汽車專用粉末涂料和PPAP

摘要：我們當(dāng)年用BB機(jī)到今天用微信支付，可見網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及之快；我們當(dāng)年追求蘋果手機(jī)到今天認(rèn)可華為，可見國產(chǎn)品牌品質(zhì)提高之快。

從汽車工業(yè)的歷史看，很快國產(chǎn)自主汽車品牌的品質(zhì)將趕上或超過國際水平。汽車專用粉末的品種多，用量大，即將為粉末涂料應(yīng)用開拓出新的應(yīng)用領(lǐng)域。

遵循汽車行業(yè)的管理規(guī)范，熟知PPAP文件，為粉末涂料全面在汽車領(lǐng)域應(yīng)用架通橋梁。

1、前言

中國汽車工業(yè)的發(fā)展舉世矚目。汽車不再是高貴身份的象征，而是日常生活代步的消費(fèi)品。

汽車專用粉末是粉末涂料行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的又一拓展空間。下面我們一起回顧我國汽車工業(yè)的發(fā)展歷史。

50年代是汽車工業(yè)的創(chuàng)建階段。原蘇聯(lián)援助的長春第一汽車制造廠的建成是這一階段的標(biāo)志。1956年7月，第一輛解放牌4噸載貨汽車在第一汽車制造廠誕生。

1958年中蘇關(guān)系逐漸惡化撤走專家，中國汽車工業(yè)進(jìn)入獨(dú)立自主發(fā)展階段。這一階段的標(biāo)志是第二汽車制造廠的建設(shè)。

1967年4月1日，第二汽車制造廠正式破土動工，二汽主要產(chǎn)品是載重5t的“東風(fēng)牌”載貨汽車。

80年代中期，中國改革開放，引進(jìn)外企和技術(shù)合作，1984年，第一家整車制造合資公司，由北京汽車工業(yè)公司與克萊斯勒共同投資的轎車生產(chǎn)企業(yè)誕生，這標(biāo)志著汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入一個新的發(fā)展階段--對外開放階段。

從此，一大批合資公司誕生，產(chǎn)品重點(diǎn)偏向轎車。

90年代后，中國汽車工業(yè)進(jìn)入全面發(fā)展時期。1995年5月18日，北京汽車工業(yè)集團(tuán)和集團(tuán)總公司成立。北汽集團(tuán)共有172家成員單位，其中35家組成集團(tuán)，總公司。

1992年我國汽車年總產(chǎn)量突破100萬輛，到2000年汽車年總產(chǎn)量達(dá)到200萬輛，此間增長100萬輛用了8年。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國汽車年總產(chǎn)量迅猛增加，2002年突破300萬輛，2003年突破400萬輛，2004年突破570萬輛，……2015年，汽車產(chǎn)量達(dá)2450.33萬輛，產(chǎn)量走勢見下圖：

隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，國產(chǎn)汽車品牌也會與國產(chǎn)手機(jī)品牌一樣，慢慢地，國產(chǎn)品牌不再比進(jìn)口的品牌品質(zhì)差。

從汽車的產(chǎn)量看，汽車領(lǐng)域用粉末涂料的潛力大家可以預(yù)測得到了。在新的環(huán)保法規(guī)影響下，零VOC排放的粉末涂料更適合汽車工業(yè)的發(fā)展。

2、應(yīng)用于汽車的粉末涂料品種

應(yīng)用于汽車的粉末品種繁多，可以分為特殊要求粉末和常規(guī)要求粉末兩大類。

特殊類如：汽車車身專用粉末、汽車輪毅專用粉末、汽車油箱專用粉末、汽車發(fā)動機(jī)專用粉末等；

常規(guī)類如：汽車雨刮專用粉末、汽車濾清器專用粉末、汽車座椅及配件專用粉末等。

2.1 汽車車身專用粉末涂料

傳統(tǒng)的液體油漆車身涂裝分為底涂、中涂、面漆三道涂裝刀字，后來發(fā)展到用粉末一次噴涂代替液體油漆底涂和中涂（頭二道合一專用底粉），再噴面漆。

頭二道合一專用底粉對粉末體系的選擇性寬，如：純聚酯、聚氨酯、丙烯酸等可供選擇。

然而，環(huán)保趨勢的影響下，車身涂裝逐步采用全粉末涂料噴涂方案，通用、福特、克萊斯勒三大汽車公司19％年首先躋身汽車車身用粉末面涂研發(fā)。

現(xiàn)在車身粉末涂料的涂裝情況有噴涂二合一底粉后，直接采用粉末面涂罩光；或者經(jīng)電泳底漆后，直接采用中面合一粉末涂層。

寶馬公司97年5月率先商業(yè)化應(yīng)用粉末面涂，成為歐洲第一家應(yīng)用粉末面涂的汽車制造商。粉末代替油漆減少了涂裝工序，且完全沒有溶劑，更高效更節(jié)能更環(huán)保。

