一种水性底漆及其施工工艺的制作方法

本发明涉及喷涂外饰内饰行业，尤其涉及汽车外饰内饰喷涂业，具体涉及一种水性底漆及其施工工艺。

背景技术：

水性底漆为水溶性环保型金属防护底漆的简称。以水性树脂、无铅颜料、水等组成，具有干燥快、防护性能优等特点，可用于金属底材的底层保护用涂料。该涂料可采用浸涂、淋涂、喷涂等方法施工，适用于工业设备、交通工具和民用产品中金属底材的涂饰，特别适用于出口钢材表面的保护涂饰。但目前国内在汽车外饰件上，包括车身，保险杠这些外饰件上的喷涂，还未开始使用水性底漆。现有采用的溶剂型底漆，由于其遮盖能力不好，在上漆(针对扰流板、牌照板，目前的上漆方式还是以喷涂为主)前必须打磨，打磨的时间长、费用高，目前需要采用320u粒度的砂皮打磨好几道；溶剂型的底漆还有一个缺点是产品外观不够光亮。

技术实现要素：

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种水性底漆，环保、流平性好，减少打磨费用，产品外光更光亮；对空气的污染大大降低，对人健康的损害大大降低；干膜电阻高，色漆的上漆率提高，因而能减少色漆的使用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种水性底漆，包括水性聚烯烃系树脂、不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃、水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂，底漆与固化剂混合的重量比为100：10，不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃为用马来酸或马来酸酐改性的聚烯烃，各组分的质量比按固含量算，为：10～30份的水性聚烯烃系树脂、25～40份的不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃、5～10份的水性环氧树脂、15～20份的水性丙烯酸树脂；固化剂为重量百分比为40～70份的至少一种聚异氰酸酯固化剂和15～70份的γ-丁内酯。底漆与固化剂混合的重量比为100：10，底漆与固化剂混合的体积比为10：12；水性底漆的密度为1.23±0.04g/cm³；干膜电阻≤10kohm(千欧姆)；水性底漆的原料中稀释剂是水性的，其voc含量低，且清洗喷涂设备和供漆系统使用的也是水，因而对空气的污染大大低于溶剂型油漆，并且对人健康的损害大大降低；水性底漆的原料决定了底漆本身不可燃，因而大大减少了施工时的火灾隐患；水性底漆的干膜电阻优于溶剂型，色漆的上漆率提高，因而减少色漆的使用；水性底漆对塑件表面缺陷的遮盖能力强于溶剂型底漆；水性底漆的饱满度优于溶剂型底漆。

进一步的技术方案是，水性丙烯酸树脂其羟值为10～70mgkoh/g，酸值为80～120mgkoh/g。

进一步的技术方案是，不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃具有40～100℃范围内的熔点且具有30000～180000范围内的重均分子量。

进一步的技术方案为，不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃的重均分子量与数均分子量的比值为1～3.5；所述聚异氰酸酯固化剂的总异氰酸酯的重量含量为8％至50％。为满足水性底漆和溶剂型底漆共线生产，线体做以下整改：

1、混漆房新增一套单独水性底漆供漆系统(水性底漆系统、固化剂系统及清洗溶剂系统)

2、机器人新增一套水性底漆换色阀组及油漆管路

3、机器人使用双枪头喷涂，实现水性底漆与溶剂性底漆完全分离，互不干涉

4、底漆流平间添加独立循环风机组，保证温湿度平衡；

本发明还提供的技术方案为，水性底漆的施工工艺，包括如下步骤：

将上述重量含量的各组分无泡搅拌15分钟以上，采用空气喷涂的涂装方式，枪嘴口径为1.1-1.5mm；喷涂压力为3.5bar；喷涂的涂料干膜膜厚为10-20μm；活化时间为60min；闪蒸时间为室温下7-10分钟；干燥时间为15分钟；干燥温度为80℃；

