免中涂面漆材料的开发及应用研究(09年会)

免中涂面漆材料的开发及应用研究王纳新，廖大政，张澍中国第一汽车集团公司技术中心，吉林长春130011【摘要】为实现涂装生产中“高质量、低成本、高效率及环境友好”的目标，本文介绍免中涂面漆材料开发及其应用的研究成果。【关键词】免中涂面漆开发应用1前言近年来，汽车生产中以“高质量、低成本、高效率及环境友好”为目标的无中涂工艺越来越受到业内人士的普遍关注［1］-［6］。我公司载货车驾驶室从2002年开始采用金属漆，由于原本色漆为两涂层体系，生产线不具备喷中涂的能力，为此，我们着手免中涂面漆材料的开发，现已应用于生产，效果良好。本文介绍无中涂工艺的面漆材料开发及其应用的研究成果。2试验部分试验中采用传统的锌系磷化前处理和阴极电泳材料。为了更清楚地了解无中涂工艺的涂层性能，我们采用有中涂工艺（即传统工艺）和无中涂工艺对比试验。2.1试验材料无中涂工艺的面漆（即免中涂面漆）样品为6种颜色的金属漆，编号及名称见表1。表1样品编号及名称编号名称编号名称编号名称1#樱桃红金属漆2#金闪蓝金属漆3#富贵金桔金属漆4#钻石银灰金属漆5#稀铁灰金属漆6#麦子银金属漆2.2主要施工参数及工艺样品的主要施工参数见表2。表2主要施工参数项目基色漆罩光漆原漆固体份(%)25～3250～55施工固体份(%)15～20≥45原漆粘度(s)30～6045～100施工粘度(s)13～1823～28同一批次样品按有中涂工艺和无中涂工艺进行对比试验，涂层制备工艺如下：（1）有中涂工艺：前处理—阴极电泳漆（厚度18～22m）—烘干—中涂（厚度30～40m）—烘干—基色漆（厚度15～20m）—晾干—罩光清漆（厚度30～40m）—烘干（2）无中涂工艺：前处理—阴极电泳漆（厚度18～22m）—烘干—基色漆（厚度15～20m）—晾干—罩光清漆（厚度30～40m）—烘干对于免中涂面漆的基色漆和罩光漆，其施工固体份较传统材料提高5%左右，基色漆层增加5~10m，施工参数易调整和控制。2.3结果与讨论2.3.1不同板材对外观适应性试验在免中涂面漆材料开发过程中发现，除了涂料的漆基及各类添加剂的性能、工艺及其参数影响无中涂涂层的填充性及装饰性外，钢板的Ra及电泳后的Ra指标是无中涂工艺的应用前提。st14o5冷轧钢板、ST07Z05热镀锌板、SPCP5电镀锌板三种板材及其电泳后外观数据见表3及图1。表3不同板材及其电泳后Ra值Ra值(m)1#2#3#4#5#6#st14o5冷轧钢板0.820.90.920.840.80.79st14o5冷轧钢板电泳后0.290.210.190.210.20.25ST07Z05热镀锌板0.860.850.860.860.880.88ST07Z05热镀锌板电泳后0.190.320.210.230.190.18SPCP5电镀锌板1.121.141.21.21.21.2SPCP5电镀锌板电泳后0.20.220.180.180.260.24图1不同膜厚电泳漆对LW、SW线图采用st14o5冷轧钢板，有中涂涂层和无中涂涂层外观方面（水平烘烤）的检测结果见表4。表4有中涂涂层和无中涂涂层外观性能对比结果项目工艺1#2#3#4#5#6#波长（LW）工艺15.595.38.28.57.8工艺287.86.210.312.910.1波长（SW）工艺111.415.414.711.713.820.3工艺217.816.820.417.121.825.4光泽工艺188.686.888.990.189.288.5工艺289.188.388.288.488.686.4试验结果表明，对于电镀锌板，冷轧钢板和热镀锌板三种板材，电泳漆膜厚在18μm~23μm，电泳漆膜的长波、短波数据趋于稳定，表面粗糙度达到0.21μm~0.25μm。采用无中涂工艺涂装后，面漆的桔皮值可满足长波(LW)≤10，短波(SW)≤25的要求，对电泳表面起到了良好的填充作用（7），且光泽、丰满度优良。2.3.2机械性能试验采用st14o5冷轧钢板，有中涂涂层和无中涂涂层机械性能方面的检测结果见表5。表5有中涂涂层和无中涂涂层机械性能的对比结果项目工艺1#2#3#4#5#6#膜厚(m)工艺199-11596-10498～10698～11297～11497～108工艺272-7868-8068～7668～7672～8168～76划格试验(级)工艺1111111工艺2111111杯突(mm)工艺14.64.134.423.7工艺26.54.875.53.15抗石击(级)工艺1434422工艺2434544二次抗石击(耐湿性后)工艺1545532工艺2444546二次抗石击（耐盐雾性后）工艺1545533工艺2445546试验结果表明，无中涂工艺涂层的机械性能，如层间结合力、杯突、抗石击性及耐盐雾和耐湿热试验后的二次机械性能均达到有中涂工艺水平。1#、2#、4#品种批量应用近两年来，没有出现过车辆涂层脱落、结合力丧失等现象，市场反馈良好。2.3.3人工老化试验采用st14o5冷轧钢板，有中涂涂层和无中涂涂层人工老化试验结果列于表6、表7中。