數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

日益嚴格的環保法規的頒布實施及汽車市場日趨激烈的競爭，加快了汽車涂裝材料和涂裝技術不斷更新與發展的步伐。為適應市場的新需要和用戶對不同質量、價格的要求，汽車涂料供應商采用新技術、新工藝和新材料來滿足汽車主機廠的需求。在達到環保法規和涂層質量要求的前提下，降低汽車涂裝成本的工作變得越來越重要。本文介紹了目前國際上已經應用于汽車涂裝中的幾種最新涂料與涂裝工藝，希望這些技術能盡快在國內汽車涂裝生產線上得到應用。

（一） 耐候性陰極電泳底漆

陰極電泳漆具有涂裝效率高、經濟安全、污染少、防腐蝕性能好、可完全實現自動化管理等特點，在汽車涂裝上得到了迅速的普及應用。近幾年圍繞節能和環保的要求，陰極電泳漆技術的發展速度很快。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在涂裝生產線上得到成熟應用。但由于現用陰極電泳漆主體樹脂（環氧樹脂）的耐候性能差，隨著汽車產品種類的增多及質量要求的提高，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），因此國外涂料開發商開發了耐候性陰極電泳漆。

目前有兩種技術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UV穩定劑和UV穩定的顏料來提高耐候性能。涂料開發商用不同方法（包括大氣曝曬、人工加速老化試驗）測試了該涂料的耐UV性能，結果都證明該陰極電泳漆耐UV性能達到了與粉末中涂相當的水平。耐UV陰極電泳漆的開發是一個技術進步，已在國外某生產線上得到了應用。耐UV陰極電泳漆與現用陰極電泳漆性能的不同點列于表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各自的機能，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，使環氧樹脂和耐候性樹脂在涂膜固化時發生分離。分層陰極電泳漆膜能耐400 h人工老化試驗，保光率為80%，漆膜的耐腐蝕性能與現用電泳漆相當，已在日本輕型車和商用車生產線上得到了應用，國內某商用車車架涂裝線在3年前也應用了該種電泳漆。

目前，國內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。要保證達到原有涂層質量，有兩種技術措施：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，如果其成本與現用電泳漆相當，推廣應用的可能性會更大。

（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應用，但全世界的汽車涂料開發商還在進一步開發新的環保型罩光清漆。紫外線（UV）和熱雙固化清漆就是最近幾年開發出來的新品種。

近10年來，世界環保法規不僅對揮發性有機化合物（VOC）的排放量有限制，而且對CO2的排放量也要限制，同時對面漆涂膜的功能性（如耐酸雨、抗劃傷性）和外觀裝飾性也提出了更高要求。近幾年開發的UV和熱雙固化罩光清漆用于汽車外表面涂裝，在環保、節能、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的競爭力。日本已有采用UV和熱雙固化涂料的摩托車零部件生產線。該清漆可同時用于金屬件和非金屬件，生產線修補也可使用。

新開發的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，可縮短烘干時間10~15 min。

d.無UV固化的內表面和陰影部位也具有較好的性能。

e.施工范圍寬，更有利于生產線使用。

雙固化型清漆在施工工藝、涂膜性能、經濟性和環保等方面有以下優點：

a.施工工藝：UV和熱固化可并用；可改善內表面/陰影區域的涂裝性能。

b.涂膜性能：極好的外觀裝飾性、優異的抗劃傷和耐蝕（酸雨）性。

c.經濟性：烘干室長度可縮短；改造現有設備投資費用最低。

d.環保方面：節能、高固含量（>70%），可降低VOC揮發量。

（三） 汽車緊固件陰極電泳涂裝工藝

近幾年，國外汽車公司（如GM和Ford）的部分緊固件采用陰極電泳涂裝進行表面處理，以替代電鍍工藝后的鈍化處理。眾所周知，陰極電泳涂裝機械化程度高、環保、漆膜具有優異的耐腐蝕性能，在汽車車身及零部件涂裝上已應用數年，是比較成熟的工藝。隨著陰極電泳涂料的更新換代，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線上得到了實際應用。隨著各國環保法規的日趨嚴格，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內外生產線也已普遍應用。

國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的浸漆。為解決緊固件在擰緊時漆膜脫落的問題，1999年改成陰極電泳涂裝?，F美國（通用、福特、克萊斯勒）已有5個電泳槽在使用。用于汽車緊固件的主要是黑顏色，建筑用標準件有其他顏色。

采用陰極電泳涂裝工藝的優點如下：

a.有利于環保。鍍鋅后鈍化液含有六價鉻，而陰極電泳漆是水性涂料，有利于環保。

b.提高產品的耐腐蝕性和耐濕熱性能。傳統的電鍍鋅+鈍化工藝，鹽霧試驗達到144 h左右，達克羅涂覆耐腐蝕性能可以達到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，耐鹽霧性能可達到240~1 000 h以上、耐濕熱500 h以上。

c.漆膜磨擦系數適宜，不影響產品裝配。

（四） 結束語

為滿足日益嚴格的環保法規要求，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，符合歐洲環保法規要求。但采用水性涂料設備投資大、能耗高，同時對施工環境（溫度、濕度）要求比較嚴格，因此國內老涂裝線應用水性涂料的難度較大。在汽車涂裝材料向環保、節能、低成本方向發展的今天，采用新的中涂、面漆涂裝工藝將是主機廠涂裝工藝的發展趨勢。主機廠可以根據涂裝線的現狀因地制宜地選擇幾種不同的涂裝工藝。