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  3. 新型环保聚脲涂料在汽车上应用及喷涂设备

    日期:2016年10月20日 17:28

    1 聚脲涂料简介

     喷涂聚脲弹性体技术是早在20世纪(60~70)年代发明的, 它?#23548;?#19978;是一种喷涂聚氨酯弹性体(第一代聚脲技术),当时受没有合适的设备技术影响,该技术并没有大规模应用。80年代以后,随着撞击混合式高压喷涂设备的出现,喷涂聚氨酯(脲)弹性体技术开始发展,即行?#30340;?#31216;为的第二代聚脲技术。但由于第一、二代聚脲产品反应速度快、瞬间固化,必需采用大型专用喷涂设备施工;另外漆膜外观差,漆膜一次喷涂太厚,层间附着力差,在我国从2002年开始在汽车行业应用,主要应用在卡车和皮卡车的车厢内表面、矿山拉煤车车箱内表面、消防车行李箱内部等。聚天门冬氨酸酯聚脲简称天冬聚脲,是近年来聚氨酯工业领域出现的一?#20013;?#22411;脂肪族、慢反应、高性能环保涂料,被称为第三代聚脲涂料。它是一种全新的聚脲涂料,这种涂料在国外开发不足10年,应用不足4~5年。目前在欧美市场主要应用于重?#26639;?#38450;水、耐磨地坪等高端领域。我们联合国内涂料厂家、树脂厂家,根据汽车零部件涂层的性能要求及特点,经过多?#38395;?#26041;改进及试验研究,将第三代聚脲技术进行二次创新,研发成功新型聚脲涂料,其性能达到汽车零部件涂层标?#23478;?#27714;,并在汽车生产线得到应用。

     各代聚脲涂料与通用的聚氨酯涂料比较见表1。

     

     

    2 新型环保聚脲涂料拟应用的汽车涂装领域,达到的技术及经济目标

     根据汽车零部件、总成涂装的特点及性能要求,及目前汽车零部件、总成涂装存在的质量问题,主要针对以下汽车涂装领域,开发新型环保聚脲涂料:

    2.1 针对具有耐候要求的汽车?#30528;?#20214;:如商用车?#23548;?#31561;,通常的工艺是采用阴极电泳涂装,原采用通用的环氧电泳漆,工件露天存放三个月左右,涂层就?#29616;?#22833;光、粉化,受到了用户的抱怨。目前采取的措施是:a将电泳涂?#32454;?#25442;为耐候电泳涂料(环氧丙烯酸型),但效果不理想,即在提高涂层耐候性能的同?#20445;?#29306;牲?#22235;?#33104;蚀性能,因为二者是矛盾的;b 在?#23548;?#30005;泳涂层表面或整体?#30528;?#20214;表面喷涂防锈蜡,存在蜡膜使用一段时间后,从涂层上脱落、蜡膜易粘灰、雨淋后蜡膜变白等质量问题。通过对标国外商用车及结合国内生产线的?#23548;?#29983;产情况,建议采用以下技术方案:?#23548;?#37319;用通用的环氧电泳漆进行电泳涂装,保证涂层的耐腐蚀性能优异;然后在?#23548;?#30005;泳涂层表面或汽车?#30528;?#20214;采取整体喷漆,喷涂低温底面合一涂料,以提高涂层的耐候性能。所以,欲开发的底面合一聚脲涂料,低温烘烤(45℃~60℃X20~30min),不影响后续的装配工序;涂层具有一定的耐腐蚀性能、优异的耐候性能;与电泳涂层、粉末涂层及其它底涂层配套性良好,可以满足生产线要求。

    2.2 针对耐腐蚀性能(耐盐雾500h以上)要求?#32454;摺?#19988;不能高温烘烤(不能高于100℃)的?#30528;?#20214;,如轿车?#31181;?#29123;油箱等;另外针对电泳涂层表面有磕碰伤、打磨露金属等零部件,需要一种电泳修补漆。目前应用的双组份溶剂型修补漆,是环氧涂料,耐腐蚀性能差、施工固体分低、不环保、成本高。所以,欲开发一种低温烘干、耐腐蚀性能优异的聚脲底漆,同时要求与电泳涂层、面漆配套性良好。

    2.3 针对装饰性要求不高的客车车身,目前应用的低温双组份溶剂型涂料,施工固体分低(40%左右),不环保、成本高。所以,欲开发一种聚脲低温面漆,性能满足客车涂层标?#23478;?#27714;,环保、降成本。

     针对以上汽车涂装领域的技术要求,开发的新型环保聚脲涂料,主要技术和经济目标为:

      1)开发的新型环保聚脲涂料,可以采用通用的喷涂方法和设备进行施工;

      2)底面合一聚脲涂料,烘干规范( 45~60)℃X(20~30)min;聚脲底漆,烘干规范(60~100)℃X30min;聚脲低温面漆,烘干规范(60~80)℃X30min;

      3)聚脲涂料的施工固体分≥60%(红色面漆可≥55%);

      4)根据用途不同,漆膜具有优异的耐腐蚀性能和优异的耐候性能;

      5)漆膜的其它性能满足企业标?#23478;?#27714;;

      6)经济指标:与目前应用涂料比较,节能(10~20)%,综合成本不提高。

    3 设计的涂层结构及开发的关键技术

     

