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汽车用粉末涂料与涂装技术研究现状及进展

时间:2023-11-02 10:46:00   作者:www.58hx.com   来源:网络   阅读:  
内容摘要: data-full-width-responsive="true"> 保护环境使得粉末涂料异军突起20世纪70年代以来,石油危机给世人敲响了节能粉末涂料将成为汽车涂装的首选材料的警钟,而酸雨、臭氧洞和温室效应等一系列环境危
data-full-width-responsive="true"> 保护环境使得粉末涂料异军突起20世纪70年代以来,石油危机给世人敲响了节能粉末涂料将成为汽车涂装的首选材料的警钟,而酸雨、臭氧洞和温室效应等一系列环境危害,使人类进一步认识到保护环境的迫切性和重要性,节约能源、保护环境已成为当今世界各国经济发展倍受重视的两大主题。各国纷纷致力于发展节能产品,同时严格环保法规。汽车制造业是涂料最大的用户之一,世界涂料工业顺应时代要求,提出了省资源、省能源、低污染的发展目标,各大涂料公司不惜付出巨大代价,竞相开发节能、低污染型涂料,以保持、巩固和发展自身在未来涂料市场中强有力的竞争地位。粉末涂料就是节能、低污染型涂料中极为重要的一类。自20世纪80年代开始,工业废气、废水、废渣对环境造成了严重的污染,欧美国家对挥发性有机物(VOC)的限制法规不断发布,尤其是1992年联合国环境与发展大会以后,环境保护成为世界性的重要问题,发达国家对汽车生产中有机溶剂的排放制定了越来越严格的控制指标。粉末涂料作为无溶剂涂料的代表,与水性涂料一样,受到涂料涂装产业界的重视,使得粉末涂料及其涂装技术的市场十分活跃。粉末涂料具有无溶剂、无公害,一次涂装厚涂层,喷溢涂料可回收再利用等特点备受重视,相应的发展速度也在加快。全世界粉末涂料的产量近10年增长了3倍。在欧洲和美国,一些涂料制造厂把环保产品作为优先开发的主要目标,其低VOC的涂料(水性涂料和粉末涂料)保持较高的增长率。我国的粉末涂料是随着国内家电行业的发展而迅速发展起来的,资料显示,20世纪80年代,我国粉末涂料以70%以上的年增长率上升,进入90年代,年均增长率虽有一定下降,但仍保持2位数的增长。我国粉末涂料行业发展迅速。目前产量已跃居世界首位,成为世界粉末涂料的龙头国家。从粉末涂料品种来看,环氧/聚酯型粉末涂料占65%,聚酯一异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)占19%,聚酯B 羟烷基酰胺占3%,环氧粉末涂料占12%,聚氨酯粉末涂料占1%。粉末涂料将成为汽车涂装的首选材料粉末涂料自20世纪70年代初期开始应用于汽车领域以来,已经取得了很大的成功,特别是近年来获得了飞快的发展。一方面大大减少了VOC排放量,另一方面又大大提高了涂料的利用率。由于技术的限制,目前汽车用粉末漆只是单色漆系列,如中涂漆和清漆,这是由于粉末漆不能象液态漆那样可以迅速换色。目前汽车粉末涂料的应用主要在欧洲和北美,而在我国,汽车用粉末涂料水平还远远落后,实际应用也很少,绝大部分限于铝轮毂的涂料,但发展前景看好。今后,汽车用粉末涂料的发展,将在进一步提高耐候性、抗紫外线性、低温化、薄膜化和提高装饰性方面努力。随着环保要求越来越严和粉末涂料技术的不断提高,粉末涂料的应用将越来越广泛。粉末涂料自20世纪60年代开发以来,由于其卓越的环境效应和节能、高效、低成本等原因成为一般金属表面涂装的首选材料,通过半个世纪的发展,已经应用到许多领域,包括各种建筑材料、家用电器、家具、各种箱体外壳、金属支架、管道等等,在冰箱、洗衣机等行业应用十分广泛。但由于粉末涂料的抗紫外线能力和耐候性较差,在汽车涂装,尤其是整车涂装方面的应用较晚。起初粉末涂料多用于涂装汽车零部件,但随着人们对粉末涂料研究的不断深入,解决了粉末涂料在实际应用中存在的许多问题,使其应用范围不断扩展,现在汽车工业越来越多选择中间层色漆/透明面漆的涂装采用粉末涂料。随着工业的发展,三废对环境的污染已成为世界性的严重问题。其中溶剂型涂料的涂装对大气的污染也是各国非常关注的问题,特别是汽车涂装中VOC的限制越来越严格,低污染涂料的发展是2l世纪的重要方向之一,其中,粉末涂料将处于重要的位置。随着粉末涂料新产品及新技术的开发,粉末涂料的应用领域将不断扩大,粉末涂料在工业涂料中所占比例也会增加,同时粉末涂料仍将是产量增长速度最快的涂料品种之一。