【技术】汽车车身粉末喷涂的优势有哪些?

2022-01-21 16:22:06 895

汽车车身粉末涂装为整车制造商提供了一个全新的工艺解决方案。

与传统的液体油漆涂装工艺相比,粉末涂装具有操作简易、涂料可回收利用、设备易于维护和清洁、VOC排放几乎为零,产生的废物少且无毒害、占地面积小、投资少和总的运营成本低等优点。Interpon 超耐候聚酯粉末涂料已被许多国际知名品牌汽车认可和应用。经过测试,Interpon粉末涂料的颜色、外观、耐候性、耐化学性和耐环境老化等方面的性能都符合汽车OEM标准。

#1 汽车车身粉末喷涂的优势


汽车制造行业正处于一个不断变化的时期,面对新兴市场,汽车制造商必须努力降低成本并提高生产效率。

同时,为了使客户保持忠诚度并增加市场份额,也必须提高产品质量。

在这个背景下,要求整车涂装工程师不但要开发、应用先进的涂装技术,同时还要减少现有涂装线的占地面积,即减少喷涂工艺的工序,而这也是节能、环保并可降低生产成本的有效措施。

粉末喷涂正是一种能够通过减少喷涂工序达到节能、环保、降低生产成本的优选方案。具体而言,车身粉末喷涂的优势体现在以下几个方面。

(1)环保性好

“三废”污染已经成为一个世界性的课题,其中溶剂型涂料涂装对大气的污染引起了各国的广泛关注,对汽车涂装VOC排放的限制越来越严格。

在严格环保法规的推动下,粉末涂料像其他绿色涂料一样,在全球范围内得到了迅速推广使用。传统的液体喷涂工艺可以通过增加能源的消耗来达到减少VOC排放量的目的。

而汽车车身粉末涂装VOC零排放,而且产生的废物少且无毒,无需通过废气燃烧室及/或其他方法来处理在固化工序中产生的尾气。

随着粉末涂料技术的发展,粉末涂料的应用领域将不断扩大,在工业涂料中的所占比例也会增加,因此粉末涂料将是产量增长速度最快的涂料品种之一。

(2)工艺简单,占地面积小,涂料可以回收利用

通常应用粉末涂料所需的空间比传统的液体涂料的小,减少了喷房的占地面积。

由于不存在传统液体涂料喷涂过程中可能产生的流挂和气泡等漆膜弊病,粉末涂料的喷涂操作也更容易。

同时,由于采用静电喷涂方式,粉末涂装一次喷涂厚度就可以达到40~50μm,提高了涂装效率,且粉末涂料可回收利用,粉末涂装设备容易维护和清洁,减少了停机时间和所需的劳力。

(3)节约能源

粉末涂装所需要的能源少于液体涂装体系。粉末涂料喷涂室能保持空气封闭循环使用,其运行所需能耗大大降低。

虽然粉末涂装的固化温度较高,但其喷涂室节省的大量能源对此起到了抵消作用。据部分OEM企业估计,粉末涂料喷涂室的能耗比同等规模的液体涂料喷涂室的能耗低80%。

节省能源的另一个主要原因在于不需要进行废气处理。据估计,粉末涂装所需的电力和天然气仅是传统液体涂装的1/3~1/2。

2005年,Haden公司的Jeffery Johnson对粉末涂料、水性涂料和溶剂型涂料体系的汽车车身底漆的涂装设备和生产成本进行了比较。

据估算,与溶剂型涂装相比,粉末涂装可以使每辆车节省2.5欧元;而与水性涂装相比,则可节省6.30欧元。这表明,粉末涂装的生产成本比水性涂装降低了38%,比溶剂型涂装降低了10%。

(4)改进涂层质量

粉末涂层具有各项优秀性能,能够提供高品质的保护性能,可以取代传统液体涂装体系中的一道或多道涂层。

例如,在轮毂及许多车身外部件上应用的液体涂层(面漆底色漆+面漆罩光漆)已经被粉末涂层所取代。

另外,粉末涂装可以获得液体涂装无法得到的外观质量,使用粉末涂装可以使制造商生产出独特的、难以复制的颜色和效果,有助于整车造型设计的创新。

(5)改善工人操作环境

工人对使用粉末涂料感到满意。该体系无气味,大幅度减少了防护设备的需求量。喷涂设备易于使用、清洁和维护,这种轻松的操作可以减少对操作工人的培训时间。

#2 Interpon超耐候聚酯

粉末涂料


根据汽车耐候性和外观流平性的要求,阿克苏诺贝尔公司开发了Interpon超耐候聚酯粉末涂料并将其用于汽车车身的涂装,取得了降低涂料消耗、简化涂装工艺、缩短涂装时间、降低生产成本和节能减排的良好效果。

Interpon超耐候聚酯粉末涂料不仅具有良好的柔韧性、极强的耐化学性以及卓越的耐紫外性能,还同时提供一个抗石击保护层,而且可以防止车身色彩因清洗而变得“暗哑”,从而为车辆提供光滑而“厚重”的外观。