車身噴涂工藝參考的方案如下：前處理→烘干→焊縫密封→二合一底粉噴涂→預(yù)烘烤(160~180℃/8~10min）→檢查及中涂打磨→除塵→粉末面粉罩光噴涂→固化（2Omin@180~200℃）→檢查精修→下線

車身專用粉末是汽車粉末的典型，它代表了大多數(shù)汽車粉末品種的裝飾性和耐候性要求。為媲美油漆的豐滿度，汽車車身罩光面粉（或中面合一面粉）通常采用丙烯酸/DDDA粉末體系。

車身專用粉末光澤高（20°探頭光澤大于90%)，有極佳的流平性，鮮映性（DOI值85%）。而且，耐候性能優(yōu)異，美國佛羅里達(dá)天然曝曬壽命達(dá)40~60個月。

粉末粒度分布的范圍要窄，D50在32μm~42μm之間，Dl0＞15μm，D90＜55μm。10μm以下細(xì)粉末小于5%，丙烯酸/DDDA粉末適合車身高檔涂裝的要求。

丙烯酸/DDA車身專用粉末具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(l）涂膜透明清晰，不泛黃，不起霧；鮮映度高；(2)涂料流動流平性佳，涂膜豐滿度好；(3）耐溶劑性能好；(4）耐擦傷性能優(yōu)異；(5）環(huán)保產(chǎn)品，不含重金屬。

2.2 汽車輪毅專用粉末

鋁合金輪轂的涂裝與車身一樣，也是先從油漆發(fā)展到粉末底涂，然后噴面漆。底涂可采用聚酯/環(huán)氧混合粉末涂料或純聚酯粉末等。

底涂的主要作用包括兩方面，一是對輪毅進(jìn)行防腐蝕保護(hù)；二是遮蓋壓鑄件表面的粗糙，增加輪毅表面的平整度。

油漆存在環(huán)保問題、回收問題等，鋁合金輪轂涂裝正逐漸轉(zhuǎn)向前處理后，底涂→（中涂）→面涂全粉涂方案。

另外，也有直接一次性噴涂透明粉或閃光金屬粉末方案。常用的透明粉和閃光金屬粉末有兩種：聚酯體系和丙烯酸體系。

另外，丙烯酸體系具有較好的光澤度和抗老化性能，所以越來越受到輪毅生產(chǎn)廠的青睞。

閃光金屬粉末是透明粉通過邦定（boding）工藝與金屬效果顏料粘接在一起而制成。金屬粉和透明底粉的密度不一樣，所以容易分離，常常出現(xiàn)“斑馬線”和回收粉色差大不好使用的弊端。

是故將透明底粉在邦定機(jī)中加熱到接近玻璃化溫度后，再加入金屬效果顏料，溫度的作用下，使金屬效果顏料和透明粉粘接在一起。這就是鋁合金輪毅專用閃光金屬粉末。

輪毅專用閃光粉末的特點(diǎn)：

(l）損耗少，利用率接近100%；(2）金屬效果顏料和底粉沒有分離問題；(3）新粉和回收粉基本達(dá)到一致的顏色；(4）改善金屬珠光效果顏料帶電性不佳的難題；(5）閃光效果顏料選擇范圍廣，鋁/銅/鋅/鎳/不銹鋼/珠光等顏料均可邦定。（6）安全環(huán)保，降低操作中爆炸幾率。

2.3 汽車油箱專用粉末

汽車油箱專用粉末采用經(jīng)基聚酯和異氰酸為基料制成。主要是通過經(jīng)基（R-OH）與異氰酸酯(R-N=C=O）反應(yīng)生成氨基甲酸酯鍵，獲得較好的耐油性。汽車油箱專用粉末可以防止加油時，汽油不慎濺在油箱上引起腐蝕。

汽車油箱專用粉末的特點(diǎn)：

(l）耐酸堿、耐溶劑性能優(yōu)異；(2）表面硬度高，耐刻劃；(3）表面易清潔，防粘污；(4）環(huán)保產(chǎn)品，不含重金屬。

2.4 汽車發(fā)動機(jī)專用粉末

汽車發(fā)動機(jī)專用粉末采用有機(jī)硅樹脂為基料制成。主要是通過有機(jī)硅樹脂能夠在涂層表面生成穩(wěn)定鏈-Si-O-Si-保護(hù)層，獲得較好的耐熱性。

