汽車涂裝的常用涂料及其工藝

汽車涂料就是指涂裝在轎車、吉普車、大客車、大卡車等各種類型的汽車車身及零部件上的涂料，有時(shí)也包括一些農(nóng)機(jī)產(chǎn)品如拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)和摩托車用涂料，一般系指制造新汽車用的涂料及輔助材料和車輛修補(bǔ)用涂料。汽車作為戶外交通工具，有其特殊的使用條件，另外，隨著近年來(lái)汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車的生產(chǎn)量越來(lái)越大，這就使汽車的涂裝工藝完全轉(zhuǎn)向高速率和現(xiàn)代化的流水作業(yè)。根據(jù)這些特點(diǎn)，要求汽車涂裝具有下列特性：  
(1)漂亮的外觀。要求汽車涂裝的漆膜豐滿，光澤華麗柔和，鮮映性好，色彩多種多樣并符合潮流?，F(xiàn)在轎車上多使用金屬閃光涂料和含有云母珠光顏料的涂料，使其外觀看上去更加賞心悅目，給人以美感。 
(2)極好的耐候性耐腐蝕性，要求適用于各種溫度、曝曬及風(fēng)雨侵蝕，在各種氣候條件下保持不失光、不變色、不起泡、不開(kāi)裂、不脫落、不粉化、不銹蝕。要求汽車涂裝的漆膜的使用壽命不低于汽車本身的壽命，一般為大于10年。
(3)極好的施工性和配套性。汽車涂裝一般系多層涂裝，因靠單層涂裝一般達(dá)不到良好的性能，所以要求各涂層之間附著力好，無(wú)缺陷。并要求涂料本身性能適應(yīng)汽車工業(yè)現(xiàn)代化的涂裝流水線。
(4)極好的機(jī)械性能。適應(yīng)汽車的高速、多震和應(yīng)變，要求漆膜的附著力好、堅(jiān)硬柔韌、耐沖擊、耐彎曲、耐劃傷、耐摩擦等性能優(yōu)越。
(5)極好的耐擦洗性和耐污性。要求耐毛刷、肥皂、清洗劑清洗，與其他常見(jiàn)的污漬接觸后不留痕跡。 
(6)良好的可修補(bǔ)性。
1、汽車涂料的主要類型
(1)按涂裝對(duì)象的不同，汽車漆可分為： ①新車原裝涂料； ②汽車修補(bǔ)漆。
(2)按在汽車上的涂層由下至上分類： ①汽車用底漆，現(xiàn)多為電泳漆； ②汽車用中間層涂料，即中涂；
③汽車用底色漆(包括實(shí)色底漆和金屬閃光底漆)； ④汽車用面漆，一般指實(shí)色面漆，不需要罩光； ⑤汽車用罩光清漆； ⑥汽車修補(bǔ)漆。
(3)按涂料涂裝方式分類： ①汽車用電泳漆；②汽車用液體噴漆；③汽車用粉末涂料； ④汽車用特種涂料如PVC密封涂料； 
⑤涂裝后處理材料(防銹蠟、保護(hù)蠟等)。
(4)按在汽車上的使用部位分類： ①汽車車身用涂料； ②貨廂用涂料； ③車輪、車架等部件用的耐腐蝕涂料；
④發(fā)動(dòng)機(jī)部件用涂料；⑤底盤(pán)用涂料；⑥車內(nèi)裝飾用涂料。
2、汽車用底漆的特點(diǎn)及常用品種
汽車用底漆就是直接涂裝在經(jīng)過(guò)表面處理的車身或部件表面上的第一道涂料，它是整個(gè)涂層的開(kāi)始。
根據(jù)汽車用底漆在汽車上的所用部位，要求底漆與底材應(yīng)有良好的附著力，與上面的中涂或面漆具有良好配套性，還必須具備良好的防腐性、防銹性、耐油性、耐化學(xué)品性和耐水性。當(dāng)然，汽車底漆所形成的漆膜還應(yīng)具有合格的硬度、光澤、柔韌性和抗石擊性等機(jī)械性能。
隨著汽車工業(yè)所快速發(fā)展，對(duì)汽車底漆的要求也越來(lái)越高。20世紀(jì)50年代，汽車還是噴涂硝基底漆或環(huán)氧樹(shù)脂底漆，然后逐步發(fā)展到溶劑型浸涂底漆、水性浸涂底漆、陽(yáng)極電泳底漆、陰極電泳底漆。目前比較高檔的汽車尤其是轎車一般采用陰極電泳底漆，陰極電泳底漆經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，同時(shí)也經(jīng)過(guò)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和工藝，現(xiàn)在已經(jīng)能很好地滿足底漆所要求的各項(xiàng)機(jī)械性能、與其他涂層的配套性尤其是現(xiàn)代的流水線涂裝工藝，目前轎車用底漆幾乎已全部使用陰極電泳底漆。