其中所述水性底漆涂膜的干膜密度为2.11g/cm3，粘度为53-63mpa·s；ph值为8.0-9.0；干膜电阻≤10kohm。voc为9.0±0.5％；

进一步的技术方案为，喷涂的基材为abs或pc/abs或pp/epdm，喷涂前用异丙醇清洗基材，脱脂和/或火焰处理。

本发明还提供的技术方案为，水性底漆的施工工艺，包括如下步骤：

将上述重量含量的各组分无泡搅拌15分钟以上，采用点涂法，在工件上点涂底漆后旋转工件，根据最终上漆工件上图案的形状选择合适的底漆点涂量及工件旋转速度；并在旋转工件时对工件干燥，干燥的时间为10分钟；干燥温度为80℃。这种新的涂料上漆方式针对一些汽车发烧友对于车辆喷涂的特殊花色图案要求而定制，无需后续复杂的涂覆工艺，在涂覆底漆时通过扰流板的平面转动，利用离心力实现涂料在扰流板平面的展开；并且根据最终的图案决定点涂时是涂多大的点或点涂时是否涂成线等，使得本来枯燥的上漆工作变得富有创造性甚至增加了工作的艺术美感，而且本方式可以只上漆一道，也即点涂后扰流板转动完上完底漆就能实现所要的图案(当然并非完全符合最终的花型图案，但并不妨碍这一工作的进行，本来这种特殊花色就是比较随意、有那种液滴在表面的夸张视觉效果，所以在上漆时考虑直接底漆涂覆时就产生这种效果，省去后道工序还要定向定位涂覆喷涂，提高了上漆的效率，节省了上漆的时间)。点涂后旋转工件，还一定程度上加快了流平的速度，因为可以看做扰流板不动，其上方的空气在动，这样就减少了流平时循环风机组需要的吹风量。

进一步的技术方案为，在点涂工序中，工件上还抵靠设置一个与旋转工件相对静止的仿形环形挡板。仿形环形挡板的设置可以更准确地实现最终想要的图案花样，通过抵靠的环形挡板，点涂在环形挡板内的涂料在扰流板旋转时其顶多由于离心力的原因到达环形挡板的环内壁上而无法溢出环形挡板，所以最终能形成所要的图案；更为有限的方案是在环形挡板面向工件(此处指扰流板，当然，本方案也可用于其他汽车外饰件的喷涂应用)的端面上固定设置橡胶条，能够更好地适应扰流板其弧形表面能够更好防止涂料溢出环形挡板不能准确形成所要的图案。

进一步的技术方案为，工件下设置圆形转盘，圆形转盘转动设置在方形底座上，方形底座中部设置与圆形转盘适配的圆形台阶，圆形转盘与方形底座采用相同的材质，方形底座内设置呈螺旋分布的导热油管，导热油管以圆形转盘的圆心为中心螺旋分布，圆形转盘下表面固定设置转轴，圆形转盘上方设置与转轴同步转动的驱动轴，驱动轴下方固定连接仿形挡板。圆形转盘与方形底座采用相同的材质且均采用导热性好的如金属材质便于传热；圆形转盘下表面固定设置转轴，转轴与减速机的输出轴固定连接，减速机与电机相连，电机启动后转轴转动带动圆形转盘转动；驱动轴则类似，其上方连接另一个减速机的输出轴，此减速机与另一个电机相连，驱动驱动轴的减速机、电机固定连接在滑板上，滑板滑动设置在转动工装(即为了实现工件转动，设置的转动工装，包括前述的圆形转盘及方形底座)的支架上，实现工件转动前选择好仿形挡板的形状及驱动滑板下行将仿形环形挡板压到工件即扰流板上之后使得圆形转盘上下的两个电机同步运行即可。导热管螺旋分布且刚进来的热油靠近圆形转盘，随着螺旋导热管逐步向外圆(指导热管外径较大的圈)传输，然后回收过滤加热再使用，这样始终是热的油先靠近圆形转盘部分，便于将热量传导至扰流板上，便于漆料的固化。上下设置同步转动的转轴与驱动轴，可以实现仿形环形板与扰流板的相对静止，保证了在利用离心力实现上漆的过程中，漆料不会溢出，能够形成所要的图案。

