涂装技术
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汽车涂装最新技术探究

1 汽车涂装技术概述

一般来说,涂装就是在经过处理的汽车基底表面上涂覆涂料,然后在对其进行干燥成膜的一种表面处理工艺。经过固化的涂料膜被称作涂膜或者漆膜,如果涂膜的层次不少于两层,那么该复合层就被称作涂层。而我们所研究的汽车涂装就是典型的多涂层涂装。

所谓的汽车涂装,就是指对各种车辆的车身和其他零部件进行涂漆装饰。而且,如果涂装对象有所差异,汽车涂装还可以被分为新车涂装和修补涂装两大部分。对汽车进行涂装主要有以下4 个作用:

第一,对汽车具有保护作用。由于涂装层具有防水、避免产生微生物、防紫外线和酸碱气体或者其他液体的侵蚀,防石击等功能,所以,汽车涂装就等于在汽车上覆盖一层保护膜,极大程度延长了汽车的使用寿命。

具体来说,汽车涂装的保护功能主要体现在以下2 个方面:(1)主要是为了避免汽车车身及其他零部件与大气中的水分、气体等相互隔离,以防止出现锈蚀。(2)一些涂料能够保护金属避免锈蚀或者缓解腐蚀,例如电泳底漆极大地提高了车身的防腐能力。

第二,具有修饰汽车的作用。通过对涂料的色彩、光泽、鲜艳程度和外观的变化来对汽车进行不同的装饰。同时,如果采用变色漆,那么在不同的角度也会呈现出不同的颜色,进而带给人们不同的视觉感受。

第三,具有特殊标识的作用。一般来说,为了让汽车起到特定标识的作用,涂料颜色的选择是关键。不同用途的汽车在涂装环节上使用的涂料颜色和图案不同来区别,例如:消防车涂成大红色,邮政车涂成橄榄绿,救护车为白色并做红十字标记,工程车涂成黄黑色相间的条纹等。

第四,具有达到特定目的的作用。所使用的涂料的特殊性能能够使得汽车具有特殊的功能,进而来完成一些特定的作业或者能够适应特定的使用条件。例如,化工物品运输车要在车体表面和内部涂上耐化学腐蚀和防渗漏的涂料;军用汽车要采用保护色达到隐蔽作用等。

2 汽车涂装的最新技术

2.1 涂装材料

随着经济的发展,汽车的使用量迅速上升。而且我国汽车涂装存在的耗能高,污染环境严重等问题对汽车行业的发展起到了极大的阻碍作用。所以,无论今后汽车涂装采用哪种技术,必然会研发、采用低危害、低耗能、低成本和环保的涂料。

第一,前处理材料。汽车在涂装前,要进行涂装的前处理,在这一环节,所使用的材料主要偏重于环保、温度、配槽以及抗污染等方面。目前较为流行的材料主要有以下几种:(1)硅烷。硅烷技术采用OXSILAN 超薄有机涂层替代传统的结晶型灵活化保护层,在汽车表面吸附一层与磷化晶体形似的三维网状结构的有机涂层,进而形成Si-O-Me 共价键。Si-O-Me 共价键分子间的结合力很强, 所以,产品很稳定, 从而提高了产品的防腐蚀能力。该技术具有节约能源、适用性强、成本低、工艺简单等优点;(2)TceTalis 纳米转化膜。在2007 年,美国福特TwinCities 生产线和2008 年4 月巴西Sao Jose 生产线投产使用该项技术。它的性能与三元低锌磷化相比,能够节省大量的工艺成本,而且转化膜也是由以氧化锆为主要成分的纳米颗粒构成,简化了使用程序。此外,使用TceTalis 纳米转化膜还能够降低废物的产生,进而降低废物处理成本。此外,还有低温脱脂材料等。

第二,电泳材料。目前所使用的电泳材料主要有分层阴极电泳涂料、紫外光固化电泳涂料以及低温固化阴极电泳固体料等3 种。其中,分层阴极电泳涂料利用溶剂型参数的差异,相容性低的树脂,在经过电泳涂装后,经过烘干会产生结构的分离,使得涂料同时具有耐候性和防腐蚀性。UV 固化电泳涂料是通过使用紫外光对其进行照射而发生化学变化,在固化的过程中会节约能源,进而降低物质的挥发。而低温固化阴极电泳材料与传统的涂料相比大大降低了烘烤的温度,进而节约烘干能源,一般用于汽车塑料部件的防腐处理。