汽車用溶劑型底漆主要選用硝基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等為基料，顏料一般選用氧化鐵紅、鈦白、炭黑及其他顏料和填料，涂裝方式有噴涂和浸涂?jī)煞N。
電泳漆是在水性浸涂底漆的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它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(被涂面)，在其表面上不沉積析出。采用電泳涂裝法要求被涂物一定是電導(dǎo)體。根據(jù)所采用的電泳涂裝方式的不同，電泳底漆可分為陽(yáng)極電泳底漆和陰極電泳底漆。電泳底漆使用的成膜聚合物是陰、陽(yáng)離子型樹(shù)脂，中各劑為無(wú)機(jī)堿、有機(jī)胺或有機(jī)酸，顏料一般選用鈦白和炭黑等。
  
3、汽車用中涂漆的特點(diǎn)及常用品種
汽車用中涂也稱二道漿，就是用于汽車底漆和面漆或底色漆之間涂料。要求它既能牢固地附著在底漆表面上，又能容易地與它上面的面漆涂層相結(jié)合，起著重要的承上啟下的作用。中涂除了要求與其上下涂層有良好的附著力和結(jié)合力，同時(shí)還應(yīng)具有填平性，以消除被涂物表面的洞眼、紋路等，從而制成平整的表面，使得涂飾面漆后得到平整、豐滿的涂層，提高整個(gè)漆膜的鮮映性和豐滿度，以提高整個(gè)涂層的裝飾性；還應(yīng)具有良好的打磨性，從而打磨后能得到平整光滑的表面。
膩?zhàn)?、二道底漆和封閉漆都是涂料配套涂層的中間層，即中涂。膩?zhàn)邮怯脕?lái)填補(bǔ)被施工物件的不平整的地方，一般呈厚漿狀，顏料含量高，涂層的機(jī)械性能強(qiáng)度差，易脫落，所以目前大量流水線生產(chǎn)的新車已不再使用膩?zhàn)?，有時(shí)僅用于汽車修補(bǔ)。封閉漆是涂面漆前的最后一道中間層涂料，涂膜呈光亮或半光亮，一般僅用于裝飾性要求較高的涂層中(例如汽車修補(bǔ))，這種涂層要求在涂面漆之前涂一道封閉漆，以填平上述底層經(jīng)打磨后遺留的痕跡，從而得到滿意的平整底層。目前新車原始涂裝一般采用二道底漆作為中間涂層。它所選用的基料與底漆和面漆所用基料相似，這樣就可保證達(dá)到與上下涂層間牢固的結(jié)合力和良好的配套性。該二道中涂主要采用聚酯樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂和粘結(jié)樹(shù)脂等作為基料；顏料和填料選用鈦白、炭黑、硫酸鋇、滑石粉、氣相二氧化硅等。二道中涂一般固體分高，可以制得足夠的膜厚(大約40μm)；機(jī)械性能好，尤其是具有良好的抗石擊性；另外還具有表面平整、光滑，打磨性好，耐腐蝕性、耐水性優(yōu)良等特點(diǎn)，對(duì)汽車整個(gè)漆膜的外觀和性能起著至關(guān)重要的作用。
4、汽車用面漆特點(diǎn)及常用品種   
汽車用面漆是汽車整個(gè)涂層中的最后一層涂料，它在整個(gè)涂層中發(fā)揮著主要的裝飾和保護(hù)作用，決定了涂層的耐久性能和外觀等。汽車面漆可以使汽車五顏六色，煥然一新。這是我們主要討論實(shí)色面漆。
汽車面漆是整個(gè)漆膜的最外一層，這就要求面漆具有比底層涂料更完善的性能。首先耐候性是面漆的一項(xiàng)重要指標(biāo)，要求面漆在極端溫變濕變、風(fēng)雪雨雹的氣候條件下不變色、不失光、不起泡和不開(kāi)裂。面漆涂裝后的外觀更重要，要求漆膜外觀豐滿、無(wú)橘皮、流平性好、鮮映性好，從而使汽車車身具有高質(zhì)量的協(xié)調(diào)和外形。另外，面漆還應(yīng)具有足夠的硬度、抗石化性、耐化學(xué)品性、耐污性和防腐性等性能，使汽車外觀在各種條件下保持不變。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車用面漆在近50年來(lái)，無(wú)論在的所用的基料方面，還是在顏色和施工應(yīng)用方面，都經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次質(zhì)的變化。上世紀(jì)三四十年代主要采用硝基磁漆、自干型醇酸樹(shù)脂磁漆和過(guò)氯乙烯樹(shù)脂磁漆，至八九十年代采用氨基醇酸磁漆、中固聚酯磁漆、熱塑性丙烯酸樹(shù)脂磁漆、熱固性丙烯酸樹(shù)脂磁漆和聚氨基耐污性等都有了顯著的提高，從而大大改善了面漆的保護(hù)性能。與此同時(shí)汽車面漆在顏色方面也逐漸走向多樣化，使汽車外觀更豐滿、更誘人。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，為執(zhí)行全球性和地區(qū)環(huán)保法，減少汽車面漆揮發(fā)分的排放量，開(kāi)始研究探索和采用水性汽車面漆。目前一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家的新建汽車涂裝線上，已采用了水性汽車面漆，國(guó)內(nèi)基本上還處于溶劑型汽車面漆階段。
