我國(guó)汽車涂裝與涂料的發(fā)展歷程及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)（續(xù)）

王錫春，宋 華 （中國(guó)第一汽車股份有限公司技術(shù)中心，吉林長(zhǎng)春 130011）

（上接第2期第28頁(yè)）

2 后30 a中才啟用的汽車涂料

在后30 a中，卡車加速更新?lián)Q代，建成轎車工業(yè)，且其涂裝規(guī)模和工藝水平都達(dá)到世界一流。隨著合資化轎車產(chǎn)品的引進(jìn)，跨國(guó)汽車涂裝材料公司來(lái)華合資建廠，生產(chǎn)供應(yīng)（或銷售進(jìn)口）與轎車產(chǎn)品涂裝要求相配套的涂裝材料，其中很多產(chǎn)品都是從無(wú)到有?，F(xiàn)將后30 a中啟用的汽車涂裝材料和環(huán)保型涂料及其發(fā)展?fàn)顩r介紹如下。

2.1 汽車涂裝用材料

汽車涂裝用材料包括CED（陰極電泳）涂料、車底涂料、塑料件用涂料和涂裝后處理材料（如蠟、保護(hù)膜）等。

2.1.1 CED電泳涂料

電泳涂料是一種僅適用于電泳涂裝法的專用水性涂料，在水中能離解為帶電荷的水溶性成膜聚合物，并在直流電場(chǎng)的作用下，泳向相反電極（被涂的金屬件），在其表面上沉析，形成不溶于水的涂膜，泳涂后即可用超濾（UF）液和純水清洗，回收被涂件表面上的浮漆，提高涂膜表面質(zhì)量。

電泳涂料用的水溶性樹脂多為中和成鹽的形式（羧酸鹽和胺鹽），水溶后樹脂所帶電荷不同（陰離子和陽(yáng)離子），因此電泳涂料可分為陽(yáng)極電泳（AED）涂料（陰離子型，被涂物為陽(yáng)極）和陰極電泳（CED）涂料（陽(yáng)離子型，被涂物為陰極）。

電泳涂料是專為汽車車身打底涂裝，在水性浸涂漆的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)成功的防腐蝕涂料，獲得工業(yè)應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì)。起初為AED涂料，10多年后就被耐腐蝕性更好和泳透力更高的CED涂料取代。汽車車身用的CED底漆近40 a中在泳透力方面已發(fā)展了3代：一般泳透力CED涂料（泳透力略高于AED涂料）、高泳透力CED涂料、薄膜型超高泳透力CED涂料。

CED涂料的耐腐蝕性極優(yōu)，高泳透力能使被涂物（如車身）的隱蔽腔內(nèi)表面涂上漆，又適用于大批量生產(chǎn)金屬件的自動(dòng)涂裝（打底），具有涂膜均勻及厚度可控，涂著效率高（95%以上）等優(yōu)點(diǎn)，在汽車車身打底涂裝中占據(jù)了主導(dǎo)地位（占新車產(chǎn)量的95%以上），底面合一的CED涂料僅在有耐候要求的金屬零部件涂裝中有應(yīng)用。

環(huán)保型薄膜涂裝前處理工藝（如硅烷處理、鋯鹽/硅烷復(fù)合的前處理工藝）+薄膜型超高泳透力CED涂料組成的涂裝工藝是當(dāng)今最先進(jìn)的汽車車身綠色打底工藝，它可實(shí)現(xiàn)車身外表面電泳涂膜厚度16～18 μm、內(nèi)表面膜厚13～15 μm和隱蔽腔內(nèi)表面膜厚8～14 μm的工藝目標(biāo)值，與傳統(tǒng)的第2代CED涂料相比，每臺(tái)車涂料耗用量可降低20%左右，涂裝成本降低10%左右。

CED涂料及涂裝類別一覽表見(jiàn)表3。

2.1.2 汽車用密封膠、車底涂料

為提高汽車車身的耐腐蝕性（防止焊縫、搭接縫隙淌黃水）、水密性和氣密性，抗石擊耐崩裂性和防震消音功能，汽車車身涂裝車間都增設(shè)了涂膠、噴涂車底涂料的專用涂裝線（俗稱PVC線），對(duì)車身的所有縫隙進(jìn)行涂膠密封處理。車身外表（可見(jiàn)部位）縫隙（如流水槽）涂膠工序需要一定的裝飾性（即涂膠后外觀不合格處需修飾），稱為細(xì)密封；車身內(nèi)縫隙涂膠工序稱為粗密封。車身底板下表面，受石擊部位（如輪罩下表面）采用高壓無(wú)氣噴涂車底涂料，它有較好的抗石擊耐崩裂性和耐磨性。車身內(nèi)按產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)或粘貼具有防震消音功能的瀝青熱融片（或噴涂防聲消音涂料），門檻下外表面噴涂抗石擊涂料。

