中國新型涂料網訊:
在汽車工業迅速發展的今天,車型變化日新月異,顏色的變化五彩繽紛,在發生這些變化的同時,人類生存的空間環境也受到了前所未有的威脅,這就要求人類自己保護自己。人類只有一個地球,在享用現代化交通工具的同時,更應為子孫后代著想,造福于未來。
基于此,全世界的汽車制造商均在環境保護方面加大科技投入,汽車涂料廣泛采用高固體分涂料、水性涂料、粉末涂料,以減少有機溶劑的排放量,歐美各國均對汽車涂裝過程中有機溶劑的排放做出了嚴格的規定,例如:德國要求涂裝1 *2面積,有機溶劑的排放量低于35,鼓勵各汽車廠使用有機溶劑低排放量的涂料品種。
1、采用水性底漆的原因
一般而言,汽車所用底漆為陽極電泳底漆和陰極電泳底漆,這2種底漆與各類面漆均有良好的配套性能和防腐性能,腔型結構能均勻地涂上漆膜,但在不宜進行電泳底漆和某些無電泳底漆生產條件的生產線(如:改裝車車廂、特長車廂以及保險杠等涂裝線)仍大量使用鐵紅醇酸底漆進行涂裝。由于電泳涂裝線投資較大,加之改裝車車廂產量較小,所以在相當長的時間內還必須大量采用噴涂底漆這一生產工藝。另外,基于產品質量要求越來越高,環保要求越來越嚴格,因此,大量的噴涂底漆線將逐步采用水性底漆來取代溶劑型底漆,F以鐵紅醇酸底漆作參照,對環氧丙烯酸水性底漆的性能、涂裝工藝進行考察。
2、鐵紅醇酸底漆的性能
鐵紅醇酸底漆應用廣泛,但經過實際應用及性能檢測,其漆膜的防腐蝕性能、與面漆的配套性能均較差,已不能適應汽車涂裝的要求。
鐵紅醇酸底漆性能項目檢測結果檢測方法漆膜的顏色及外觀平整、無光、鐵紅色原漆黏度(涂-4杯)/s原漆細度/"*原漆固體分/9硬度柔韌性/mm沖擊強度/kg*cm附著力4劃圈法)/級耐鹽霧性/h面漆配套性面漆外觀較差從表1可知,漆膜的機械性能如附著力、沖擊強度等指標優良,但其防腐性能差,耐鹽霧性能僅72h,大大低于車廂及汽車零部件涂裝所要求的技術指標,它在同氨基醇酸面漆配套使用時,面漆外觀顆粒多,光澤低,鮮映性為零。另外,因其為鐵紅顏色,與白色面漆配套時,面漆易產生色差(AE大于1.0),使返修量增加。針對鐵紅醇酸底漆的不足,以降低成本和提高質量為前提,與湖南漢壽涂料公司共同研究、開發了灰色環氧丙烯酸水性底漆作為鐵紅醇酸底漆的替代品。
3、灰色環氧丙烯酸水性底漆的性能考察
通過對灰色環氧丙烯酸水性底漆小樣品的檢測,認為其技術指標明顯優于鐵紅醇酸底漆。
灰色環氧丙烯酸水性底漆性能項目檢測結果檢測方法漆膜的顏色及外觀灰色、平整、光滑黏度(涂-4杯)/s細度/!m原漆pH值原漆固體分/6漆膜干燥時間附著力(劃格法)/級柔韌性/mm沖擊強度/kg*cm硬度漆膜流掛性/!m過噴施工性無氣泡漆膜不起泡,允許輕微變色耐酸性漆膜不起泡,不脫落耐堿性漆膜不起泡,不脫落耐鹽霧性240D漆膜不起泡、不脫落、沿線單側擴蝕'2mm原漆貯存6個月注:制板條件為低鋅磷化鋼板上噴涂環氧丙烯酸水性底漆,噴涂黏度(涂-4杯)為30±2s,漆膜虐度25'30從表2可知,灰色環氧丙烯酸水性底漆的耐腐蝕性能、外觀、光澤、細度等明顯優于鐵紅醇酸底漆。