如上所述，汽車面漆的主要品種是磁漆，一般具有鮮艷的色彩、較好的機(jī)械性能以及滿意的耐候性。汽車用面漆多數(shù)為高光澤的，有時(shí)根據(jù)需要也采用半光的、錘紋漆等。面漆所采用的樹(shù)脂基料基本上與底層涂料相一致，但其配方組成卻截然不同。例如，底層涂料的特點(diǎn)是顏料分高，配料預(yù)混后易增稠，生產(chǎn)及貯存過(guò)程中顏料易于沉淀等。而面漆在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)細(xì)度、顏色、涂膜外觀、光澤、耐候性方面的要求更為突出，原料和工藝上的波動(dòng)都會(huì)明顯地影響涂膜性能，對(duì)加工的精細(xì)度要求更加嚴(yán)格。
目前高檔汽車和轎車車身主要采用氨基樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、中固聚酯等樹(shù)脂為基料，選用色彩鮮艷、耐候性好的有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料如鈦白、酞菁顏料系列、有機(jī)大紅等。另外還必須添加一些助劑如紫外吸收劑、流平劑、防縮孔劑、電阻調(diào)節(jié)劑等來(lái)達(dá)到更滿意的外觀和性能。
5、汽車用金屬閃光底色漆的特點(diǎn)及主要品種
所謂金屬閃光底色漆就是作為中涂層和罩光清漆層之間的涂層所用的涂料。它的主要功能是著色、遮蓋和裝飾作用。金屬閃光底漆的涂膜在日光照耀下具有鮮艷的金屬光澤和閃光感，給整個(gè)汽車添裝誘人的色彩。  
金屬閃光底漆之所以具有這種特殊的裝飾效果，是因?yàn)樵撏苛现屑尤肓私饘黉X粉或珠光粉等效應(yīng)顏料。這種效應(yīng)顏料在涂膜中定向排列，光線照過(guò)來(lái)后通過(guò)各種有規(guī)律的反射、透射或干涉，最后人們就會(huì)看到有金屬光澤的、隨角度變光變色的閃光效果。溶劑型金屬閃光底漆的基料有聚酯樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、共聚蠟液和CAB樹(shù)脂液。其中聚酯樹(shù)脂和氨基樹(shù)脂可提供烘干后堅(jiān)硬的底色漆漆膜，共聚蠟液使效應(yīng)顏料定向排列，CAB樹(shù)脂液主要是用來(lái)提高底色漆的干燥速率、提高體系低固體分下的粘度、阻止鋁粉和珠光顏料在濕漆膜中雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)和防止回溶現(xiàn)象。有時(shí)底漆中還加入一點(diǎn)聚氨酯樹(shù)脂來(lái)提高抗石擊性能。
目前國(guó)內(nèi)汽車涂裝線一般采用溶劑型閃光底色漆，而在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大量使用水性底色漆。
典型的閃光底色漆配方組成見(jiàn)表1。 
  
表1 典型閃光底色漆配方
基料 15%-20%丙烯酸-聚氨酯-氨基樹(shù)脂，用胺進(jìn)行水稀釋 11%-13%聚酯-氨基樹(shù)脂混合物
溶劑 10%-15% 水、乙二醇、醇 70%-90%酯、脂肪烴
顏料 1%-20% 鋁粉、珠光粉、著色顏料 1%-10%鋁粉、珠光粉、著色顏料
增稠劑 <1%PH控制增稠劑 1%-5%沒(méi)有真的增稠劑，但有控制排列效果的原料
助劑 <1%潤(rùn)濕劑、消泡劑、快干劑 <1%潤(rùn)濕劑
6、汽車用塑料涂料的主要品種
汽車塑料涂料與其他金屬部件用涂料相似，也分為底漆、底色漆、清漆或面漆(面漆用來(lái)代替底色漆/清漆體系)。