表6人工老化时间与失光率的数据样品工艺人工老化时间--失光率400h600h800h1000h1200h1400h1600h1800h2000h1#工艺12.1%3.9%4.5%6.6%6.1%8.4%9.8%10.9%14.8%工艺22.6%2.8%5.1%6.8%7.2%8.7%12.1%13.9%16.7%2#工艺11.7%2.2%2.7%4.9%5.8%6.1%9.6%10.8%14.7%工艺21.8%3.8%3.1%5.7%6.9%7.3%9.4%13.8%15.3%3#工艺12.6%3.9%4.9%5.6%6.0%6.6%7.4%8.9%10.5%工艺21.3%1.8%7.1%8.6%8.2%9.7%11.0%15.0%16.1%4#工艺11.0%3.5%4.6%4.1%4.0%3.9%9.9%12.5%14.2%工艺21.2%4.3%5.2%6.7%7.6%9.4%11.1%11.9%15.1%5#工艺13.3%5.2%4.6%7.5%9.9%9.7%12.0%12.4%13.3%工艺22.2%3.3%6.6%8.5%9.9%15.3%13.7%14.6%17.1%6#工艺11.7%2.9%3.4%3.0%5.7%7.0%6.3%10.4%11.3%工艺22.4%3.7%7.0%8.9%12.2%14.7%15.7%17.3%18.8%表7人工老化时间与色差的数据样品工艺人工老化时间--色差400h600h800h1000h1200h1400h1600h1800h2000h1#工艺10.640.741.11.382.152.663.233.413.55工艺20.720.670.961.391.661.382.612.874.152#工艺10.680.610.720.871.211.541.792.092.62工艺20.610.720.881.091.481.511.882.313.053#工艺10.650.981.151.381.451.671.732.342.66工艺20.810.871.541.782.042.983.653.544.024#工艺11.081.081.171.301.330.860.911.321.64工艺20.780.951.251.451.681.891.772.743.015#工艺10.881.211.341.521.872.011.982.242.96工艺20.781.021.541.962.342.973.253.543.876#工艺10.540.670.880.951.251.641.872.042.54工艺20.570.680.971.321.581.942.352.913.05通过试验发现，有中涂涂层和无中涂涂层的人工老化试验，失光率和色差随时间变化的规律一致，见图2和图3。试验在1400h至1600h，无中涂涂层出现耐候性等级的变化，随后程度加剧。考核无中涂面漆的耐候性时，人工老化试验要进行2000h以上。图2有中涂涂层和无中涂涂层人工老化失光率对比图3有中涂涂层和无中涂涂层人工老化色差对比2.3.4大气曝晒试验驾驶室涂层外观及大气曝晒的实测结果见表8。表8外观的检测结果项目1#2#4#垂直面膜厚（m）68～7258～7170～78水平面膜厚（m）70～7460～7280～90垂直面波长（LW）15～1815～2314～18垂直面波长（SW）21～3225～3226～34水平面波长（LW）12～1614～2011～15水平面波长（SW）23～2622～2421～27光泽83～8981～9686～91外观良好良好良好大气曝晒（24个月）2级1级0级应用结果表明，无中涂工艺的涂层在外观、耐候性等方面性能良好，可实现降成本效果显著。2.3.5涂层隔离性试验通常将295～400nm波长的光谱视为日光光谱紫外（UV）部分，虽然其能量仅占太阳光总能量的10%左右，但它对高分子材料造成的老化极其严重。为了评价基色漆层对太阳光隔离的性能，我们进行了涂层UV穿透率检测，检测结果见表9。表9UV穿透率的检测结果项目1#2#3#4#5#6#备注UV穿透率（295～400nm）1.4%1.1%3%0.75%0.93%2.1%基色漆膜厚15m0.59%0.45%1.56%0.29%0.38%1%基色漆膜厚18m0.3%0.2%1%0.16%0.2%0.61%基色漆膜厚20m试验结果表明，4#样品对UV线的隔离性最好，2#及5#样品次之，3#样品最差。适当增加1#至6#样品的膜厚可以满足UV穿透率为≤1%的要求。3结论开发的六种免中涂面漆成功应用于生产，涂层质量满足公司标准要求，用户反应良好。通过削减中涂层实现的无中涂涂装过程，简化了汽车生产线的运作，缩短了涂装生产线的总长度，减少了相关的工艺步骤，减少了相关的材料及工艺消耗，缩短了生产周期。同时可以很方便、节约地在旧涂装线上实现新旧工艺的转换，扩充产量，降低VOC的排放。不同颜色及品种的涂料UV穿透率相差较大，所以，UV穿透率是免中涂面漆的重要性能指标，需严格控制。参考文献：1.吴涛。汽车涂装的国内外发展动态。汽车工艺与材料，2006年，第9期：P21。2.王锡春。汽车涂料涂装的环保和降成本技术的最新进展，2007中国汽车工程学会涂装分会（筹）年会论文集，P1。3.宋华，郑爽。汽车涂装用几种最新涂料与涂装工艺，2007中国汽车工程学会涂装分会（筹）年会论文集，P51。4.周杰，陈慕祖。中国汽车涂装生产线新技术的应用及发展，2007中国汽车工程学会涂装分会（筹）年会论文集，P104。5.刘安心。涂装实践中的几点认识。汽车工艺与材料，2008年，第6期：P11。6.WilliamDiem,Paintshoptechnology,AutomotiveManufacture,Spring2005,P887.王纳新，吴涛等。车身一体化涂装的应用研究，《汽车工程》2008年第30卷第10期。