靜電粉末涂料在汽車零部件的應(yīng)用

    汽車零部件用靜電粉末涂料技術(shù)的發(fā)展歷史及應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)靜電粉末涂料在汽車部件(包括車身，發(fā)動機(jī)，輪轂，底盤等)應(yīng)用的特性要求，指出汽車不同零部件應(yīng)選用相對應(yīng)的靜電粉末涂料體系，并列出不同粉末涂層的具體檢測標(biāo)準(zhǔn)，為汽車靜電粉末涂料的開發(fā)提供參考性依據(jù)，并展望今后汽車用靜電粉末涂料技術(shù)的發(fā)展動向和應(yīng)用前景。

    近年來，汽車涂料行業(yè)在環(huán)保政策和清潔生產(chǎn)理念的 指引下，低VOC和環(huán)境友好型涂料成為汽車涂料發(fā)展的主推動力，以靜電粉末涂料、水性涂料為代表的環(huán)保型涂料已 經(jīng)成為汽車涂料OEM的首選。國家在2017年9月發(fā)印發(fā)的 《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》中指出，將靜電粉末涂料列為汽車零部件制造領(lǐng)域低VOC排放、汽車 涂裝綠色環(huán)保型涂料。受國家政策影響，靜電粉末涂料將在中國汽車涂料市場取得快速發(fā)展。

汽車零部件制造業(yè)涂料VOC含量指標(biāo) 

    注：(1)—即用狀態(tài)下VOC含量值，檢測方法參照GB/T 23985—2009與 GB/T 23986—2009。

    1 汽車用靜電粉末涂料的發(fā)展概況

    20世紀(jì)70年代初，靜電粉末涂料初步應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。由于汽車涂料有高耐候、高耐腐蝕、高耐磨，以及耐熱、保光保色等性能要求，技術(shù)進(jìn)展相對緩慢。靜電粉末涂料初期應(yīng)用僅局限于汽車零部件、汽車底涂等，后來逐步用于汽車底面合一靜電粉末涂料和粉末罩光清漆，成為真正意義上的汽車用靜電粉末涂料。20世紀(jì)80年代，日本的Honda、意大利Fiat開始使用靜電粉末涂料噴涂汽車車身。美國的汽車制造商引入靜電粉末涂料作為汽車面漆時(shí)則保持著更加謹(jǐn)慎的態(tài)度。General Motors(通用)于1982年開始在小型載貨卡車系列中使用靜電粉末涂料作為汽車車身的底面合一涂料，積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)后，在20世紀(jì)90年代初，開始在其乘用汽車系列中使用靜電粉末涂料技術(shù)。2000年時(shí)，General Motors(通用)和Daimler-Chrysler(克萊斯勒)這2家公司每天有1萬多輛汽車車身采用底面合一靜電粉末涂料進(jìn)行涂裝。目前，歐洲的汽車工業(yè)涂料也秉承了靜電粉末涂料這一發(fā)展趨勢，取代液體涂料。 

    我國靜電粉末涂料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用大多在汽車零部件方面，雖然以其優(yōu)異的涂層性能和環(huán)保性能已經(jīng)完全可以替代液體涂料，但受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和涂裝技術(shù)限制，我國靜電粉末涂料占汽車涂料應(yīng)用市場不到10%，而歐美國家適用于汽車零部件噴涂的粉末產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到50%以上，我國的靜電粉末涂料品種與西方發(fā)達(dá)國家相比存在較大差距，另外在噴涂設(shè)備和烘烤設(shè)備方面也存在質(zhì)量與規(guī)模上的差距。 

    隨著靜電粉末涂料新產(chǎn)品及新技術(shù)的開發(fā)，靜電粉末涂料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，如汽車鋁輪轂、汽車保險(xiǎn)杠、剎車片、濾化器、發(fā)動機(jī)、雨刮、汽車車廂等。汽車用靜電粉末涂料品種有環(huán)氧粉末、環(huán)氧聚酯粉末、耐候純聚酯粉末、聚氨酯、丙烯酸。目前它們固化溫度相對偏高(180～200℃)，能耗較高，并且高溫涂裝對汽車部件機(jī)械力學(xué)方面有較大影響，存在一定安全隱患。在汽車輪轂、剎車片、轉(zhuǎn)動軸等特殊零部件涂裝方面，現(xiàn)很多汽車公司已提出低溫固化涂裝 要求。 