4、底漆與面漆配套性考察
通過對鐵紅醇酸底漆、灰色環氧丙烯酸水性底漆的性能考察及檢測,發現后者的耐腐蝕等性能明顯優于前者。但在實際應用中,它們與面漆配套性如何,以及它們與電泳底漆相比其配套性有無差別及差別大小,這是最終反映汽車外觀質量的主要指標。為此選擇藍色氨基面漆、珍珠白氨基面漆和軍綠半光氨基面漆與3種底漆進行配套試驗,其對比結果見表3.從表3可知,鐵紅醇酸底漆與3種面漆配套時,光澤、鮮映性、外觀均較差,綜合考慮陰極電泳底漆最好,灰色環氧丙烯酸水性底漆次之,但完全能夠滿足汽車車廂及零部件的外觀質量要求。
5、灰色環氧丙烯酸水性底漆的施工工藝研究
水性噴涂底漆在公司首次應用,它與溶劑型底漆不同,是以水作稀釋劑,其揮發速度較有機溶劑慢得多,所以主要研究與施工工藝密切相關的幾個參數,如:施工黏度、烘干條件、用去離子水和自來水作稀釋劑的區別等。環境溫度、濕度對漆膜性能的影響這里表33種底漆與3種面漆配套性對比種類光澤/6鮮映性色差("E)外觀與藍面色漆氨配基套鐵紅醇酸底漆較平整環氧丙烯酸水性底漆陰極電泳漆平整光滑平整光滑與基鐵紅醇酸底漆較平整珍面珠漆白配環氧丙烯酸水性底漆平整光滑氨套陰極電泳漆平整光滑與氨鐵紅醇酸底漆較平整軍基綠漆半配環氧丙烯酸水性底漆平整光滑光套陰極電泳漆平整光滑
5.1施工黏度
黏度是噴涂工藝首要控制的參數,溶劑型油漆其空氣噴涂黏度為18'22s(涂-4杯),根據氣溫變化略有調整,有時黏度可達25s,但水性漆以水作為稀釋劑,水的揮發速度慢,若黏度控制低則極易出現流掛等漆膜弊病,黏度高則極易出現桔皮、外觀粗糙不平的現象,因此確定最佳施工黏度尤為重要。
不同噴涂黏度下的外觀、膜厚、光澤、流掛的對應關系漆膜外觀平整平整、光滑平整、光滑平整、光滑輕微桔皮、少量氣泡大量氣泡膜厚/!m光澤流掛/!m流掛較差;36'40s噴涂,易發生過噴,導致漆膜有桔皮、氣泡現象產生。因此認為施工黏度控制在30'32s之間最佳,由于水的揮發速度慢,溫度的變化對水的揮發速度影響不大,所以在日常溫度范圍內,生產過程中該施工黏度不需經常調整。
5.2烘干條件
將不同的烘干溫度、相同烘干時間(均為30min)所得的樣板,分別考核其耐鹽霧性能,不同烘干溫度與耐鹽霧性能的關系。
當烘干溫度低于1400時,干燥不透,造成漆膜固化不充分,耐鹽霧性能不佳;當溫度高于1400(如1600)時,耐鹽霧性能2001.01現代涂料與涂裝烘干時相同。在保證質量的前提下,為節省能源,防止過烘造成漆膜機械性能下降,因此烘干溫度以表5烘干溫度與漆膜耐鹽霧性能的對應關系烘干溫度/耐鹽霧性能。5048 *沿叉擴蝕大于2mm,板面起泡8080*沿叉擴蝕大于2mm,板面起泡120120h沿叉擴蝕大于2mm,板面有少量泡140240 *沿叉擴蝕小于2mm,板面無變化160240h沿叉擴蝕小于2mm,板面無變化,擴蝕寬度、板面狀況與140烘干時一樣。底材為磷化板、漆膜厚度25 5.3稀釋劑的研究水性漆所用稀釋劑除有極少量的水溶性溶劑外,絕大部分是水,一般情況下用去離子水較好。