密封膠、車底涂料、門檻抗石擊涂料，一般采用聚氯乙烯涂料，它是由聚氯乙烯樹脂、增塑劑、顏填料和添加劑等配制而成的無(wú)溶劑涂料，是一種黏稠膏狀涂料。門檻下表面也有采用抗石擊性較好的聚氨酯（PU）涂料的。

傳統(tǒng)用的隔音防聲瀝青熱融片改用液態(tài)消音材料（LASD）代替后能降噪20%～30%，并增強(qiáng)聲響舒適性。防聲消音材料的性能比較及發(fā)展趨勢(shì)如表4所示。

表 3 CED涂料及涂裝類別一覽表Table 3 The category list of CED coatings and coating

表 4 防聲消音材料的性能比較及發(fā)展趨勢(shì)Table 4 The performance comparison and development trend of soundproof materials

2.1.3 塑料件用涂料

隨著汽車輕量化，采用工程塑料件替代鋼鐵制金屬件是發(fā)展趨向?，F(xiàn)今一輛轎車的塑料件用量超過(guò)150 kg，占每輛轎車質(zhì)量的20%以上。塑料外裝件（如前后保險(xiǎn)杠、門反光鏡、水箱面罩等）逐漸增多，它們的外觀裝飾性、耐候性和持久性要求與車身外板涂料一樣，需采用塑料件專用涂料進(jìn)行同色涂裝。塑料內(nèi)飾件涂裝除裝飾性外，還有一些特殊要求，如手感，觸摸舒適性等。

塑料件涂裝難點(diǎn)是：塑料底材的表面能較金屬底材低，涂膜難附著，塑料的熱變形溫度低，涂料的干燥固化溫度受限（僅低溫體系涂料適用）；添加劑滲出，影響成膜；塑料件不導(dǎo)電，在靜電涂裝場(chǎng)合，需噴涂1道導(dǎo)電底漆。

塑料品種很多，基材與涂料的適應(yīng)性方面要求不同，應(yīng)選用合適的涂料，應(yīng)用最多的是聚氨酯和丙烯酸樹脂系列涂料。見(jiàn)表5。

表5 部分塑料適用的涂料Table 5 Coatings suitable for some plastics

2.1.4 汽車涂裝后處理材料

為了進(jìn)一步提高汽車的防腐性能，保護(hù)涂膜和提高裝飾性，在涂裝后需進(jìn)行一些后處理工序，主要采用以下材料。

（1） 拋光膏、拋光蠟：拋光是使面漆涂層有柔和、穩(wěn)定的光澤，使漆面更加平滑，提高涂層裝飾性的一種手段。在小修場(chǎng)合，打磨拋光工序成為消除面漆涂層顆粒、“虛煙”等弊病的手段；一般在具有優(yōu)良拋光性面漆的高裝飾性涂裝場(chǎng)合中采用，使漆面達(dá)到清晰如鏡的效果。拋光后打蠟或汽車維護(hù)保養(yǎng)中打蠟，對(duì)涂膜起保護(hù)作用，因此打蠟是一種維護(hù)涂層的有效手段。

（2） 防銹蠟：為使汽車車身的耐腐蝕性達(dá)到保用10 a以上的要求，在車身涂裝檢查合格后組裝（內(nèi)飾）前，在車身內(nèi)腔、涂裝薄弱處，灌注或噴涂防銹蠟，創(chuàng)造一個(gè)良好的憎水面，以防積水和潮濕，提高車身整體的防腐性。

（3） 漆膜保護(hù)蠟、保護(hù)貼膜：為提高汽車的商品價(jià)值，防止漆面在出口海運(yùn)、長(zhǎng)途運(yùn)輸或長(zhǎng)期庫(kù)存中受日曬夜露，涂膜受侵蝕或被昆蟲及鳥糞、周圍環(huán)境所污染，在汽車車身表面噴涂保護(hù)蠟或貼保護(hù)膜；在車身底板下表面，底盤件、發(fā)動(dòng)機(jī)室噴涂防銹蠟或漆膜保護(hù)蠟。

出口的商品車在出廠或入庫(kù)時(shí)噴保護(hù)蠟或漆面貼保護(hù)膜，可起到良好的封存作用，防止海水、高溫高濕和日曬的侵蝕。尤其是需海運(yùn)放在輪船甲板上的商品車，必須采取這一封存保護(hù)漆面的措施。汽車車身外表的保護(hù)蠟或貼膜由代理商或用戶在汽車使用之前用溶劑擦洗或撕掉即可。

2.2 汽車用環(huán)保型涂料

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，涂裝公害（VOC、污水和工業(yè)廢棄物）越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)保法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)格。VOC是大氣污染中最主要的污染物之一，它自身毒性強(qiáng)而且導(dǎo)致光化學(xué)煙霧和霧霾。汽車用環(huán)保型涂料系指不含有害物質(zhì)的低VOC型涂料（如高固體分涂料、水性涂料、粉末涂料、無(wú)溶劑涂料等）。