与以前使用的丙烯酸粉末色漆/透明罩光粉双涂体系相比,Interpon超耐候聚酯粉末涂料在耐候性方面具有明显的优势,成为第一款真正环保的液体涂料替代品,为汽车制造商开启了汽车涂料的全新时代。

#3 Interpon涂层的性能要求


3.1 外观

以白高光颜色的粉末涂料为例,其他颜色的要求与此相近。

a.膜厚:60~80 μm。

b.光泽:>80% @(20°)或>90%@(60°)。

c.橘纹仪测试结果:DOI >85,长波<10,短波<25,R <7。

3.2 耐候性能

Interpon粉末涂层的耐候性能测试结果见图1和图2(测试按SAE 1960进行)。

从图1可见,在佛罗里达曝晒1年(12个月)之后,涂层光泽保持率在90%以上;曝晒6年(72个月)以后,涂层光泽保持率在80%以上。   

从图2见,经氙灯照射后,不同颜色涂层的光泽保持率有所差异。这是由于同种树脂制成的颜色不同的粉末涂层对光的吸收率和反射率不同而造成的。

3.3 耐腐蚀性能

(1)盐雾试验

盐雾试验按ASTM B117进行,具体要求如下。

a.试验时间:500 h。

b.单边腐蚀长度:≤2.5 mm。

c.起泡等级:0级。

d.表面锈蚀等级:0级。

e.附着力等级:0级或1级。

(2)循环腐蚀测试

循环腐蚀测试按ASTM D1654进行,具体要求如下。

a.测试时间:60个循环。

b.单边腐蚀长度:<3 mm。

c.表面锈蚀等级:0级。

(3)耐纯水性测试

耐纯水性测试按ASTM D870—2004进行,具体要求如下。

a.时间:在环境温度下浸泡240 h。

b.起泡等级:0级。

c.附着力等级:0级或1级。

(4)耐持续冷凝潮湿气候能力

耐持续冷凝潮湿气候能力按ASTM D1735进行,具体要求如下。

a.时间:96 h。

b.起泡等级:0级。

c .样板从测试环境(温度为4 0℃、湿度为100%)中取出后,在23℃、50%湿度的环境下放置15 min后再进行附着力测试,附着力:0级或1级。

(5)冷热循环试验

a.时间:15个循环(30℃条件下2h、80℃条件下2h为1个循环)。

b.合格标准:无起泡和失光现象,且附着力不降低。

3.4 耐石击测试

耐石击测试按SAE J400进行。OEM汽车生产厂要求户外装饰件都要通过该测试,见图3。图中所示样板的涂层体系如下。

钢基材

Powercron 590 电泳漆

AKZO156G 金属粉末 面漆底漆

PC752-71-2 低光Interpon粉末 面漆罩光漆


#4 粉末涂装与液态涂料涂装

的比较


4.1 涂料消耗

采用Interpon粉末涂装工艺可以降低涂料的消耗量,也就意味着降低了涂装成本,见图4。


从图4看出,液态涂料涂膜的总厚度为85~100μm(3个涂层),而粉末涂料涂膜的总厚度为75~80μm(2个涂层)。通过减少涂层数,可以简化涂装过程,减少所需涂装时间,提高涂装效率。

4.2 简化涂装工艺

采用Interpon超耐候聚酯粉末涂料粉末涂装可以简化涂装工艺,见图5。


由图5看出,液态涂料涂装需要3次烘干和1次闪干,而粉末涂装只需2次烘干,简化了生产工艺,缩短了生产流程。

4.3 单台车的涂装时间

不同涂装体系涂装某相同车身所需时间的对比见图6。


从图6可以看出,采用Interpon粉末涂装工艺所用时间少于其他涂装工艺,提高了生产效率。

4.4 单台车的涂装成本

不同涂装体系涂装某相同车身的成本对比见图7。

与体系1相比,单涂层粉末涂装的原料成本可降低25%,能源和原材料的总成本可降低35%。

4.5 减排

粉末涂装与其他液体涂料涂装相比,CO2减排60%以上(图8),VOC减排95%以上(图9)。

#5 Interpon超耐候聚酯

粉末涂装应用实例


Interpon超耐候聚酯汽车面漆已应用于国际品牌汽车的户外装饰件上,例举如下。

a.美国:通用、福特、克莱斯勒。

b.欧洲:奥迪、菲亚特、宝马、Jaguar、沃尔沃、雪铁龙。

c.亚洲:丰田、铃木、塔塔、现代、起亚、通用-大宇、双龙。

从2007年开始,印度塔塔已经用粉末涂料至少涂装了2万辆ACE微型车(图10)。

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在中国集瑞联合重卡的粉末涂装线上涂装的载货车驾驶室见图11。将Interpon粉末作为汽车车身涂装的底漆层时,可以提供卓越的耐腐蚀性能和抗石击性能,已在美国(Chrysler)和欧洲(Scania)获得应用(图12)。

End

来源:粉末登场
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