    2 汽車部件用靜電粉末涂料的涂裝要求

    2.1 汽車表面粉末涂裝

    汽車涂料對保護(hù)性能和裝飾性能均有較高要求。傳統(tǒng)的汽車表面液體涂裝工藝一般為：中涂、色漆及清漆3道工序，在涂裝過程中有大量VOC排放，各國政府為了減少VOC排放，鼓勵汽車生產(chǎn)企業(yè)采用相對環(huán)保涂裝工藝。2000年， 歐洲大眾汽車開始推行免中涂工藝，采取“水性底色漆+高固體分罩光清漆”涂裝工藝，這種噴涂工藝每年可以降低70%的VOC排放、降低20%的CO2排放，是迄今為止最環(huán)保的汽車涂裝工藝之一。

相對于水性涂料，靜電粉末涂料在汽車車身上的應(yīng)用推廣相對較少，但變革已經(jīng)在慢慢發(fā)生，北美三大汽車制造廠商通用、克萊斯勒和福特率先在1996年開展汽車車身中涂粉末噴涂研發(fā)，采用靜電粉末涂料作為底粉，代替原有的中涂涂裝，在美國現(xiàn)在已經(jīng)有11家汽車OEM工廠采用粉末涂裝汽車生產(chǎn)線。

    汽車罩光清漆一直是靜電粉末涂料較難進(jìn)入的領(lǐng)域，但靜電粉末涂料在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性方面的優(yōu)勢使得汽車制造商和涂料生產(chǎn)商都在這方面開展廣泛的研究。BMW是世界上第一家在其標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中使用粉末罩光清漆的汽車制造商，BMW德國工廠粉末罩光清漆自2000年商業(yè)化投產(chǎn)，共計(jì)已生產(chǎn)了50多萬輛汽車。國內(nèi)市場中，2015年江淮汽車與阿克蘇貝爾公司聯(lián)合開發(fā)粉末涂裝生產(chǎn)線，在卡車車廂上實(shí)現(xiàn) 粉末素色漆噴涂工藝。2016年CIMC東莞中集專用車在東莞投產(chǎn)靜電粉末涂料噴涂的掛車，年產(chǎn)3萬臺(套)，主要出口北美、歐洲。2018年，蕪湖中集瑞江汽車有限公司各類攪拌罐車、粉罐及其零部件，采用靜電粉末涂料噴涂，選用底粉+面粉雙涂層和面粉單涂層的涂裝工藝，實(shí)現(xiàn)罐車涂裝線技術(shù)的全新突破。據(jù)報(bào)道阿克蘇諾貝爾生產(chǎn)的Interpon超耐候聚酯粉末色漆在佛羅里達(dá)曝曬60多個月后，保光率大于80%，并已 為TOYOTA、HONDA、AUDI、PSA、FORD等汽車生產(chǎn)公司所采用，具有與傳統(tǒng)水性色漆涂料相類似的外觀，汽車車身粉末涂裝性能要求。 

    2.2 汽車發(fā)動機(jī)粉末涂裝

    汽車發(fā)動機(jī)涂裝主要選用耐高溫、耐熱、耐沖擊以及柔韌性好的環(huán)氧靜電粉末涂料。國內(nèi)江鈴汽車聯(lián)合靜電粉末涂料廠商開發(fā)了可直接應(yīng)用在經(jīng)噴砂除銹的鑄鐵發(fā)動機(jī)機(jī)體表面的環(huán)氧靜電粉末涂料，固化條件為(15～25)min@140℃。純環(huán)氧低溫固化涂層可抵抗發(fā)動機(jī)連續(xù)工作時(shí)高溫對其產(chǎn)生的熱沖擊，同樣能滿足汽車發(fā)動機(jī)在極端條件下(如受高速機(jī)械加 工)不出現(xiàn)碎落、卷層或周邊翅片等性能使用要求。發(fā)動機(jī)用靜電粉末涂料技術(shù)要求。

    2.3 汽車零部件粉末涂裝

    靜電粉末涂料在汽車零部件方面也有一些應(yīng)用。汽車座椅、門窗和雨刮器主要以聚酯/TGIC或聚氨酯靜電粉末涂料為主，多數(shù)以光澤為5～15的無光粉和半光粉進(jìn)行噴涂，這些靜電粉末涂料通常為低光澤黑色或深灰色產(chǎn)品。以汽車保險(xiǎn)杠粉末涂裝為例，其技術(shù)要求。

