自行車塗裝工藝

早年，自行車工件以鋼鐵件為（wéi）主，要（yào）經過除油、除鏽、磷（lín）化、鈍化等工藝。除油、磷化主要是（shì）含磷物質，除鏽主要為酸洗，采用鹽酸或硫酸工藝。捷安特在前處理（lǐ）方麵的環（huán）保曆程經曆（lì）了幾個階段，先是酸洗時使用緩蝕酸霧（wù）抑製劑，降低了酸霧的排出量，針對排出的酸性（xìng）氣體，再經過堿性（xìng）噴淋水洗塔（tǎ）中和後排放（fàng）。其次對於鈍化（huà）處理，采用弱堿性含磷物質代替了（le）六價鉻鈍（dùn）化劑，消除（chú）了六價鉻的重金屬汙染。再其次，針對磷化，采用低溫（wēn）、常溫磷化，在配方裏增加（jiā）絡合劑減少了（le）沉（chén）渣的（de）形成（chéng），不對磷化槽進（jìn）行整體排放。再就是采取每隔一段時間將上層清液抽（chōu）岀，清理掉磷化槽的沉渣後再（zài）把上層清液打回補加藥劑的方式，減少整（zhěng）槽藥劑的排放對水的汙染。脫脂劑采用無磷脫脂劑，減（jiǎn）少了含磷廢水的（de）排放。近些年，鋯係與矽烷藥劑（jì）的（de）興起，捷安特也對此進行了積極探索與研究，采（cǎi）取矽烷鋯鹽複合皮膜工藝，先後解決了（le）硫酸酸洗（xǐ）後皮膜耐蝕性差、易返鏽以及（jí）工件接觸點生鏽（xiù）的問題，將矽烷鋯鹽複合皮膜（mó）顏色也做到了與（yǔ）常溫磷化類似的灰白色，噴漆後複合防鏽效果達到基（jī）本（běn）一致。鋼鐵工件的前處理采用無磷脫脂、硫酸+緩蝕抑霧劑+噴淋水塔、矽烷鋯鹽複合皮（pí）膜（mó）工藝，為無磷、無氮、無輅（lù）、少酸霧的環保工藝。鋼鐵件前處理工藝如圖1。

圖1 鋼鐵件前處（chù）理工藝處理（lǐ）

（1）針對鋁合金工件，同樣也（yě）是由初期的阿洛丁六價鉻處理工藝，改（gǎi）為三（sān）價鉻工藝，到（dào）近些（xiē）年又改成了矽烷鋯鹽皮膜劑，消除了（le）重金屬鉻的使用；

（2）環保塗裝工藝，主要方（fāng）式有粉末塗裝、光固化塗（tú）料、高（gāo）固體份塗料、水性塗料塗裝等。

粉末塗料的優（yōu）點是無（wú）VOC排放，物理化學性能好，可以回收使用，塗料利用率高（gāo）；缺點是（shì）塗（tú）裝設備換色時間長。為發（fā）揮粉末塗料的優勢避開劣勢，首先從不需換（huàn）色的清漆改為透明粉末用起。2002年，捷安（ān）特率先導（dǎo）入歐洲應用（yòng）於汽車行業的低溫（160℃固化）丙烯酸透明粉末代替溶劑（jì）型清漆，在流平性、豐滿度（dù）上都（dōu）有較大貢獻。限製其大量使用主要是自行車的標紙大多是內貼標，要（yào）在貼標後再噴透明粉末（mò），一般的油墨耐烘（hōng）烤性（xìng）不夠，會變色，需（xū）要對整個貼紙的油墨體係進行更改，另外一個因素就（jiù）是丙（bǐng）烯酸透明粉末塗料高昂的價格，高出普通塗料5倍以上的成本。

2004年，采用底色粉末塗料+油性金油組合的（de）工藝，避開貼紙不耐烤的特點，與國際知名品牌聯合（hé）開發適合於自行車（chē）行業的金屬（shǔ）粉末，並用於大（dà）量生產的基（jī）礎性車種。但是金屬粉末塗（tú）料的裝（zhuāng）飾性效果，特別（bié）是金屬粉的排列效果始終與油漆的（de）金屬質感有較大差距，即使用了邦定工藝也（yě）還是（shì）存在差距。另外，粉末塗料換色時間長也仍然（rán）製約了其在（zài）自行車行（háng）業的應用（yòng），換一次色約需40min，而油漆（qī）的換色隻需要1～2min，粉末塗裝采（cǎi）用兩台串聯交替換色（圖2），也要保證一個噴塗批量≥另外一個噴房的換色時間40min。（不超過40min另外一個（gè）噴房還沒換（huàn）完色，仍要等待）。

