□ 黄小钧

(艾仕得涂料系统，上海 201203)

　　摘要:介绍了涂装新技术溶剂型高固3C1B特点以及该工艺低VOC低碳排放的优点，同时也简单介绍其施工应用的特点，并阐述了在改进外观方面需要注意的关键点。

　　关键词:高固体;3C1B/3Wet工艺;低VOC;低碳;涂膜外观

　　中图分类号：TQ639 文献标识码：A 文章编号：1006-2556(2014)04-0028-06

0 前 言

　　随着经济和汽车工业的飞速发展，各国政府对 环境保护的要求越来越高，整车涂装作为汽车制造 环节中的能源大户，节能减排的需求越来越高。各种 涂装新技术应运而生并得到了广泛的推广应用，其 中包括溶剂型高固体分3C1B/3Wet工艺，该工艺是由 Axalta(艾仕得，原DuPont公司)开发和完成，并得到美 国福特汽车公司的大力支持。福特全球所有的新项 目都采取该工艺，其中包括已经量产的美国MAP、中 国重庆二工厂CFMA CQ2、正在建设的三工厂以及即 将投产的南昌JMC工厂。

　　1 HS-3C1B高固体3C1B工艺的特点和优点

　　1.1 HS-3C1B体系介绍 Axalta的高固体分溶剂型3涂1烘工艺，简称HS- 3C1B工艺，该工艺精简了涂装工艺，具体为在电泳涂 层后采用湿喷湿的方式喷涂中涂、色漆和罩光清漆，并一次性烘干的工艺。Axalta的HS-3C1B工艺采用高 固体分中涂、高固体分色漆和高固体分清漆，具有提 高涂装线速度、减少VOC、降低CO2的排放的特点。

　　1.2 HS-3C1B体系优点

　　1.2.1 缩短工艺时间和减少固定成本的投资 相对于传统的3C2B的涂装线，3C1B生产线取消 了中涂烘烤和中涂打磨工艺，简化了工艺，因此在车 间面积以及设备投资可以节约10%～15%的前期投 资费用，并将整个汽车在涂装车间的工艺时间缩短 了90 min，具体对比见图1。

1.2.2 降低了碳排放以及VOC的排放

　　研究表明，随着涂装固体分的提高，VOC的排放 将逐渐降低，传统溶剂型色漆一直是VOC排放的主 要来源，其主要原因就是传统型金属涂料在施工时 候需要使用大量的稀释剂，施工固体分低于20%，因 此VOC的排放远远高于传统水性涂料。而由Axalta开 发的高固3C1B产品具有原漆喷涂的特点，而且其施 工固体分可以达到45%以上，因此色漆的VOC达到 甚至低于了传统水性涂料的排放，见图2。同时中涂和清漆也都具备开罐即用原漆喷涂的特点，施工固体分比传统的溶剂型都要高出5～10个百分点，因此 高固3C1B体系真正在降低VOC排放方面做到了和 水性涂料在一个水平线上，做到了低VOC排放。

　　高固3C1B工艺不仅具有低VOC的特点，同时还具有低能耗、低碳排放的特点，研究表明，车间的CO2 主要来源于电、气和VOC。由于取消了中涂烘烤，直 接节约了天然气的使用；节约了周转时间，减少了打 磨区域，有效地降低了电力使用；高固3C1B更是由于 其属于溶剂型涂料的特点，避免了对施工环境苛刻 的要求，相对水性涂料来说，溶剂型高固3C1B没有水 性涂料对于温度(25±2) ℃，湿度65%±5%的苛刻要 求，在施工环境控制上也节约了大量的能源。相对水 性涂料而言，高固3C1B工艺碳排放只有水性涂料的 一半左右，具体见图3。

　　1.2.3 降低了涂料单耗以及辅料的消耗

　　由于有效地提高了施工固体分，3C1B涂料应用 过程中单耗有明显的降低，尤其是机器人喷涂，相对传统涂料，其单耗至少降低30%～50%。同时由于减 少中涂打磨工艺，人员以及打磨材料都有一定程度 的节约；而由于中涂烘房的减少，减少烘房过滤棉、 烘房维护等消耗。

　　综上所述，整个溶剂型高固3C1B工艺相对与传 统水性涂料来说，单车将会有30美元费用的节约，同 时减低了大量的能源消耗和VOC排放。

2 HS-3C1B施工应用的特点以及对外 观的影响

2.1 HS-3C1B涂层膜厚以及对外观的影响

2.1.1 HS-3C1B涂层膜厚与传统涂料对比

　　3C1B体系核心之一就是避免涂层之间的干扰， 如果使用传统型的中涂进行3C1B的工艺，得到的最 后结果只能是涂层之间完全的咬合并失光，见图4。

　　为了避免这种状况，中涂通过新的丙烯酸树脂 和流变助剂RCA进行改进，并最终得到完整的三涂 层涂膜，保护和装饰汽车。从图5中可以看到，尽管中 涂和色漆之间是湿喷湿工艺，但是因为中涂经过改 进，涂层之间的界面十分清晰。

　　因为中涂免去了烘烤环节，和传统型涂层相比， HS-3C1B中涂的膜厚较低，为20～25 μm，在保证性 能的前提下降低中涂的膜厚可以防止中涂与色漆之 间因为湿喷湿而产生的干扰，从而保证良好的外观； 色漆膜厚和传统型色漆相当；清漆膜厚比传统型膜 厚略高，整个涂层的膜厚比传统型略低5～10 μm，具体见表1。

