059无铅阴极电泳涂料置换

无铅阴极电泳涂料置换试验与应用
前言
随着汽车工业的发展，汽车涂装技术也同步发展到新的平台。

就耐蚀性而言，由最初汽车钢板的简单防锈技术，到七、八十年代的阳极电泳技术，完成了从简单加工到技术较为先进的批量生产组织，实现了涂装技术的第一次飞跃；进入到九十年代后期，一种新理念的阴极电泳涂装在短期内普遍代替了阳极电泳涂装，与第四次工业技术革命成果（电脑应用）渗入的自动旋杯静电喷涂技术一起，构成了涂装技术的第二次飞跃，实现了高产能的转化。

同时我国政府进入WTO 后，承诺了2003年7月开始取消含铅Pb、镉Cd的化合物质领域的应用；人类社会的和谐发展及可持续性发展的需求，研究应用无铅电泳涂料、涂装就成为与世纪呼应的“新涂装—环保”主题。

汽车涂装最初采用阳极电泳方式，后来完成了阴极电泳方式的转化。

目前正在实现无铅电泳涂装的置换。

一．无铅电泳涂料技术性能
我厂原采用含铅阴极电泳涂料KNT821，为满足日益严格的环保法规和人类社会和谐、可持续发展的要求，开展了用无铅阴极电泳涂料KNT831LF代替KNT821的实验工作。

这2种涂料均以聚酰胺改性环氧树脂液为主料，不同之处体现在以下三点：
a. KNT831LF和KNT821的基本化学构成虽然都同为环氧/氨基甲酸酯类聚合物，但KNT831LF对环氧树脂做了特别的改性，在聚合物中引入了杂环、β-羟基酯等结构，提高了聚合物自身的湿附着性，从而改进了涂层耐腐蚀能力。

b. KNT831LF使用无铅化合物代替Pb化合物，发挥同样的抗腐蚀作用和固化催化效果。

c. 与KNT821相比，KNT831LF具有较均一的分子量、官能度分布，有利于涂层形成完善的网络结构，提高了对水分子等腐蚀性物质的渗透阻力，可延缓基材腐蚀。

二.电泳涂料试验室置换小试
1：KNT831LF和KNT821槽液的混槽实验
在KNT821）槽液中逐步补加KNT831LF原漆，混槽采用点混法（即按两者在混合槽液中固体份的比例，依次进行混槽实验，具体比例为：KNT821/KNT831LF =90/10、80/20、70/30、60/40、50/50、40/60、30/70、20/80、10/90），并在每个点，都要对混合槽液进行检测、分析，绘制混槽过程中主要参数的波动曲线图，如PH、K、NV、P/B、EB%、MEQ值等；同时考察混合槽液在各阶段的施工性能和漆膜的外观、机械性能，并做出客观评价。

对有异常的现象要进行阐述，分析一些可能产生的原因，及可以避免或现场能快速解决的方案。

2：KNT831LF阴极电泳漆的综合评价
2.1）槽液的配制（以16000g）：
KNT831LF乳液/KNT831LF色浆/纯水＝6400g/1600g/8000g，
首先取2500g纯水开动搅拌（120～200rpm），加入计量的乳液搅拌均匀，再缓慢加入计量的色浆，搅拌均匀后补足剩余的纯水。

不间断连续搅拌48小时后即可使用。

2.2）槽液的参数
从检测的数据来看，均达到产品的技术要求，只是有些参数和KNT821有差异，比如：槽液的电导率要比KNT821相对要高一些，一般高出500µs/cm左右（指原漆配制的槽液）。

其它均差不多。

2.3）漆膜的外观
漆膜流平性能良好，平整光滑，没有异常的现象。

2.4）机械性能
漆膜的机械性能和KNT821一致，没有特别明显的差异。

2.5）漆膜的理化性能
漆膜的耐酸碱性、耐水性、耐中性盐雾等技术指标和KNT821一致。

涂层达到性能完善要求凝胶指数达到0.90以上，固化条件图可以看到165℃/20min可以达到KNT831LF的固化条件。

3：KNT831LF较KNT821的优势
KNT831LF在产品的组成以及一些技术参数上和KNT821有一定的差
通过以上数据，可以说KNT831LF的使用成本要比KNT821的要低，这可以从漆膜的干膜密度以及加热减量可以看出，另外漆膜固化温度和时间均有所下降，这样可以提高生产节拍以及材料、能源的消耗，从而降低生产成本。

4：混槽综合分析
4．1）槽液PH值的分析
由于现场槽液的PH值偏低，故此随着KNT831LF的加入，PH值呈逐步上升的趋势，加上实验室没有相应的阳极系统，无法对PH值进行调控。

