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安川喷涂机器人|双组分水性低温涂料在客车涂装试应用
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从客车行业特点、设备改造、水性漆产品特性等方面综合分析，介绍了水性漆在客车行业推广的难点。通过水性漆样板性能检测、样车试用等方法测试了目标产品的性能，从而选择出了适用范围广、性价比高的水性漆产品，在一定程度上降低了设备改造费用和生产运营成本。
人们环保意识的提升和对生活品质的追求，使得对环境的要求也越来越高，与之相应的国家环保政策也越来越严苛，因环保不达标被勒令整改甚至关停的企业比比皆是，因违规而被处罚的事件更是时有发生。推进绿色涂装、加强清洁生产成了行业共识。作为绿色涂装的重要组成部分，水性漆的推广应用尤为重要。行业内乘用车新建项目几乎全部采用水性漆工艺，尤其是免中涂的水性漆工艺备受推崇。和乘用车相比，客车行业目前尚处于试验推广阶段。制约水性涂料在客车行业大规模应用的原因主要有2个方面：1）现有客车生产线基本上都按照传统双组分溶剂型漆的工艺设计建造，改造费用大；2）双组分低温水性漆在客车行业内应用较少，尚不成熟，整体成本较高。
1 客车涂装推广水性漆难点
1.1 设备改造难度大
现有的客车生产线基本按照传统溶剂型漆施工条件建造。喷漆室不具备恒温恒湿条件，大部分喷漆室只有加热功能，高温高湿状态下无法降温除湿。室内风速一般在0.4 ~ 0.6 m/min，不能满足水性漆闪干所需风速条件。烘干室一般采用单个室体设计，不具备预烘干段，无法满足水性漆预烘干要求。各室体内壁板材料多以镀锌板为主，长期接触水气有腐蚀风险。因此对现有传统生产线改造计划涉及涂装几乎各个环节，难度大，周期长。为了更好地推广水性漆产品，传统客车生产线通常需要进行以下改造。
1.1.1 调漆间/仓库
水性涂料一般要求存储在5 ~ 35 ℃的环境下，客车行业调漆间和仓库一般不具备调节温度功能，需要对调漆间和仓库进行改造，增加温度调节功能。
1.1.2 喷漆室
1）室体结构：客车生产企业一般采用水悬喷漆室，个别较落后的企业仍使用干式喷漆室。无论哪种结构的喷漆室，其室体内部包括门内壁、墙体内壁、室体骨架等结构均需考虑水的腐蚀性，采用不锈钢材质。
2）空调系统：为满足水性漆施工窗口，保证喷漆室的温湿度在一定范围内，需配置恒温恒湿空调送风系统，增加降温除湿段。
3）供水点：传统客车喷漆室内一般不设置供水点，为便于喷枪清洗，需增加自来水供水点。
4）增加吹风系统：由于水的沸点较高，挥发较慢，为加速水分挥发，缩短闪干时间，提升生产节拍，需要增加吹风系统。各家水性漆产品对风速要求不一，通常情况下闪干风速要求不低于0.7 m/min。
1.1.3 烘干室
烘干室内壁和风道采用不锈钢材质，避免腐蚀；增加低温烘烤功能，漆膜固化前释放出多余水分，改善漆膜效果，避免针孔等漆膜弊病产生。
1.1.4 喷涂工具更换
一般来说目前通常使用的喷枪可满足水性漆喷涂，也有个别涂料厂家要求采用HVLP喷枪。HVLP喷枪具有高风量、低气压的特点，有利于水分挥发。
1.2 改造周期影响产能
设备改造期间需要停产，由于许多企业仅有一条生产线，设备改造势必会影响生产进度。
1.3 客车生产特点影响