    2.4 汽車鋁輪轂粉末涂裝

    汽車輪轂涂裝主要集中在京津冀地區(qū)，以戴卡和立中為代表的輪轂廠，輪轂粉末的配套工藝經(jīng)過近10年的發(fā)展已經(jīng)步入成熟階段，主要的施工噴涂工藝為：(1)鋁輪轂金屬工件前處理→噴涂靜電粉末涂料(環(huán)氧/聚酯粉末或聚酯粉末)→噴涂色漆→噴涂透明粉末涂料(GMA丙烯酸罩光粉末或純聚酯透明粉末)；(2)鋁輪轂金屬工件前處理→噴涂粉末涂料環(huán)氧/聚酯粉末或聚酯粉末)→噴涂色漆→精車→噴涂透明粉末涂料(GMA丙烯酸罩光粉末或純聚酯透明粉末)。

    在鋁輪轂上噴涂環(huán)氧/聚酯底粉，可提高輪轂?zāi)透�蝕性，改善輪轂外觀。輪轂底粉分為高光、平光和亞光。一般高光底粉配套噴涂電鍍銀漆，平光和亞光底粉配套噴涂閃光銀漆。在鋁輪轂表面噴涂使用的丙烯酸粉末清漆必須滿足耐沖擊、耐酸雨腐蝕、耐溫變、耐紫外線的要求。寶馬汽車最先對丙烯酸粉末清漆做系統(tǒng)評定，最終將丙烯酸粉末清漆作為汽車OEM生產(chǎn)商的噴涂標(biāo)準(zhǔn)。輪轂涂裝對靜電粉末涂料要求比較高，能夠生產(chǎn)底粉與透明粉廠家不多，外資企業(yè)有阿克蘇諾貝爾、PPG、老虎等，國內(nèi)企業(yè)有廣州擎天。受環(huán)保壓力，輪轂制造商提出PVD車輪鍍膜新工藝，此工藝省去中間的噴色漆環(huán)節(jié)，采用PVD電鍍工藝代替噴漆環(huán)節(jié)，可解決輪轂涂裝存在的環(huán)境污染和涂料回收問題等。據(jù)報(bào)道，該鍍膜工藝現(xiàn)在已經(jīng)成功應(yīng)用，汽車鋁輪轂涂裝已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向粉末全涂工藝發(fā)展。

    2.5 汽車底部粉末涂裝

    汽車底部裝飾件一般不直接接觸太陽光，但不同使用條件下對靜電粉末涂料的性能要求也不同。如汽車散熱器用靜電粉末涂料需要具備較好的耐熱性和耐腐蝕性，減震設(shè)備用粉末涂料需要具備較好的韌性和抗彎曲性能。汽車底部涂裝主要選用環(huán)氧體系和聚氨酯體系。

    3汽車靜電粉末涂料發(fā)展展望

    汽車生產(chǎn)廠家對汽車用涂料的涂層外觀、性能要求相對較高。目前汽車用靜電粉末涂料(如中涂和清漆)都只是單色系列，這是由于靜電粉末涂料不能像液體涂料那樣可以迅速換色；在實(shí)際生產(chǎn)中，靜電粉末涂料流平性達(dá)不到液體涂料效果且固化溫度較高，這是靜電粉末涂料在汽車涂裝領(lǐng)域推廣應(yīng)用速度緩慢的主要原因。因此，汽車用粉末涂料技術(shù)發(fā)展方向是提高涂層流平性；開發(fā)低溫固化粉末涂料。隨著靜電粉末涂料技術(shù)的日益進(jìn)步，粉末涂料將逐步擴(kuò)大其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用， 如：(1)汽車鋁輪轂金屬粉末涂料可逐步替代金屬漆；(2)汽車底盤、發(fā)動機(jī)；(3)汽車車身罩光、汽車車廂內(nèi)飾；(4)新能汽車車身、零部件及電源電池外殼會全部采用噴粉技術(shù)。

    4結(jié)語

    靜電粉末涂料在汽車零部件領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)經(jīng)歷一個長期發(fā)展過程，近年國家低碳環(huán)保法規(guī)的日益加強(qiáng)，汽車涂料的更新?lián)Q代也開始加速，由于靜電粉末涂料零VOC排放，將在汽車涂料行業(yè) 發(fā)展中處于優(yōu)先發(fā)展地位，隨著靜電粉末涂料原材料、配方技術(shù)不斷更新，國外先進(jìn)涂裝技術(shù)引進(jìn)，靜電粉末涂料在汽車應(yīng)用將會迎來無限機(jī)遇，靜電粉末涂料在汽車涂料中地位將愈加重要。本文源自粉末涂料http:laptoppromo.com。