粉末涂料在汽车制造中的应用

汽车工业是世界工业涂料最大的用户，但面临着来自政府及各种组织和机构为降低排入环境中挥发性有机物（VOC）含量而制定的诸多标准的巨大压力。粉末涂料不含溶剂，并辅以有效的施工回收体系，是一种理想选择，因而粉末涂料在汽车工业的应用得到了快速发展。

汽车工业使用粉末涂料已有30多年历史。与传统溶剂型涂料相比，早期粉末涂料的特点是提高了涂膜的抗石击性和耐蚀性。粉末涂料的原材料成本与相应的液态涂料的原材料成本没有太大差异，但是一般来说，要求高的应用场合需要比较高档的涂料，粉末涂料也是如此，所以原材料的成本还与涂料的应用场合有直接关系。除了粉末涂料本身的成本之外，粉末涂料原材料的成本还与粉末涂装的沉积效率及涂膜厚度有关。高质量粉末涂料的沉积效率可达到75%～80%，如果考虑回收的粉末，其材料利用率可能高于90%。

目前，各工业系统都采用回收的办法，但对于汽车生产线用的透明面漆还有困难，粉末涂料一般需要比较厚的涂膜。使用粉末涂料时，在能耗、维修和有害废料的减少及处理方面，均可节省费用。

1.粉末涂料在汽车零部件上的应用

粉末涂料在汽车零部件上的应用始于20世纪70年代中期，如用于悬挂物部件、发动机坯体、油滤清器、空气净化器和刹车管等部件，其首选品种是环氧粉末涂料；用于门窗组件、雨刷、行李架、保险杠等外用金属构件的粉末涂料，则以聚酯或丙烯酸类为优选体系。这些粉末涂料通常为低光泽黑色或深灰色产品。

环氧粉末涂料赋予涂膜以优良的附着力、力学性能、抗石击性、耐化学品性和耐蚀性，这些特性可在低温（130℃）下15min固化后实现。用于机罩下机件的涂装，可满足极端环境下的使用要求。经喷砂除锈的铸铁发动机机体直接用环氧粉末涂装，用短波红外快速固化（160℃，8min），接着对气缸头表面等关键部位进行机加工，获得适用于密封垫定位的表面，涂膜要求能承受高速机械加工，不出现碎落、卷层或周边翅片等缺陷。一些世界级汽车制造厂均采用上述技术，代表性的粉末涂料的牌号是INTERPONAUTOBLOCK。滤油器和刹车管等构件，采用INTERPONAUTOPAN粉末涂料涂装后，插入滤纸再绕滤油器构件底座弯曲来完成装配，主要性能要求是耐油性。

聚酯和丙烯酸体系的粉末涂料具有良好的耐候性。几乎所有外用金属构件均可用粉末涂装，车顶围栏、门窗组件是典型的外装饰件，颜色通常为黑平光或深灰色，要求耐紫外线老化性和美观性优异，这部分涂料几乎占汽车用粉末涂料的15%。外用耐久性可通过仪器测量，如镜面光泽或色泽的下降值，通常结合目视标准，如“灰度色标”。现行外装饰件的技术标准多数要求达到12个月的佛罗里达曝晒。目前，一些汽车制造厂已认识到外装饰件需满足与车身外壳一样高质量的耐候性，典型的例子是，通用汽车（GM）公司规定其涂料性能要达到60个月的佛罗里达曝晒（GM4367M），这类性能水平称为高级耐久性。大多数聚酯粉末涂料能够满足外用金属构件标准耐久性技术规格的性能标准，INTERPONAUTOBODY粉末涂料即是代表性的一例。高级耐久性通常是用丙烯酸类粉末涂料来达到。然而，实践已证明牌号为INTERPONAUTOBODY5000的新一类聚酯粉末涂料在佛罗里达曝晒60个月以上的，保光率大于80%，与丙烯酸体系相比，成本较低，在使用中不存在一般丙烯酸粉末易出现的粉末间不相混溶性问题。

