中高固体分清漆在汽车涂装中的应用研究

工黏度下，提高清漆的施工固含量对涂料VOC含量、涂膜最终外观及相关性能的影响。关键词:三涂两烘;VOC含量;清漆:单组分中图分类号:TQ639

文献标识码:B 文章编号：1006-2556（2019）09-0056-04Study on the Application of Medium High Solid Clear Coat

for AutomobilesZHANG Xing-wei(Sichuan Vocational and Technical College of Communications, Chengdu 611130, Sichuan, China)Abstract: In this article, IK medium high solid clear coat instead of traditional IK clear coat is used to study the application of the 3C2B system for automobiles. Compared with traditional IK clear coat with the same viscosity at application, VOC content,

film appearance and performance are investigated using IK medium high solid clear coat.Key words: 3C2B, VOC content, clear coat, IK0前言量的限值。例如：北京市于2015年实施的法规中规定

溶剂型清漆作为汽车最外部的涂层，需要具备 溶剂型清漆VOC限值为480 g/L⑷。与此同时,北京环

良好的耐介质、耐磨和耐候等性能。为了降低清漆的

保部门也于2016年9月对主机厂使用溶剂型涂料进行 voc含量，最有效的手段之一就是使用双组分清漆 检测，并要求在施工状态下溶剂型涂料的VOC含量

（VOC含量W420 g/L）,随之也会带来使用成本增加

<480 g/L。在保证相同施工黏度的前提下，提高单组

的弊端“汽从经济性角度出发,一些主机厂更倾向于 分清漆的施工固含量并降低VOC含量,从技术角度上

使用单组分清漆。传统单组分清漆的VOC含量通常

讲是可行的。本文使用单组分中高固体分清漆配套水 >480 g/L,从技术角度上很难控制在420 g/L以下。有

性三涂两烘体系，并对该涂装体系的实际应用进行了

鉴于此，各地也出台了对于溶剂型清漆VOC含

研究。收稿日期= 2019-08-20作者简介:张性伟（1972-）,男，湖北孝感人。副教授，本科，主要从事汽车专业理论实践教学工作。56 | 技术研发 Technical Research and Development2019年第09期张性伟：中高固体分清漆在汽车涂装中的应用研究1实验部分外观验证,并与客户现场在用的MS清漆进行了对比, 1.1施工工艺外观对比数据结果见表3。采用3C2B工艺的流程路线,以单组分中高固体分

清漆替代传统单组分清漆，利用现有生产线进行整车 表3两种清漆外观验证喷涂。现场施工条件见表1。Table 3 Appearance Data of Two Clear Coats清漆项目表1不同工序施工环境温度与相对湿度MS清漆MH清漆Table 1 Construction Environment Temperature and 黏度/s2627Relative Humidity in Different Working Procedures施工固含量/%49项目中涂工序色漆工序清漆工序膜厚/pm38 〜3940 〜41温度/-c23±223±223±2Du13.412.9相对湿度/%65±565±565±5DOI9090.5水平面LW4.12.2喷涂方式：外板为机器人静电喷涂，内板为手工 SW9.58.3空气喷涂。中涂常温流平闪干7 min,在80〜90。（2预

外观CF63.270.4烘5〜8 min后在140。（2烘烤20〜25 min；色漆与清漆 Du12.612.4之间常温流平闪干5〜6 min后,在80〜90 °C预烘5〜8

DOI90.590.8min；喷涂清漆后,常温流平闪干7〜8 min,在150。（3烘

垂直面LW3.73.1烤20〜25 min。SW10.471.2材料主要施工参数CF63.267.3本文中所使用的实验室电泳测试板和现场喷涂 注：中涂层膜厚为38 pm,色漆层膜厚为10〜12 nmo实验用商品电泳车身经锌系磷化前处理后，由北方某 主机厂提供;所使用的中涂、色漆和清漆均由某涂料 厂商提供。由表3数据可以看出，在保证相同的施工黏度下，

