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汽车涂料行业的技术发展,水性化是必然选择!

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汽车涂料行业的技术发展,水性化是必然选择!


近年来,汽车行业经历了翻天覆地的变化。SUV的走红、新能源车时代的降临、轻量化的趋势……其实,许多企业对新能源车、轻量化上的投入,还有很长的一段路要走,涉及了材料选择、生产效率、价格等诸多问题。然而,车用涂料方面已经有了明显的转变。

      从市场的反馈中得知,消费者在购买涂料产品时,对环保的要求十分严格,不仅会详细了解产品的有害物质含量,还会优先选择有各种环保认证的产品。汽车涂料正朝着环保和提高整车外观装饰效果的方向发展,涂料工艺趋向于多层复合涂装。汽车工业中使用的涂料种类很多,范围也很广,包括汽车车身涂料、货箱用涂料、车架等部件用涂料和特种涂料等等。特别是应用于乘用车车身涂装的涂料,由于其极高的性能要求,代表了涂料工业的最高水平。

      现在,国内汽车涂料以溶剂体系为主,对VOC的限制成为了汽车涂料的重要指标。传统的溶剂型涂料VOC排放量约125g/㎡,水性涂料VOC排放量约27g/㎡。以目前流行的闪光涂层为例,其VOC排放量占总量的66%,若使用水性涂料,整车VOC排放量可减少一半以上。我们希望从成本、工艺、环保等视角,呈现汽车涂料行业正在发生的那些变化。

汽车的涂装结构

车身用涂料的分类

底漆

汽车底漆是直接涂装在经过表面处理的车身表面的第一道涂料。

现状

根据底漆在汽车上的使用部位,要求底漆与底材具有良好的附着力,与上面的中涂漆或面漆具有良好的配套性。此外,还必须具备良好的防腐性、防锈性、耐油性、耐化学品性和耐水性。

目前,国内几乎全部乘用车生产都采用阴极电泳底漆,仅在部分客车及载货车上还采用传统的醇酸类、酚醛类或环氧类底漆。电泳漆是在水性浸涂底漆的基础上发展起来的,常用的包括环氧树脂漆、醇酸树脂漆、氨基树脂漆、酚醛树脂漆等;颜料一般选用氧化铁红、钛白、炭黑或其他颜料填料。膜厚一般为20~35微米,一般乘用车阴极电泳漆过漆面积可达120平方米左右。

发展趋势

未来,底漆的发展趋势大体可总结为低VOC、免中涂以及低膜厚三个方向。虽然电泳涂料是水性涂料,但仍然含有一定量的有机溶剂,目前最新的阴极电泳漆的溶剂含量已从2%~3%降低到0.4%~1.8%,大大减少了VOC的排放。为了降低涂装成本,简化涂装工艺,一些汽车生产厂家采用了免中涂的涂装工艺,但取消中涂涂层对电泳底漆的平整度提出了更高的要求,面漆的厚度也有所增加。降低膜厚主要是通过高泳透率、高耐腐蚀性的阴极电泳漆实现的,一般而言这种方法可以减少用漆量13%以上。同时保证漆膜耐腐蚀性不降低,如底漆漆膜的厚度可降低至外表面15微米、内腔9微米,其漆膜耐腐蚀性及平整度与外表面22微米、内腔12微米时相当。此外,底漆发展趋势还包括应用无铅无锡涂料、低温烘烤涂料、耐候性涂料等。

中涂

中涂也称二道浆,包括腻子、二道底漆和封闭漆等。

现状

目前新车生产已不再使用腻子,仅用于汽车修补。我国载重车、微型车等商用车一般不用中涂漆而是直接在底漆上涂覆面漆,塑料件及零部件也不需要进行中涂,如保险杠或车底盘,但无论是乘用车还是商用车的外车身,及其后期修补都需要进行中涂。中涂漆是用于汽车底漆和面漆或底色漆之间的涂料,起到连接底漆与面漆的作用,能够提供与面漆相适应的保护性,同时具有填平性,提高整个漆膜的丰满度。常用的中涂漆包括聚酯树脂漆、氨基树脂漆、环氧树脂漆、聚氨酯树脂漆等;颜料和填料选用钛白、炭黑、硫酸钡、滑石粉、二氧化硅等。中涂膜厚一般为20~30微米,目前中涂漆仍有许多为溶剂型。

发展趋势

汽车中涂漆未来主要是向着高固体分化、水性化、粉末化的方向发展。目前美国车用涂料的主要发展方向就是高固体分化,高固体分中涂漆采用高固体分的聚酯、聚氨酯、氨基等树脂制备,其施工固体分可高于60%,甚至可达70%,比传统中涂漆提高10%~20%,VOC排放量可降低20%~30%。国内新建的汽车涂装线为了达到低VOC排放的要求,一般采用水性中涂漆,如水性聚酯氨基漆及水性聚氨酯漆等,其施工固体分一般达到50%~60%。粉末涂料虽然是VOC排放量最低的涂料之一,但由于换色困难等原因一直未采用。目前,国内除个别车用零件生产线外,整车尚无使用先例,但随着喷涂设备的改进和粉末水浆技术的成熟,未来这种涂装技术也必将成为汽车厂家的选择之一。

面漆

汽车面漆在汽车整个涂层中主要发挥装饰和保护作用,一般包括罩光漆和色漆。

现状

汽车面漆一般应具有鲜艳的色彩、良好的机械性能以及优异的耐候性。一般而言,无论是乘用车还是商用车,无论是零部件、塑料件还是后期维修都需要进行面漆涂装,只是商用车一般只喷涂底色漆,上面不再覆盖罩光漆,而零部件一般不喷涂底色漆,只喷涂罩光漆,而这层罩光漆有时也用其他防腐漆替代。

目前高档汽车面漆主要采用氨基树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等为基料,选用色彩鲜艳、耐候性好的有机颜料和无机颜料,添加一些助剂,如紫外光吸收剂、流平剂、防缩孔剂、电阻调节剂来达到满意的外观和性能。

发展趋势

未来,面漆的发展方向是水性化、粉末化、高固含量。水性面漆通常采用“底色漆+罩光清漆”的配套工艺,由于溶剂型底色漆是VOC排放的最大来源,占汽车车身涂装各道工序排放总量的50%左右,如果将底色漆改为水性涂料,VOC排放量可大大减少。但水性面漆直到目前仍未被广泛使用,主要原因是水性面漆的耐候性和装饰性较高,固体分面漆差,同时因其仍含有2%~15%的有机溶剂,对施工环境和烘干条件....


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