粉末涂料用于汽车的研究已进行了20多年,但由于汽车用涂料要求高耐候性、高耐腐蚀性、高耐磨性,以及耐热、保光、保色等高性能,并需要卓越的装饰性,开发研究有相当的难度,难以在短时期内取得突破性进展。粉末涂料开始仅用于汽车零部件、汽车底漆、抗石击底漆等,直到20世纪90年代末期才批量用于轿车面漆和罩光面漆,成为真正意义上的车用涂料。目前世界5大车用涂料公司都在进一步开发汽车用粉末涂料,年增长率在12%以上,其中增长最快的是车身整体用粉末涂料。汽车用粉末涂料有环氧聚酯混合型、聚酯型、聚氨酯型和丙烯酸型等。随着技术的日趋完善和粉末涂料性能的提高,现已完全能满足轿车涂装的各项要求,如外观装饰性、耐候性、耐化学品性、抗刮伤性、耐紫外光性等。目前汽车车身采用干粉态或浆液态粉末涂料涂装已获成功。它们或作为底漆、单层涂料,或作为罩光面漆。近10年来,用于汽车车身的粉末清漆引起了主要粉末制造商的关注。用于汽车的粉末清漆必须要在漆膜厚度、光泽和亮度方面有杰出的表现。必须有很好的力学性能,如耐冲击性、耐划痕性及优异的附着力。涂料必须耐酸雨腐蚀,必须耐温度波动,耐紫外线,不太需要维护,与修补漆配套也是重要因素,同时要符合环保及安全要求,在符合质量目标的同时生产更经济。20世纪90年代初期,宝马开始对普遍使用的清漆系统进行分析、评价,以便对汽车用清漆系统作出选择。最终选用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)丙烯酸粉末清漆,这是由于其经久耐用以及使用粉末涂料更多的优点。选择GMA丙烯酸树脂作为汽车粉末清漆的另一个原因,是该技术成熟,GMA丙烯酸用于汽车已有近30年的历史, 已证实其具有汽车OEM所需的优异性能。1994年第一辆粉末涂装的汽车下线,1998年初第二条汽车粉末涂装生产线投产。欧洲的宝马和SMART车全部采用了粉末涂装,宝马是欧洲第一家将粉末清漆用于标准产品的汽车制造商。宝马1996年7月决定用粉末清漆技术,采用粉末罩光清漆后,涂装每辆轿车可以节省溶剂15 kg。我国目前汽车涂装中粉末涂料的应用还不多,大多主要在汽车零部件方面,包括汽车发动机、车底盘、车轮、滤清器、操纵杆、反光镜、雨刮器和喇叭等零部件的涂装,但基本上都是黑色,在该领域已经可以用粉末涂料代替液体涂料。粉末涂料喷涂的特点粉末涂料的烘干温度可以降低到140 ℃甚至120℃20 min,达到节省能源的目的。通常,温度每降低10℃,可节省能源10%,如将烘干温度为180℃30 min的传统溶剂型中涂改为粉末中涂,将大大节省能源。粉末涂料是VOC排放最低的涂料之一。世界上公认VOC排放最少的轿车涂装体系为:阴极电泳-粉末中涂-水性底色漆-粉末罩光清漆。粉末涂料在整个喷涂过程中可以循环使用,节省成本。同时不需要用化学药剂和漆雾去除系统去除过喷漆雾。粉末清漆的烘烤过程比较干净,可以长时间保持烘房的清洁度。粉末涂料的生产、施工和固化都没有溶剂,因此粉末涂料实际上不排放挥发性有机化合物,应用干燥室收集法收过喷粉末,可大大减少废物的排放。所以,粉末涂料的使用可以完全解决环境污染问题。常见粉末涂料喷涂的优越性在于:粉末涂料喷涂工艺不同于油漆喷涂工艺,没有毒性产生,不损害工人的身体健康;粉末涂料喷涂在当前国家严格控制的环保条例下,不存在三废和环境污染问题;粉末涂料喷涂工艺比油漆喷涂工艺大大节省能源的消耗,并能减少生产工作程序;粉末涂料可以一次性喷涂,完成理想的高质量的表面涂层,不需要打底漆,而油漆要视产品的不同要求,通常会进行二次甚至三次以上的喷涂;粉末涂料是百分之百的固体,实际使用率通常能达到95% 以上,而油漆固体只有35%~60%,实际使用率通常只能在30%以下;粉末涂料喷涂不存在油漆工艺的流挂现象;其绝缘性能、化学性能、耐腐蚀性能以及各种不同类型粉末涂料的装饰性能都远远超过油漆的同类指标;粉末喷涂不需要调配颜色和流平挥发工作区域,喷涂后可直接进烘道固化,如在这之前因任何理由需要改喷是极为方便的;由于粉漆的耐腐蚀和耐化学性能达到了卓越的效果,其形成表面坚实的保护层,可大幅度减轻产品在包装运输中的报废率和损坏率。粉漆不是易燃品,不论在使用上,储存上和运输上都比油漆安全方便、简单经济。因粉漆的喷室、喷枪比油漆喷涂较易于清理,在施工时对工人技术要求较低。粉末涂装设备体积小,占地面积少,比油漆设备的投资低于20%~50%。

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