第三,中涂材料。中涂材料应具有打磨性能良好,与电泳底漆、面漆配套性良好,结合力强,同时对电泳也具有良好的填充作用。现今汽车工业用的中涂涂料都属于热固性的合成树脂涂料,适用于“湿碰湿”涂装工艺。为适应环保要求,使其VOC 的排放达标,中涂涂料向水性涂料、高固体分涂料和粉末涂料方向发展。水性涂料的应用尤其广泛,目前已经成为各大汽车厂普遍采用的环保中涂材料。近年来,为了进一步削减VOC 排放量,降低能耗,国际主流知名涂料公司研发出了免中涂工艺,即免去中涂漆、改变面涂工艺的施工方法,使面漆涂层具备防紫外线的原中涂材料所具有的功能;大大降低了VOC 排放量,亦节省了能源。

第四,面涂材料。面漆涂料需要具备良好的平滑性、饱满度和光泽度,有保色性、耐候性、耐污染性、耐酸雨性、抗划伤性和高耐久性等功能。汽车面漆涂层通常采用“湿碰湿”的涂装工艺,即色漆涂层- 流平- 清漆- 烘干的工艺流程,近年来,采用水性色漆、高固体份清漆的做法日益得到广泛应用,大幅度降低VOC 的排放量。

2.2 涂装工艺

第一,PVC 密封胶“湿碰湿”工艺。它是指在PVC 密封胶使用后不用再进行与烘烤工艺,它的湿膜表面直接进行中涂油漆的喷涂,然后与中涂油漆一起进行烘干,由于这种工艺并不经过预烘烤,所以,它又被称作为“湿碰湿”工艺。该项工艺能够极大地节省烘干成本和占地面积。在汽车涂装过程中降低了能源的消耗,进而降低了涂装成本,提高了汽车生产的经济效益。需要注意的是,当未凝PVC 密封

胶实行该工艺时,会伴随着变色、起泡等现象的产生,所以,要注意油漆与胶的匹配性。

第二,Nippon 的3C1B 工艺。2C1B 工艺在国外主要应用于日本马自达生产线,而在国内主要应用于海南马自达沈阳金杯汽车生产线。它具有较好的抗擦伤性和耐酸性。具有以下优点(1)能够极大降低汽车中涂涂层的厚度,与传统的厚度相比能降低10μm;(2)提高汽车生产的经济效益。该项工艺取消了汽车涂装的中涂烘干、冷却和打磨等环节,所以能够降低能量的消耗、设备的使用频率和涂料的使用量,进而提高了经济效益;(3)具有环保作用。使用3C1B 工艺能够使VOC 的排放量降低35% 左右。但与其它工艺相比,它对钢板,电泳漆都具有更高的要求。

第三,DuPont Herberts 的Eco concept 工艺。Ecoconcept 工艺目前主要应用于BMW 的MINI 车型以及西班牙西雅特的Martorellgongchang,它的原理是通过使用静态混合器向水性底色漆中注入较为稳定的基色漆,然后在面漆烘干条件不变的基础上同面漆、清漆共同烘干。进而使得底色漆拥有中涂漆的作用。该项工艺主要具有以下优点:(1)与标准的水性漆相比,VOC 的排放量降低了10%。(2)涂装涂层的厚度与传统的厚度小45μm 左右。(3)降低了涂装车间成本以及输漆系统、中涂喷漆房、烘房、擦净区的场地面积等。

第四,德国BASF 公司的双底涂工艺。双底涂工艺就是电泳底漆与中涂“湿碰湿”工艺共同使用,但是它还没有得到国内外的认可,所以,目前还没有应用。此外,还有PPG 的Dura-Prime 技术,这项技术在防腐蚀和防石击方面与目前使用的电泳+中涂体系相同,在耐紫外线方面与粉末中涂相似,同时外观质量与目前常规使用的体系接近。

2.3 涂装管理

汽车的涂装管理主要包括工艺管理、设备管理、工艺纪律管理、质量管理、现场环境管理和人员管理等。目前,汽车的涂装管理采用的都是自动化与计算机网络化管理,同时对质量、工艺纪律进行实时监测,保证涂装现场的良好环境,为证涂装工序的顺利进行和有效完成提供了保证。总之,汽车涂装技术的未来发展方向是环保、节能、经济、同时也不断提高膜的耐腐蚀性、耐磨性等特性。