傳統的汽車涂料是溶劑型涂料，其中的VOC（揮發性有機化合物：在通常壓力條件下，揮發并參與大氣光化學反應的有機化合物）揮發到大氣中會危害人類健康、污染環境。隨著人類環保意識的增強，各國相繼制訂了保護環境的法規，限制VOC 排入大氣。為了控制汽車涂裝時帶來的環境污染，美國和歐洲的環保法規對VOC 都有明確規定。如德國的大氣凈化法已成為整個歐洲的法規，該法規要求每1 m2涂裝面積的VOC 排放量在35 g 以下，要求非常嚴格。
我國在2002 年(nian)6 月(yue)(yue)頒布(bu)了(le)《中(zhong)華人民(min)共和國清潔生產促進(jin)法》，并于2003 年(nian)1 月(yue)(yue)1 日(ri)(ri)起實施；在2009 年(nian)9 月(yue)(yue)30 日(ri)(ri)發布(bu)了(le)強(qiang)制性(xing)國家標(biao)(biao)準GB 24409—2009《汽車涂(tu)料中(zhong)有害物質限量(liang)》，并于2010 年(nian)6 月(yue)(yue)1 日(ri)(ri)起實施，該標(biao)(biao)準對汽車用涂(tu)料中(zhong)的VOC 含量(liang)進(jin)行(xing)了(le)限制。
水(shui)(shui)性(xing)涂(tu)料可大(da)大(da)降(jiang)低(di)(di)VOC 的排(pai)放，水(shui)(shui)性(xing)中涂(tu)漆(qi)和(he)水(shui)(shui)性(xing)底漆(qi)現已成(cheng)(cheng)為成(cheng)(cheng)熟的有(you)(you)效降(jiang)低(di)(di)VOC 排(pai)放量的涂(tu)料，在國(guo)外已實現商品(pin)化，在我國(guo)也有(you)(you)一些(xie)大(da)的汽車公司使用(yong)。水(shui)(shui)性(xing)底漆(qi)可與溶劑型罩光(guang)清漆(qi)、水(shui)(shui)性(xing)清漆(qi)等配套。本文重點介紹(shao)汽車用(yong)水(shui)(shui)性(xing)中涂(tu)漆(qi)及水(shui)(shui)性(xing)底漆(qi)的組成(cheng)(cheng)及其靜(jing)電(dian)涂(tu)裝設備(bei)。
1 水性涂料的特點
水性涂(tu)(tu)料是以水為溶(rong)劑或分(fen)散介質的涂(tu)(tu)料，由于水的特性與有機溶(rong)劑有很大(da)不(bu)同，所(suo)以水性涂(tu)(tu)料相對于溶(rong)劑型涂(tu)(tu)料也有很大(da)差(cha)異。在使用水性涂(tu)(tu)料時，熟知這些(xie)差(cha)異非(fei)常重(zhong)要。
1.1 表面張力大
水(shui)的表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)比有機(ji)溶劑的表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)大(da)得(de)多，水(shui)的表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)為72 mN/m，有機(ji)溶劑類(lei)約為25 mN/m。由于(yu)表(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)的差異原因(yin)，在平整的鋼板上(shang)滴(di)落一滴(di)水(shui)成圓(yuan)形，假(jia)如是溶劑，則(ze)擴(kuo)散開(kai)。
1.2 難潤濕、不易溶
與有機溶劑相比，水(shui)對顏料(liao)難潤濕，與樹脂不(bu)易(yi)混溶。
1.3 汽化溫度高
水(shui)(shui)的(de)(de)汽化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(du)高，會導(dao)致(zhi)涂(tu)(tu)料噴(pen)涂(tu)(tu)時(shi)不易(yi)揮(hui)發(fa)(fa)(fa)、涂(tu)(tu)料霧化(hua)時(shi)不易(yi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)、蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)易(yi)受環境（濕度(du)(du)）影(ying)響。溶劑(ji)的(de)(de)揮(hui)發(fa)(fa)(fa)受溫(wen)(wen)度(du)(du)影(ying)響大，溶劑(ji)的(de)(de)沸點可控(kong)制其揮(hui)發(fa)(fa)(fa)速度(du)(du)；水(shui)(shui)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)受濕度(du)(du)影(ying)響大，很(hen)難控(kong)制。汽車用水(shui)(shui)性中涂(tu)(tu)漆(qi)及水(shui)(shui)性底漆(qi)在涂(tu)(tu)裝工序中呈(cheng)現出的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)的(de)(de)影(ying)響及控(kong)制難的(de)(de)問題如圖1 所示。
