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技術分享:汽車部件用粉末塗料概況

發布日期:2018-11-02 作者: 點擊:

  1汽车用粉末涂料的发展概况

20世纪70年代初,粉末涂料初步应用于汽车领域。由于汽车涂料有高耐候、高耐腐蚀、高耐磨以及耐热、保光保色等性能要求,技术进展相对缓慢。粉末涂料初期应用仅局限于汽车零部件、汽车底涂等,后来逐步用于汽车底面合一粉末涂料和粉末罩光清漆,成为真正意义上的汽车用粉末涂料中国涂料在线coatingol.com。20世纪80年代,日本的Honda、意大利Fiat开始将粉末涂料应用于汽车车身喷涂。美国的汽车制造商引入粉末涂料作为汽车面漆时则保持着更加谨慎的态度。General Motors(通用)于1982年开始在小型载货卡车系列中使用粉末涂料作为汽车车身的底面合一涂料,积累了相关经验后,在20世纪90年代初,开始在其乘用汽车系列中使用粉末涂料技术。2000年,General Motors(通用)和Daimler-Chrysler(克莱斯勒)这2家公司每天有1万多辆汽车车身采用底面合一粉末涂料进行涂装。目前,欧洲的汽车工业涂料也正探索逐步将粉末涂料取代液体涂料的应用。

我國粉末塗料在汽車工業中的應用大多在汽車零部件方面,雖然以其優異的塗層性能和環保性能已經完全可以替代液體塗料,但受産品結構和塗裝技術限制,我國粉末塗料占汽車塗料應用市場不到10%,而歐美國家適用于汽車零部件噴塗的粉末塗料已經達到50%以上,我國的粉末塗料品種與西方發達國家相比存在較大差距,另外在噴塗設備和烘烤設備方面也存在質量與規模上的差距。

隨著粉末塗料新産品及新技術的開發,粉末塗料在汽車領域的應用不斷擴大,如汽車鋁輪毂、汽車保險杠、刹車片、濾化器、發動機、雨刮、汽車車廂等。汽車用粉末塗料品種有環氧粉末、環氧聚酯粉末、耐候純聚酯粉末、聚氨酯粉末、丙烯酸粉末。目前它們固化溫度相對偏高(180~200℃),能耗較高,並且高溫塗裝對汽車部件機械力學方面有較大影響,存在一定安全隱患。在汽車輪毂、刹車片、轉動軸等特殊零部件塗裝方面,現很多汽車公司已提出低溫固化塗裝要求。

    2汽车部件用粉末涂料的涂装要求

粉末塗料已經在汽車部件上有較多應用實例,本文綜述了大衆、通用、本田、中信戴卡、江鈴汽車等公司對汽車各部位粉末塗層的塗裝要求,爲開發更新粉末塗料在汽車領域的應用提供參考依據。

   2.1汽车车身粉末涂装

 汽車塗料對保護性能和裝飾性能均有較高要求。傳統的汽車表面液體塗裝工藝一般爲:中塗、色漆及清漆3道工序,在塗裝過程中有大量VOC排放,各國政府爲了減少VOC排放,鼓勵汽車生産企業采用相對環保的塗裝工藝。2000年,歐洲大衆汽車開始推行免中塗工藝,采取“水性底色漆+高固體分罩光清漆”塗裝工藝,這種噴塗工藝每年可以降低70%的VOC排放、降低20%的CO2排放,是迄今爲止最環保的汽車塗裝工藝之一。

相對于水性塗料,粉末塗料在汽車車身上的應用推廣相對較少,但變革已經在慢慢發生,北美三大汽車制造廠商通用、克萊斯勒和福特率先在1996年開展汽車車身中塗粉末噴塗研發,采用粉末塗料作爲底粉,代替原有的中塗塗裝,在美國現在已經有11家汽車OEM工廠采用粉末塗裝汽車生産線。

汽車罩光清漆一直是粉末塗料較難進入的領域,但粉末塗料在經濟性和環保性方面的優勢使得汽車制造商和塗料生産商都在這方面開展廣泛的研究。BMW(寶馬)是世界上第一家在其標准産品中使用粉末罩光清漆的汽車制造商,BMW德國工廠粉末罩光清漆自2000年商業化投産,共計已生産了50多萬輛汽車。國內市場中,2015年江淮汽車與阿克蘇諾貝爾公司聯合開發粉末塗裝生産線,在卡車車廂上實現粉末素色漆噴塗工藝。2016年,CIMC東莞中集專用車在東莞投産粉末塗料噴塗的挂車,年産3萬台(套),主要出口北美、歐洲。2018年,蕪湖中集瑞江汽車有限公司各類攪拌罐車、粉罐及其零部件采用粉末塗料噴塗,選用底粉+面粉雙塗層和面粉單塗層的塗裝工藝,實現罐車塗裝線技術的全新突破。據報道阿克蘇諾貝爾生産的Interpon超耐候聚酯粉末色漆在佛羅裏達曝曬60多個月後,保光率大于80%,並已爲TOYOTA(豐田)、HONDA(本田)、AUDI(奧迪)、PSA(標致雪鐵龍)、FORD(福特)等汽車生産公司所采用,具有與傳統水性色漆塗料相類似的外觀。

