现代汽车涂料与涂装技术

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1、现代汽车涂料与涂装技术现代汽车涂料与涂装技术随着中国汽车产量的迅猛增加，相对应的汽车漆市场也飞速发展。为适应新一 市场的 需要，对应用户不同的质量、价格需求，各汽车涂料供应厂家也采用不 同的新技术、新工艺、新材料来应对汽车主机厂的不同质量、性能、价格的要 求。本文根据目 前汽车漆市场的动态，结合实际，介绍一些最新实用的汽车用 涂料产品及涂装技术。 1、第 6 代阴极电泳漆 现代化的汽车生产线，几乎都采用了高环保、高涂装效率的水性阴极电泳 底漆来进行车体的防腐底漆涂装。而我国的阴极电泳底漆从 1986 年 3 月开始在 一汽解放 车身线上采用沈阳油漆厂引进日本关西涂料株式会社的“ed-8603

2、阴 极电泳底漆”产品以来，经过近 18 年的发展，从第 1 代产品陆续更新到第 5 代 产品。目 前，各大汽车厂使用的均为从第 3 代的产品到第 5 代的产品，其有代 表性的产品为日本关西的 hb-2000 系列、美国 ppg 的 ed-5 系列产品，其主要特 征为 均采用重金属铅作为防腐剂和交联触媒，铅作为重要的固化交联触媒及防 腐一直到现在均是阴极电泳漆体系的主要成分。但其排放后的重金属污染也是 最令人头疼的 环保问题，虽然有些厂家研制的用毒性稍小一些的锡、秘等金属 来取代铅，获得了较好的经济、社会效益，但均不能从根本上解决重金属的环 境污染问题。 随着时代的发展，有关环保法规陆续出台，第

3、 6 代环保型阴极电泳漆应运 而生，并随着日本丰田、美国通用、德国宝马等著名汽车公司在中国陆续建厂 生产而迅速普 及。其中较有代表性的产品为美国 ppg 公司的 ec6350 产品系列、 日本关西的 gt-10lf 产品系列等。其主要特征如下。 a环保无毒 无铅、无锡、无秘、无重金属，可满足欧盟、北美等最新环保法规的要求。b.高泳透率，低使用量 降低外板膜厚在 2022m，提高内板膜厚在 1316m。可在降低单台涂 料使用量的情况下，提高车体整体耐盐雾水平，保证在 1000h 以上。可采用四 枚盒法测试泳透力，用锐角刀片腐蚀点法测试边角耐腐蚀性能。 c.低烘干温度 可选择 150x20min

4、或 160xl0min 进行烘干，大量节约能源消耗。 d.低加热减量 加热减量控制在 4%以内，一般在 2%左右，减少挥发物排放，降低环境污 染。 e.在低 t.o 值下的槽液稳定性、即使在生产量较小、槽体较大的情况下， 或者在零部件生产的涂装线上，当出现涂料更新周期较长、的情况下，也能保 证非常好的槽液稳定性能。 f.低溶剂含量 采用不同的技术，控制槽液中的有机溶剂的含量在 2%以内，降低阴极电 泳漆的 voc 排放量。 g.高平滑性 采用独特表面控制技术，降低电泳涂膜的表面粗糙度 ra0.2m 以内，提高电泳涂膜的表面平滑性，增加中、面漆的外观装饰性。2、新一代耐石击性中涂层漆 目前，我国

5、的汽车涂装线几乎均采用聚酯醇酸丙烯酸氨基体系的溶 剂型漆种进行汽车中间涂层的涂装。但随着用户要求的质量越来越高，对汽车 的耐石击性能 的要求也逐渐苛刻，汽车的发动机罩盖、侧下围等易受路面小石 子攻击的部位漆膜崩裂破损，严重影响车体外观和耐腐蚀性能。为此，新一代 耐石击中涂层漆应运而 生。近 1-2 年以来，各大汽车公司已经逐渐采用新一代 耐石击性中涂层漆进行车体的涂装来克服小石子的冲击。改良中涂层耐石击性 的方法有很多种，欧美体系采 用封闭的异氰酸醋交联剂来改善中涂层漆膜的耐 石击性能；日系则采用改良树脂的结构和弹性加上配合防石击颜料来实现。二 者各有千秋，均能达到不同厂家、不同 车型、不同部

6、位、不同成本的多样化需 求。新一代耐石击性中涂层漆的主要特点如下。 a.耐石击性能优良 对底漆的单涂层耐石击性可以达到 2 级以上，对底漆中涂面漆的 复合涂层耐石击性可以达到 4 级以上，基本可以达到汽车厂家的耐石击性要求 （德国 byk 耐石击测试仪，0.2mpa2 次）。 b.层间附着力良好 作为一个承上启下的中间涂层，它不但要同各种厂家的阴极电泳漆附着力 良好，同时也要与不同的面漆金属光泽漆附着力良好，保证其具有优良的配 套性能。 c.填补能力强 该涂层具有优异的填补底材缺陷能力，可有效地降低钢板磷化膜电泳 漆膜的各种缺陷，保证面漆的高装饰性能。 d.免打磨 由于该漆种是为适用于现代化涂