聚酯粉末除耐候性得到提高外，在美观性方面也获得改善，一道涂层的20°光泽超过90，影像清晰度值（HUNTERDORIGON定义）达85，可具有与传统溶剂型涂料和多道汽车车身外壳面漆类似的外观。

2.粉末涂料上车轮的应用(www.xing528.com)

车轮用粉末涂料约占整个汽车用粉末涂料销售量的25%，是市场份额最大的一部分。所用粉末为以下三类基本产品，实际使用取决于特定要求的车轮面漆。

（1）混合型和聚酯型粉末底漆 用于合金车轮涂装的粉末底漆大多采用如INTERPON AUTOWHEEL类粉末涂料，它们对喷砂处理过的车轮表面有良好的流平性和优良的耐蚀性，同时赋予后道液态金属闪光底色漆以良好的表面。混合型粉末涂料固化温度低，对于热敏感的镁合金车轮尤显重要；聚酯型粉末可以克服因紫外线透过面漆所引起的层间脱层问题。在日本也将丙烯酸型粉末用作车轮底漆。

（2）金属闪光彩色粉末 目前，大多数金属闪光漆仅限于液态涂料，然而车轮生产厂与其供漆厂同样面临着环保问题。为此，INTERPONAUTOWHEEL金属闪光粉末涂料可以单道涂装来取代粉末底漆和底色漆。聚酯粉末是其优选的类型。

（3）罩光清漆 罩光清漆分为丙烯酸型和聚酯型两类。美、日以丙烯酸型为主，而欧洲市场则使用聚酯型。丙烯酸体系具有较好的耐蚀性和耐醇类试剂的化学腐蚀性，其缺点是价格较贵，与其他涂料不相配套。聚酯型比丙烯酸型价廉，可满足相同的耐久性技术标准，但不能满足某些耐化学品性试验，例如耐醇弯曲细裂试验。

3.粉末涂料在汽车车身外壳上的应用

1996年初，美国通用、福特、克莱斯勒三大汽车厂联合创建的新研究室着手开发一种丙烯酸型透明粉末面漆，用于汽车车身外壳。现在，全球有一些生产厂用粉末涂料涂装汽车，由于每个厂家车身外壳涂装中通常只使用一种类型的粉末涂料，因此不会出现丙烯酸型不相混溶的问题。目前，车身外壳的粉末应用所占比例还很小。

（1）头二道合一底漆 粉末头二道合一底漆如INTERPONAUTOPRIMER，具有平整均匀的表面外观、优良的耐环境腐蚀和抗石击性，可与相应的液体涂料相媲美。为避免面漆体系出现任何脱层现象，头二道合一底漆的户外耐久性至关重要。可用的粉末涂料品种较多，混合型、聚酯型和丙烯酸型均可供选用。混合型具有低温固化的优点，同时价格低廉，平整性优良，抗石击性好，但其UV耐久性和重涂性较差，主要用于机罩下面部件；聚酯型粉末的固化范围宽，平整性好到优良，抗石击性优良，但耐蚀性较差；丙烯酸型综合性能最好，具有良好的耐蚀性。大多数场合中，头二道合一粉末底漆施工于电泳底漆之上。

（2）透明面漆 汽车车身外壳的透明面漆耐久性要求通过60个月的佛罗里达曝晒，具有可与现行液态面漆相当的低温固化性、流动流平性及最佳的涂膜外观，其20°光泽大于90，影像清晰度值达85。在配方中引入脂肪族或环脂族单体为主的新型聚酯树脂，可提高耐候性；混拼特殊加工的丙烯酸树脂，可改善产品的外观和力学性能。基于甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、采用脂肪酸或酸酐固化的丙烯酸粉末涂料是透明面漆的首选配方，其涂膜异常平滑，最符合A级汽车面漆的要求，已应用于美国一些汽车生产线中的头二道合一底漆和罩光漆。在德国，BMW汽车厂已实现了粉末透明涂料涂装车身的工艺。