汽車工業(yè)用粉末涂料

粉末涂料是世界涂料市場發(fā)展zui快的品種之一，每年持續(xù)滲入所有需要表面裝飾的工業(yè)領(lǐng)域。粉末涂料技術(shù)已有突破記錄的發(fā)展，從包裝鐵桶到建筑工程用金屬材料，粉末涂料同時具有保護功能和裝飾作用。

zui早在1970年，粉末涂料開始應(yīng)用于汽車工業(yè)，相對于傳統(tǒng)的溶劑涂料體系，粉末涂料不僅在性能上（如機械強度、抗石擊試驗等），而且在成本上也具有更好的優(yōu)勢。典型的汽車外部飾件應(yīng)用包括：保險桿、雨刮器、后視鏡等，它們都采用傳統(tǒng)的低光澤黑色。
粉末涂料zui初開發(fā)作汽車表面裝飾是以同時利用其功能性的特點，比如將粉末涂料應(yīng)用于發(fā)動機、排氣管、輪轂和許多篷蓋及底盤部件。、
與此同時，OEM工廠對粉末涂料的技術(shù)性能要求也在提高，涉及耐腐蝕保護、戶外耐久性和抗化學(xué)品性等汽車工業(yè)所有關(guān)鍵質(zhì)量指標。
粉末涂料的另一個推動力就是環(huán)保因素，減少溶劑揮發(fā)的壓力使得粉末涂料成為的選擇。

1.對粉末涂料的挑戰(zhàn)
粉末涂料的*市場目標是汽車工業(yè)。環(huán)鏡保護的壓力促使OEM工廠一直在尋找含溶劑涂料的替代產(chǎn)品，而現(xiàn)在的市場狀況使粉末涂料正變成可供汽車工業(yè)選擇的重要方向。

粉末底漆、高固分涂料、水性涂料和罩光透明清漆都是能減少VOC排放的技術(shù)路線。粉末涂料應(yīng)用于汽車工業(yè)面臨異?？量痰馁|(zhì)量要求，所以美國汽車三*（福特、通用和克萊斯勒）聯(lián)合成立了一個LEPC(the Low Emission Paint Consor-tium)研究中心，與涂料及噴涂設(shè)備供應(yīng)商共同研究減少VOC排放的問題。

其它可替代的表面加工技術(shù)（比如電鍍）和新材料在汽車上也正考慮采用，塑料用于汽車的室外部件也在增長。

 2.戶外高耐久性
應(yīng)用于汽車工業(yè)的粉末涂料需要解決許多問題，其中要求苛刻的是戶外耐久性。
粉末涂料*次應(yīng)用在汽車裝飾部件時就要求提供戶外耐久性保護。有機材料裝飾面比如粉末涂料，其成膜物是合成聚合物，在生產(chǎn)涂料時既可以添加顏料制成有色的也可不加顏料等制成透明涂料，聚合物和顏料都會和氣候元素相接觸-紫外線（UV）、潮濕、熱和腐蝕，這些因素隨著時間的推移會使涂層老化。而老化對涂層裝飾性影響很大，在保護功能方面就是涂層的防腐蝕和抗破壞能力惡化。
聚酯型粉末涂料將繼續(xù)得到應(yīng)用，例如亞光黑用于車頂扶手、門把手等，OEM工廠都有關(guān)鍵質(zhì)量指標的規(guī)格說明。
很顯然，和汽車車身涂裝的要求相比，聚酯型粉末涂料的耐久性，尤其是嚴格的環(huán)境保護要求，存在著發(fā)展和改善的空間。
戶外耐久性能測試和批準程序，有人工模擬和自然曝曬兩種，zui*的試驗方法，是已經(jīng)成為工業(yè)標準的佛羅里達曝曬試驗。
佛羅里達陽光充足、氣候穩(wěn)定，是測試涂料、粉末涂料和塑料耐久性的理想場所，典型的標準規(guī)格說明是記錄經(jīng)過12個月佛羅里達曝曬后的保光率、保色率和粉化情況。
現(xiàn)在許多OEM工廠按照上面講的幾個要求來提高產(chǎn)品質(zhì)量，一些廠家要求得更高，車身涂裝完合需要作5年佛羅里達曝曬試驗，這對粉末生產(chǎn)商和試驗周期長及產(chǎn)品更新?lián)Q代慢都提出了挑戰(zhàn)。

3.加速耐候性試驗
實驗室加速老化試驗已被應(yīng)用于預(yù)測長期佛羅里達曝曬結(jié)果，已經(jīng)取得不同程度的成功。這些試驗方法包括模擬氣候（碳弧燈和氙燈）、QUV（加速紫外線）和光照試驗。
對加速老化試驗和自然氣候試驗相比較，需考慮其光譜波段的差異，尤其要關(guān)注光譜中275～285nm的波長范圍，這些在自然光中不可見的短波長光線，對涂層有不可預(yù)知的影響，由于缺乏相關(guān)聯(lián)的影響機理，所以會限制根據(jù)試驗結(jié)果來預(yù)測的準確性和質(zhì)量。
開發(fā)了一個特殊的試驗方法，就是利用加強了的自然陽光作加速老化。采用成排的鏡子使光線集中照射樣板，整個裝置設(shè)計成自動化，可以循著太陽的運行軌跡，得到zui大化的光線照射，同時有周期性噴水系統(tǒng)來模擬自然條件下的濕度。

