3.3　測試方法和設備

　　3.3.1　黏度檢測以及流變檢測

　　設備：安東帕流變儀

　　測試方法：流變儀測量1000 （1/s）旋轉5mins測量油漆旋轉粘度，記錄黏度

　　流變儀測量shear recovery使用流變儀，分四個階段剪切，先以3000 1/s 高速剪切30s，再用1 1/s 低速剪切180s，接著用60000 1/s高速剪切30s，最後用1 1/s低速剪切180s。

　　3.3.2　外觀測量

　　設備：BYK 橘皮儀

　　測量方法：測量定膜下的樣板LW/SW/DOI，用來評估配方變化對外觀的影響。

　　3.3.3　機械性能評估

　　設備：石擊儀和附著力劃格儀。

　　測量方法：用康采恩的標準使用石擊儀測量漆膜的抗石擊等級，≤K2級為合格。

　　用康采恩的標準使用劃格儀測量漆膜的附著力等級，≤K1級為合格。

　　3.3.4　施工噴塗

　　設備以及板材： Durr 機器人、靜電高壓旋杯噴塗、烘箱、30cm×57cm帶孔流掛板、膜厚儀。

　　施工膜厚範圍：

　　定膜噴塗水性中塗，膜厚範圍12~17um ,梯度噴塗水性金屬漆色漆，膜厚範圍5~35um

　　定膜噴塗2K罩光清漆，膜厚範圍 40~50um

　　4　施工工藝對3C1B產品抗流掛性能影響與改進

　　實驗設計：本文根據施工工藝過程和機器人參數設置不同的條件，來識別影響油漆流掛性能。

　　4.1　油漆閃幹時間和烘烤時間以及溫度對3C1B產品抗流掛性能的影響

　　水性3C1B 產品采用的是濕碰濕閃幹工藝，中塗閃幹過程中會釋放掉一部分溶劑和水份，其中收閃幹過程的時間以及環境的溫濕度影響較大，設計一組交叉實驗來模擬並找出閃幹這道工序對流掛的影響

從以上實驗結果可以看出，噴塗環境要控製在合理的範圍內，高濕度和低室溫會增加流掛風險，溫度和濕度要控製一定的合理範圍內，高濕度和低溫度會使漆膜閃幹過程脫水過慢，水和有機溶劑含量過高，漆膜流掛風險更大。從實驗結果和現場參數設置，把濕度60%~65%，溫度23±3℃對濕碰濕3C1B 產品更加適合。

　　另外一個關鍵因素是中塗和色漆之間的閃幹時間，不同閃幹時間漆膜脫水率是不同的，從實驗結果可以看得出，閃幹時間過短會導致嚴重的流掛問題，過多的溶劑和水份沒有充分的揮發，會使得塗料在漆膜形成時粘度降低過快從而導致流掛，但是閃幹時間過長也會導致漆膜流動性變差，使得漆膜的橘皮外觀變差，所以根據現場產量節拍設置合理的閃幹時間，4.5~6mins比較合理，既有益於漆膜脫水，又有益於漆膜流平。

　　4.2　機器人參數對3C1B產品抗流掛性能的影響

　　本文驗證了機器人旋杯轉速、成型空氣、旋杯到車身的板距、旋杯參照車身移動的速度等幾個參數對抗流掛性能的影響。

　　從表3可以看出，噴塗過程中，噴塗的越濕對流掛影響越大，其中板距越近，油漆到物理的霧化距離就越近，導致霧化的顆粒過大，顆粒中含有大量的水分和溶劑，顆粒回溶成漆膜後含水量增加，有流掛風險。另外一個影響因素是板速，移動的速度過快也會導致霧化不良，水含量過高，從而流掛變差。根據不同現場的施工條件和油漆材料，對噴塗參數的設置要多次嚐試，找到流掛和流平的平衡點，才能達到最佳的效果。