7、装线大生产的需要而设计的产品，所以不 需要涂装前的电泳漆打磨，也不需要面漆前的中涂漆打磨，只需要对有缺陷的 地方进行点打磨即可，大大节约运行时间、成本，且附着力优异。 e.高固体分 为满足涂膜的附着力、填补性能、耐石击性能的要求，同时又要考虑环保 的 voc 排放法规的要求，该产品采用了高固体分技术，其固体分 65%，有效地 降低了涂膜的内部表面收缩应力。 f.可湿碰湿涂装 本系列产品不但可按用户的不同要求设计成单独的中间涂层，或中间涂层 与车窗部位的窗框黑面漆进行湿碰湿涂装的所谓窗框黑的 2clb 涂装，而且可以 按用户要 求进行中间涂层、基色漆、罩光清漆 3 个涂层湿碰湿的所谓金属光泽 漆

8、的 3cib 涂装。以上涂装工艺均可在中涂漆涂装线中完成，并可按车型、颜色、 配置的不同 混线生产，大大节约涂装工程及运营成本，改变目前的涂装线格局。g.可彩色中涂 本系列产品不但有通用型的灰色、白色，向时也能按用户要求或对面漆、 金属珍珠光泽漆的配套性要求，设计成各种彩色中间涂层，增加面漆的颜色 鲜艳性、色彩饱和度，提高整体涂膜的可装饰性效果。更可按用户的较高要求， 设计成灰中涂、彩色中涂的双涂层体系。当然，在不远的将来，所有的大涂装线都将会使用水性中涂层漆来代替目前使用的高固体分溶剂型涂料来进行生产。近两年，新上的涂装线也有在设计 时预留了水性 漆的烘干段，准备将来上水性中涂漆和水性金属光

9、泽基色漆，但 由于设备、成本、环保法规等问题，若想尽快使用仍需要一定时间。所以，新 一代的高固体分溶剂型 耐石击中涂层漆逐渐普及，极大地满足了用户在目前环 境下的各种迫切需求。 3、无中涂面漆 在目前的残酷汽车市场竞争的情况下，各汽车生产厂纷纷推出经济型车， 来满足不同的客户需求。为降低该车型的涂料和涂装工程成本，推出了从电泳 漆膜开始即省 略中涂漆膜的无中涂面漆体系（1cib 体系）。而若想省略中涂 层漆，则需要将面漆设计成兼具中涂层漆、本色面漆所有优点的新涂膜。以前， 使用普通的面漆省 略中涂涂装在农用车、载货车及微型客车等低档车上，牺牲 了许多漆膜性能，可节省一部分成本。而无中涂面漆产品

10、却可以在轻客等中档 乘用车以上的体系进行涂装 使用，并不明显降低漆膜的各项性能。所以，该新 产品应具有如下特点。 a.遮盖力强 由于本 1cib 体系省略了具有填补底材缺陷的中间涂层，所以若要得到具 有良好平滑性的面漆涂膜，则要求该涂层应具有很强的遮盖底面涂层缺陷的能 力。在保证能处理正常电泳涂膜缺陷的情况下，只经过一道本面漆的涂装，就 能得到比较满意的涂层。 b.附着力良好 该漆种在设计时，要考虑同底漆的配套性能问题及各自的表面张力差，保 证面漆在其电泳漆表面润湿性良好且附着力优异。 c耐候性优良 该面漆涂层不但要求本身的耐候性能良好，由于本涂装体系缺少中间涂层 的保护，即使是较少的紫外线和

11、可见光透过面漆涂层，也会对阴极电泳底漆的 环氧树脂体系 造成不可逆的断键、劣化作用，使整个涂膜体系耐候性下降，因 此该面漆涂膜就要求其透光率尽可能的低，以保证整体涂膜的耐候性能满足基 本要求。d.可适性强 本产品可按用户的要求设计成各种彩色本色面漆。同时，也可根据用户涂 装线的实际情况，既可以手工涂装，也可以静电旋杯涂装、rea 涂装、机器人 涂装，均能取得较好的涂面质量。 e.成本较低 虽然本产品较正常的面漆产品在单位成本上稍高，但由于该体系节省了整 整一道中涂涂装烘干工艺，所以可节约涂装车间运行成本 40%左右，成本节约 效果非常显著。并且，可以减少操作工人，增加单位时间内的产量，提高经济