汽車發(fā)動機(jī)專用粉末可以防止發(fā)動機(jī)連續(xù)工作時，高溫對涂層產(chǎn)生的熱沖擊影響。

汽車發(fā)動機(jī)專用粉末的特點(diǎn)：

(l）突出的耐溫，阻燃效果；(2）柔韌性、耐沖擊等物理性能兼顧；(3)耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良；(4）環(huán)保產(chǎn)品，不含重金屬。

2.5 常規(guī)汽車專用粉末

常規(guī)汽車專用粉末是指工業(yè)級的粉末涂料。如：汽車雨刮專用粉末、汽車痣清器專用粉末、汽車座椅及配件專用粉末等。

汽車雨刮專用粉末涂料主要采用純聚酯類或者聚酯/丙烯酸消光類粉末涂料。具有優(yōu)良的裝飾性，和極佳的耐候性。

汽車濾清器專用粉末常采用環(huán)氧/聚酯粉末。一般情況下，機(jī)油濾清器5 000km同機(jī)油一起更換，汽油濾清器150O0km更換，周期短。

環(huán)氧/聚酯粉末兼顧了油類對濾清器的涂層影響。綜合了裝飾性和防腐性和成本的要求。

汽車座椅專用粉末采用聚氨酯改性粉末，有極佳的耐磨性和硬度。完全滿足駕駛座椅來回調(diào)節(jié)滑動，以及活動座椅的頻繁拆裝刮碰的影響。各種配件也可以按使用特點(diǎn)選擇相應(yīng)的工業(yè)級粉末。

常規(guī)汽車專用粉末的特點(diǎn)：

(l）抗紫外線照射，抗?jié)駳飧g（2）柔韌性、耐沖擊等物理性能優(yōu)良；(3)耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良；(4）環(huán)保產(chǎn)品，不含重金屬。

常規(guī)專用汽車粉末的粉末涂裝工藝路線：

前處理→烘干→焊縫密封→粉末噴涂→固化(180~200℃/20min）→檢查精修→下線。與一般的工業(yè)粉涂裝工藝相同。

汽車專用粉末的品種繁多，要求各異。但與其它領(lǐng)域用粉不同的是汽車專用粉末都會要求提交PPAP文件。

3、PPAP

PPAP是生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序Production Part Approval Process的縮寫。即生產(chǎn)件的認(rèn)可過程。

它目的是用來確定供應(yīng)商是否正確理解了顧客所有工程設(shè)計(jì)和制作的要求，以及在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，在規(guī)定的生產(chǎn)率下，供應(yīng)商是否有潛力確保生產(chǎn)產(chǎn)品持續(xù)滿足這些要求。

PPAP文件提交一般包含以下文件：

①設(shè)計(jì)記錄（有專利權(quán)的子零件/詳細(xì)數(shù)據(jù)；所有其他子零件/詳細(xì)數(shù)據(jù)）

②任何授權(quán)的工程變更文件（如果有）③顧客工程批準(zhǔn)（如果被要求）④設(shè)計(jì)失效模式及后果分析（設(shè)計(jì)FMEA)⑤過程流程圖

⑥過程失效模式及后果分析（過程FMEA)

⑦控制計(jì)劃

⑧測量系統(tǒng)分析研究MSA

⑨全尺寸測量結(jié)果

⑩材料、性能試驗(yàn)結(jié)果的記錄

初始過程研究

合格實(shí)驗(yàn)室的文件要求

外觀批準(zhǔn)報(bào)告（AAR)＆如果適用＆

生產(chǎn)件樣品

標(biāo)準(zhǔn)樣品

檢查輔具符合顧客特殊特性要求的記錄零件提交保證書（PSW)

總共18部分，這是標(biāo)準(zhǔn)文件的提交要求，在實(shí)際運(yùn)用中那些要強(qiáng)制性提供，那些可以不提供，這要看客戶的要求，也要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況。根據(jù)不同產(chǎn)品、顧客的要求加減，這需要供方與顧客雙方的溝通。

設(shè)計(jì)記錄：粉末廠所有可銷售的產(chǎn)品必須具備設(shè)計(jì)記錄。配方設(shè)計(jì)記錄如果采用ERP管理，也應(yīng)該要有一份配方記錄硬拷貝存檔。