　　2.1.2 涂层膜厚对外观的影响

　　图6清晰地表明了中涂膜厚对外观有直接的影 响。试验方法为在固定了色漆和清漆膜厚的情况下， 中涂膜厚进行不同的梯度喷涂，并测量分析不同中 涂膜厚下复合涂层的外观。从图6中的数据可以得出 这样的结论：(1)降低中涂的膜厚可以提高整体外观 效果；(2)降低色漆的膜厚可以提高整体外观效果；(3) 增加清漆的膜厚可以提高外观效果。

2.2 HS-3C1B 涂层之间闪干时间

2.2.1 闪干时间与喷涂顺序设定

　　HS-3C1B涂层之间的闪干时间对最终的外观有 直接的影响，较长的闪干时间对外观有帮助。虽然中 涂与色漆之间需要5～10 min的闪干时间，但是这段 时间可以用于色漆内表面的喷涂，因此整个涂层的 喷涂，从进入喷房开始到进入最后的烘箱，整个涂层 只需要30 min，这在整个涂装工艺中是最精简的。以 国内某汽车厂为例，见表2。

　　如果采用机器人进行内表喷涂，则推荐将色漆 机器人内表喷涂放在BC1和BC2之间。

2.2.2 闪干时间对外观的影响

　　延长闪干时间对提高外观有帮助，但是是否闪 干时间越长，外观就越好呢。在实际的应用中发现有 些因为设备停线而延长了闪干时间的车辆并没有得 到更好的外观，因此对闪干时间和最后的外观做一 些试验(见表3)。研究的结果表明：(1)延长色漆和清漆 的闪干时间，外观变好；(2)延长中涂的闪干时间，超 过一定的时间之后，外观效果会出现下降的趋势；(3) 综合工艺需求以及精简生产线的需求，大多的现场 都采用了6 min＋6 min＋8 min的闪干时间。

2.3 HS-3C1B高触变性、黏度对外观的影响

2.3.1 HS-3C1B高触变特性

　　高固3C1B和水性涂料有一个相似的特性，就是 体系的高触变特性，也就是在高剪切的条件下，涂料 的黏度会随着剪切速率的升高而快速下降，并达到 施工黏度，反之，静止的时候黏度会升高，见图7。该 特性有利于体系的长期贮存稳定性，也给现场施工 应用带来了便利，如果较长时间的停止喷涂作业，可 以降低输调漆系统的循环频率并减低搅拌速度，甚 至关闭系统。在喷涂前24 h开启循环，即可保证喷涂 的质量。

2.3.2 黏度的变化对外观的影响

　　黏度的调整一直是调漆间人员重要的工作之 一，传统溶剂型涂料对黏度的要求很高，甚至以0.5 s 的单位来控制，清漆变化超过2 s很可能就出现流挂 或者橘皮的情况。对于高固3C1B体系而言，黏度的变 化对涂膜质量的影响非常小，正因为如此，可以做到 Ready For Use。达到包装黏度可直接进行喷涂作业， 而包装黏度的控制范围也很宽泛，以中涂为例，通常 为30～40 s、Ford4、25 ℃。涂料的黏度之所以对外观的影响不大，这和高固体系的特点有关系，高固体系 因为固体分原本就很高，喷涂到车身之后湿膜固体 非常高，基本没有再流平的能力。而体系的外观是依 靠涂料本身的颗粒雾化来保证的，通过测量(见图8)， 3C1B体系的雾化颗粒直径可以做到更小，这有利于最终的外观。

　　为了达到更好的雾化效果，现场推荐使用高转 速的喷涂方式，建议使用55 K以上的转速，中涂和清 漆使用带有锯齿的旋杯，在条件许可的情况下，对涂 料进行适当的加热也可以帮助得到更好的雾化效 果。

2.4 HS-3C1B烘烤要求对外观的影响

　　3C1B因为湿喷湿的工艺，最后烘烤时候涂膜厚 度比较高，为避免发生针孔等涂膜弊病，在烘烤曲线 的设计上，在初期升温阶段设计1个5 min、93 ℃的保 温平台，这样可以有效地在表面没有完全封闭的情 形下，让内部的溶剂可以快速地挥发出去，同时也可 以避免过多的溶剂在烘烤过程中造成涂层之间的咬 合，影响外观，这和水性涂料需要一个脱水的过程道 理是一样的，只不过整个过程目的是让更多的溶剂 平稳地挥发出来。

　　从表4、图9的研究中可以看出，绿色推荐的烘烤 曲线可以得到最好的外观，而红色曲线因为快速地 从40 ℃上升到140 ℃，对外观的影响最大。由于93 ℃ 的保温平台在实际操作中很难达到，经过反复研究， 最终在现场按照65～93 ℃，升温不超过5.5 ℃/min的 升温速率来控制，也可以达到烘烤的要求。

3 结 语

　　高固3C1B在国内的应用还属于起步阶段，其还 有很多的施工应用特点等待我们进一步进行验证， 在此就不一一表述。众所周知，国内近期停止了批准溶剂型体系的新工厂的审批，因此高固3C1B体系在 国内的推广受到了一定的局限。但是从研究数据和 实际应用结果表明，其的确具有节能、减排(低VOC 和低CO2排放)的优点，因其对设备环境要求不像水 性涂料那样苛刻，对有环保要求进行溶剂型中低固 体分老线改造的企业来说，这是一个可以完全达到 降低VOC要求、省时省力、节省投资的非常好的选 择。

收稿日期 2014-02-20