客车企业都是间歇式生产，生产线多为抽屉式布局。即便对生产线进行改造，由于不是连续通过式生产，喷漆室、烘干室等设备处于不断重复打开关闭的循环状态，室体不是始终处于封闭状态，很难做到像乘用车生产线那样温湿度控制在很小的波动范围。这就对水性漆产品的施工性能要求更高，需要涂料供应厂家提供施工窗口更宽泛的产品。
1.4 水性漆产品本身原因
水性漆产品价格远高于现有的溶剂型漆，原材料成本是现有溶剂型漆的2倍以上，甚至更高，客车厂家缺乏切换的动力；另外水性漆产品尚不成熟，大规模在客车生产线推广仍然存在施工窗口过窄、施工要求高、外观效果及长期性能指标不如溶剂型漆等问题。
尽管水性漆在客车行业的推广困难重重，但随着环保的要求越来越高，客车行业推广水性漆也是势在必行。
2 水性涂料的选择
双组分高温水性涂料产品供应厂家主要集中在欧美日等几家涂料巨头，如美系艾仕得、PPG；德系BASF；日系关西、立邦。市场占有率和品牌集中度较高：欧美汽车企业多采用欧美涂料产品；日系汽车企业多采用日系品牌涂料；国产品牌则欧美系和日系品牌都有使用，产品相对成熟，推广多年，使用范围广。
双组分低温水性涂料产品则处于推广应用阶段。虽然在低温修补市场早已应用，但主机厂大规模使用则刚刚起步。市场上品牌众多，有传统国际涂料巨头公司，也有国内涂料企业，可谓鱼龙混杂，泥沙俱下，给主机厂选择造成一定困难。
笔者认为国际涂料巨头虽起步较早，产品也经过修补市场的验证，但仍有几个不足之处：
1）虽然产品相对较成熟，但成本较高；
2）窗口施工范围窄，对施工条件要求较苛刻。很多产品开发多基于国外的施工环境，国外施工环境较规范，温湿度控制合理，因此这类产品往往施工要求比较严苛。直接应用到国内主机厂往往“水土不服”，导致在国外应用很好的产品在国内出现很多问题。当然这些企业也意识到这个问题，很多产品在国产化过程中充分考虑到国内环境，对产品进行一些针对性的调整优化。
相对国际品牌国产涂料厂家近几年在水性漆方面持续发力，广东雅图、河北晨阳、中山大桥等一大批国产涂料企业推出了一系列水性产品，且部分产品在一些主机厂已批量应用。在应用过程中虽然存在或多或少的问题，但实际用量比国际品牌更多，同时相对国际品牌，其价格上也有一定优势。虽然在应用方面稍占优势，但应该看到自主品牌在技术和品质控制方面较国际品牌仍有较大差距。
客车涂装的难点决定水性涂料的选择至关重要，低温双组分水性涂料的现状也决定了涂料供应商的选择难度较大，要尽可能选择施工窗口宽、施工性能佳的涂料，以降低设备改造难度和费用。我公司试用了国际国内多家品牌产品，通过样板测试各家涂料的物理性能和耐候、耐盐雾、耐水等长期指标，在样板测试的基础上组织样车试喷测试各家涂料的施工性能及适应性，从而选择合适的产品，在产品品质和成本之间找到合理的平衡点。
3 工艺路线
经前期调研，目前水性中涂漆、水性色素面漆及金属漆相对较成熟，各家企业均有相对成熟的产品。但水性双组分清漆尚不成熟仍有较大改进空间，目前应用较少，各家企业也主推水性中涂+水性面漆+溶剂型清漆，*终选择了水性中涂+水性面漆+溶剂型高固双组分清漆，既保证了产品质量，同时高固体分涂料也是国家政策支持的方向。
工艺路线如下：车身整车电泳后刮灰求平，打磨后喷涂水性中涂漆，烘干补灰再打磨，喷涂水性面漆，烘干打磨后喷涂高固体分溶剂型清漆。
4 样板验证
样板验证的目的在于测试涂料的各种性能，包括附着力、柔韧性、耐冲击性以及硬度等物理性能和耐盐雾、耐候、耐水、耐温变等长期性能指标。虽然各涂料厂家已进行过一系列的性能测试，但考虑到实验室制板条件和生产线生产的差异性，两者之间还存在一定差别。
