汽車工業用粉末涂料

粉末涂料是世界涂料市場發展zui快的品種之一，每年持續滲入所有需要表面裝飾的工業領域。粉末涂料技術已有突破記錄的發展，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，粉末涂料開始應用于汽車工業，相對于傳統的溶劑涂料體系，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勢。典型的汽車外部飾件應用包括：保險桿、雨刮器、后視鏡等，它們都采用傳統的低光澤黑色。
粉末涂料zui初開發作汽車表面裝飾是以同時利用其功能性的特點，比如將粉末涂料應用于發動機、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性能要求也在提高，涉及耐腐蝕保護、戶外耐久性和抗化學品性等汽車工業所有關鍵質量指標。
粉末涂料的另一個推動力就是環保因素，減少溶劑揮發的壓力使得粉末涂料成為的選擇。

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

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排放的技術路線。粉末涂料應用于汽車工業面臨異常苛刻的質量要求，所以美國汽車三*（福特、通用和克萊斯勒）聯合成立了一個LEPC(the Low Emission Paint Consor-tium)研究中心，與涂料及噴涂設備供應商共同研究減少VOC排放的問題。

其它可替代的表面加工技術（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
應用于汽車工業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得到應用，例如亞光黑用于車頂扶手、門把手等，OEM工廠都有關鍵質量指標的規格說明。
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，尤其是嚴格的環境保護要求，存在著發展和改善的空間。
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，是已經成為工業標準的佛羅里達曝曬試驗。
佛羅里達陽光充足、氣候穩定，是測試涂料、粉末涂料和塑料耐久性的理想場所，典型的標準規格說明是記錄經過12個月佛羅里達曝曬后的保光率、保色率和粉化情況。
現在許多OEM工廠按照上面講的幾個要求來提高產品質量，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，這對粉末生產商和試驗周期長及產品更新換代慢都提出了挑戰。

3.加速耐候性試驗
實驗室加速老化試驗已被應用于預測長期佛羅里達曝曬結果，已經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，對涂層有不可預知的影響，由于缺乏相關聯的影響機理，所以會限制根據試驗結果來預測的準確性和質量。
開發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，試驗數據可以進一步證實新技術粉末涂料的耐久性，同時也能夠有效地進行預測。

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（力學性能）和耐化學性能測試（如酸雨、汽油、制動液等）

6.新技術成果
新的聚合物幾年前已開始應用，并經過不斷的試驗和改進提高。數千塊的樣板經過系列老化試驗，技術一直在提高和發展，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加工廠的技術規格指標，包括福特、通用和PSA公司等，粉末產品既有有色的也有透明的（用于合金輪轂）。

7.前景展望
粉末涂料將持續穩定地向前發展，前文所說的高耐候粉末也一樣，畢竟在汽車工業里產品之間同樣存在競爭，如陽極氧化的高質量和高成本。現在粉末涂料已應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的一次革命。

粉末涂料在汽車零部件上的應用，始于20世紀70年代中期，如用于懸掛物部件、發動機坯體、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件的粉末涂料賦予涂層以優良的附著力、力學性能、抗石擊性、耐化學品性和耐腐蝕性，這些特性可在填料里添加—多孔粉石英材料后實現（多孔粉石英表面含有一定數量的羥基（-OH）-硅醇。作為極性官能團，用于粉末涂料中有助于提高產品的附著力和粘結性。另一方面，由于羥基的存在，更容易通過偶聯劑表面處理，增加其交聯、補強的作用，增加產品的物理力學性能又可提高涂膜的拉伸強度。多孔粉石英中含有Zro2，二氧化鋯性質穩定，硬度高，加上多孔粉石英的多孔結構使得涂料有較好的硬度表現，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品中可溶性鋇的含量，達到環保要求）。用于機罩下機件的涂裝，可滿足環境下的使用要求。經噴砂除銹的鑄鐵發動機機體直接用環氧粉末涂裝，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，代表性的粉末涂料的牌號是TERPONAUTOBLOCK。濾油器和剎車管等構件，采用INTERPONAUTOPAN粉末涂料涂裝后，插入濾紙再繞濾油器構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，通常結合目視標準，如“灰度色標”。現行外裝飾件的技術標準多數要求達到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量的耐候性，典型的例子是，通用汽車（GM）公司規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”。大多數聚酯粉末涂料能夠滿足外用金屬構件標準耐久性技術規格的性能標準，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，可具有與傳統溶劑型涂料和多道汽車車身外殼面漆類似的外觀。