   2.2汽车发动机粉末涂装

汽車發動機塗裝主要選用耐高溫、耐熱、耐沖擊以及柔韌性好的環氧粉末塗料。國內江鈴汽車聯合粉末塗料廠商開發了可直接應用在經噴砂除鏽的鑄鐵發動機機體表面的環氧粉末塗料,固化條件爲140℃/(15~25)min。環氧低溫固化塗層可抵抗發動機連續工作時高溫對其産生的熱沖擊,同樣能滿足汽車發動機在極端條件(如受高速機械加工)下不出現碎落、卷層或周邊翅片等性能使用要求。各汽車生産廠家對汽車發動機用粉末塗裝性能要求

  2.3汽车零部件粉末涂装

粉末塗料在汽車零部件方面也有一些應用。汽車座椅、門窗和雨刮器主要以聚酯/TGIC或聚氨酯粉末塗料爲主,多數以光澤爲5~15的無光粉和半光粉進行噴塗,這些粉末塗料通常爲低光澤黑色或深灰色産品。

   2.4汽车铝轮毂粉末涂装

汽車輪毂塗裝主要集中在京津冀地區,以戴卡和立中系爲代表的輪毂廠,輪毂粉末的配套工藝經過近10a的發展已經步入成熟階段,主要的施工噴塗工藝爲:(1)鋁輪毂金屬工件前處理→噴塗粉末塗料(環氧/聚酯粉末或聚酯粉末)→噴塗色漆→噴塗透明粉末塗料(GMA丙烯酸罩光粉末或純聚酯透明粉末)。(2)鋁輪毂金屬工件前處理→噴塗粉末塗料(環氧/聚酯粉末或聚酯粉末)→噴塗色漆→精車→噴塗透明粉末塗料(GMA丙烯酸罩光粉末或純聚酯透明粉末)。

在鋁輪毂上噴塗環氧/聚酯底粉,可提高輪毂耐腐蝕性,改善輪毂外觀。輪毂底粉分爲高光、平光和亞光。一般高光底粉配套噴塗電鍍銀漆,平光和亞光底粉配套噴塗閃光銀漆。在鋁輪毂表面噴塗使用的丙烯酸粉末清漆必須滿足耐沖擊、耐酸雨腐蝕、耐溫變、耐紫外線的要求。寶馬汽車最先對丙烯酸粉末清漆做系統評定,最終將丙烯酸粉末清漆作爲汽車OEM生産商的噴塗標准。輪毂塗裝對粉末塗料要求比較高,能夠生産底粉與透明粉廠家不多,外資企業有阿克蘇諾貝爾、PPG、老虎等,國內企業有廣州擎天。

受環保壓力影響,輪毂制造商提出PVD車輪鍍膜新工藝,此工藝省去除中間的噴色漆環節,采用PVD電鍍工藝代替噴漆環節,可解決輪毂塗裝存在的環境汙染和塗料回收問題等。據報道,該鍍膜工藝現在已經成功應用,汽車鋁輪毂塗裝已經逐漸轉向粉末全塗工藝發展。

  2.5汽车底部粉末涂装

汽車底部裝飾件一般不直接接觸太陽光,但不同使用條件下對粉末塗料的性能要求也不同。如汽車散熱器用粉末塗料需要具備較好的耐熱性和耐腐蝕性,減震設備用粉末塗料需要具備較好的韌性和抗彎曲性能。汽車底部塗裝主要選用環氧體系和聚氨酯體系。表6列出了汽車底部粉末塗裝技術要求。

   3结语

汽車生産廠家對汽車用塗料的塗層外觀、性能要求相對較高。目前汽車用粉末塗料(如中塗和清漆)都只是單色系列,這是由于粉末塗料不能像液體塗料那樣可以迅速換色;在實際生産中,粉末塗料流平性達不到液體塗料效果且固化溫度較高,這是粉末塗料在汽車塗裝領域推廣應用速度緩慢的主要原因。因此,汽車用粉末塗料技術發展方向是提高塗層流平性;開發低溫固化粉末塗料。隨著粉末塗料技術的日益進步,粉末塗料將逐步擴大其在汽車領域的應用,如:(1)汽車鋁輪毂金屬粉末塗料可逐步替代金屬漆;(2)汽車底盤、發動機;(3)汽車車身罩光、汽車車廂內飾;(4)新能汽車車身、零部件及電源電池外殼會全部采用噴粉技術。

隨著國家低碳環保法規的日益加強,汽車塗料的更新換代也開始加速,由于粉末塗料零VOC排放,將在汽車塗料行業發展中擁有優先發展機會。隨著粉末塗料原材料、配方技術不斷更新,國外先進塗裝技術引進,粉末塗料在汽車應用將會迎來無限機遇,粉末塗料在汽車塗料中地位將愈加重要


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