12、 效益。 f.适用面广 由于本产品仅用一个涂层就能兼具中涂和面漆的性能，所以可广泛适用于 经济型家轿、微型客车、轻型客车、各种载货车、suv,mpv 等外观性能要求并 不十分苛刻，但成本较经济的汽车体系进行涂装使用，可以明显节约成本，提 高产能和产品的竞争力。 4、从中涂层漆开始的 3cib 金属光泽漆 随着金属光泽漆的逐渐普及和人们欣赏水平的提高，采用上下两色金属光 泽漆或下金属上本色的双色车身越来越多，这就给汽车涂装工艺带来了很大的 麻烦，在目前的工艺流程下需要在面漆线涂装完一种面、漆色后，将车身遮蔽 后再返回面漆线进行第 2 种颜色的涂装。而这种工艺不但成本增加较多，生产量也减少一半以上

13、，远远不能满足生 产和用户的需要。为此，日本的涂料企业和汽车厂经过 10 余年的努力研究，终 于有 3cib 的涂装体系能够满足这种要求。从 2002 年开始，我国海南马自达、 沈阳金杯客车等涂装线也正式使用，效果较好。 所谓从中涂层漆开始的 3clb 金属光泽漆，就是从电泳漆膜开始，中涂层 漆、金属光泽基色漆、罩光清漆湿碰湿涂装的 3cib 体系 （threecoatonebake)， 也就是在中涂漆涂装线中，将中涂漆涂装完后，不进行烘烤，而直接进行金属 光泽基色漆、金属光泽罩光清漆 3 个涂层湿 碰湿涂装的新工艺。本 3cib 涂装 工艺就可以在中涂涂装线中直接完成上下两个面涂层中的一个涂

14、层（通常为下 涂层），然后进行遮蔽后在面漆线涂装完成另一个 面漆涂层（通常为上涂层）。 这样，就完全解决了双色车在面漆线再一次循环的问题，可以在目前的底、中、 面漆 3 条涂装线上进行任意的单色漆、套色漆车体的混 合生产，不影响生产量， 且节约成本。从日本汽车涂装线上来看，可节约生产成本 35%以上，效果明显。 但在涂料的设计和使用上，需要注意以下几点。 a.控制各涂层的膜厚 由于 3cib 的涂装是 3 个涂层的湿碰湿涂装，所以各涂层的膜厚控制就显 得尤其重要。按我公司的产品技术指标来讲，中涂漆的标准膜厚为 20-25m， 金属 光泽基色漆的标准膜厚为 1418m,金属光泽罩光清漆的标准膜厚

15、为 2535m。若涂装膜厚均超标较多，容易引起气泡、失光、反转、发花、渗色 等漆 膜弊病；若涂装膜厚不足，可能出现露底、发花、桔皮、颗粒、漆膜不连 续等漆膜弊病，影响整体漆膜的涂装效果。 b.控制各涂层的闪干时间 由于 3cib 的涂装是 3 个涂层的湿碰湿涂装，所以各涂层的层间闪干时间 控制也非常重要。按我公司的产品的涂装工艺技术指标来说，中涂漆涂装完成 后的标准闪 干时间为 3-5min，闪干时间太短容易同基色漆发生混层，太长则 浪费涂装线并影响光泽和颜色。金属光泽基色漆两道的间隔时间为 0.5- 1.5min，涂 装完后的标准闪干时间为 1.5-3min，金属光泽罩光清漆涂装完成 后的最

16、后闪干时间为 7-15min，即可进行标准烘干完成整个涂膜（新中涂漆涂 装线可 以按此工艺进行设计，老涂装线也可以按涂装线的实际情况对涂料进行 适当的调整）。 c.控制好清洁程度 由于 3clb 涂装体系是从电泳漆膜开始进行涂装的湿碰湿体系，中间没有 中涂漆的打磨修饰工艺，所以对颗粒的要求较高，若发生较大或较多的颗粒、 灰尘、杂质混合在中涂漆膜、基色漆膜中，则对其外观、修饰的影响均非常大，且很难进行点修补涂装，影响生产节拍。为此，在涂装 前就需要对涂装车体、涂装室、空调送风、涂装设备管路、压缩空气、喷漆工、 涂装材料等严格进行洁净要求，保证达到无尘涂装。 d.控制电泳漆缺陷 由于 3cib 的整体漆膜较正常涂层薄 20m 左右，所以其对底材缺陷的隐蔽能力也稍差。为得到等同于正常工艺涂装的涂膜状态，则要求使用 3cib 体系 涂装的电泳漆膜和车体钢板、磷化膜等缺陷很少或不深，不要影响到面漆后的 光泽、表面状态和平滑性。 从电泳漆膜开始的 3cib 涂装体系，虽然有以上许多的注意事项及不足， 但由于其巨大的成本优势及在不影响目前生产量的情况