圖2 串聯交替換色的粉末塗裝設備

粉末塗裝工藝適合大（dà）批量很少換（huàn）色的生產，自行車行業（yè）要應用的產品也要是能足夠大的訂單（一個顏色訂單量少，換色太頻繁）。還有就是低溫固化，不（bú）僅可以減少碳排放，同時可以適合與更多的油漆（qī）、貼紙配套（tào）。這兩年粉末塗料的金屬裝飾效果、低溫化以及粉末設（shè）備的快速換色工藝精進，有很大突破，已（yǐ）經有廠家開發出130℃/20min固化的粉末，30～40μm膜厚的粉末塗料、以及（jí）實現10min快速換色，粉末（mò）塗料在自行車行（háng）業（yè）的應用製約會越來越少。

UV固（gù）化是（shì）最早應用（yòng）於木板行業的塗裝工藝，其特點是固化速度極快，但耐衝擊（jī）性差。傳統塗料設計為室內產品，選擇的樹脂耐候性較差，有完全無溶劑的（de）也有加入一部（bù）分溶劑調整作（zuò）業性（xìng）的。固化需（xū）要UV光照（zhào）射，對工件的形狀有一定的要求，或者對燈管的布設（shè）位（wèi）置要求（qiú）較高，要能夠保（bǎo）證噴到漆的地方都照射到才能確保固化完全。近（jìn）些年有塗料廠家也開始研發（fā）室外型的UV固化塗料，自行車行業國（guó）內還沒有報道有使用的，在台灣有（yǒu）公司在使用。

自行車常用的油性塗料，一（yī）般固（gù）體分在50%左右（yòu），金屬效果要求高的珠銀粉（fěn）漆在40%左右，稀釋後固（gù）體分大多在20%～30%之間。針對底漆與金油，開（kāi）發（fā）固體分（fèn）在65%以上的高（gāo）固體分塗料，減少溶劑含量，從而減少（shǎo）VOC的排放量。80%以上固含的高固（gù）體分塗料，研究過程發（fā）現，滿（mǎn）足施工（gōng）黏度要求的塗料（liào）其固化程（chéng）度不夠，性能達不到（dào）要求，還（hái）待持（chí）續研究。

捷（jié）安特於2006年開始水性塗料在自行車行業的應用研究。初期開發了一個底漆（qī），一（yī）個麵漆，摸索其性能與配方特點。擬定的開（kāi）發目標是各項（xiàng）性能達（dá）到油漆的標準，與油（yóu）漆不得（dé）有明顯的差異（yì）。首先通過手（shǒu）工空氣噴塗確認其物理（lǐ）與（yǔ）化學性能，同時確認其貯存穩定性，包含原漆的貯存穩定（dìng）性與稀釋後（hòu）的貯存穩定性（xìng）。自行車塗（tú）裝一般為4噴5烤的工藝，見圖3。采用油漆噴塗時大多沒有強製送風，為自（zì）然進風、強製排風，沒有調節空氣的溫度（dù）與相對濕度，而是通過調節不同季節的塗（tú）料揮發速度來適應環境溫濕度的變化（huà）；流平室（shì）沒有（yǒu）預烘烤，烤爐內溫度也沒有分段升溫，而是整個烤（kǎo）爐裏空氣溫度基本維持一致。該工藝優點為相對（duì）運行成本低、但對塗料的施工適應窗口要求寬。而文（wén）獻（xiàn）資料裏提到的水性塗料塗裝條（tiáo）件，要求設備要不鏽鋼材質（zhì），空氣溫度在（23±2）℃，相對濕度（65±5）%，流（liú）平室要60℃左右，烤爐（lú）要分段升溫，施工條件要求（qiú）苛刻，所有這些都將極大地提高自行車（chē）塗裝的成本（běn）。為此，我們采取了沿用油（yóu）漆噴塗工藝，預留改（gǎi）善空間，先調節水性塗料施工適應性，萬不得已再調整工藝與硬（yìng）體設備的方案進行驗證。通過測試及時調整塗料配方（fāng），改善了水性（xìng）塗料稀釋後易沉澱，噴塗時易起泡、流垂，漆膜耐水性（xìng）差、光澤度低、膜（mó）厚低、耐衝擊性差等問題，施工與物化性能都與油漆相當。