使用去離子水可以減少漆中雜質離子含量,提高漆膜的抗化學試劑性能以及耐鹽霧腐蝕性能,但由于去離子水生產過程中必須控制其電導率在20!S/cm以下視為合格,然而去離子水在電導率合格的情況下,pH為弱酸性,由于灰色環氧丙烯酸水性底漆原漆PH為8. 0±0.5,為弱堿性,若用偏酸性去離子水稀釋原漆,則伴隨有生成鹽的酸堿反應,這樣就破壞了成膜樹脂的分子結構,從而影響漆膜的耐腐蝕性能。
離子水和pH等于7、電導率為170!S/cm的自來水以及pH近似于7、電導率小于20!S/cm的純水分別做灰色環氧丙烯酸水性底漆的稀釋劑時,漆膜耐鹽霧性能的對比試驗結果。
稀釋劑種類不同性質的水作稀釋劑對漆膜耐鹽霧性能的影響耐鹽霧試驗時間/*去離子水自來水純水無變化無變化沿叉銹蝕板面起少量泡,沿叉銹蝕'2mm板面起少量泡,沿叉銹蝕2mm沿叉銹蝕注:鹽霧試驗樣板為低鋅磷化樣板加環氧丙烯酸水性底漆,漆膜厚度25.30!m,耐鹽霧腐蝕最好的是電導率在20!S/cm以下、pH近似于7的純水,其次是pH等于7、電導率為170!S/cm的自來水,pH偏酸性的去離子水作稀釋劑時漆膜耐鹽霧性最差,所以灰色環氧丙烯酸水性底漆所用的稀釋劑水應為中性,pH應不低于7.0,否則會影響漆膜防腐蝕性能。
6、穩定性試驗
bookmark5涂料質量的好壞,穩定性是關鍵指標之一,為此模擬現場的施工條件,配制了1L灰色環氧丙烯酸水性底漆,在磁力攪拌的情況下,連續放置1個月,在試驗的過程中,適量補加一定量的水,以彌補水分的蒸發,通過試驗考察其黏度的變化、水性漆的沉淀以及浸涂樣板外觀變化情況。
通過試驗證明在一定強度的連續攪拌下,灰色水性底漆的黏度、外觀均無明顯變化,且沉淀較少,但是若攪拌速度過慢,或不連續攪拌,則漆的表面容易形成一層漆皮,繼續攪拌也不易充分溶解,影響浸涂和噴涂的外觀,所以在使用該漆時,供漆罐應具備一定的攪拌功能。
灰色環氧丙烯酸水性底漆的應用,不僅可提高產品的內在防腐性能及外觀性能,而且大大降低了有機溶劑的排放量,接近環保的要求。
鐵紅醇酸底漆以二甲苯作稀釋劑,每9鐵紅醇酸底漆需消耗二甲苯0.3t,另外鐵紅醇酸底漆固體含量為50:,即原漆內所含有機溶劑約占50:,所以每9原漆內溶劑含量為0.5t,即使用1t鐵紅醇酸底漆,就要向大氣排放有機溶劑0.8t,由此可見使用溶劑型鐵紅醇酸底漆對環境污染是極為嚴重的。
灰色環氧丙烯酸水性底漆以水為稀釋劑,原漆中只含有約10:的少量有機溶劑,因此可推算出每t漆排放的有機溶劑量約0.1t,與溶劑型鐵紅醇酸底漆相比,環保性能顯著提高。
從漆膜質量、材料成本及運行費用、環保效果等各方面綜合考慮,雖然其材料成本略高,但漆膜質量提高顯著,環保效果明顯,且不需環保處理費用,因此使用環氧丙烯酸水性底漆有較廣闊的前景。
從1999年6月,灰色環氧丙烯酸水性底漆在本公司汽車零部件涂裝生產中已經應用了近30t,經抽樣檢查,漆膜各項內在質量均達到技術要求,與面漆配套性良好。但應注意在生產過程中,漆膜不應噴涂太厚,以避免出現流掛、針孔等漆膜弊病。
