概要:水性漆之所以倍受青睞是因為它相對于溶劑型漆在技術上具有如下優點：(1)環保及安全。眾所周知，溶劑型漆主要以芳香族化合物組成的溶劑作為載體（溶劑含量可達60％以上），溶劑屬于易揮發、易燃易爆物，對環境會造成污染，長期吸入有害人體健康。顧名思義，水溶性漆以純水為載體。而水無污染、無毒害。除此之外，用于油漆管道的清洗以及顏色更換清洗所使用的溶劑也將更換為水溶性的清洗溶劑?？偠灾?，水性漆既環保安全，又可最大限度地減少對人體健康的損害。(2)外觀及質量。水性漆相對溶劑型漆而言，兼容性更好，有利于生產工藝的控制和產品的選擇．同時，由于水性漆具有更好的金屬顆粒的排列性，對目前使用越來越廣泛的金屬漆具有更好的視覺效果。(3)油漆材料的技術發展趨勢。當前全球范圍色漆的發展都基于水性漆技術，材料供應商的主要技術開發能力已不再用于溶劑型色漆材料。這意味著如果在國內使用溶劑型漆將導致無法實現與國際同步，而是要花費很大的精力進行水溶性到溶劑型油漆材料的轉化和認證。全球范圍內，水性漆技術越來越廣泛地被零部件和汽車廠商采用，已成為技術發展的必然趨勢。溶劑型和水溶性漆由于自身材料的不同，導致施工方式和設備需求的不同。如果在車間設計時未能充分考慮水性漆的需求而預留改造的空間，基本上是無法在此基礎上實施水性漆。2塑料件水性漆施工設備需求2.1噴涂施工方式溶劑型漆自動噴涂機采用內部加電方式。而水性漆在使用的初期全部為外部加電方式。外部加電方式具有技術成熟、溶劑型漆向水性漆的轉化設備改造簡單、速度快和成本低的優勢。但由于外置的加電手指的原因，也造成了一些不足：手指容易積油漆，清潔頻次增加。手指對機器懸杯移動速度和環境濕度比較敏感，會造成油漆施工傳輸效率的下降，影響漆膜外觀質量。隨著技術的發展，現在水性漆內部加電方式已經在塑料件涂裝生產線上開始應用。內部加電主要有兩種方式：一種是每次噴涂前將水性漆注入集成在機器人手臂上的漆罐里，完成加電后進行噴涂，每次完成噴涂后再返回原位進行加漆。另一種方式是使用兩套漆罐，可放置在噴房外面，一套在進行噴涂時，另外一套進行清洗，可實現連續式生產。目前，提供水性漆內部加電方式的噴涂設備廠商主要有Dürr公司和Fanuc公司等。2.2閃干方式眾所周知，色漆和清漆的濕碰濕工藝要求在進行清漆施工之前，色漆表面的溶劑或水含量必須揮發到一定的程度來確保質量和外觀。通常情況下測得色漆和清漆之間的閃干時間在l～5min之間。溶劑型漆依靠自身閃干可以達到這個要求。水性漆則需要借助加熱烘烤來達到脫水率的要求。而在色漆噴涂之后進入加熱閃干，加熱閃干的通道設計通常推薦為八角形，因為這種設計能夠最大化的利用熱效率，確保熱空氣垂直噴到車身表面，從而可以適當減少滿足脫水率前提下的工藝時間，減少工藝長度。為滿足水性漆加熱和脫水的要求，加熱閃干區域必須設計成溫度和濕度均可調整。最常見的調整濕度的辦法就是在循環空氣中加入新鮮空氣。新鮮空氣的置換比例取決于當地的環境條件。在干燥的冬季，只需很少的新鮮空氣（5%）置換即可，而在濕熱的季節（>27℃和80%的相對濕度），可能需要非常大的新鮮空氣置換量。2.3輸調漆系統許多方面需要在設計時予以考慮。溶劑型油漆系統管路材料比較隨意，不銹鋼和碳鋼系統均可，而水性漆管路則必須選用不銹鋼加鈍化處理的設計?；貕涸O計上必須使用低剪切力的回壓閥。水性漆對油漆的液位控制系統也有較高的要求，因為水溶性的液體在容器內液位下降后，附著在容器壁上的油漆．