但是基本稳定工艺范围之内，现场可以通过阳极系统来进行调控。

4．2）电导率的变化
由于KNT831LF原漆的电导率比原槽液略高，故此随着KNT831LF的加入，混合槽液固体分的提高，电导率开始也逐步随着上升。

由于实验室无法进行超滤工作，故电导率稳定在高限；当然现场可以根据需要，通过超滤系统来调控槽液的电导率，使之能控制在
最佳的工艺范围之内。

4．3）颜基比的变化
KNT821和KNT831的颜基比是比较接近的，现场槽液的颜基比处于低限，在混槽过程中可以通过颜料浆、乳液的添加比例来控制槽液颜基比。

4．4）溶剂含量的变化
从溶剂含量的检测结果来看，可以得出几个结论：
1）KNT821和KNTLF具有相同的溶剂体系，均采用醇醚类的溶剂（如EB）。

2）两种槽液对溶剂含量的要求一致，都在1.0-1.8％。

在混槽过程中未发现因溶剂含量发生变化，而导致槽液产生颗粒，以及漆膜外观变差，出现颗粒、针孔、缩孔等异常现象。

4．5）MEQ值的变化
原KNT821槽液的MEQ处于正常范围之内，加上KNT831的MEQ值和KNT821接近，故此MEQ值变化比较平稳。

4．6）凝胶含量达到90％的固化温度与KNT821/KNT831LF比例看当混合比例达到50％时涂层的完全固化条件可以下降到165℃/20min。

4．7）漆膜外观
整个混槽过程漆膜外观有所好转，尤其是A板，随着KNT831LF的加入，变得更加平整光滑，L、H板始终维持在8级以上；另外漆膜厚度均匀，通过电压的调整可以控制在20µm以上。

4．8）施工性能
击穿电压：维持在340V左右，达到产品的技术要求；
泳透率：由于KNT831LF的泳透率要比KNT821要高，故此随着KNT831LF的加入，逐步提高；
库仑效率：均达到30mg/C，达到产品技术要求；
4．9）机械性能
均达到产品的技术要求。

10）理化性能
漆膜的耐酸、碱性均达到产品技术要求，其它的也均达到产品的技术要求。

三．无铅电泳涂料混槽置换生产性实验
由于长期应用有铅电泳涂料KNT821进行涂装，开始置换前对原槽液涂料进行了转移，清除、清理和清洗电泳设施的槽体、管道内壁的积垢和附着物，这有利于今后无铅电泳涂料的置换工作和管理，有
利于油漆的循环搅拌。

另外，同步进行阳极系统的隔膜、罩体及阳极板的化学清洗，恢复功能，去除有机菌、有机藻类物质工作。

以电泳涂料试验室置换小试为依据，逐步添加KNT831LF无铅电泳涂料来置换KNT821电泳涂料。

混槽置换期间监控工件涂膜的附着力、外观、光泽及车体内外表面和“袋部”膜厚等参数。

电泳槽液的部分管理项目的变化列于表4中，保持烘烤时间不变，同步降低了烘烤温度。

随着无铅涂料添加量的增大，按发生总量的函数关系式获得表4中的百分比，电泳槽液的部分管理项目，进行了有方向性的技术调整，提高电泳槽液温度和阳极液电导，表5介绍了相应百分比下的车身获得的膜厚实测数据，可知：随着无铅电泳涂料KNT831LF含量的增加，涂膜光泽得到提高，工件外表面膜厚有所降低，但其膜厚均匀性⊿（膜厚的最大值与最小值之差）得到提高。

涂膜粗糙度Ra值有减小，平整性提高了。

表5 含无铅涂料百分比下的车身膜厚
无铅电泳漆的泳透力效果更好，这可以从下列实验中得到证实。

在生产中，同步将1000mm×15mm的钢条（以钢条底部为0mm）插入工件袋部进行试验，结果见表6。

随着KNT831LF涂料百分比增大，钢条最高处从原来的锈斑到具有电泳膜的涂覆状况有了重大改善，百分比达到90％以上时，钢条实验结果较好。

表明无铅电泳涂料有利于提高钢材的防腐性能。

由于电泳车身涂膜粗糙度Ra值的减小，相应地降低了中涂层桔皮度的L值和S值，及至提高面漆涂膜的鲜应性PGD值或DOI值。

四．结束语
综上所述：两种电泳漆采用相似的组成体系，相同的溶剂体系，以及一致的施工性能，故此在混槽过程中槽液的各项参数无异常变化，都是在正常的变化之中；两者之间有很好的相溶性，未出现沉淀、颗粒等异常情况，漆膜的各项理化指标都能达到各自的技术指标，
同时漆膜外观平整光滑，同时L、H板效应良好，始终维持在8级，水平面、垂直面的漆膜无明显差异。

且使用KNT831LF后，由于槽液的固体份的降低、解决了UF透过量的降低问题，提高了车身附着涂料的后清洗效果，边角的二次水洗流痕得到进一步受控。

车体电泳涂层的外观平整性，一直处于受控状态。

百分比达到95％以上时，该涂膜的粗糙度Ra值稳定在0.28，这对下道工序作业质量的提高起到了促进作用。

涂料置换量达到90％以上后，对电泳涂膜的烘烤温度进行了165℃（烘烤时间20Min）工艺条件的锁定，降低了能源消耗，使用德国BYK公司的六点随炉跟踪仪对炉温（含时间）均匀性和特种复合溶剂对涂膜的干燥性能的检查，得到了技术佐证；同步对槽液涂料取样化验，可知铅含量约为40PPM。

预计涂料置换量达到99.7％以上时，槽液涂料的铅Pb含量将会≤5PPM，可以实现低能源——环保新概念之技术思想。

无铅阴极电泳涂料置换试验与应用
撰写人：江铃汽车集团公司江铃车厢内饰件厂涂装车间
王欣
刘霞
二○○七年元月十二日。