探析聚焦汽車涂料的發(fā)展與未來(lái)

1、探析聚焦汽車涂料的發(fā)展與未來(lái)摘要：根據(jù)目前全球汽車涂料行業(yè)持續(xù)變化的特點(diǎn)，汽車涂料越來(lái)越受到人 們的關(guān)注。介紹了汽車涂料的功用、市場(chǎng)上的環(huán)保節(jié)能汽車涂料，以及新近開發(fā) 的節(jié)能環(huán)保汽車涂料、車用修補(bǔ)涂裝涂料等；同時(shí)指出了開發(fā)環(huán)保涂料是人們永 遠(yuǎn)的追求及今后發(fā)展趨勢(shì)，高科技涂料的相繼問世，為新世紀(jì)汽車涂裝涂料的發(fā) 展開創(chuàng)了美好的前景。關(guān)鍵詞:汽車涂料 環(huán)保節(jié)能 發(fā)展趨勢(shì)1汽車涂料的發(fā)展時(shí)逢新商機(jī)全球汽車涂料行業(yè)目前的總銷售額達(dá) 34億美元，市場(chǎng)持續(xù)變化是這一行 業(yè)的主要特點(diǎn)。雖然競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，但目前各競(jìng)爭(zhēng)者之間的合作及合資項(xiàng)目卻極 為普遍，這是因?yàn)樗械母?jìng)爭(zhēng)者都有著相同的目標(biāo)， 那就是通過(guò)產(chǎn)品創(chuàng)新

2、來(lái)滿足 環(huán)境及用戶的要求。汽車制造業(yè)已有100多年的歷史，自汽車誕生以來(lái)，尤其在近20多年中， 車用油漆涂裝得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，汽車涂料的用 量在涂料產(chǎn)量中占有極其重要的地位， 一般僅次于建筑用涂料，但是在涂料的銷 售額中所占的比例最大，高于建筑用涂料。因此，各國(guó)涂料生產(chǎn)廠非常重視車用 涂料的動(dòng)向及開發(fā)，以適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的需要，車用涂料的生產(chǎn)和技術(shù)開發(fā)有 集團(tuán)化、國(guó)際化的傾向。隨著對(duì)環(huán)保的日益重視，低污染油漆開始應(yīng)用。高固體 成分的聚氨醋高溫烤漆、丙烯酸聚氨醋漆和清漆普遍被使用。因?yàn)楦吖鉂啥群褪?用透明涂層，使得疵點(diǎn)更容易暴露出來(lái)，所以材料的準(zhǔn)備工作和干凈的車間環(huán)

3、境 比以往更重要，因而出現(xiàn)了下吸式通風(fēng)噴漆房。同時(shí)珍珠漆的涂裝技術(shù)進(jìn)一步改 進(jìn)，使用了 2層涂裝和3層涂裝，使車身的顏色更加美麗并具有幻覺感。1982年日產(chǎn)公司使用粉末中涂，20世紀(jì)80年代中期通用汽車公司在貨車廠使用粉末 中涂，粉末涂料在中間涂層中已經(jīng)開始使用。1984年厚膜陰極電泳涂料在汽車廠開始使用，涂膜厚度超過(guò)30 um后來(lái)，不少汽車廠又從厚膜陰極電泳涂料轉(zhuǎn) 到中厚陰極電泳涂料，漆膜厚度在 25 um左右，具有與厚膜陰極電泳涂料同樣好 的抗腐蝕能力。近年來(lái)，帶色的中間涂層已在美國(guó)廣泛采用，其主要優(yōu)點(diǎn)是中涂的顏色 與面漆顏色配套，提高了外觀裝飾性。由于采用帶色中涂，面漆中金屬閃光底色漆的

4、厚度可以從20 um降到15 um,而金屬閃光漆的遮蓋量可以降低到 25 um。 這樣，減少了涂料的用量，避免了流掛等弊病，降低了返修率。我國(guó)的汽車制造 廠家所用面漆，在20世紀(jì)60年代末至80年代中期，一般都采用中、低氨基質(zhì) 量分?jǐn)?shù)的氨基烤漆。1985年以后采用高氨基質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氨基烤漆，隨著轎車工 業(yè)的發(fā)展，丙烯酸樹脂磁漆、優(yōu)質(zhì)的氨基樹脂磁漆和雙層面漆涂裝工藝也隨著引 進(jìn)，應(yīng)用在新建的多條轎車車身涂裝線上。80年代末期，在部分汽車涂裝線上開始使用水性金屬閃光底色漆，汽車涂料的水性化是由底到面逐步發(fā)展的， 底漆 已經(jīng)水性化，中涂開始水性化。進(jìn)人 90年代，加快了使用水性化的步伐，尤其 在歐洲，