底漆可直接涂在經(jīng)表面處理過(guò)的塑料底材表面上，一般要求膜厚30μm左右，以完全覆蓋部件表面的流痕和缺陷。環(huán)氧-聚酰胺雙組分塑料底漆主要用于汽車前后保險(xiǎn)杠上，因保險(xiǎn)杠一般是聚丙烯的，該底漆中還加入了少量氯化聚丙烯作為基料以提高底漆的附著力。另外還有溶劑型單/雙組分聚氨酯底漆用于汽車保險(xiǎn)杠和其他塑料部件上。
底色漆一般多采用與金屬部件用底色漆組分相同的體系，膜厚一般為10-15μm。清漆主要是溶劑型雙組分聚氨酯體系，即將聚丙烯酸酯及聚酯類與多異氰酸酯結(jié)合，其漆膜能達(dá)到所需的柔韌度，還具有高耐化學(xué)品性和良好的機(jī)械性能。清漆膜度一般要求約35μm，以提供色飽和度，并能達(dá)到與車身一致的光澤。
塑料單色面漆也是采用雙組分聚氨酯體系來(lái)達(dá)到與車身一致的外觀和性能要求。各種汽車塑料涂料的烘烤溫度均在80℃左右。 
7、汽車用阻尼涂料的特點(diǎn)及主要品種
隨著我國(guó)汽車、特別是旅行車及轎車向高檔化發(fā)展，對(duì)保溫、防震、消音涂料的性能提出了更高的要求。這種用來(lái)提高密閉性、降低震動(dòng)、減少噪音、提高汽車的舒適性和車身縫隙間的耐腐蝕性。車底涂料是在車身底板下表面，尤其是易受石擊的輪罩、擋泥板表面，增涂的1至2μm厚的耐磨(具有抗石擊性)涂層，它可以提高車底部件的耐撞擊性和耐沖刷性，提高其耐腐蝕能力和汽車的使用壽命。防聲涂料是為減輕因震動(dòng)產(chǎn)生的噪音而涂裝的涂料。20世紀(jì)50年代，阻尼涂料一般采用仿蘇牌號(hào)580，系瀝青石棉纖維厚漿型阻尼涂料，后又開(kāi)發(fā)了溶劑型合成樹(shù)脂阻尼涂料，但都不太理想。最近幾年來(lái)，汽車阻尼涂料一般采用以聚氯乙烯樹(shù)脂(即PVC)為主要基料制成的一種無(wú)溶劑的PVC系列涂料，其固體分一般可達(dá)到100%。這種PVC涂料有較好的硬度、伸長(zhǎng)率、剪切強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，能很好的滿足阻尼涂料的性能要求。
8、汽車用粉末涂料的特點(diǎn)及主要品種
粉末涂料是以固體樹(shù)脂和顏料、填料及助劑等組成的固體粉末狀合成樹(shù)脂涂料。和普通溶劑型涂料及水性涂料不同，它的分散介質(zhì)不是溶劑和水，而是空氣。它具有無(wú)溶劑污染，100%成膜，能耗低的特點(diǎn)。粉末涂料有熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性粉末涂料的涂膜外觀(光澤和流平性)較差，與金屬之間的附著力也差，所以在汽車涂裝領(lǐng)域中應(yīng)用極少，汽車涂裝一般采用熱固性粉末涂料，熱固性粉末涂料是以熱固性合成樹(shù)脂為成膜物質(zhì)，在烘干過(guò)程中樹(shù)脂先熔融，在經(jīng)化學(xué)交聯(lián)后固化成平整堅(jiān)硬的涂膜。該種涂料形成的漆膜外觀和各種機(jī)械性能及耐腐蝕性均能滿足汽車涂飾的要求。
汽車用粉末涂料的制造一般采用干法(干混法和熔融混合法)，工藝流程為：
干混合(樹(shù)脂、固體劑、顏填料、助劑)熔融混合→冷卻→粗粉碎→細(xì)粉碎→分級(jí)→成品。施工方法主要采用靜電噴涂。汽車用粉末涂料一般有環(huán)氧粉末涂料、聚酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、環(huán)氧/聚酯混合型粉末涂料和聚酯/聚氨酯粉末涂料等。粉末涂料目前可廣泛地用于汽車的各種零部件(如汽車底盤(pán)、車輪、車軸等)和汽車內(nèi)、外部裝飾。
  
粉末涂料自20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始應(yīng)用于汽車領(lǐng)域以來(lái)，已經(jīng)取得了很大的成功，特別是近年來(lái)獲得了飛快的發(fā)展。它一方面大大減少了VOC排放量，另一方面又大大提高了涂料的利用率。但目前汽車粉末涂料的應(yīng)用主要在歐洲和北美，而在我國(guó)，汽車用粉末涂料水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，實(shí)際應(yīng)用也很少，絕大部分限于鋁輪轂的涂料，但發(fā)展前景十分廣闊的。