由于水的揮發容易產生粉末剝落，且無法因為新油漆的加入而得到消除，因此影響噴涂質量。而溶劑型油漆因為加新漆時溶劑自身可沖洗容器內壁，則沒有這種情況發生。在國外的許多調漆間設計中，油漆在供應商工廠已經全部調整完畢，所以使用一個儲漆缸來存放油漆，而來料包裝則直接放在高處的架子上靠重力保持儲漆缸的液位。而在國內，基本上還是使用桶包裝，所以需要在來料桶、油漆儲存缸和輸漆缸間保持缸內液位的穩定。3塑料件水性漆施工工藝3.1水性漆的存儲和運輸水性漆對存儲和搬運方面有一些特殊的要求。因為水的本性致使水性漆對溫度非常敏感，如果水性漆存儲在零度以下的環境內，油漆的可溶解性就會發生變化，因而導致油漆中的一些重要成分發生沉淀。在這種情況下，水性漆會變得不均勻并可能會析出晶粒。即使對這樣的水性漆再加熱，也無法使其回復到均勻的狀態，油漆的特性將會被徹底破壞。另一方面，由于油漆內含有水，水會對傳統存儲油漆的容器進行腐蝕，同時油漆本身容易受二價鐵離子的影響而改變其流變性能。這就要求所有存儲水性油漆的容器必須是不銹鋼或者塑料制成。溫度條件為5～30℃，在運輸過程中需要根據環境溫度進行加熱或冷卻，進行運輸的車輛必須能進行控溫，水性漆存儲區域和調漆間都必須其有溫控功能。通常來說，水性漆可以穩定地存放3個月，超過這一時間則需要對油漆進行重新評估，否則無法保證噴涂質量。具體的保存時間可能因不同的油漆供應商而略有不同。對調漆間來說，環境溫度應該控制在20～28℃，必要的時候可以使用熱交換器來保持油漆溫度。所以最佳的存儲和運輸方式就是讓水性漆始終處于相對恒定的溫度下，這樣在添加新油漆的時候就不需要進行溫度調整了。3.2調漆間工藝參數控制粘度對傳統的油漆來說是一項非常重要的工藝參數，對于水性漆來說，粘度這一概念與傳統的溶劑型油漆溶劑有著較大的差別。水性漆的粘度受剪切力的影響變化很大，在低剪切力的環境下如靜止放置于容器內可以達到很高的粘度，而在管路內循環或者經過自動噴涂機的換色閥進行噴涂的瞬間，由于高剪切力的作用，水性漆的粘度可以下降很多。傳統的溶劑型漆粘度隨剪切力變化很小。通常我們使用FiShe或者Ford杯來進行溶劑型漆粘度的測試，對水性漆而言也可以采用類似的方法進行測試，區別在于使用孔徑較大的Din杯，而且測出的時間并不代表該水性漆的粘度，只是它的流動時間。要得到真正意義上的水性漆的粘度，需要使用專門的設備，例如旋轉式粘度測試儀，分別測定水性漆在不同剪切力條件下的粘度。油漆供應商初期都會在試驗室做出自己所有油漆的粘度曲線，調漆間內所需要做的就是測定流動時間，以判斷在相同的循環系統內的油漆是否穩定或是不同批次的油漆之間是否有大的差異。水性漆粘度對溫度的敏感性相對溶劑型漆來說要弱一些。相對溶劑型漆來說，水性漆技術更需要注意的是低剪切應力控制、穩定的流量以及避免高壓系統。高剪切率、高流量以及高壓都會令水性色漆加速老化，直接影響噴涂質量。為避免出現這一狀況，需要注意以下幾點：(1)供漆壓力、背壓、流速的合理設定。(2)周末或節假日期間在結束生產以后關閉循環系統，儲漆缸內的油漆每日攪拌1-2h，在開始生產前2-3h打開循環。(3)長時間停止生產，盡可能在生產結柬前在系統內保留較低的液位，停產期間處理方法同上，在恢復生產前加入新的油漆進行循環混合。水性漆使用的清洗溶劑與溶劑型色漆完全不同，其主要成分是DI水（80～90%)，其余為溶劑AMIN。