      根据汽车不同的零部件及涂层标?#23478;?#27714;,设计不同的树脂体系、不同的涂装工艺和漆膜厚度,见表2。

     

    4 新型环保聚脲涂料的性能

    一汽技术中心与国内涂料公司和树脂厂通过多次试验改进配方,联合开发出新型环保聚脲涂料,克服?#35828;?#19968;、二代聚脲涂料的缺点,即新型环保聚脲涂料可以控?#21697;?#24212;速度、采用普通设备喷涂,漆膜厚度根据性能要求控制。新型环保聚脲涂料的原漆性能及施工性能见表3,涂层性能见表4。    

     

     

     

    5 新型环保聚脲涂料在汽车上的应用

    5.1 在汽车?#30528;?#25972;体喷漆生产线上的应用

      2014年12月在某公司汽车?#30528;?#25972;体喷漆生产线上应用了新型环保聚脲底面合一涂料,涂装工艺为:遮蔽-打麽-擦拭-喷漆-卸遮蔽-烘干。聚脲底面合一涂料施工?#38382;?#26045;工粘度(20~30)s(25℃,涂-4杯);施工固体分60.6%;膜厚(25~30)μm;采用集中输调漆供漆方式,并配备精密配比系?#24120;?#23454;现涂料主剂、固化剂精密配比,均匀分散。漆膜固化可实现45℃X20min表干,漆膜不粘手,不影响后续装配工序,这也是本生产线采用聚脲涂料的靓点。喷涂聚脲涂料后涂层达到性能:耐盐雾1008h; 耐老化720h。该涂装线是国内第一条实现汽车?#30528;?#25972;体喷漆的生产线,提升?#35828;着?#20214;的防锈质量和耐候质量,提高了产品的竞争力,达到了国际领先水平。

     

    5.2 在某轿车燃油箱总成外壁涂装上的应用

     某轿车燃油箱总成?#25758;?#20026;单面镀锌钢板(即燃油箱内壁为镀锌钢板、外壁为普通钢板),涂层标?#23478;?#27714;耐腐?#21019;?#21040;840h。由于该燃油箱总成?#35328;?#35013;橡胶件需和总成一起涂装,所选涂料的烘干温度不能超过110℃。因此,不能采用通常的耐腐蚀性能优异的阴极电泳涂装和粉末涂装 。选用了新型聚脲底漆, 涂装工艺为:燃油箱外壁进行锌盐磷化处理(将油箱孔封住,避免前处理液体进入油箱内壁)→手工喷涂新型聚脲底漆→烘干(100 ℃×30 min)。聚脲底漆施工?#38382;?#26045;工粘度(22~24)s(23℃,涂-4杯);施工固体分81%;聚脲涂料:固化剂:稀释剂=100:16:14,膜厚(45~56)μm,涂层耐腐蚀性能及其它性能达到涂层标?#23478;?#27714;。

    5.3 在某客车车身蒙皮表面做为电泳修补漆应用

       某客车车身目前的涂装工艺为?#22909;?#30382;(冷轧钢板)电泳 、侧围骨架电泳,再与前后围骨架(带玻璃钢)?#38468;?#22312;一起。用砂轮打磨焊点,导致焊点周围的电泳涂层脱落、露出?#25758;模?#22270;4),影响涂层?#26639;?#24615;能,因此需要喷涂修补涂料。修补涂料要求低温快干,耐腐蚀性能优异、与电泳漆、腻子和中涂具有良好的配套性。原采用环氧双组份修补涂料,存在漆膜干燥慢、耐腐蚀性能差的质量问题。采用新型聚脲底漆,涂装工艺为:砂轮打磨焊点→手工擦净→手工喷涂聚脲底漆→烘干。聚脲底漆施工?#38382;?#26045;工配比:聚脲底漆∶固化剂?#21512;?#37322;剂=100∶18:10;施工固体分:80.5%;施工粘度:23s(23℃,涂-4杯);烘干规范:80 ℃×30 min。漆膜厚度为(23~30 )µm,漆膜外观平整、光滑,无漆膜?#25758;。?#22270;5),与电泳漆、腻子和中涂具有良?#38376;?#22871;性。

    6 成本分析

     采用新型环保聚脲涂料后,与目前应用的溶剂型涂料、防锈蜡比较,成本分析见表5。

     

    7 分析

      与国内涂料公司及树脂生产厂联合开发出的新型环保聚脲涂料,克服?#35828;?#19968;、二代聚脲涂料存在的不足。新型环保聚脲涂料具有节能(固化温度低)、环保(施工固体分高)、施工工艺简单、漆膜兼并耐腐性能和耐候性能等优点,可以根据汽车零部件涂层性能的要求选择使用不同种类的聚脲涂料。尤其是汽车?#30528;?#25972;体喷漆应用聚脲底面合一涂料,全面提升了整车?#30528;?#20214;的耐候质量和耐腐蚀质量,建议推广应用。在环保政策日趋?#32454;?#30340;环?#35802;攏?#39640;固体分溶剂型涂料的应用具有广阔的市场前景,而新型环保聚脲涂料在汽车上的应用,是一场汽车涂装的绿色革命。

     

    8 我公司应用在聚脲涂料上的喷涂设备

     

     针对此新型环保聚脲涂料,有公司有如下几个型号的固瑞克设备可供客户选择

     

     

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