1.4 易流掛
水性(xing)涂料(liao)(liao)與溶劑型涂料(liao)(liao)相比(bi)更易(yi)發生流(liu)掛弊病(bing)。為控(kong)制流(liu)掛，需要注意以下(xia)兩點：第(di)一，控(kong)制涂裝室的(de)溫、濕度；第(di)二，控(kong)制好涂料(liao)(liao)的(de)黏度，賦予涂料(liao)(liao)觸(chu)變性(xing)，保證噴涂時殘(can)留水分較多時也不會產生流(liu)掛。
1.5 觸變性
觸(chu)變性(xing)(xing)是指在(zai)(zai)施加外力(li)(li)作用時(shi)黏度(du)發(fa)生變化的現象。水(shui)性(xing)(xing)涂(tu)料的黏度(du)隨著(zhu)攪拌(ban)力(li)(li)的增(zeng)強而降低，如圖2 所(suo)示。水(shui)性(xing)(xing)涂(tu)料的觸(chu)變性(xing)(xing)在(zai)(zai)涂(tu)裝(zhuang)工藝中的體(ti)現如圖3 所(suo)示。
1.6 氣泡
如果水(shui)性(xing)涂料采用(yong)與溶劑型涂料相同的(de)(de)烘(hong)烤工(gong)序，則(ze)會導(dao)致漆(qi)膜中水(shui)分的(de)(de)殘留（產生氣泡(pao)），因此在水(shui)性(xing)涂料中導(dao)入了預(yu)熱(re)（P/H）工(gong)藝(yi)。導(dao)入P/H 工(gong)藝(yi)能(neng)使漆(qi)膜里的(de)(de)水(shui)分得到充分的(de)(de)蒸發（NV>80%），從而防止烘(hong)烤時出(chu)現氣泡(pao)、控制(zhi)因體積收縮(suo)造成的(de)(de)流(liu)掛以(yi)及以(yi)熱(re)風使漆(qi)膜表面(mian)流(liu)平。
2 汽車用水性涂料的基本問題及其防治
水(shui)性涂(tu)料的(de)設計方案主要起(qi)因于水(shui)和(he)有(you)機溶劑(ji)的(de)物理特(te)性不同，因此在涂(tu)料和(he)涂(tu)裝設備方面(mian)必須要有(you)相(xiang)應的(de)對策(ce)，見表1。
3 汽車用水性涂料的組成
典型(xing)的配套及功能分(fen)工如(ru)圖(tu)4 所(suo)示(shi)。
汽車用(yong)水性(xing)底漆(qi)典型的(de)基本組成見表(biao)2。
4 汽車用水性涂料對涂裝設備的要求
4.1 輸調漆系統
由于(yu)水(shui)(shui)(shui)是腐蝕(shi)介質(zhi)，會造成金(jin)屬腐蝕(shi)，引起設(she)備損(sun)壞(huai)和(he)產(chan)生(sheng)金(jin)屬離子，影響水(shui)(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。因此(ci)水(shui)(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)貯漆容器和(he)輸(shu)送(song)管路(lu)需使用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)材質(zhi)制(zhi)作，并(bing)應經(jing)過化學鈍化處理，另外還需要有針對(dui)水(shui)(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)涂(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)高觸變(bian)性(xing)(xing)(xing)的(de)供給用(yong)軟管及(ji)有足(zu)夠處理能(neng)力(li)的(de)泵。水(shui)(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)涂(tu)(tu)(tu)料(liao)一般在(zai)供貨時已經(jing)調(diao)整了(le)黏度，在(zai)生(sheng)產(chan)線調(diao)漆室不(bu)(bu)用(yong)稀釋。
4.2 靜電噴涂設備
; 與溶劑(ji)型涂(tu)(tu)料相比，水性涂(tu)(tu)料電阻(zu)較小，如(ru)果用(yong)傳統的靜電印加方法會導(dao)致漏電，需(xu)要采用(yong)專(zhuan)用(yong)的靜電噴涂(tu)(tu)設備。通常水性涂(tu)(tu)料采用(yong)直(zhi)接（內部(bu)(bu)）帶(dai)電方式和間接（外部(bu)(bu)）帶(dai)電方式進行涂(tu)(tu)裝，如(ru)圖5 所示(shi)。
