水性、粉末、高固體分涂料在汽車涂裝的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
汽車涂料是指各種類型汽車、摩托車、農用車等生產線使用的涂料和汽車修補用涂料，廣義上還包括自行車、拖拉機及農機和鐵路交通車輛等使用的涂料。由于其用量、品種多、涂層性能要求高和涂裝施工要求特殊等原因，汽車涂料在工業用涂料中已經成為一種專用涂料。在汽車工業發達國家，汽車涂料的產量占涂料總產量的20%左右。
隨著時代的進步，人們的環保意識越來越強，工業環保要求也越來越高，對于汽車涂料行業,在涂裝過程中使用的揮發性有機物的排放已經有了嚴格的要求。歐洲1994年提出的《溶劑控制指令汽車涂裝過程排放限制》就明確規定了轎車涂裝線有機溶劑排放量(包括底漆、中涂漆、面漆涂裝)不得高于45g/m2；德國對揮發性有機物的排放要求更為嚴格，排放標準為不得高于35g/m2。
針對這些要求，涂料生產企業從涂料本身出發，進行了量的研究，開發了水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料等一系列新型的不含揮發性有機物或含量較少的涂料，應用到工業生產中使汽車涂裝過程達到規定的標準。
1 底漆
目前，世界汽車生產中有92%使用電泳涂料，其中90%采用陰極電泳涂料(CED)。CED于1977年在福特汽車公司開始應用，當時CED膜厚度為20μm左右。1984年厚膜陰極電泳涂料在汽車生產企業開始使用，涂膜厚度超過30μm。之后，不少汽車生產企業又從厚膜陰極電泳涂料轉到中厚陰極電泳涂料，漆膜厚度在25μm左右，具有與厚膜陰極電泳涂膜同樣好的耐腐蝕能力。陰極電泳涂料具有優異的滲透性,可均勻覆蓋工作凹陷部分,并有極強的耐腐蝕性，耐鹽霧可達1200h。
目前,國外CED已經發展到第5代，其主要特點是:
(1)低有機助溶劑，VOC含量低于2%；
(2)高泳透率，使車身這樣的復雜工件的內外膜厚度差越來越小，當車身外表面膜厚度為20μm左右時，車身內表面膜厚度可達12μm以上；
(3)膜薄，低密度，顏料成分減少，但不降低防銹能力從而減少槽液的沉淀，材料用料減少，降低了材料成本；
(4)提高了抗銳邊腐蝕的能力；
(5)無重金屬(Pb、Sn等)；
(6)烘干溫度低，油煙發生量少，達到節能、節材、清潔環境的目的。
第6代陰極電泳涂料也在應用，它可使涂料使用量減少12.18%；一種采用有機顏料、無鉻、無鉛、無亞硝酸鹽并減少10%步驟和耗水量的第7代產品開始商業化；第8代產品已在實驗室開發成功；更新一代的產品開發已開始，其特點是：泳透率高、顏基比低、邊角遮蓋效果好、無鉛無錫。這是美國PPG公司CED產品的特色，其今后主要發展方向是四個零(揮發性有機溶劑含量、超濾液排放量及重金屬含量、顏料含量均為零)，進一步提高抗石擊性和節能,降低烘干溫度。在國際陰極電泳涂料流派中，日本關西涂料公司吸取原奧地利Stollock公司陰極電泳涂料特長,加上自行開發研究的成果，推出別具一格的CED。
基于環保、省能源、省資源、高性能的要求及有利于施工涂裝的目的，其CED的開發方向如下：
(1)不含有害重金屬、溶劑含量低的陰極電泳涂料；
(2)超低溫固化(130～140℃)型陰極電泳涂料；
(3)超低加熱減量型陰極電泳涂料，并提高材料利用率，減少油煙和烘干房維修的頻率；
(4)利用分層技術，開發耐候性較好的陰極電泳涂料，即涂膜在固化時分層，上層以耐粉化的丙烯酸樹脂為主，下層以耐腐蝕性好的環氧樹脂為主，以適應底、面合一的陰極電泳涂料市場的需要。
另外，PPG公司還成功開發出了雙層電泳系統，第一層為無鉛陰極電泳涂料(黑色、導電)，膜厚為10μm，電壓為100V，時間90s,180℃烘干30min；第二層是耐石擊電泳中涂(灰色或彩色)，膜厚20～30μm，電壓250V，時間180s，180℃烘干30min。這樣其施工價格可幅度下降，而涂裝效率接近100%，其VOC接近于零，又有抗紫外線的效果。在電泳涂料與中涂層之間有時還有一層耐石擊涂料，此也屬于底漆系統。因為在車頭燈處的引擎蓋部位、車頂以及車門下部及其底部，在汽車行駛時極易受到飛石沖擊。這層涂層必須能吸收飛石的沖擊能，隨之加以擴散，只不過由于該涂層所處位置不同厚度差異很，在汽車上部厚度為5μm，故要求伸長率高，而在下部和底部厚度達100～200μm，所采用的涂料體系為聚氯乙烯(PVC)類或聚氨酯類。輕質PVC及低溫烘烤型是PVC涂料的發展方向。PVC涂料在低于800℃焚燒時極易生成致癌物質，而采用聚氨酯涂料性能好但價格貴。而現已開發的以聚酯化合物為主要原料的耐石擊涂料，性能可與現有的PVC涂料相匹敵甚至更優,如用在車身尾部的焊縫上時，普通的PVC涂料易開裂，而聚酯涂料不會開裂。但存在的主要問題仍是價格較高，也有人在研究用丁苯橡膠或共混乳膠漆體系代替PVC耐石擊涂料。