5、中涂涂料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了水性化。日本水性化研究工作也已經(jīng)完成，日產(chǎn)汽 車公司開始使用水性中涂涂料。但是由于生產(chǎn)成本高，環(huán)保要求沒有歐美苛刻， 所以日本沒有全面推廣使用。20世紀(jì)90年代，一批耐酸雨、抗劃傷型汽車面漆、水性涂料、高固體 分涂料和粉末涂料等環(huán)保型涂料相繼開發(fā)，并已廣泛獲得工業(yè)應(yīng)用。ICI公司成功地開發(fā)出劃時(shí)代的水性涂料，現(xiàn)各大汽車制造公司越來(lái)越多地使用這種涂料。 超高固成分油漆和耐擦傷清漆也被成功開發(fā)，目前已開始被日產(chǎn)、豐田等汽車廠 使用。同時(shí)，色母涂料的推廣，不含異氰酸硅的底涂層罩透明層的安全型聚氨醋 高溫烤漆等一批高科技涂料相繼問世，為 21世紀(jì)汽車漆的發(fā)展開創(chuàng)了美好的前 景。2汽車

6、面漆越來(lái)越引起人們的關(guān)注汽車面漆起到保護(hù)車廂不被腐蝕及美化外觀的作用，是整車質(zhì)量最重要 的指標(biāo)之一。因?yàn)閲娡坑推嵴嫁I車生產(chǎn)總費(fèi)用的 20%而且轎車的外表面90%族 上是涂漆面，顯然涂層質(zhì)量（光澤、顏色、耐久性等）會(huì)直接影響外觀，影響人們 對(duì)汽車質(zhì)量的評(píng)價(jià)。因此汽車生產(chǎn)廠家十分重視轎車面漆技術(shù)， 往往投人巨大的 資金和人力去發(fā)展和改進(jìn)轎車的面漆，強(qiáng)調(diào)抓住視覺的第一印象。面漆以普通本 色漆和金屬閃光色漆、珠光色漆等3種為主，現(xiàn)在轎車多用金屬閃光色漆和珠光 色漆，噴涂這些面漆后再噴涂罩光清漆， 可令整個(gè)車身明亮如鏡?，F(xiàn)在轎車車身 的噴涂工藝一般按照這些程序進(jìn)行，普通轎車車身要噴涂3層，由陰極電泳底漆

7、、 中涂和面漆組成，有些中高級(jí)轎車車身要噴涂 4 5層，由陰極電泳底漆、中涂 1一 2層和面漆1一 2層組成，以達(dá)到較高的外觀裝飾性。轎車的漆面要求映象 率高，光亮如鏡。除了油漆質(zhì)量外，還要有相當(dāng)高要求的工場(chǎng)環(huán)境和工藝技術(shù)。 從車輛車身噴漆至烘漆的過(guò)程中，工場(chǎng)內(nèi)要空氣清潔，不能有過(guò)量的塵埃。由于 科技的進(jìn)步，今天的噴涂工藝與十幾年前的噴涂工藝相比已有很大的發(fā)展，無(wú)論油漆的顏色、勃結(jié)性、添加劑、穩(wěn)定劑、溶解系統(tǒng)和工藝技術(shù)均發(fā)生了變化，而 且這種變化目前仍在進(jìn)行之中，使轎車面漆質(zhì)量得到很大的提高。 在現(xiàn)代化工廠 內(nèi)，油漆的調(diào)色、噴涂方式均已實(shí)現(xiàn)電腦化管理。進(jìn)人新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)汽車工業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)