在汽車工業迅速發展的今天,車型變化日新月異,顏色的變化五彩繽紛,在發生這些變化的同時,人類生存的空間環境也受到了前所未有的威脅,這就要求人類自己保護自己。人類只有一個地球,在享用現代化交通工具的同時,更應為子孫后代著想,造福于未來。
基于此,全世界的汽車制造商均在環境保護方面加大科技投入,汽車涂料廣泛采用高固體分涂料、水性涂料、粉末涂料,以減少有機溶劑的排放量,歐美各國均對汽車涂裝過程中有機溶劑的排放做出了嚴格的規定,例如:德國要求涂裝1 *2面積,有機溶劑的排放量低于35,鼓勵各汽車廠使用有機溶劑低排放量的涂料品種。
1、采用水性底漆的原因
一般而言,汽車所用底漆為陽極電泳底漆和陰極電泳底漆,這2種底漆與各類面漆均有良好的配套性能和防腐性能,腔型結構能均勻地涂上漆膜,但在不宜進行電泳底漆和某些無電泳底漆生產條件的生產線(如:改裝車車廂、特長車廂以及保險杠等涂裝線)仍大量使用鐵紅醇酸底漆進行涂裝。由于電泳涂裝線投資較大,加之改裝車車廂產量較小,所以在相當長的時間內還必須大量采用噴涂底漆這一生產工藝。另外,基于產品質量要求越來越高,環保要求越來越嚴格,因此,大量的噴涂底漆線將逐步采用水性底漆來取代溶劑型底漆,F以鐵紅醇酸底漆作參照,對環氧丙烯酸水性底漆的性能、涂裝工藝進行考察。
2、鐵紅醇酸底漆的性能
鐵紅醇酸底漆應用廣泛,但經過實際應用及性能檢測,其漆膜的防腐蝕性能、與面漆的配套性能均較差,已不能適應汽車涂裝的要求。
鐵紅醇酸底漆性能項目檢測結果檢測方法漆膜的顏色及外觀平整、無光、鐵紅色原漆黏度(涂-4杯)/s原漆細度/"*原漆固體分/9硬度柔韌性/mm沖擊強度/kg*cm附著力4劃圈法)/級耐鹽霧性/h面漆配套性面漆外觀較差從表1可知,漆膜的機械性能如附著力、沖擊強度等指標優良,但其防腐性能差,耐鹽霧性能僅72h,大大低于車廂及汽車零部件涂裝所要求的技術指標,它在同氨基醇酸面漆配套使用時,面漆外觀顆粒多,光澤低,鮮映性為零。另外,因其為鐵紅顏色,與白色面漆配套時,面漆易產生色差(AE大于1.0),使返修量增加。針對鐵紅醇酸底漆的不足,以降低成本和提高質量為前提,與湖南漢壽涂料公司共同研究、開發了灰色環氧丙烯酸水性底漆作為鐵紅醇酸底漆的替代品。
3、灰色環氧丙烯酸水性底漆的性能考察
通過對灰色環氧丙烯酸水性底漆小樣品的檢測,認為其技術指標明顯優于鐵紅醇酸底漆。
灰色環氧丙烯酸水性底漆性能項目檢測結果檢測方法漆膜的顏色及外觀灰色、平整、光滑黏度(涂-4杯)/s細度/!m原漆pH值原漆固體分/6漆膜干燥時間附著力(劃格法)/級柔韌性/mm沖擊強度/kg*cm硬度漆膜流掛性/!m過噴施工性無氣泡漆膜不起泡,允許輕微變色耐酸性漆膜不起泡,不脫落耐堿性漆膜不起泡,不脫落耐鹽霧性240D漆膜不起泡、不脫落、沿線單側擴蝕'2mm原漆貯存6個月注:制板條件為低鋅磷化鋼板上噴涂環氧丙烯酸水性底漆,噴涂黏度(涂-4杯)為30±2s,漆膜虐度25'30從表2可知,灰色環氧丙烯酸水性底漆的耐腐蝕性能、外觀、光澤、細度等明顯優于鐵紅醇酸底漆。
