數(shù)種新汽車涂料與涂裝工藝介紹

汽車涂裝用幾種最新涂料與涂裝工藝

日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)的頒布實(shí)施及汽車市場(chǎng)日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，加快了汽車涂裝材料和涂裝技術(shù)不斷更新與發(fā)展的步伐。為適應(yīng)市場(chǎng)的新需要和用戶對(duì)不同質(zhì)量、價(jià)格的要求，汽車涂料供應(yīng)商采用新技術(shù)、新工藝和新材料來滿足汽車主機(jī)廠的需求。在達(dá)到環(huán)保法規(guī)和涂層質(zhì)量要求的前提下，降低汽車涂裝成本的工作變得越來越重要。本文介紹了目前國(guó)際上已經(jīng)應(yīng)用于汽車涂裝中的幾種最新涂料與涂裝工藝，希望這些技術(shù)能盡快在國(guó)內(nèi)汽車涂裝生產(chǎn)線上得到應(yīng)用。

（一） 耐候性陰極電泳底漆

陰極電泳漆具有涂裝效率高、經(jīng)濟(jì)安全、污染少、防腐蝕性能好、可完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理等特點(diǎn)，在汽車涂裝上得到了迅速的普及應(yīng)用。近幾年圍繞節(jié)能和環(huán)保的要求，陰極電泳漆技術(shù)的發(fā)展速度很快。無鉛、無錫陰極電泳漆，低溫烘烤型陰極電泳漆，高泳透力、低溶劑含量的陰極電泳漆，高銳邊防腐性的陰極電泳漆等已經(jīng)在涂裝生產(chǎn)線上得到成熟應(yīng)用。但由于現(xiàn)用陰極電泳漆主體樹脂（環(huán)氧樹脂）的耐候性能差，隨著汽車產(chǎn)品種類的增多及質(zhì)量要求的提高，有些只涂電泳漆的零部件及總成不但要具有較高的耐腐蝕性能，還要具有一定的耐候性能（比如商用車車架總成等），因此國(guó)外涂料開發(fā)商開發(fā)了耐候性陰極電泳漆。

目前有兩種技術(shù)路線可以提高電泳漆的耐候性能。

1 耐紫外線（UV）陰極電泳漆

耐UV陰極電泳漆通過調(diào)整涂料配方，將原有的芳香族異氰酸酯改換成脂肪族異氰酸酯，并加入U(xiǎn)V穩(wěn)定劑和UV穩(wěn)定的顏料來提高耐候性能。涂料開發(fā)商用不同方法（包括大氣曝曬、人工加速老化試驗(yàn)）測(cè)試了該涂料的耐UV性能，結(jié)果都證明該陰極電泳漆耐UV性能達(dá)到了與粉末中涂相當(dāng)?shù)乃?。耐UV陰極電泳漆的開發(fā)是一個(gè)技術(shù)進(jìn)步，已在國(guó)外某生產(chǎn)線上得到了應(yīng)用。耐UV陰極電泳漆與現(xiàn)用陰極電泳漆性能的不同點(diǎn)列于表1中。

2 分層陰極電泳漆

分層陰極電泳漆的主體樹脂是環(huán)氧樹脂和耐候性樹脂的混合。在漆膜烘烤過程中，不同的成分通過分層電沉析體現(xiàn)各自的機(jī)能，上層具有高耐候性能，下層具有高防腐性能（見圖1）。主要通過控制樹脂特性Sp值，使環(huán)氧樹脂和耐候性樹脂在涂膜固化時(shí)發(fā)生分離。分層陰極電泳漆膜能耐400 h人工老化試驗(yàn)，保光率為80%，漆膜的耐腐蝕性能與現(xiàn)用電泳漆相當(dāng)，已在日本輕型車和商用車生產(chǎn)線上得到了應(yīng)用，國(guó)內(nèi)某商用車車架涂裝線在3年前也應(yīng)用了該種電泳漆。

目前，國(guó)內(nèi)高檔商用車和面包車采用金屬漆涂裝工藝，為降低涂裝成本和VOC排放，可以將中涂層取消。要保證達(dá)到原有涂層質(zhì)量，有兩種技術(shù)措施：一是改變底色漆和罩光漆的性能，采用新的中涂、面漆涂裝工藝；二是使電泳漆具有耐候性能，而底色漆和罩光漆的性能不變。如果在陰極電泳漆涂層上直接噴面漆（金屬底色漆和罩光漆），則由于金屬底色漆阻止UV的能力差，易引起電泳涂層表面光氧化和粉化，導(dǎo)致面漆附著力降低、漆膜脫落和早期粉化，而使用耐候性電泳漆可以克服這一缺陷。使用耐候型陰極電泳漆的綜合成本將有所增加，如果其成本與現(xiàn)用電泳漆相當(dāng)，推廣應(yīng)用的可能性會(huì)更大。

（二） UV和熱雙固化清漆

罩光清漆雖然已有粉末罩光清漆（含漿狀粉末罩光清漆）、水性清漆、高固體分和超高固體分清漆，且都已商品化并獲得工業(yè)應(yīng)用，但全世界的汽車涂料開發(fā)商還在進(jìn)一步開發(fā)新的環(huán)保型罩光清漆。紫外線（UV）和熱雙固化清漆就是最近幾年開發(fā)出來的新品種。