8、步，汽車擁有量更是以 驚人的速度在遞增，其中最顯著的是轎車數(shù)量迅速增加，在車輛擁有量中所占比 例也越來(lái)越大，各種造型、色彩繽紛的車流已構(gòu)成現(xiàn)代都市亮麗的風(fēng)景線。轎車能起到美化城市的作用，在于其別致的造型和漂亮的外表面。但無(wú)論汽車涂膜質(zhì) 量如何優(yōu)良，在使用過(guò)程中，氣候的變化、各種原因引起的接觸、擦剮，甚至碰 撞等諸多原因都會(huì)導(dǎo)致漆膜的劣化、損傷。如何保持、恢復(fù)汽車良好的外表，越 來(lái)越引起汽車修理業(yè)的重視。3新近開發(fā)的節(jié)能環(huán)保汽車涂料在近10多年中，汽車用涂料在其耐候性、耐石擊性、外觀裝飾性、高藝 術(shù)觀賞性等方面都取得了很大的進(jìn)展， 隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，使汽車用涂料 又面臨新的課題。車用涂料的

9、最近需求是提高涂層質(zhì)量、保護(hù)環(huán)境和降低成本。 針對(duì)這些要求，涂料制造廠從涂料本身出發(fā)，進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)了一系列 具有更大使用價(jià)值的新型涂料。3. 1電泳涂料作為汽車底線的陰極電泳涂料于1977年在福特汽車公司開始應(yīng)用，當(dāng)時(shí) 陰極電泳涂料厚度為20 um左右。1984年厚膜陰極電泳涂料在汽車制造廠開始 使用，涂膜厚度超過(guò)30 um以上。后來(lái)，不少汽車制造廠又從厚膜陰極電泳涂料 轉(zhuǎn)到中厚陰極電泳涂料，漆膜厚度在 25 um左右，具有與厚膜陰極電泳涂料同樣 好的抗腐蝕能力。目前，世界汽車生產(chǎn)中有 92%使用電泳涂料(ED)，其中有90% 采用陰極電泳涂料(CED)。陰極電泳涂料具有優(yōu)異的滲透性

10、，可均勻覆蓋工件凹 陷部位，并有極強(qiáng)的防腐性能，耐鹽霧可達(dá) 1 200 h。新一代的高流平性的陰極 電泳涂料已經(jīng)在美國(guó)汽車制造廠中使用。 其代表產(chǎn)品有PPC勺Edl I厚膜陰極電 泳涂料、Ed12中厚膜 陰極電泳涂料、杜邦的CormaxTM厚膜或中厚膜陰極電泳涂料。其主要性能改進(jìn) 是，使漆膜表面粗糙度下降，例如 Cormax TM中厚膜陰極電泳漆漆膜表面 Ra為0. 15 一 0. 20 um汽車底漆采用CEDE成定局，但也有人提出采用粉末涂料作為底漆和中 涂，而CED大方向不會(huì)變。今后工作主要是進(jìn)一步改善性能，如降低固體溫度， 提高平整性和耐久性。3. 2中間涂層汽車涂料的水性化是由底到面逐

11、步發(fā)展的，底漆己經(jīng)水性化，中涂開始 水性化。20世紀(jì)80年代末期，在部分汽車涂裝線上開始使用水性金屬閃光底色漆，進(jìn)人20世紀(jì)90年代，加快了涂料水性化的步伐，尤其在歐洲，中涂涂料己 經(jīng)實(shí)現(xiàn)了水性化。日本水性化研究工作也己經(jīng)完成，日產(chǎn)汽車公司村山工廠使用 日本油脂生產(chǎn)的水性中涂涂料。粉末涂料在中間涂層中已經(jīng)開始使用。1982年日本日產(chǎn)公司使用粉末中涂，20世紀(jì)80年代中期通用汽車公司在I個(gè)貨車廠使 用粉末中涂，近年來(lái)又在3個(gè)小型貨車上使用粉末中涂。但粉末涂料在投人生產(chǎn) 線使用以前，有幾個(gè)大的難點(diǎn)。其中最大的難點(diǎn)是如何形成平滑均勻的涂膜、粉末粒子的微?；夹g(shù)以及涂裝裝置的穩(wěn)定供給。 現(xiàn)今，涂料和涂

12、裝方法的開發(fā)都 取得了進(jìn)展，原來(lái)比溶劑型涂料差的涂膜外觀也得以提高，涂料的穩(wěn)定供給以及涂著效率的改善已成為可能。近些年，帶色的中間涂層已在美國(guó)廣泛采用， 其主 要優(yōu)點(diǎn)是中涂的顏色與面漆顏色配套，提高了外觀裝飾性。由于采用帶色中涂， 面漆中金屬閃光底色漆的厚度可以從 20 um降到15 um而金屬閃光漆的遮蓋量可 以降低到25um這樣，減少了涂料的用量，減少了流掛等弊病，降低了返修率。面漆1/2。近幾年金汽車面漆分兩類，即金屬閃光漆和本色漆，大體上各占屬閃光漆系列發(fā)展迅速，珠光漆、夢(mèng)幻涂料等層出不窮，顏色也向具有高透明感、 深度感、高色彩方向發(fā)展。金屬閃光漆目前在美國(guó)大多采用高固體分閃光漆，而日

