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汽车涂装“油改粉”及相关新技术
发布时间:2019-11-12
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末涂装相关行业的快速发展。

5.1   汽车粉末涂料技术的发展

首先,汽车涂装需要的高性能粉末涂料会在短时期内快速发展。理论上,因为树脂的分子量不受限制,粉末涂料可以做出性能更加优越的产品。汽车涂装的高要求,会极大地推动高端粉末涂料的多样化发展。

其次,研发新的粉末涂装工艺成果累累。比如,我们率先开发的两涂一烤汽车涂装新工艺,会得到进一步完善和广泛应用。在汽车涂装上做两涂一烤,可以解决以下问题:将底涂和面涂合二为一,既有底涂的附着力和抗腐蚀功能,又有面涂的颜色和耐候功能;原来需要打白底再涂装的两涂两烤的鲜艳色,今后可以用两涂一烤完成;对需要罩高光透明涂层的金属涂层,用“底粉+金属粉+透明粉”的三涂一烤工艺一次完成。相信还有更多的适合粉末涂装的新工艺新涂料品种将被开发和应用。

5.2 对涂装设备技术的需求

全面实现汽车粉末涂装需要的不仅是新的粉末涂料技术,还对粉末涂装设备的相关技术提出挑战。汽车涂装对高品质的要求,都是对传统技术的挑战也是技术进步的好机会。根据汽车涂装的苛刻要求,提出了一些新的技术研发想法。

5.2.1   快速清洗和换色设备的开发

用传统的技术和设备进行汽车粉末涂装,设备的清洗换色是个问题。根据具体情况研发设计出一套能够简易清洗并快速换色的系统,满足汽车涂装的要求。还设计了配置两套并联的涂装设备,一套进行涂装使用,另一套做清洗换色,二套交替使用,换色不耽误生产。

5.2.2    全上粉喷枪的研发

为了解决粉末涂装回收设备的清洗问题,我们提出全上粉喷枪的研发课题,让所有喷出的粉末全部喷到工件上。这样,汽车涂装的效率会更高。

5.2.3  专喷死角喷枪的研发

粉末涂装还特别需要能够克服静电法拉第笼效应的喷死角的喷枪,让死角的喷涂不再成为不可能的工作。这既是涂装工程师梦寐以求的好事,又是汽车涂装必须解决的问题。

我们发现,针对粉末静电喷涂的相关研发,是一个不很成熟的领域,公开发表的相关文献不多。研究内容属于高压静电的理论和空气动力学的交叉学科,很多研发成果关系到商业产品的应用,公开发表也很少。希望行业内的专家学者认识到这件事的重要性,大家都积极地参与进一步测试和应用试验,也许有机会发展成为一个对涂装有价值的涂装设备产品。

5.3     关于“油改水”及水性涂料

水性涂料是值得推荐使用的环保型涂料,与粉末涂料相比各有优缺点。遇到废气排放问题,客户做油改水的决定比做油改粉容易,因为油改水需要的设备改动不大,投资很小。而粉末涂装需要建立全新的涂装设备。遗憾的是,目前水性涂料的技术还不够成熟,绝大多数涂料的VOC含量还比较高,而且性能也不够稳定、不够好。即使从发展的最终结果评估,水性涂料的成本也比较高,性能没有粉末好,甚至不如油性涂料。水性涂装最大的问题还是废气和废渣的处理很困难。

总结各个行业的水性涂料应用结果,的确大量地减少了有机溶剂的排放,但随之产生的副作用却远远大于预期。特别是后期制作环保设备的投资巨大,总费用大大超过新上一套粉末涂装设备的投资;最难接受的是,废气、废渣和废水的环保处理费用太高,影响产品竞争力。水性涂装的整体运行费用,不仅远远不能与粉末涂装相比,比油性涂装的费用也高很多,也就是说,目前采用水性涂装减少溶剂挥发的好处,并不能抵消水性涂装带来的弊病和额外的费用。实际上,很多成功进行了油改水的客户现在不得不进行“水改粉”,既是综合考虑的结果,也是环保的必然选择。集装箱涂装和一些自行车涂装都走了先做油改水,后又改粉的的弯路。

从环保、涂层性能、涂装成本等最主要的因素考虑,水性涂料是在粉末涂料无法实施涂装的情况下的适合选择,如木材家具、水泥、低温会融化的塑胶部件等适合水性涂装。对粉末涂装最终可以完成的涂装,水性涂装只是发展过程中的权宜方法。因为平整度、厚度和金属效果不再是妨碍实现高装饰涂层的限制因素,汽车涂装的未来一定是粉末涂装。水性涂料很可能只是一个阶段性产品。 

 对汽车车身粉体涂装的预测

大量的技术进步以及其他行业油改粉的成功案例,让汽车涂装的油改粉进入了倒计时。现在妨碍汽车粉末涂装的最大的障碍,不是相关技术的进一步完善,而是很多新技术无法满足汽车涂装生产高度的稳定性和可靠性要求。无论是我们继续等待,直到自行车、轮毂等高品质粉末涂装逐渐积累起丰富的经验,还是有敢为人先地由汽车厂出面来组织各个供应商加快研发速度,汽车整车的粉末涂装已经指日可待。下面是对涂料和涂装设备技术未来发展的一些看法。

6.1  关于粉末涂层质量和品种

随着汽车粉末涂装的市场需求明朗,可以预测到,高端粉末涂料的品种会快速增加,粉末涂装的汽车涂层质量会明显提升。具体表现在汽车涂层的平整度和鲜艳度不会因为是粉末涂装而降低,而更具金属质感、更有特色的涂层会不断出现;涂层的抗划伤性能大大提升而同时抗冲击性能、抗腐蚀性能和耐候性能也显著提升。粉末涂装的汽车一定是具有更高涂层质量。

6.2  关于粉末涂装设备和涂装工艺

6.2.1   关于烘烤炉

催化燃气红外加热技术最近发展很快。中长波红外线对涂层固化效率很高,用于粉末涂料的固化是非常好的选择。有案例证明比现有热风加热耗能减少高达75%。这种红外加热器可以根据汽车形状而动态配置,逐渐发展为智能控制,实现近距离定量快速加热固化。不仅能耗大幅度下降,效率也会大大提高。

6.2.2  关于喷粉枪

喷粉枪也需要与电器自动化的机器手配合,在出粉量、气流静电电压和距离等多个参数上实现智能控制。而且,根据需要开发不同种类的喷枪。有安装在灵活的机器手上专门做前补喷涂的“死角喷枪”,主要喷涂静电法拉第笼效应较强的死角位置;也有喷涂大面积的“全上粉喷枪”,喷出的粉末几乎全部被吸附到工件上。每把喷枪均有自动调节喷涂参数的智能功能,根据设置的膜厚喷涂适量的粉末确保均匀优质的涂层。所有喷枪及连接管道都具有自动快速吹洗功能,在换色时快速完成自动清洗。 

7 结语

超细粉技术和全绑定金属粉技术的发明和工业应用,解决了妨碍汽车涂装油改粉的平整度、厚度和金属效果的三大难题,奠定了汽车整车涂装油改粉的技术基础。汽车整车涂装的油改粉已经进入倒计时。但要成功实现是一个系统的技术工作,需要加强和完善包括粉末涂料技术和涂装设备技术在内的一系列协作创新,工作量大、涉及范围广,需要整个行业的共同努力。强劲的市场需求是挑战更是机会,加强技术交流,整车厂牵头,跨行业的合作,现在是积极实现创新价值的最佳时机。

 (详情见《现代涂料与涂装》2019-10)

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