需要注意的是清洗溶劑的溫度對清洗效果有較大影響，所以水性漆的清洗溶劑溫度也是一項需要關注的工藝參數，通常保持在40～50℃的范圍內。3.3水性漆的施工特性鑒于水性漆含水量高的特性，噴房內所有的用具均必須是不銹鋼或塑料，并且不能與其它溶劑型漆系統的用具混用。溫度和濕度是噴房內所需要控制的最重要的工藝參數，建議的溫度是25±2℃、濕度是65±5%。由于塑料件良好的絕緣性，表面電阻通常>1012Ω，容易造成靜電荷的積累，為適應靜電噴涂，在塑料件上涂布導電底漆成為汽車工業塑料件靜電噴涂工藝的主流，通常的導電電阻理論值<106Ω，實際應用中<0.3×106Ω即可滿足生產要求。水性漆中最重要的添加劑是流變控制劑或者稱之為RCA，它通過與分散的聚合物顆粒交互作用，從而對流變性能產生重要影響，這使得低固分的金屬漆可以獲得非常高的Flop效果，另外RCA可以令單色漆獲得更高的膜厚而不會發生流掛或者色差。鑒于這點，水性漆在實際的噴涂過程中，較溶劑型漆而言，不容易出現流掛現象。水性漆與溶劑漆成分對比見下圖。在水性漆中，水的含量超過了60%，由于水的揮發熱比溶劑要高得多，所以在施工過程中溶劑型漆可以有50%左右的溶劑揮發，而水性漆僅僅只有25%左右。這是施工完畢以后需要加熱閃干的原因。評價一個水性漆加熱閃干烘房是否達到要求的一個重要指標是經過此閃干區后水性漆的含水量，通常要求控制在10%左右，含過多的水容易引起針孔，含水太少又會影響清漆的施工。最終含水量的多少可以通過含水量試驗來進行測定。具體方法如下：(1)準備20cm×20cm的鋁箔，稱出其質量。將鋁箔固定于車身的不同部位，通過自動噴涂機噴涂后進入加熱閃干烘房。(2)待車身出閃干烘房后取下鋁箔再次稱出其質量。(3)最后計算出車身上不同區域的失水率（要求在90%左右）。點修補的修補工藝基本上與溶劑型漆的修補工藝相同，修補材料可以直接使用線上的水性漆。在高溫烘烤的時候需要注意控制升溫速度，過快會導致出現針孔，建議可以先使用熱風吹后用烤燈進行烘烤。4水性漆質量問題與溶劑型漆施工過程相比，水性漆存在的最大問題是容易產生氣泡和針孔，其根本原因是水性漆中含有大量的水在施工過程中無法及時揮發，在烘房烘烤升溫過程中迅速揮發產生氣泡或針孔。在施工過程中如果發現針孔或氣泡，可以從以下幾個方面去尋找原因。(1)色漆膜厚過厚，特別注意邊緣區域，手工可能會影響到的外表面區域、表面漆膜厚度是否均勻等。(2)色漆閃干烘房狀態，經過該烘房后車身表面是否過濕，可以通過含水率測試來判斷。(3)面漆烘房曲線，尤其是升溫段，對水性漆而言升溫速度比溶劑型的還要敏感得多。(4)清漆的膜厚是否過厚。5結語根據預測，21世紀德國將有超過100%的塑料件涂裝生產線是基于水性漆生產，在美國將有超過95%的塑料件涂裝生產線基于水性漆生產。在亞洲，主流汽車生產廠商已經開始向水性漆進行轉換。隨著全球各國環保法規的日益嚴格，水性漆將必然的成為發展趨勢。水性漆的發展起步于國家對環保法規的日益嚴格，而隨著產品材料的發展水性漆技術優越性得到體現時，越來越多的油漆材料供應商會投入更大的精力進行水性油漆產品的技術開發和研究。伴隨國內材料供應商技術能力的發展以及國家環?？偩种鸩皆圏c"清潔生產"，鼓勵創建"國家環保友好企業"，地方政府也開始鼓勵發展低排放的公司，一些為主流汽車生產廠商提供配套的零部件涂裝線已經開始將水性漆定為未來塑料件涂裝發展的方向。