中涂：3C2B体系水性中灰中涂，施工固含量为

将清漆的施工固含量由49%提升至%,最终涂膜的

55%±2%,施工黏度为（55±5） s（涂-4\"杯,25。0；色漆： 外观得到了明显的提升。无论是水平面还是垂直面，

3C2B黑色色漆，施工固含量为25%±3%,施工黏度为

MH清漆的长短波均低于MS清漆的长短波；与此同

（500±100） mPa・s（3*转子,60 r/min）；单组分中高固

时,前者的CF值也明显高于后者。考虑现场的实际生

体分清漆（MH清漆）：施工固含量为%,施工黏度27

产情况，对MH清漆进行线上应用时，只能采用逐渐

s（涂-羊杯,25 °C）；传统单组分清漆（MS清漆）：施工固

添加慢慢置换的方式进行。两种清漆按不同比例混合 含量为49%,施工黏度26 s（涂-4'杯,25 °C）O后，外观数据结果如表4。从表4外观数据上可以看出，混漆过程中外观未

2结果与讨论出现异常。与MS清漆相比，随着MH清漆的量不断增 2.1 VOC含量对比加，水平面的短波变化不明显，长波有所下降,CF数值 单组分中高固体分清漆（MH清漆）和传统单组分 有明显提高;而垂直面的长、短波均有下降,CF数值提

清漆（MS清漆）的VOC含量如表2。高明显。2.3车身外观对比表2 VOC含量对比经过1周左右的现场生产，两种清漆的置换率从

Table 2 Comparison of VOC Contents0转为100%,说明此时循环系统中MS清漆已经全部

项目施工固 涂料密度/ w(沸点＞250 VOC含量/ 含量/%（g/mL）°C组分)/%(g/L)消耗完毕。在置换过程中，按照客户要求的测试点（前

MH清漆.040.986 00.23451盖、车门、翼子板和后盖共计27个）对外观进行监控，所 MS清漆49.250.995 10.24503有车身外观数据的平均值见表5。由表5数据可以看出，当清漆置换完毕后，车身短 由表2可以看出，两种清漆的VOC含量分别为451

波的平均值与之前相比有了明显的下降，这说明使用

g/L和503 g/L[51o中高固体分量的清漆在相同的现场施工条件下能够 2.2实验室两种清漆及混合后外观验证有效地改善最终涂膜的短波，并最终提升产品品质。MH清漆在客户端应用前，首先在实验室进行了

MH清漆SOP后车身外观数据参看表6。Technical Research and Development 技术研发 | 57中国涂料第34卷表4两种清漆不同比例混合后外观验证Table 4 Appearance E)ata of Two Clear Coats Mixed in Different Proportions项目清漆MS清漆MS/MH=3/1MS/MH=2/2MS/MH=l/3施工黏度/S2626.8426.3527.25施工固含量/%49.2550.2451.2452.23膜厚/pm36〜3737 〜3940 〜4140 〜41Du1313.413.513DOI90.990.690.590.8水平面LW2.13.11.31.6sw4...44.4CF71.365.275.772.4外观光泽度（60。）/%96.695.995.595.5Du11.811.911.611.5DOI91.491.391.591.5垂直面LW4.13.52.32SW5.65.84.25CF65.26&373.172.8光泽度（60。）/%96.69695.595.5注：中涂层膜厚为38 |im,色漆层膜厚为13 |im0表5不同置换率对车身外观的影响由表6数据可以看出,MH清漆的施工稳定性良

Table 5 Influence of Different Displacement Rates on the

好，在不同时间连续喷涂多台车辆后，车身的外观数

Appearance of Car Body据与完全置换后车身外观数据基本保持一致,且短波

置换率/%LWSWDOICF数据明显优于08.819.7MS清漆SOP时的短波数据。93.563.62510.318.093.661.52.4返工外观评价4010.216.4按照客户的技术规范要求,从现场主罐中取施工

94.062.4706.98.195.9状态下的清漆验证初始、一次返工和两次返工后的外

65.9858.113.794.663.9观如表7。909」15.194.363.7从表7外观数据可以看出,SOP后的MH清漆，其 100

8.413.295.0.4外观数据满足客户技术规范要求，且一次返工和两次

返工后的外观数据也与初始外观数据保持一致。表6 MH清漆批量使用后车身外观2.5涂膜性能验证Table 6 Appearance of Car Body after Use of MH ClearMH清漆配套复合涂层涂膜的常规性能、一次返