隨著時代的進步，人們的環保意識越來越強，工業環保要求也越來越高，對于汽車涂料行業,在涂裝過程中使用的揮發性有機物的排放已經有了嚴格的要求。歐洲1994年提出的《溶劑控制指令汽車涂裝過程排放限制》就明確規定了轎車涂裝線有機溶劑排放量(包括底漆、中涂漆、面漆涂裝)不得高于45g/m2；德國對揮發性有機物的排放要求更為嚴格，排放標準為不得高于35g/m2。
針對這些要求，涂料生產企業從涂料本身出發，進行了量的研究，開發了水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料等一系列新型的不含揮發性有機物或含量較少的涂料，應用到工業生產中使汽車涂裝過程達到規定的標準。
1 底漆
目前，世界汽車生產中有92%使用電泳涂料，其中90%采用陰極電泳涂料(CED)。CED于1977年在福特汽車公司開始應用，當時CED膜厚度為20μm左右。1984年厚膜陰極電泳涂料在汽車生產企業開始使用，涂膜厚度超過30μm。之后，不少汽車生產企業又從厚膜陰極電泳涂料轉到中厚陰極電泳涂料，漆膜厚度在25μm左右，具有與厚膜陰極電泳涂膜同樣好的耐腐蝕能力。陰極電泳涂料具有優異的滲透性,可均勻覆蓋工作凹陷部分,并有極強的耐腐蝕性，耐鹽霧可達1200h。
目前,國外CED已經發展到第5代，其主要特點是:
(1)低有機助溶劑，VOC含量低于2%；
(2)高泳透率，使車身這樣的復雜工件的內外膜厚度差越來越小，當車身外表面膜厚度為20μm左右時，車身內表面膜厚度可達12μm以上；
(3)膜薄，低密度，顏料成分減少，但不降低防銹能力從而減少槽液的沉淀，材料用料減少，降低了材料成本；
(4)提高了抗銳邊腐蝕的能力；
(5)無重金屬(Pb、Sn等)；
(6)烘干溫度低，油煙發生量少，達到節能、節材、清潔環境的目的。
第6代陰極電泳涂料也在應用，它可使涂料使用量減少12.18%；一種采用有機顏料、無鉻、無鉛、無亞硝酸鹽并減少10%步驟和耗水量的第7代產品開始商業化；第8代產品已在實驗室開發成功；更新一代的產品開發已開始，其特點是：泳透率高、顏基比低、邊角遮蓋效果好、無鉛無錫。這是美國PPG公司CED產品的特色，其今后主要發展方向是四個零(揮發性有機溶劑含量、超濾液排放量及重金屬含量、顏料含量均為零)，進一步提高抗石擊性和節能,降低烘干溫度。在國際陰極電泳涂料流派中，日本關西涂料公司吸取原奧地利Stollock公司陰極電泳涂料特長,加上自行開發研究的成果，推出別具一格的CED。
基于環保、省能源、省資源、高性能的要求及有利于施工涂裝的目的，其CED的開發方向如下：
(1)不含有害重金屬、溶劑含量低的陰極電泳涂料；
(2)超低溫固化(130～140℃)型陰極電泳涂料；
(3)超低加熱減量型陰極電泳涂料，并提高材料利用率，減少油煙和烘干房維修的頻率；
(4)利用分層技術，開發耐候性較好的陰極電泳涂料，即涂膜在固化時分層，上層以耐粉化的丙烯酸樹脂為主，下層以耐腐蝕性好的環氧樹脂為主，以適應底、面合一的陰極電泳涂料市場的需要。
另外，PPG公司還成功開發出了雙層電泳系統，第一層為無鉛陰極電泳涂料(黑色、導電)，膜厚為10μm，電壓為100V，時間90s,180℃烘干30min；第二層是耐石擊電泳中涂(灰色或彩色)，膜厚20～30μm，電壓250V，時間180s，180℃烘干30min。這樣其施工價格可幅度下降，而涂裝效率接近100%，其VOC接近于零，又有抗紫外線的效果。在電泳涂料與中涂層之間有時還有一層耐石擊涂料，此也屬于底漆系統。因為在車頭燈處的引擎蓋部位、車頂以及車門下部及其底部，在汽車行駛時極易受到飛石沖擊。這層涂層必須能吸收飛石的沖擊能，隨之加以擴散，只不過由于該涂層所處位置不同厚度差異很，在汽車上部厚度為5μm，故要求伸長率高，而在下部和底部厚度達100～200μm，所采用的涂料體系為聚氯乙烯(PVC)類或聚氨酯類。輕質PVC及低溫烘烤型是PVC涂料的發展方向。PVC涂料在低于800℃焚燒時極易生成致癌物質，而采用聚氨酯涂料性能好但價格貴。而現已開發的以聚酯化合物為主要原料的耐石擊涂料，性能可與現有的PVC涂料相匹敵甚至更優,如用在車身尾部的焊縫上時，普通的PVC涂料易開裂，而聚酯涂料不會開裂。但存在的主要問題仍是價格較高，也有人在研究用丁苯橡膠或共混乳膠漆體系代替PVC耐石擊涂料。