实验室测试合格的产品在生产线生产可能有部分指标无法满足要求，因此现场制板检测仍然很有必要。样板制作在涂装现场按照现有工艺完成。我们选择了3款产品进行测试，测试结果见表1 ~ 3。
可以看出：B产品较出色，各项性能均符合标准要求，具体指标见表2；A、C两个体系产品部分性能不符合要求，具体见表1和表3。测试完成后，我们和相关厂家技术人员进行交流，针对制板方法、检测手段等进行了沟通和确认。厂家根据测试结果结合现场实际对产品做了针对性的调整优化。
5 样车试喷验证
样板测试后组织样车进行试喷涂。试喷过程按照现有工艺进行，基于现有设备测试各种水性涂料实际施工性能。测试过程中依据各家水性产品性能适当延长喷涂和闪干时间，以尽可能地保证质量，即不以节拍为依据测试各家产品在现有现场条件能够达到的*佳状态。测试产品全部使用样车，不进入市场，同时便于一定时期后对产品外观变化进行跟踪。详细工艺流程如下：车身整车电泳后刮灰求平，烘干打磨后喷涂水性中涂漆，烘干补灰再打磨，喷涂水性面漆，烘干打磨后二次罩光喷涂高固体分溶剂型清漆。
从样车试喷过程看，现有喷枪基本可满足水性漆喷涂。试用了HVLP喷枪，该喷枪喷涂更细腻，雾化效果更好，后期可考虑导入。从喷涂时间和闪干时间看，3种产品均较溶剂型漆有一定延长。3种产品水性中涂系列施工性能较好，除局部出现小的流挂，无其他问题。各家中涂产品硬度稍高于溶剂型漆，但打磨性良好，能满足目前工艺要求。面漆方面A系列产品出现大面积流挂情况，B、C系列产品局部出现小的流挂。油漆调配过程中我公司电泳车间制作的纯水可以满足A、B两家产品调漆要求，C系列产品需要自己配套的水性稀释剂进行调配，A、B两家产品在这方面有优势。从3家产品用量看中涂产品A、B两家基本相当，C产品用量稍低（见表4）。
整车打磨罩清漆后3家产品外观饱满，目视效果佳，均能满足现有要求。
20°光泽度数据A产品优于B、C产品，但都可满足现有＞82%的企业标准；橘皮数据看A、B两家基本相当，C产品稍差；具体部位看B、C两家前围数据稍差，和手工操作不稳定性有一定关系。综合样板检测数据和样车试喷整个过程，B产品各项性能稳定，施工窗口和外观数据均较理想，是未来批量应用的***产品。
随着环保要求越来越严格，客车行业推进水性漆应用势在必行。但由于客车涂装的特殊性，涂料成本和设备改造成本较高，对于利润率相对较小的客车行业来说负担较大，因此水性产品在客车行业的推广仍存在很多困难，水性漆的应用仍任重道远。从目前水性漆厂家情况看，水平参差不齐，施工要求差别较大，没有统一的标准。但涂料厂家一直致力于产品改进，产品的适应性不断提升；从近几年的发展过程看，水性漆技术进步明显，部分厂家对施工条件的要求越来越宽松，如某些厂家过去要求调漆的水必须是去离子水，现在可以采用普通的自来水替代，这有利于成本控制。主机厂应密切关注涂料产品*新进展，结合当地气候特点选择合适供应商，尽可能减少设备改造的投入，同时进行水性漆的验证和试喷。通过样板测试和样车试生产能测试各家产品的漆膜指标和施工性能，选择漆膜指标稳定、施工窗口宽的产品能降低生产线改造费用，节约运营成本。通过试喷效果来看采用水性中涂、水性面漆加打磨罩高固体分溶剂型清漆的工艺路线效果较好，既符合政策方向也能保证外观质量。相信随着主机厂、材料供应方等相关行业的努力，水性漆在客车行业的广泛应用一定会尽早实现。
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