任何授權(quán)的工程變更文件：配方的更改，以及上游供方的核心技術(shù)人員、原料、設(shè)備、配方用料、生產(chǎn)工藝和工作環(huán)境的變化都應(yīng)該得到控制。

顧客工程批準(zhǔn)：設(shè)計(jì)的配方被客戶選定時，粉末生產(chǎn)商必須和客戶簽署標(biāo)準(zhǔn)樣板，雙方有封存樣板。

設(shè)計(jì)失效模式及后果分析：必須按照顧客要求開發(fā)設(shè)計(jì)FMEA，同一份設(shè)計(jì)FMEA可以適用于同一體系的粉末。

過程流程圖：粉末廠應(yīng)以規(guī)定的形式制訂流程圖，清楚地描述生產(chǎn)過程步驟及流程順序，以滿足特定的客戶需要，要求及期望。

過程失效模式及后果分析：粉末廠應(yīng)有一套符合QS9000的過程FMEA，對進(jìn)料、儲存、搬運(yùn)、配料混合、擠出、研磨（后加工）、包裝和發(fā)貨過程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

控制計(jì)劃：粉末廠必須制訂控制計(jì)劃，定義用于控制過程的所有控制方法，并符合顧客規(guī)定的要求。

測量系統(tǒng)分析研究MSA：粉末廠必須對新的或者改進(jìn)后的儀器測量系統(tǒng)分析，包括對色差儀/光澤儀/粒度儀等的重復(fù)性/漂移/線性/穩(wěn)定性等研究。

全尺寸測量結(jié)果：檢驗(yàn)報(bào)告光澤/色差/沖擊/附著力/柔韌性等結(jié)果應(yīng)符合配方設(shè)計(jì)和控制計(jì)劃的規(guī)定要求。

材料、性能試驗(yàn)結(jié)果的記錄：配方設(shè)計(jì)和控制計(jì)劃中規(guī)定的材料/性能的試驗(yàn)都必須保存有記錄。

初始過程研究：在提交由顧客或者組織指定的所有特殊特性之前，必須確定其初始流程能力或性能是否可接受，初始流程研究的目的是確定生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是否滿足客戶的要求。

合格實(shí)驗(yàn)室的文件要求：PPAP要求的試驗(yàn)和檢驗(yàn)必須在按顧客要求定義合格的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，并有文件證明該實(shí)驗(yàn)室可進(jìn)行測量和試驗(yàn)活動。

外觀批準(zhǔn)報(bào)告AAR：如果該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)記錄上有外觀要求，AAR是必須具備的；

生產(chǎn)件樣品：粉末廠必須按照要求和提交要求規(guī)定的內(nèi)容提供樣粉和干板。

標(biāo)準(zhǔn)樣品：粉末廠至少有一件經(jīng)顧客簽名確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)色板，并注明色差、光澤、厚度、耐沖擊、柔韌性、附著力、耐候性等的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以及上下限范圍。

檢查輔具：若客戶有要求，供應(yīng)商應(yīng)在遞交P隊(duì)P時，遞交具體零部件的輔助檢查工具。在產(chǎn)品壽命期內(nèi)，供應(yīng)商應(yīng)對這些工具進(jìn)行預(yù)防性保養(yǎng)；

符合顧客特殊特性要求的記錄：供應(yīng)商應(yīng)有與客戶特別要求一致的記錄。主要針對Daimler Chrysler（克萊斯勒)、Ford（福特）、General Motors（通用）三大汽車工業(yè)客戶。

零件提交保證書：在粉末廠所送樣品完成所有的測試和試驗(yàn)后，必須完成PPAP產(chǎn)品提交保證書（PSW）。

縱使PPAP文件提交可按實(shí)際刪減，但過程流程圖、潛在失效模式及后果分析（過程FMEA）、控制計(jì)劃三個文件必不可少。完善好這些文件是開拓汽車領(lǐng)域粉末應(yīng)用的先決條件。

4、在汽車應(yīng)用領(lǐng)域的前景

汽車行業(yè)在環(huán)保法規(guī)的限制下，逐步淘汰用油漆，改用環(huán)保粉末涂料的方向。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展致使汽車消費(fèi)猛增，汽車領(lǐng)域用粉量也隨之增加。

國外汽車涂裝成功應(yīng)用案例的誘導(dǎo)下，國內(nèi)汽車專用粉末的應(yīng)用也會像網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和IT發(fā)展一樣，從失敗中進(jìn)步，從成功中超越。不久的將來，整車應(yīng)用粉末涂裝將成為汽車涂裝的主流。