Coat工性能、耐介质性、耐摩擦性和施工性测试结果分别

车号LWSWDOICF见表8〜表10。No.048780638.511.995.0.4按照客户技术规范对中涂不同烘烤条件配套清

No.049587038.510.595.2.8漆不同烘烤条件的涂膜和重涂后涂膜的附着力、铅笔 No.049586918311.495.1.6硬度、杯突和耐冲击进行了测试（详见表8和表9）,测 No.049490628.911.195.263.8试结果显示：各项测性指标均满足技术规范要求。此

No.049491078.311.395.2.6外,MH清漆的针孔极限和流挂极限分别为60 gm和50

No.050902847.811.595.0.6pm,耐酸、耐碱和耐汽油测试无问题，干摩擦后60。光

No.050902408.311.395.1.7泽保有率在80%以上。上述性能测试结果也满足技术 No.0507826.011.5.0.1规范要求。No.050755029.613.494.863.5No.0507909.613.494.7.558 | 技术研发 Technical Research and Development2019年第09期张性伟：中高固体分清漆在汽车涂装中的应用研究表7外观数据(初始值、一次返工和两次返工)Table 7 Appearance Data (Original, Recoating Once and Recoating Twice)项目膜厚/呵水平垂直色漆清漆LWSWDOICFLWSWDOICF初始12373.77.5.371.53.08.5.374.6一次返工112.24.296.070.82.44.6.276.4二次返工16381..196.079.02..196.276.0表8常规性能测试Table 8 General Performance Test中涂烘烤条件140°C、20 min160 °C>40 min色漆+清漆150 °C、20min160 °C、40 min150 °C、20 min160°Cx40min附着力/级0000铅笔硬度HBHFH

杯突/mm6.83.042.8耐冲击/(kgcm)>50>50>50>50表9一次返工后性能测试Table 9Performance Test after Recoating Once中涂140°C、20 min160 °C、40 min烘烤条件色漆+清漆150 °C >20min 160 °C>40 min150 °C、20 min160 °C、40 min一次返工(色漆+清漆)150 °C、20 min附着力/级0000铅笔硬度FFFF杯突/mm5..05.63耐冲击/(kg • cm)>50>50>50>50表10耐介质、耐摩擦性和施工性测试⑵使用施工固体分为%、VOC含量为451 g/L的

Table 10 Medium and Scratch Resistance and

单组分中高固体分清漆,能够有效地降低汽车制造厂

Applicability Tests商的VOC排放,减少环境污染，满足目前地方环保法 项目结果规要求。针孔极限/pm60流挂极限/问50(3)使用单组分中高固体分清漆制备的涂膜，其主

要性能满足客户技术规范要求，且施工性能良好。耐酸\"外观无变化,无变色耐碱\"外观无变化,无变色参考文献耐汽油(浸泡法,24 h)外观无变化,无变色耐干摩擦*7%81.50[1] 王锡春.工业涂装降低VOC的措施和节能减排[J].中国

耐浓硫酸。外观无变化,无变色涂料 2008,23(4):-57[2] 王锡春.汽车涂装的环保绿色工艺技术(一)——加速汽

注：a浸泡法(0.05 mol/L H2SO4,24 h)；b浸泡法(0.1 mol/L NaOH, 24 h)；车涂料更新换代(低V OC化)[J]冲国涂料,2011,26(11):

c测量15个摩擦循环后的60°光泽保有率(Crockmeter 17-20干摩擦仪和P2400砂纸)；[3]王锡春，李文刚.汽车用水性涂料的特征及其涂装技术d点滴法(85 °C液滴封闭状态下,20%H2SO<, 1 h).[J].上海涂料,2012^0(6):38-4314]北京市环境保护局&北京市质量技术监督局.DB11/3结语1228—2015,汽车维修业大气污染物排放标准[S](1)采用水性3C2B体系配套单组分中高固体分清

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家漆，与传统单组分清漆进行比较，其产品外观得到了 标准化管理委员会.GB 24409—2009,汽车涂料中有害提升,尤其是短波的改善特别明显。物质限量[S]中国涂料.CHINA COATINGSTechnical Research and Development 技术研发 | 59