圖（tú）3 自（zì）行車4噴5烤塗裝工藝流程（chéng）

自行（háng）車噴塗，整（zhěng）個行業采（cǎi）用的都是Ω靜電（diàn）旋碟噴塗機噴塗，靜電機前後用（yòng）手工補正靜（jìng）電噴不（bú）到的（de）死角部（bù）位。比較經濟的靜電高壓控製在90kV，但是傳統靜電機噴塗（tú）水性塗料遇到（dào）的第（dì）一個問（wèn）題是靜電高壓打不上去（漏電流（liú）保護），沒有靜電高壓，單靠旋碟的旋轉塗料無法（fǎ）霧化，也就無法噴塗。要靜電機噴塗水性塗（tú）料，首先需解決靜電高壓問題（tí）。從原理上講，靜電高壓打不上去，就是靜電泄露問題，靜電泄露要通過解決（jué）整個塗（tú）料噴塗係統的絕緣性，專門在原有塗裝研究室試驗線，進行了改裝。通過更改供漆係統的絕緣棒長度、放置塗（tú）料桶的絕緣台、升降杆（gǎn）及從其中穿（chuān）過的塗料管材質、以及專門隔離的供漆係統進行測試，經過多（duō）次改良後，終於使得Ω靜電機可以（yǐ）正（zhèng）常噴塗（tú）水性塗料，並於2014年正式改（gǎi）裝兩條底塗線進行中試，見圖4。

圖4 自行車單層塗裝工藝流程

這條中試線也（yě）沒有增加特殊的車架預熱工藝、預烘幹工藝，也沒有溫濕度調節，所（suǒ）有條件維持與溶劑型塗料一樣。烘烤條件為（115-120℃x20～30min）。經過2a的試驗，以（yǐ）及對塗料的多次改良，使得水性塗料底漆能夠在各項性能上與溶劑型塗料一致（zhì），且也可以在較寬的（de）溫濕度範圍內施工。冬天（tiān）加水約20%，岩田NK-2黏度杯測黏度在40～60s，夏天加水約30%，黏度在（zài）25～35s之間，空氣相對濕度隻要在80%以下即可，吐出量根據空氣相對濕度進行微調，相對濕度大吐出量稍微降低，相對濕度小時吐出量適當調高，影響最大（dà）的（de）是空氣相對濕度，其次為（wéi）溫度，但是溫濕度範圍可以比（bǐ）文獻資料裏的放寬很多。而餘熱及流平預烘烤（kǎo）沒有的情況，也可以噴塗等。

2016年，捷安特（tè）按照前期中試的經驗，對塗裝生產線進行技改，設計7條完整的4噴（pēn）5烤水油兩用的生產線，水性塗料與溶劑型塗料可以隨時切（qiē）換，工藝條件完全一致。比原（yuán）來增加（jiā）了塗料間的溫度與相對濕度控製，溫度在15～30℃之間，相（xiàng）對濕度在80%以下，線速（sù）2～3m/min，流平時（shí）間10～15min，底中麵塗烘烤固化條件為115℃/20min，清漆的烘烤固化條件為125℃/20min。水油共用的工藝，也為塗料的油轉水爭取了寶（bǎo）貴的開發時間（jiān），經過2a時間的開發，已（yǐ）經開發完成15個底漆，211個麵漆顏色，3個清漆，用量超80%的水（shuǐ）性化，預計2019年將實現全水性目（mù）標。

圖5 水性塗裝（zhuāng）4噴5烤工藝（yì）流程（chéng）圖

對於自行車塗（tú）裝的環保工藝，前處理（lǐ）采用（yòng）無磷（lín）脫脂、酸霧抑製劑、矽烷（wán）鋯鹽皮膜，無鉻鈍（dùn）化等工藝，減少對空氣汙染與（yǔ）對水的汙染（rǎn）。噴塗工藝部（bù）分，主要發展為高固體分塗料、水性塗料、低溫固化粉末塗料+液體金油幾種，不同的產品定位，不同的（de）訂單模式，可以采取不同的環保塗料（liào）與塗（tú）裝工藝。這些摸索與實踐對行業的相關技術改（gǎi）造具有借鑒意義（yì）