13、本采用最多的是中低固體分金屬閃光漆。隨著環(huán)境保護(hù)法規(guī)日趨嚴(yán)格，為了提高豪華轎車的漆膜外觀品 質(zhì)，美國(guó)部分高級(jí)轎車近兩年采用水性金屬閃光漆， 可大大降低有機(jī)揮發(fā)物（VOC） 的排放。同時(shí)，水性金屬閃光漆具有特殊的流變性，有利于鋁粉定向，比溶劑型 涂料具有更好的金屬效應(yīng)，所以水性金屬閃光漆比水性中涂更早被日本汽車廠接 受，歐美也已廣泛使用。金屬閃光漆水性化是必然的趨勢(shì)，技術(shù)也已成熟，能很 快推廣應(yīng)用。通用汽車公司預(yù)計(jì)，2020年前全球大部分汽車廠會(huì)采用水性金屬 閃光漆。5a左右在國(guó)內(nèi)的汽車廠可能會(huì)有水性金屬閃光漆的需求。水性金屬閃 光漆代替溶劑型金屬閃光漆，與所有水性涂料一樣，必須有恒溫恒濕條件，

14、一般 施工溫度為22 一 28 r，相對(duì)濕度為60% 80%水性金屬閃光漆施工后，必須 有一段閃干過(guò)程，一般90C,5 min左右，使水分揮發(fā)后才能噴涂雙組分高固體 丙烯酸涂料或粉末涂料。在應(yīng)用中仍本色漆上是否再罩清漆，總的看法認(rèn)為罩清漆后，漆膜外觀、耐久性都 有所提高。所以，美國(guó)克萊斯勒公司的所有轎車、 通用汽車公司的部分轎車在本 色漆上再罩上一層清漆，使漆膜外觀得到改善。目前歐洲和北美均使用雙組分或 單組分高固體分丙烯酸罩光清漆，但是異氰酸醋一丙烯酸體系的缺陷是異氰酸醋 具有毒性。因此，從環(huán)保角度來(lái)看，未來(lái)罩光清漆應(yīng)是粉末涂料和水性涂料。目 前，罩光清漆和本色漆以及高固體分涂料易被現(xiàn)在的生

15、產(chǎn)線所接受，是主流。如果采用雙組分高固體分涂料，施工固體分可達(dá) 85%上，VOCflh放量 己與水性漆相似，近期是可行的。粉末涂料是最有發(fā)展前途的罩光清漆， 但作為 本色漆，由于換色難，使用上會(huì)受到一定限制。4環(huán)保節(jié)能的汽車涂料是人們永遠(yuǎn)的追求對(duì)于涂料隨著人類社會(huì)的不斷前進(jìn)和不斷完善，汽車及其相關(guān)工業(yè)的發(fā)展也必然 要跟上時(shí)代前進(jìn)的步伐，不斷地滿足社會(huì)各個(gè)方面所提出的新的要求。而言，這些要求是針對(duì)涂料本身的改善和提高， 有的則是針對(duì)使用涂料時(shí)對(duì)于環(huán) 境污染的限制。自汽車誕生以來(lái)，經(jīng)過(guò)涂料工作者們數(shù)十年的努力，作為汽車重要配套 材料之一的汽車涂料的各項(xiàng)性能如裝飾性、防腐蝕性、抗石擊性、施工性以及耐