4、底漆與面漆配套性考察
通過對鐵紅醇酸底漆、灰色環氧丙烯酸水性底漆的性能考察及檢測,發現后者的耐腐蝕等性能明顯優于前者。但在實際應用中,它們與面漆配套性如何,以及它們與電泳底漆相比其配套性有無差別及差別大小,這是最終反映汽車外觀質量的主要指標。為此選擇藍色氨基面漆、珍珠白氨基面漆和軍綠半光氨基面漆與3種底漆進行配套試驗,其對比結果見表3.從表3可知,鐵紅醇酸底漆與3種面漆配套時,光澤、鮮映性、外觀均較差,綜合考慮陰極電泳底漆最好,灰色環氧丙烯酸水性底漆次之,但完全能夠滿足汽車車廂及零部件的外觀質量要求。
5、灰色環氧丙烯酸水性底漆的施工工藝研究
水性噴涂底漆在公司首次應用,它與溶劑型底漆不同,是以水作稀釋劑,其揮發速度較有機溶劑慢得多,所以主要研究與施工工藝密切相關的幾個參數,如:施工黏度、烘干條件、用去離子水和自來水作稀釋劑的區別等。環境溫度、濕度對漆膜性能的影響這里表33種底漆與3種面漆配套性對比種類光澤/6鮮映性色差("E)外觀與藍面色漆氨配基套鐵紅醇酸底漆較平整環氧丙烯酸水性底漆陰極電泳漆平整光滑平整光滑與基鐵紅醇酸底漆較平整珍面珠漆白配環氧丙烯酸水性底漆平整光滑氨套陰極電泳漆平整光滑與氨鐵紅醇酸底漆較平整軍基綠漆半配環氧丙烯酸水性底漆平整光滑光套陰極電泳漆平整光滑
5.1施工黏度
黏度是噴涂工藝首要控制的參數,溶劑型油漆其空氣噴涂黏度為18'22s(涂-4杯),根據氣溫變化略有調整,有時黏度可達25s,但水性漆以水作為稀釋劑,水的揮發速度慢,若黏度控制低則極易出現流掛等漆膜弊病,黏度高則極易出現桔皮、外觀粗糙不平的現象,因此確定最佳施工黏度尤為重要。
不同噴涂黏度下的外觀、膜厚、光澤、流掛的對應關系漆膜外觀平整平整、光滑平整、光滑平整、光滑輕微桔皮、少量氣泡大量氣泡膜厚/!m光澤流掛/!m流掛較差;36'40s噴涂,易發生過噴,導致漆膜有桔皮、氣泡現象產生。因此認為施工黏度控制在30'32s之間最佳,由于水的揮發速度慢,溫度的變化對水的揮發速度影響不大,所以在日常溫度范圍內,生產過程中該施工黏度不需經常調整。
5.2烘干條件
將不同的烘干溫度、相同烘干時間(均為30min)所得的樣板,分別考核其耐鹽霧性能,不同烘干溫度與耐鹽霧性能的關系。
當烘干溫度低于1400時,干燥不透,造成漆膜固化不充分,耐鹽霧性能不佳;當溫度高于1400(如1600)時,耐鹽霧性能2001.01現代涂料與涂裝烘干時相同。在保證質量的前提下,為節省能源,防止過烘造成漆膜機械性能下降,因此烘干溫度以表5烘干溫度與漆膜耐鹽霧性能的對應關系烘干溫度/耐鹽霧性能。5048 *沿叉擴蝕大于2mm,板面起泡8080*沿叉擴蝕大于2mm,板面起泡120120h沿叉擴蝕大于2mm,板面有少量泡140240 *沿叉擴蝕小于2mm,板面無變化160240h沿叉擴蝕小于2mm,板面無變化,擴蝕寬度、板面狀況與140烘干時一樣。底材為磷化板、漆膜厚度25 5.3稀釋劑的研究水性漆所用稀釋劑除有極少量的水溶性溶劑外,絕大部分是水,一般情況下用去離子水較好。