近10年來，世界環(huán)保法規(guī)不僅對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的排放量有限制，而且對(duì)CO2的排放量也要限制，同時(shí)對(duì)面漆涂膜的功能性（如耐酸雨、抗劃傷性）和外觀裝飾性也提出了更高要求。近幾年開發(fā)的UV和熱雙固化罩光清漆用于汽車外表面涂裝，在環(huán)保、節(jié)能、涂膜性能（外觀裝飾性、耐酸雨和抗劃傷性）和涂裝成本等方面都有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。日本已有采用UV和熱雙固化涂料的摩托車零部件生產(chǎn)線。該清漆可同時(shí)用于金屬件和非金屬件，生產(chǎn)線修補(bǔ)也可使用。

新開發(fā)的UV和熱雙固化清漆具有以下特征：

a .雙組分、固體成分含量高（>70%）。

b.與專用的聚異氰酸酯齊聚物組合，在涂布過程中有效組分能很好混合。

c.根據(jù)需要可高溫（140 ℃）烘干，也可低溫（90 ℃或低于90 ℃）烘干，與普通清漆相比，可縮短烘干時(shí)間10~15 min。

d.無UV固化的內(nèi)表面和陰影部位也具有較好的性能。

e.施工范圍寬，更有利于生產(chǎn)線使用。

雙固化型清漆在施工工藝、涂膜性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保等方面有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.施工工藝：UV和熱固化可并用；可改善內(nèi)表面/陰影區(qū)域的涂裝性能。

b.涂膜性能：極好的外觀裝飾性、優(yōu)異的抗劃傷和耐蝕（酸雨）性。

c.經(jīng)濟(jì)性：烘干室長(zhǎng)度可縮短；改造現(xiàn)有設(shè)備投資費(fèi)用最低。

d.環(huán)保方面：節(jié)能、高固含量（>70%），可降低VOC揮發(fā)量。

（三） 汽車緊固件陰極電泳涂裝工藝

近幾年，國(guó)外汽車公司（如GM和Ford）的部分緊固件采用陰極電泳涂裝進(jìn)行表面處理，以替代電鍍工藝后的鈍化處理。眾所周知，陰極電泳涂裝機(jī)械化程度高、環(huán)保、漆膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在汽車車身及零部件涂裝上已應(yīng)用數(shù)年，是比較成熟的工藝。隨著陰極電泳涂料的更新?lián)Q代，具有一定耐候性的陰極電泳涂料、邊緣耐腐蝕性陰極電泳涂料等也在生產(chǎn)線上得到了實(shí)際應(yīng)用。隨著各國(guó)環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格，無鉛、無錫陰極電泳涂料及低溶劑含量的陰極電泳涂料在國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)線也已普遍應(yīng)用。

國(guó)外汽車緊固件采用電泳涂裝已有20年的歷史了，最早是使用陽極電泳涂裝替代傳統(tǒng)的浸漆。為解決緊固件在擰緊時(shí)漆膜脫落的問題，1999年改成陰極電泳涂裝?，F(xiàn)美國(guó)（通用、福特、克萊斯勒）已有5個(gè)電泳槽在使用。用于汽車緊固件的主要是黑顏色，建筑用標(biāo)準(zhǔn)件有其他顏色。

采用陰極電泳涂裝工藝的優(yōu)點(diǎn)如下：

a.有利于環(huán)保。鍍鋅后鈍化液含有六價(jià)鉻，而陰極電泳漆是水性涂料，有利于環(huán)保。

b.提高產(chǎn)品的耐腐蝕性和耐濕熱性能。傳統(tǒng)的電鍍鋅+鈍化工藝，鹽霧試驗(yàn)達(dá)到144 h左右，達(dá)克羅涂覆耐腐蝕性能可以達(dá)到500~1 000 h，但成本比較高，且膜層耐潮濕性差（耐濕熱240 h）、不耐磨；陰極電泳涂裝通過采用不同的工藝方案，耐鹽霧性能可達(dá)到240~1 000 h以上、耐濕熱500 h以上。

c.漆膜磨擦系數(shù)適宜，不影響產(chǎn)品裝配。

（四） 結(jié)束語

為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求，目前歐州汽車涂裝中100%的底漆、60%以上的中涂、40%以上的金屬底色漆均采用水性涂料，罩光漆采用2K高固體分涂料，水性罩光漆和粉末罩光漆在試用中?，F(xiàn)歐州比較成熟的涂裝工藝是：無鉛陰極電泳→水性中涂→水性底色→高固體分（2K）罩光漆。采用該工藝后VOC排放可降到30 g/m2左右，符合歐洲環(huán)保法規(guī)要求。但采用水性涂料設(shè)備投資大、能耗高，同時(shí)對(duì)施工環(huán)境（溫度、濕度）要求比較嚴(yán)格，因此國(guó)內(nèi)老涂裝線應(yīng)用水性涂料的難度較大。在汽車涂裝材料向環(huán)保、節(jié)能、低成本方向發(fā)展的今天，采用新的中涂、面漆涂裝工藝將是主機(jī)廠涂裝工藝的發(fā)展趨勢(shì)。主機(jī)廠可以根據(jù)涂裝線的現(xiàn)狀因地制宜地選擇幾種不同的涂裝工藝。