂、除锈、表调及磷化处理，工件表面处理不彻底，涂膜附着力差。后一个车间内设有两个封端式水旋喷漆室和两个间歇式烘干室，生产率低，两个车间之间工件的转运全靠人工，劳动强度很大，劳动环境极其恶劣，工艺流程不畅。

（2）水性醇酸氨基漆

1）水性醇酸氨基漆的特点为：以水为主要溶剂，挥发性有机物含量低；不易燃烧，有利于安全生产；气味小，低毒，有助于改善施工环境及保护施工人员的身体健康；一次浸涂涂膜厚，保护性能好；具有极好的柔韧性和物理力学性能；可以单独使用，也可与水性面漆或溶剂型面漆配套使用。

2）水性醇酸氨基漆性能指标见表7-8。从表7-8可看出，其涂膜性能指标与阳极电泳涂膜基本相当。

表7-8 水性醇酸氨基漆的性能指标

（3）技术改造后的生产线

1）涂装工艺流程为：上件→浸喷脱脂（40～60℃，4min）→浸喷水洗（常温至50℃，1min）→浸渍除锈（40～60℃，5min）→浸喷水洗（常温至50℃，1min）→浸喷磷化（40～60℃，5min）→浸喷去离子水洗（60～70℃，1min）→高压去离子水洗（常温，1min）→热风吹干→浸涂（25℃，1min）→吸漆→转挂→底漆烘干（140℃，30min）→冷却→喷涂面漆→流平（8min）→面漆烘干（120℃，30min）→下线。

工件在预处理工序的运输方式，采用PLC集中控制的双吊钩程控葫芦，单链起吊。起吊重量为2t，起吊高度为4m，运行速度为8～14m/min。采用组合吊具，可以分别吊挂驾驶室、车厢和车架，然后经过转挂将工件放置在垂直地面输送链上，链速0～1.5m/min无级调速。垂直地面输送链上设有专用小车，小车上有自动离合机构，可以方便地实现专用小车与输送链的离合。

该涂装线生产能力为单班年产1万辆车，其中包括驾驶室10000件，车厢10000件，车架10000件。生产任务繁忙时，可考虑双班生产。

2）涂装工艺特点如下：

①预处理采用浸喷结合方式。采用的脱脂剂去油污力强，低泡沫，使用方便；采用的除锈剂，不含硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等强腐蚀性成分，无异味，无酸雾，操作环境好；除锈速度快，无过腐蚀和氢脆，无残酸残碱的加速腐蚀现象，延长设备使用寿命。

②磷化工序采用新型无渣磷化工艺。克服了传统的磷化工艺存在的溶液沉渣多、挂灰重、槽液稳定性差、工艺控制复杂等难题。

③预处理工序输送装置采用双吊钩程控葫芦运送工件，共设5台，每台双吊钩程控葫芦可以吊挂2个驾驶室或3个车厢或3个车架，大大提高了生产率。

④在除锈和磷化工序中设置了强排风系统，将有害气体排出室外，更好地保护人身健康。

⑤将原有水旋喷漆室和烘干室搬迁改造上线，充分利用原有设备进行改造，循环水泵和送、排风机的位置不动，利用原有的循环水池及排污系统，降低了投资费用。

图7-7 预处理槽体的布置

⑥预处理各槽体成封闭环形布置，槽体支承面低于水平地面，槽体外围设环形排水沟，方便排水和冲洗地面，如图7-7所示。

（4）浸涂设备

1）槽体。浸涂槽采用槽外热水加热，并设置副槽、袋式过滤器、热水储槽和板式换热器，槽体保温层厚度100mm。溶液通过耐腐蚀泵在板式换热器中与热水换热，热水温度应控制在80℃以下，以保护水性醇酸氨基浸涂漆免受高温损坏。浸涂槽的阀门采用耐腐蚀隔膜阀，循环水泵为耐腐蚀化工泵，机械密封。

2）制水设备。采用电渗析法制水，制水能力为1t/h，制成的去离子水通过管路进入浸涂槽和调漆槽。

3）接漆盘在浸涂槽后，应设置接漆盘及操作平台，有护栏、钢板网及上、下扶梯。在接漆盘下放有接漆桶，以利回收漆液。

（5）底漆烘干室

1）垂直地面链及输送小车。输送小车与地面链可实现自动离合，地面链链速为0～1.5m/min，无级调速，并在上、下工件的地方设置急停点，以防发生意外。

2）底漆烘干室外形尺寸18000mm×3000mm×2800mm，由原烘干室改造而成。它采用高红外辐射板加热，循环风机热风循环，循环风经过滤器过滤。总功率为250kW，烘干温度为100～160℃，烘干时间为20～30min。升温25min，温度可达160℃。主电路设计能满足炉温为180℃的工作要求。采用液晶显示，可自动控温。

底漆烘干室采用双空气风幕阻热，并设置手动保温折叠门，厚度为50mm，以便升温和不工作时的保温。

炉体壁板设计成子、母槽插板连接，现场拼装；炉体外壁采用厚度1mm的冷轧板，内壁采用厚度为1mm的渗铝板，保温岩棉厚度为100mm。

（6）注意事项 经过改造后的农用车驾驶室、车厢和车架涂装线的工艺流程顺畅，设备及输送装置布置紧凑，充分利用了空间，物流通畅，提高了生产率，减轻了劳动强度，产品质量大大提高，达到了设计改造的目的。但在实际生产中，应特别注意以下几个问题：

1）工件磷化后，要用高压去离子水喷洗，以保证磷化液不进入浸涂槽。

2）工件经磷化、去离子水清洗后，要用热风吹干，而且吹得越干越好。

3）工件浸涂后，要求沥漆10min以上，以便工件上的涂膜流平。

4）从目前情况看，水性醇酸氨基漆只能作为底漆浸涂，不能作为面漆浸涂。