隨著機(ji)器(qi)人(ren)靜(jing)電(dian)噴漆替(ti)代往復式自(zi)動靜(jing)電(dian)涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)機(ji)的(de)自(zi)動噴涂(tu)(tu)(tu)(tu)技術的(de)進(jin)步(bu)，開發(fa)成功了與涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)機(ji)器(qi)人(ren)配套應用的(de)彈(dan)(dan)匣(xia)杯式高壓組件系統(tong)，簡(jian)稱彈(dan)(dan)匣(xia)式涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)法，參見圖6。這種系統(tong)把(ba)涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)機(ji)器(qi)人(ren)和傳統(tong)的(de)輸漆系統(tong)徹底分離(li)，做成獨立(li)的(de)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)罐（彈(dan)(dan)匣(xia)），彈(dan)(dan)匣(xia)可(ke)與旋杯進(jin)行快速(su)組合，壓送涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)。換色(se)(se)(se)時(shi)只需(xu)(xu)更換彈(dan)(dan)匣(xia)，僅清洗(xi)噴杯，彈(dan)(dan)匣(xia)不需(xu)(xu)清洗(xi)，因(yin)此(ci)換色(se)(se)(se)時(shi)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)和溶劑的(de)損失小(xiao)，換色(se)(se)(se)可(ke)在短時(shi)間(jian)內完成。彈(dan)(dan)匣(xia)式涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)法的(de)優(you)點是同時(shi)適用于(yu)溶劑型涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)和水性(xing)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)的(de)靜(jing)電(dian)噴涂(tu)(tu)(tu)(tu)，且涂(tu)(tu)(tu)(tu)著效率高，還可(ke)適用于(yu)臨時(shi)的(de)小(xiao)批量顏色(se)(se)(se)涂(tu)(tu)(tu)(tu)裝(zhuang)，設(she)備簡(jian)單易(yi)維護。不足之處(chu)是用簡(jian)易(yi)機(ji)器(qi)人(ren)搬(ban)運彈(dan)(dan)匣(xia)，投資偏高。
4.3 噴漆室
噴漆室應采(cai)用(yong)不(bu)銹鋼材質，與溶(rong)劑型涂料相(xiang)比，水性涂料對(dui)涂裝作(zuo)業(ye)環(huan)境(jing)及施工(gong)條件等均(jun)有更高(gao)要求(qiu)和嚴(yan)格規(gui)定。水性涂料對(dui)作(zuo)業(ye)環(huan)境(jing)的要求(qiu)：最佳相(xiang)對(dui)濕度RH（65±5）%，溫度（23±3）℃，空調系統風速0.3~0.5 m/s。
4.4 預熱（P/H）裝置
因水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)蒸發率(lv)低，因此水(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)涂(tu)料噴涂(tu)后濕(shi)(shi)涂(tu)膜(mo)難晾干(gan)（濕(shi)(shi)涂(tu)膜(mo)中的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)分必(bi)須(xu)蒸發掉90% 以上(shang)，才能濕(shi)(shi)噴下(xia)一(yi)道涂(tu)料，并且防止烘干(gan)時(shi)的(de)突沸引起(qi)氣(qi)泡）。為加速水(shui)(shui)(shui)(shui)分蒸發，在水(shui)(shui)(shui)(shui)性(xing)涂(tu)料進行(xing)濕(shi)(shi)噴下(xia)一(yi)道涂(tu)料或(huo)烘烤(kao)之(zhi)前，必(bi)須(xu)使濕(shi)(shi)漆膜(mo)經過預熱(re)（P/H）裝置。
5 結語
在(zai)過(guo)(guo)去的(de)十多年中，汽車用水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)的(de)涂(tu)膜性(xing)能(neng)(neng)和施工性(xing)能(neng)(neng)有了很大(da)的(de)提高和改進，與溶(rong)劑型(xing)涂(tu)料(liao)相比(bi)，水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)的(de)歷史較短，其應用受到設備投資大(da)、作業環境要(yao)求嚴(yan)格等(deng)制約。但可預見，在(zai)不(bu)久(jiu)的(de)將來將開發出性(xing)能(neng)(neng)超(chao)過(guo)(guo)溶(rong)劑型(xing)涂(tu)料(liao)的(de)水(shui)性(xing)涂(tu)料(liao)。隨著(zhu)我國(guo)環保(bao)法規的(de)完(wan)善，則必(bi)將促進和加速我國(guo)汽車用涂(tu)料(liao)向環保(bao)型(xing)涂(tu)料(liao)的(de)更(geng)新換代。