國(guó)家環(huán)保局要求涂裝企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，減少VOC的使用和排放。國(guó)家以政策導(dǎo)向促進(jìn)低VOC型涂料的發(fā)展：自2015年8月1日起，對(duì)施工黏度下VOC質(zhì)量濃度≥420 g/L的涂料征收消費(fèi)稅，還將開(kāi)征VOC排污費(fèi)。

2.2.1 高固體分涂料

一般有機(jī)溶劑型汽車涂料在施工黏度下的固體分在50%左右，VOC質(zhì)量濃度遠(yuǎn)超420 g/L，尤其是有機(jī)溶劑型底色漆，施工黏度下固體分只有20%左右，VOC質(zhì)量濃度達(dá)80%左右。

改進(jìn)涂料配方及制漆工藝，提高施工黏度下的固體分，能較大幅度地減少VOC的排放量。采用高固體分涂料替代中、低固體分涂料，原有的涂裝線和噴涂器械無(wú)需改造，有利于高固體分涂料的推廣應(yīng)用。溶劑型高固體分涂料標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6。

表 6 溶劑型高固體分涂料標(biāo)準(zhǔn)Table 6 Standard of solvent based coatings with high solid content

2.2.2 水性涂料

在汽車用涂料中，除電泳涂料是水性涂料外還有噴涂用水性涂料（采用噴涂法涂裝）。

噴涂用水性涂料包括車身用的水性中涂和水性底色漆，以及零部件用水性防腐涂料。從開(kāi)發(fā)采用水性涂料替代有機(jī)溶劑型涂料至今已有20多年的歷史，減少VOC排放量的效果顯著，僅水性底色漆替代有機(jī)溶劑型底色漆1項(xiàng)，就可使每臺(tái)車身的VOC排放量減少一半，使VOC排放達(dá)標(biāo)（35 g/m2）。歐美汽車工業(yè)界在20世紀(jì)90年代就基本上實(shí)現(xiàn)了中涂和底色漆的水性化。

水性中涂和水性底色漆的開(kāi)發(fā)歷史是在保證涂膜性能和外觀裝飾性不低于原有的有機(jī)溶劑型涂料的基礎(chǔ)上，不斷開(kāi)發(fā)改進(jìn)施工性能（擴(kuò)大噴涂環(huán)境的溫、濕度工藝窗口），適應(yīng)“三濕”噴涂工藝的歷史。罩光用的水性清漆的涂膜性能（豐滿度、裝飾性）和施工性能尚不理想，至今使用較少。

噴涂用水性防腐蝕涂料既能低溫烘干，也可厚膜涂裝。在國(guó)內(nèi)外汽車零部件（如傳動(dòng)軸、車橋、散熱器、減震器等）涂裝中應(yīng)用廣泛。

2.2.3 粉末涂料

粉末涂料是無(wú)溶劑涂料，呈粉末狀，能一次噴涂較厚涂層，過(guò)噴涂的涂料可回收利用（資源利用率高），因此是環(huán)保性較好的涂料。

粉末涂料可分為熱塑性和熱固性兩類，在汽車涂裝中以熱固性粉末涂料為主，其樹脂采用環(huán)氧、聚酯和丙烯酸體系，采用靜電粉末噴涂法涂裝。國(guó)內(nèi)汽車零件采用粉末涂裝工藝已較普及，江淮汽車于2015年在輕型車車廂上采用粉末涂料作為面漆（CED底漆），烘干溫度為140 ℃，不提高綜合成本。粉末涂裝和CED涂裝是解決金屬件涂裝業(yè)的VOC大氣污染的兩大支柱，且都具有優(yōu)良的耐腐蝕性。

國(guó)外商用車（印度塔塔車）于2007年開(kāi)始在車身上應(yīng)用阿克蘇的粉末涂料，與水性涂料相比，前者涂裝成本降低61.7元人民幣/車，運(yùn)行成本降低38%。在汽車車身涂裝中還有幾條采用粉末中涂線的報(bào)道。逆工序的粉末陰極電泳涂裝線（即經(jīng)表面處理后的白車身，外表面先靜電噴涂粉末涂料→預(yù)烘干→再CED電泳車身內(nèi)表面、底板及空腔內(nèi)表面→烘干），其優(yōu)點(diǎn)是提高泳透力，改善空腔內(nèi)的涂裝質(zhì)量，節(jié)省CED涂料，缺點(diǎn)是粉末涂料與CED涂料兩涂膜交接處較薄弱，涂裝質(zhì)量不佳，未見(jiàn)有投產(chǎn)應(yīng)用的報(bào)道。

粉末涂裝的缺點(diǎn)是難薄膜涂裝（1道涂裝，噴涂膜厚40 μm以下）和需高溫烘干，CO2排出量增大，現(xiàn)已有低溫（110～120 ℃，20 min）烘干的粉末涂料品種的報(bào)道。

3 結(jié)語(yǔ)

為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，控制汽車生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物已成為當(dāng)前的一個(gè)重要課題。隨著新材料、新設(shè)備、新工藝的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，近年我國(guó)汽車涂料工業(yè)取得了較快發(fā)展，但仍需加大研發(fā)力度，追趕世界先進(jìn)水平。