进一步的技术方案为，在方形底座上设置吹风筒或抽风筒，吹风筒与气泵相连，抽风筒与负压泵相连。吹风筒的设置是加快了涂料流平的速度，能够提高上漆的效率；而抽风筒的设置则是考虑在没有仿形环形挡板时将由于旋转流至扰流板边缘的涂料及时抽走(当然并非真正意义上的抽走，而是通过抽风作用在涂料还未固化时及时通过负压将其引至圆形转盘上，不再停留在扰流板上，避免扰流板局部的干膜厚度过厚)。

点涂转动工件的过程如下：

在确定扰流板上的图案后，选择合适的仿形环形板后将扰流板固定在圆形转盘上(比如通过圆形转盘上设置的弹性卡紧件或卡爪等将扰流板固定)，然后调整仿形环形板的位置至需要点涂的位置(调整可以通过在滑板<假设为第一滑板>上再设置滑板<假设为第二滑板>的方式)，第一滑板滑动设置在第二滑板上，第二滑板滑动设置在转动工装的支架上；第一滑板与第二滑板的滑动方向垂直(且均为水平方向)，这样可以使得仿形环形板调至需要的位置，然后点涂一定量的涂料(点涂可以采用喷枪，但压力调到很小；或点涂采用简单制备的涂料输送机构即可实现，通过一个泵输送涂料后在输送管的一端连通一个锥筒形的点涂输漆口，输漆口处还可以设置一个堵头，在不需点涂时把输漆口堵住)，然后驱动竖直方向滑动的滑板使得仿形环形板的橡胶条紧紧抵靠到扰流板后同时驱动转轴的驱动电机及驱动轴的驱动电机，实现仿形环形板及扰流板同时转动，形成所要的液滴溅上扰流板表面的特殊视觉效果。

本发明的优点和有益效果在于：水性底漆的原料中稀释剂是水性的，其voc含量低，且清洗喷涂设备和供漆系统使用的也是水，因而对空气的污染大大低于溶剂型油漆，并且对人健康的损害大大降低；水性底漆的原料决定了底漆本身不可燃，因而大大减少了施工时的火灾隐患；水性底漆的干膜电阻优于溶剂型，色漆的上漆率提高，因而减少色漆的使用；水性底漆对塑件表面缺陷的遮盖能力强于溶剂型底漆；水性底漆的饱满度优于溶剂型底漆。这种新的涂料上漆方式针对一些汽车发烧友对于车辆喷涂的特殊花色图案要求而定制，无需后续复杂的涂覆工艺，在涂覆底漆时通过扰流板的平面转动，利用离心力实现涂料在扰流板平面的展开；并且根据最终的图案决定点涂时是涂多大的点或点涂时是否涂成线等，使得本来枯燥的上漆工作变得富有创造性甚至增加了工作的艺术美感，而且本方式可以只上漆一道，也即点涂后扰流板转动完上完底漆就能实现所要的图案；省去后道工序还要定向定位涂覆喷涂，提高了上漆的效率，节省了上漆的时间；点涂后旋转工件，还一定程度上加快了流平的速度，因为可以看做扰流板不动，其上方的空气在动，这样就减少了流平时循环风机组需要的吹风量。仿形环形挡板的设置可以更准确地实现最终想要的图案花样，通过抵靠的环形挡板，点涂在环形挡板内的涂料在扰流板旋转时其顶多由于离心力的原因到达环形挡板的环内壁上而无法溢出环形挡板，所以最终能形成所要的图案；形挡板面向工件的端面上固定设置橡胶条，能够更好地适应扰流板其弧形表面能够更好防止涂料溢出环形挡板不能准确形成所要的图案。导热管螺旋分布且刚进来的热油靠近圆形转盘，随着螺旋导热管逐步向外圆(指导热管外径较大的圈)传输，然后回收过滤加热再使用，这样始终是热的油先靠近圆形转盘部分，便于将热量传导至扰流板上，便于漆料的固化。上下设置同步转动的转轴与驱动轴，可以实现仿形环形板与扰流板的相对静止，保证了在利用离心力实现上漆的过程中，漆料不会溢出，能够形成所要的图案。吹风筒的设置是加快了涂料流平的速度，能够提高上漆的效率；而抽风筒的设置则是考虑在没有仿形环形挡板时将由于旋转流至扰流板边缘的涂料及时抽走。

