水性、粉末、高固体分涂料在汽车涂装的应用结构工程师考试

文章作者 100test 发表时间 2009:07:25 21:23:50
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汽车涂料是指各种类型汽车、摩托车、农用车等生产线使用的涂料和汽车修补用涂料，广义上还包括自行车、拖拉机及农机和铁路交通车辆等使用的涂料。由于其用量大、品种多、涂层性能要求高和涂装施工要求特殊等原因，汽车涂料在工业用涂料中已经成为一种专用涂料。在汽车工业发达国家，汽车涂料的产量占涂料总产量的20%左右。
随着时代的进步，人们的环保意识越来越强，工业环保要求也越来越高，对于汽车涂料行业,在涂装过程中使用的挥发性有机物的排放已经有了严格的要求。欧洲1994年提出的《溶剂控制指令汽车涂装过程排放限制》就明确规定了轿车涂装线有机溶剂排放量(包括底漆、中涂漆、面漆涂装)不得高于45g/m2；德国对挥发性有机物的排放要求更为严格，排放标准为不得高于35g/m2。
针对这些要求，涂料生产企业从涂料本身出发，进行了大量的研究，开发了水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料等一系列新型的不含挥发性有机物或含量较少的涂料，应用到工业生产中使汽车涂装过程达到规定的标准。
1　底漆
目前，世界汽车生产中有92%使用电泳涂料，其中90%采用阴极电泳涂料(CED)。CED于1977年在福特汽车公司开始应用，当时CED膜厚度为20μm左右。1984年厚膜阴极电泳涂料在汽车生产企业开始使用，涂膜厚度超过30μm。之后，不少汽车生产企业又从厚膜阴极电泳涂料转到中厚阴极电泳涂料，漆膜厚度在25μm左右，具有与厚膜阴极电泳涂膜同样好的耐腐蚀能力。阴极电泳涂料具有优异的渗透性,可均匀覆盖工作凹陷部分,并有极强的耐腐蚀性，耐盐雾可达1200h。
目前,国外CED已经发展到第5代，其主要特点是:
(1)低有机助溶剂，VOC含量低于2%；
(2)高泳透率，使车身这样的复杂工件的内外膜厚度差越来越小，当车身外表面膜厚度为20μm左右时，车身内表面膜厚度可达12μm以上；
(3)膜薄，低密度，颜料成分减少，但不降低防锈能力从而减少槽液的沉淀，材料用料减少，降低了材料成本；
(4)提高了抗锐边腐蚀的能力；
(5)无重金属(Pb、Sn等)；
(6)烘干温度低，油烟发生量少，达到节能、节材、清洁环境的目的。
第6代阴极电泳涂料也在应用，它可使涂料使用量减少12.18%；一种采用有机颜料、无铬、无铅、无亚硝酸盐并减少10%步骤和耗水量的第7代产品开始商业化；第8代产品已在实验室开发成功；更新一代的产品开发已开始，其特点是：泳透率高、颜基比低、边角遮盖效果好、无铅无锡。这是美国PPG公司CED产品的特色，其今后主要发展方向是四个零(挥发性有机溶剂含量、超滤液排放量及重金属含量、颜料含量均为零)，进一步提高抗石击性和节能,降低烘干温度。在国际阴极电泳涂料流派中，日本关西涂料公司吸取原奥地利Stollock公司阴极电泳涂料特长,加上自行开发研究的成果，推出别具一格的CED。
基于环保、省能源、省资源、高性能的要求及有利于施工涂装的目的，其CED的开发方向如下：
(1)不含有害重金属、溶剂含量低的阴极电泳涂料；
(2)超低温固化(130～140℃)型阴极电泳涂料；
(3)超低加热减量型阴极电泳涂料，并提高材料利用率，减少油烟和烘干房维修的频率；
(4)利用分层技术，开发耐候性较好的阴极电泳涂料，即涂膜在固化时分层，上层以耐粉化的丙烯酸树脂为主，下层以耐腐蚀性好的环氧树脂为主，以适应底、面合一的阴极电泳涂料市场的需要。
另外，PPG公司还成功开发出了双层电泳系统，第一层为无铅阴极电泳涂料(黑色、导电)，膜厚为10μm，电压为100V，时间90s,180℃烘干30min；第二层是耐石击电泳中涂(灰色或彩色)，膜厚20～30μm，电压250V，时间180s，180℃烘干30min。这样其施工价格可大幅度下降，而涂装效率接近100%，其VOC接近于零，又有抗紫外线的效果。在电泳涂料与中涂层之间有时还有一层耐石击涂料，此也属于底漆系统。因为在车头灯处的引擎盖部位、车顶以及车门下部及其底部，在汽车行驶时极易受到飞石冲击。这层涂层必须能吸收飞石的冲击能，随之加以扩散，只不过由于该涂层所处位置不同厚度差异很大，在汽车上部厚度为5μm，故要求伸长率高，而在下部和底部厚度达100～200μm，所采用的涂料体系为聚氯乙烯(PVC)类或聚氨酯类。轻质PVC及低温烘烤型是PVC涂料的发展方向。PVC涂料在低于800℃焚烧时极易生成致癌物质，而采用聚氨酯涂料性能好但价格贵。而现已开发的以聚酯化合物为主要原料的耐石击涂料，性能可与现有的PVC涂料相匹敌甚至更优,如用在车身尾部的焊缝上时，普通的PVC涂料易开裂，而聚酯涂料不会开裂。但存在的主要问题仍是价格较高，也有人在研究用丁苯橡胶或共混乳胶漆体系代替PVC耐石击涂料。