16、 候性等都有了很大程度的提高和改善， 基本上滿足了汽車工業(yè)的需求。但人們追 求完善的要求是無(wú)止境的，研制和生產(chǎn)高性能的汽車涂料是我們永遠(yuǎn)的課題。保 護(hù)地球環(huán)境，減少大氣污染的呼聲越來(lái)越高，環(huán)境問題也非常強(qiáng)烈地左右著汽車 及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。因此，高固體分化、水性化和粉末化，從20世紀(jì)開始就一直是世界涂料行業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的基本方針和發(fā)展方向。汽車涂料業(yè)目前所面臨的最重要的問題之一是環(huán)境問題。如長(zhǎng)期用于小 汽車生產(chǎn)的溶劑型涂料會(huì)排放大量 VOC為了解決這一問題，美國(guó)聯(lián)邦政府要求 本國(guó)的3家主要小汽車制造商通用汽車公司（GM）,福特汽車公司和戴姆勒一克 萊斯勒汽車公司共同研制生產(chǎn)先進(jìn)的對(duì)環(huán)境友好的涂料

17、產(chǎn)品。 據(jù)介紹，雖然粉 末涂料對(duì)環(huán)境友好且成本較低，但是由于這類涂料的涂裝設(shè)備成本較高， 導(dǎo)致涂 裝施工成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的溶劑型涂料。 因此，即使研究試驗(yàn)成功，這種技術(shù)仍 有可能要過(guò)一段時(shí)間才會(huì)得到全面應(yīng)用。為了減少涂料的污染排放量，通用、戴姆勒一克萊斯勒及福特等汽車公 司均對(duì)粉末涂料用作汽車涂料的性能進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，以便推廣應(yīng)用。使用粉末清漆比使用其他粉末涂料要求更高，難度更大，因?yàn)樽鳛榍迤岵粌H要給涂層表面 提供光澤和光亮，還需要防碎落和褪色保護(hù)。傳統(tǒng)的清漆以漆霧的形式噴涂在汽 車表面，在干燥過(guò)程中將釋放出 VOC污染環(huán)境。另外，液體涂料過(guò)噴或外逸還 必須進(jìn)行收集和填埋處置，而這從生態(tài)學(xué)來(lái)說(shuō)

18、并非是一項(xiàng)完善的措施。 而以干燥 顆粒霧形式使用的粉末涂料不含任何溶劑， 對(duì)于噴涂外逸部分可加以收集、過(guò)濾 和回收，與新的粉末涂料混合用于生產(chǎn)線上的其他小汽車，減少了汽車噴涂過(guò)程帶來(lái)的環(huán)境影響。除了粉末清漆之外，不久前 LEPC還宣布它已啟動(dòng)了 2個(gè)新的研究項(xiàng)目： 粉末水漿清漆和顏料勃結(jié)粉末底漆。PPG工業(yè)公司認(rèn)為，從清洗和預(yù)處理到加涂 裝飾性涂料及清漆罩光，都可以開發(fā)出一些對(duì)環(huán)境友好的材料以改善對(duì)環(huán)境的影響。例如可以改變材料的化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用方法，同時(shí)還可以通過(guò)提高運(yùn)輸效率、 材料的循環(huán)利用率及減少或消除廢物等方面著手進(jìn)行各種改善對(duì)環(huán)境影響的工 作。為了符合環(huán)境法規(guī)的要求，許多公司目前正在從它

19、們所生產(chǎn)的涂料中， 特別 是從預(yù)處理和防腐蝕產(chǎn)品中清除鉻、 鎳和鉛等重金屬。除此之外，還有其他公司 也在對(duì)用于保護(hù)涂層的其他技術(shù)進(jìn)行研究。巴斯夫公司還引人了 Ureclear清漆, 它是一種具有雙組分氨基甲酸乙醋性質(zhì)的單組分氨基甲酸乙醋清漆。通過(guò)運(yùn)用這種氨基甲酸醋的化學(xué)特性，巴斯夫公司已不再需要近年來(lái)一直受到環(huán)境保護(hù)人士 猛烈攻擊的異氰酸酷。該公司稱，他們?nèi)詫⒆⒁饬杏诮?jīng)濟(jì)和環(huán)保方面，并為 其名為EC02的研究開發(fā)計(jì)劃制訂了一種綜合戰(zhàn)略。如該公司正在與汽車制造商一起試驗(yàn)其粉末水漿清漆（一種液體與粉末涂料的混合體）。制造出 這種粉末涂料，將它分散于水中，然后使用傳統(tǒng)液體涂料的涂裝設(shè)備進(jìn)行噴涂， 這種粉末涂料的缺點(diǎn)是難于控制涂膜厚度等。 如制成液體涂料，就能較好地控制 涂膜厚度，且這種混合物所含的 VOC為0.成本、質(zhì)量及環(huán)境問題將繼續(xù)影響