附图说明

图1是本发明一种水性底漆施工工艺实施例二的示意图；

图2是图1的侧视图。

图中：1、工件；2、仿形环形挡板；3、圆形转盘；4、方形底座；5、导热油管；6、转轴；7、驱动轴；8、吹风筒或抽风筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

本发明是一种水性底漆，包括水性聚烯烃系树脂、不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃、水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂，底漆与固化剂混合的重量比为100：10，不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃为用马来酸或马来酸酐改性的聚烯烃，各组分的质量比按固含量算，为：10～30份的水性聚烯烃系树脂、25～40份的不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃、5～10份的水性环氧树脂、15～20份的水性丙烯酸树脂；固化剂为重量百分比为40～70份的至少一种聚异氰酸酯固化剂和15～70份的γ-丁内酯。水性丙烯酸树脂其羟值为10～70mgkoh/g，酸值为80～120mgkoh/g。不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃具有40～100℃范围内的熔点且具有30000～180000范围内的重均分子量。不饱和羧酸或酸酐改性聚烯烃的重均分子量与数均分子量的比值为1～3.5；所述聚异氰酸酯固化剂的总异氰酸酯的重量含量为8％至50％。

水性底漆的施工工艺，包括如下步骤：

将上述重量含量的各组分无泡搅拌15分钟以上，采用空气喷涂的涂装方式，枪嘴口径为1.1-1.5mm；喷涂压力为3.5bar；喷涂的涂料干膜膜厚为10-20μm；活化时间为60min；闪蒸时间为室温下7-10分钟；干燥时间为15分钟；干燥温度为80℃；其中所述水性底漆涂膜的干膜密度为2.11g/cm3，粘度为53-63mpa·s；ph值为8.0-9.0；干膜电阻≤10kohm。喷涂的基材为abs或pc/abs或pp/epdm，喷涂前用异丙醇清洗基材，脱脂和/或火焰处理。

实施例二：

与实施例一的不同在于，如图1、图2所示，水性底漆的施工工艺，包括如下步骤：

将上述重量含量的各组分无泡搅拌15分钟以上，采用点涂法，在工件1上点涂底漆后旋转工件1，根据最终上漆工件1上图案的形状选择合适的底漆点涂量及工件1旋转速度；并在旋转工件1时对工件1干燥，干燥的时间为10分钟；干燥温度为80℃。在点涂工序中，工件1上还抵靠设置一个与旋转工件1相对静止的仿形环形挡板2。工件1下设置圆形转盘3，圆形转盘3转动设置在方形底座4上，方形底座4中部设置与圆形转盘3适配的圆形台阶，圆形转盘3与方形底座4采用相同的材质，方形底座4内设置呈螺旋分布的导热油管5，导热油管5以圆形转盘3的圆心为中心螺旋分布，圆形转盘3下表面固定设置转轴6，圆形转盘3上方设置与转轴6同步转动的驱动轴7，驱动轴7下方固定连接仿形挡板。在方形底座4上设置吹风筒或抽风筒8，吹风筒与气泵相连，抽风筒与负压泵相连。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。