4.佛羅里達老性
當然，佛羅里達曝曬試驗是真實的，試驗數(shù)據(jù)可以進一步證實新技術(shù)粉末涂料的耐久性，同時也能夠有效地進行預(yù)測。

5.粉末功能性要求
粉末涂料不僅要具有戶外耐久性，而且也必須通過許多物理（力學(xué)性能）和耐化學(xué)性能測試（如酸雨、汽油、制動液等）

6.新技術(shù)成果
新的聚合物幾年前已開始應(yīng)用，并經(jīng)過不斷的試驗和改進提高。數(shù)千塊的樣板經(jīng)過系列老化試驗，技術(shù)一直在提高和發(fā)展，所采用的老化試驗方法包括5度和45度角佛羅里達曝曬、5度黑箱試驗、強化自然光照、碳弧燈和氙燈模擬老化試驗。
新的高耐候性粉末涂料能夠滿足主要汽車OEM加工廠的技術(shù)規(guī)格指標，包括福特、通用和PSA公司等，粉末產(chǎn)品既有有色的也有透明的（用于合金輪轂）。

7.前景展望
粉末涂料將持續(xù)穩(wěn)定地向前發(fā)展，前文所說的高耐候粉末也一樣，畢竟在汽車工業(yè)里產(chǎn)品之間同樣存在競爭，如陽極氧化的高質(zhì)量和高成本。現(xiàn)在粉末涂料已應(yīng)用于卡車車廂和小貨車車身，當透明粉末涂料能作為轎車的面涂時那將是汽車涂裝工業(yè)的一次革命。

粉末涂料在汽車零部件上的應(yīng)用，始于20世紀70年代中期，如用于懸掛物部件、發(fā)動機坯體、油濾清器、空氣凈化器和剎車管等部件，其品種是環(huán)氧粉末涂料;用于門窗組件、雨刷、行李架、保險杠等外用金屬構(gòu)件的粉末涂料賦予涂層以優(yōu)良的附著力、力學(xué)性能、抗石擊性、耐化學(xué)品性和耐腐蝕性，這些特性可在填料里添加—多孔粉石英材料后實現(xiàn)（多孔粉石英表面含有一定數(shù)量的羥基（-OH）-硅醇。作為極性官能團，用于粉末涂料中有助于提高產(chǎn)品的附著力和粘結(jié)性。另一方面，由于羥基的存在，更容易通過偶聯(lián)劑表面處理，增加其交聯(lián)、補強的作用，增加產(chǎn)品的物理力學(xué)性能又可提高涂膜的拉伸強度。多孔粉石英中含有Zro2，二氧化鋯性質(zhì)穩(wěn)定，硬度高，加上多孔粉石英的多孔結(jié)構(gòu)使得涂料有較好的硬度表現(xiàn)，和抗沖擊的性能。多孔粉石英屬于二氧化硅體系一種，使用的安全性被認可，已廣泛用于粉末涂料，廉價的多孔粉石英可以降低粉末涂料的成本，同時替代硫酸鋇以減少產(chǎn)品中可溶性鋇的含量，達到環(huán)保要求）。用于機罩下機件的涂裝，可滿足環(huán)境下的使用要求。經(jīng)噴砂除銹的鑄鐵發(fā)動機機體直接用環(huán)氧粉末涂裝，用短波紅外快速固化（160℃，8min），接著對汽缸頭表面等關(guān)鍵部位進行機加工，達到微米級溶差度，獲得適用于密封墊定位的表面，涂層要求能承受高速機械加工，不出現(xiàn)碎落、卷層或周邊翅片等缺陷。世界性汽車制造廠MITUBISHI、KIA、FORD、CHRYSLER、BMW、RENAULT和VW等均采用上述技術(shù)，代表性的粉末涂料的牌號是TERPONAUTOBLOCK。濾油器和剎車管等構(gòu)件，采用INTERPONAUTOPAN粉末涂料涂裝后，插入濾紙再繞濾油器構(gòu)件底座彎曲來完成裝配，主要性能要求是耐油性。聚酯粉末涂料和丙烯酸粉末涂料具有良好的耐候性。幾乎所有外用金屬構(gòu)件均可用粉末涂裝，車頂圍欄、門窗組件是典型的外裝飾件，顏色通常為黑平光或深灰色，要求耐紫外線老化性和美觀性優(yōu)異，這部份涂料幾乎占汽車用粉末涂料的15%。

外用耐久性可通過儀器測量，如鏡面光澤或色澤的下降值，通常結(jié)合目視標準，如“灰度色標”。現(xiàn)行外裝飾件的技術(shù)標準多數(shù)要求達到12個月的佛羅里達曝曬。例如，福特汽車公司要求達到AATCC灰度色標等級4（WSKM2P141）。目前，一些汽車制造廠已認識到外裝飾件需滿足與車身外殼一樣高質(zhì)量的耐候性，典型的例子是，通用汽車（GM）公司規(guī)定其涂料性能要達到60個月的佛羅里達曝曬（GM4367M）,這類性能水平稱為“耐久性”。大多數(shù)聚酯粉末涂料能夠滿足外用金屬構(gòu)件標準耐久性技術(shù)規(guī)格的性能標準，INTERPONAUTOBODY粉末涂料即是代表性的一例。“耐久性”通常是用丙烯酸類粉末涂料來達到。據(jù)專家介紹zui近已證明牌號為INTERPONAUTOBODY5000的，新一類聚酯粉末涂料在佛羅里達曝曬60個月以上，保光率大于80%，與丙烯酸體系相比，成本較低，在使用中不存在一般丙烯酸粉末易出現(xiàn)的粉末間不相混容性問題，其性能已為歐洲的跟蹤記錄所證明，并已為TOYOTA、HONDA、AUDI、PSA、FORD和TAGUAR等汽車公司生產(chǎn)的車輛所采用。聚酯粉末除耐候性得到提高外，在美觀性方面也獲得改善，一道涂層的20度光澤度超過90%，影像清晰度值（HUNTERDORIGON定義）達85，可具有與傳統(tǒng)溶劑型涂料和多道汽車車身外殼面漆類似的外觀。