使用去離子水可以減少漆中雜質離子含量,提高漆膜的抗化學試劑性能以及耐鹽霧腐蝕性能,但由于去離子水生產過程中必須控制其電導率在20!S/cm以下視為合格,然而去離子水在電導率合格的情況下,pH為弱酸性,由于灰色環氧丙烯酸水性底漆原漆PH為8. 0±0.5,為弱堿性,若用偏酸性去離子水稀釋原漆,則伴隨有生成鹽的酸堿反應,這樣就破壞了成膜樹脂的分子結構,從而影響漆膜的耐腐蝕性能。
離子水和pH等于7、電導率為170!S/cm的自來水以及pH近似于7、電導率小于20!S/cm的純水分別做灰色環氧丙烯酸水性底漆的稀釋劑時,漆膜耐鹽霧性能的對比試驗結果。
稀釋劑種類不同性質的水作稀釋劑對漆膜耐鹽霧性能的影響耐鹽霧試驗時間/*去離子水自來水純水無變化無變化沿叉銹蝕板面起少量泡,沿叉銹蝕'2mm板面起少量泡,沿叉銹蝕2mm沿叉銹蝕注:鹽霧試驗樣板為低鋅磷化樣板加環氧丙烯酸水性底漆,漆膜厚度25.30!m,耐鹽霧腐蝕最好的是電導率在20!S/cm以下、pH近似于7的純水,其次是pH等于7、電導率為170!S/cm的自來水,pH偏酸性的去離子水作稀釋劑時漆膜耐鹽霧性最差,所以灰色環氧丙烯酸水性底漆所用的稀釋劑水應為中性,pH應不低于7.0,否則會影響漆膜防腐蝕性能。
6、穩定性試驗
bookmark5涂料質量的好壞,穩定性是關鍵指標之一,為此模擬現場的施工條件,配制了1L灰色環氧丙烯酸水性底漆,在磁力攪拌的情況下,連續放置1個月,在試驗的過程中,適量補加一定量的水,以彌補水分的蒸發,通過試驗考察其黏度的變化、水性漆的沉淀以及浸涂樣板外觀變化情況。
通過試驗證明在一定強度的連續攪拌下,灰色水性底漆的黏度、外觀均無明顯變化,且沉淀較少,但是若攪拌速度過慢,或不連續攪拌,則漆的表面容易形成一層漆皮,繼續攪拌也不易充分溶解,影響浸涂和噴涂的外觀,所以在使用該漆時,供漆罐應具備一定的攪拌功能。
灰色環氧丙烯酸水性底漆的應用,不僅可提高產品的內在防腐性能及外觀性能,而且大大降低了有機溶劑的排放量,接近環保的要求。
鐵紅醇酸底漆以二甲苯作稀釋劑,每9鐵紅醇酸底漆需消耗二甲苯0.3t,另外鐵紅醇酸底漆固體含量為50:,即原漆內所含有機溶劑約占50:,所以每9原漆內溶劑含量為0.5t,即使用1t鐵紅醇酸底漆,就要向大氣排放有機溶劑0.8t,由此可見使用溶劑型鐵紅醇酸底漆對環境污染是極為嚴重的。
灰色環氧丙烯酸水性底漆以水為稀釋劑,原漆中只含有約10:的少量有機溶劑,因此可推算出每t漆排放的有機溶劑量約0.1t,與溶劑型鐵紅醇酸底漆相比,環保性能顯著提高。
從漆膜質量、材料成本及運行費用、環保效果等各方面綜合考慮,雖然其材料成本略高,但漆膜質量提高顯著,環保效果明顯,且不需環保處理費用,因此使用環氧丙烯酸水性底漆有較廣闊的前景。
從1999年6月,灰色環氧丙烯酸水性底漆在本公司汽車零部件涂裝生產中已經應用了近30t,經抽樣檢查,漆膜各項內在質量均達到技術要求,與面漆配套性良好。但應注意在生產過程中,漆膜不應噴涂太厚,以避免出現流掛、針孔等漆膜弊病。