　　5　3C1B產品配方對抗流掛性的影響與改進

　　3C1B 水性漆流掛窗口與配方有較大的聯係，中塗和色漆配方中的樹脂組成、溶劑和水的含量都會對流掛產生影響。水性漆是假塑體，黏度隨高低剪切速率的變化而變化。中塗和色漆需要通過流變劑及樹脂溶脹來提高觸變性，從而提高抗流掛性能。另一方麵，由於以“濕碰濕”的方式進行噴塗，中塗和色漆的兼容性也會影響流掛性能。設計如下實驗，分別改變配方中這四種成分的量，從流變曲線和濕膜固含兩個方麵，結合流掛噴塗結果，研究和分析中塗配方中材料對“濕碰濕”工藝下流掛性能的影響，同時評估優化前後3C1B水性漆配方在機械性能、橘皮等關鍵性能的表現。

　　5.1　中塗配方流變性能對抗流掛的影響

　　Shear Recovery方法模擬水性漆從循環到施工噴塗整個過程中黏度和黏度回複的變化。將高剪切後的黏度回複性作為材料觸變性的參考依據，結合噴塗流掛的結果，找到對應關係，給配方調整作指導。

　　從圖2曲線圖表可以看出，中塗配方中分別增加聚氨酯樹脂、聚丙烯酸樹脂、流變助劑和乙二醇丁醚，600001/s高剪切後的粘度恢複性有不同程度的提高。增加聚氨酯樹脂和聚丙烯酸樹脂，觸變性顯著提高。從流掛噴塗結果來看，增加聚氨酯樹脂和聚丙烯酸酯，明顯改善了色漆流掛性能。但增加乙二醇丁醚和流變助劑的配方的流掛性能卻有所下降。

　　另外一方麵配方中增加聚氨酯樹脂和聚丙烯酸樹脂，樹脂的帶入會使得濕膜固含比原配方的高。增加乙二醇丁醚和流變助劑的量，濕膜固含的量有所下降。對應相應的流掛噴塗結果，濕膜固含提高有利於抗流掛性能。由於中塗和色漆“濕碰濕”噴塗，當中塗和色漆的濕膜固含在一定的差異範圍內，提高中塗層的濕膜固含，可以防止由於中塗層過多的溶劑或水引起色漆在中塗層上產生流掛。

　　在中塗原配方的基礎上提高聚氨酯樹脂或聚丙烯酸樹脂的量，通過樹脂和溶劑相互作用產生的溶脹及樹脂本身的結構特性，提高了材料的觸變性，配套色漆後的抗流掛性得到改進。根據實驗結果，在原配方中提高聚氨酯樹脂和聚丙烯酸樹脂的量優化了色漆的抗流掛性，本文對這兩種優化配方進一步評估其對外觀和機械性能的影響。

　　5.2　流掛性能優化前後的外觀性能和機械性能

　　對比流掛改進前後的DOI，LW和SW，從表5可以看出，提高中塗配方中聚氨酯樹脂和聚丙烯酸樹脂的量，DOI和SW得到優化。

　　機械性能的評估，OEM油漆使用140℃烘烤的漆膜表現。從表6看，配方中提高聚氨酯樹脂的含量，機械性能有改進。聚丙烯酸樹脂的玻璃化溫度較高，結構含有羧基基團，耐水性敏感，對比原配方機械性能降低，合理的搭配樹脂比例才可以滿足性能要求。

　　6　結論

　　綜上所述，水性3C1B汽車塗料抗流掛性能的改進需要從配方和工藝倆方麵去優化。配方中樹脂和助劑以及溶劑的搭配對流掛性能以及其他性能影響較大，需要逐一篩選，結合流變學可以更加深入的對抗流掛的性能做優化，同時兼顧機械性能以及外觀等關鍵性能才能做出優異的配方，另外施工方麵，需要根據現場的設備參數，閃幹烘烤條件，環境溫濕度等方麵去驗證，設定出一個穩定的施工應用窗口，才可以穩定的施工。配方和工藝的合理搭配才可以做出高質量的產品。

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來源：期刊—科學管理

作者：李博

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