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新型環保聚脲涂料在汽車上應用及噴涂設備

日期:2016年10月20日 17:28

1 聚脲涂料簡介

 噴涂聚脲彈性體技術是早在20世紀(60~70)年代發明的, 它實際上是一種噴涂聚氨酯彈性體(第一代聚脲技術),當時受沒有合適的設備技術影響,該技術并沒有大規模應用。80年代以后,隨著撞擊混合式高壓噴涂設備的出現,噴涂聚氨酯(脲)彈性體技術開始發展,即行業內稱為的第二代聚脲技術。但由于第一、二代聚脲產品反應速度快、瞬間固化,必需采用大型專用噴涂設備施工;另外漆膜外觀差,漆膜一次噴涂太厚,層間附著力差,在我國從2002年開始在汽車行業應用,主要應用在卡車和皮卡車的車廂內表面、礦山拉煤車車箱內表面、消防車行李箱內部等。聚天門冬氨酸酯聚脲簡稱天冬聚脲,是近年來聚氨酯工業領域出現的一種新型脂肪族、慢反應、高性能環保涂料,被稱為第三代聚脲涂料。它是一種全新的聚脲涂料,這種涂料在國外開發不足10年,應用不足4~5年。目前在歐美市場主要應用于重防腐、防水、耐磨地坪等高端領域。我們聯合國內涂料廠家、樹脂廠家,根據汽車零部件涂層的性能要求及特點,經過多次配方改進及試驗研究,將第三代聚脲技術進行二次創新,研發成功新型聚脲涂料,其性能達到汽車零部件涂層標準要求,并在汽車生產線得到應用。

 各代聚脲涂料與通用的聚氨酯涂料比較見表1。

 

 

2 新型環保聚脲涂料擬應用的汽車涂裝領域,達到的技術及經濟目標

 根據汽車零部件、總成涂裝的特點及性能要求,及目前汽車零部件、總成涂裝存在的質量問題,主要針對以下汽車涂裝領域,開發新型環保聚脲涂料:

2.1 針對具有耐候要求的汽車底盤件:如商用車車架等,通常的工藝是采用陰極電泳涂裝,原采用通用的環氧電泳漆,工件露天存放三個月左右,涂層就嚴重失光、粉化,受到了用戶的抱怨。目前采取的措施是:a將電泳涂料更換為耐候電泳涂料(環氧丙烯酸型),但效果不理想,即在提高涂層耐候性能的同時,犧牲了耐腐蝕性能,因為二者是矛盾的;b 在車架電泳涂層表面或整體底盤件表面噴涂防銹蠟,存在蠟膜使用一段時間后,從涂層上脫落、蠟膜易粘灰、雨淋后蠟膜變白等質量問題。通過對標國外商用車及結合國內生產線的實際生產情況,建議采用以下技術方案:車架采用通用的環氧電泳漆進行電泳涂裝,保證涂層的耐腐蝕性能優異;然后在車架電泳涂層表面或汽車底盤件采取整體噴漆,噴涂低溫底面合一涂料,以提高涂層的耐候性能。所以,欲開發的底面合一聚脲涂料,低溫烘烤(45℃~60℃X20~30min),不影響后續的裝配工序;涂層具有一定的耐腐蝕性能、優異的耐候性能;與電泳涂層、粉末涂層及其它底涂層配套性良好,可以滿足生產線要求。

2.2 針對耐腐蝕性能(耐鹽霧500h以上)要求較高、且不能高溫烘烤(不能高于100℃)的底盤件,如轎車鋼制燃油箱等;另外針對電泳涂層表面有磕碰傷、打磨露金屬等零部件,需要一種電泳修補漆。目前應用的雙組份溶劑型修補漆,是環氧涂料,耐腐蝕性能差、施工固體分低、不環保、成本高。所以,欲開發一種低溫烘干、耐腐蝕性能優異的聚脲底漆,同時要求與電泳涂層、面漆配套性良好。

2.3 針對裝飾性要求不高的客車車身,目前應用的低溫雙組份溶劑型涂料,施工固體分低(40%左右),不環保、成本高。所以,欲開發一種聚脲低溫面漆,性能滿足客車涂層標準要求,環保、降成本。

 針對以上汽車涂裝領域的技術要求,開發的新型環保聚脲涂料,主要技術和經濟目標為:

  1)開發的新型環保聚脲涂料,可以采用通用的噴涂方法和設備進行施工;

  2)底面合一聚脲涂料,烘干規范( 45~60)℃X(20~30)min;聚脲底漆,烘干規范(60~100)℃X30min;聚脲低溫面漆,烘干規范(60~80)℃X30min;

  3)聚脲涂料的施工固體分≥60%(紅色面漆可≥55%);

  4)根據用途不同,漆膜具有優異的耐腐蝕性能和優異的耐候性能;

  5)漆膜的其它性能滿足企業標準要求;

  6)經濟指標:與目前應用涂料比較,節能(10~20)%,綜合成本不提高。

3 設計的涂層結構及開發的關鍵技術

 

  根據汽車不同的零部件及涂層標準要求,設計不同的樹脂體系、不同的涂裝工藝和漆膜厚度,見表2。

 

4 新型環保聚脲涂料的性能

一汽技術中心與國內涂料公司和樹脂廠通過多次試驗改進配方,聯合開發出新型環保聚脲涂料,克服了第一、二代聚脲涂料的缺點,即新型環保聚脲涂料可以控制反應速度、采用普通設備噴涂,漆膜厚度根據性能要求控制。新型環保聚脲涂料的原漆性能及施工性能見表3,涂層性能見表4。    

 

 

 

5 新型環保聚脲涂料在汽車上的應用

5.1 在汽車底盤整體噴漆生產線上的應用

  2014年12月在某公司汽車底盤整體噴漆生產線上應用了新型環保聚脲底面合一涂料,涂裝工藝為:遮蔽-打麼-擦拭-噴漆-卸遮蔽-烘干。聚脲底面合一涂料施工參數:施工粘度(20~30)s(25℃,涂-4杯);施工固體分60.6%;膜厚(25~30)μm;采用集中輸調漆供漆方式,并配備精密配比系統,實現涂料主劑、固化劑精密配比,均勻分散。漆膜固化可實現45℃X20min表干,漆膜不粘手,不影響后續裝配工序,這也是本生產線采用聚脲涂料的靚點。噴涂聚脲涂料后涂層達到性能:耐鹽霧1008h; 耐老化720h。該涂裝線是國內第一條實現汽車底盤整體噴漆的生產線,提升了底盤件的防銹質量和耐候質量,提高了產品的競爭力,達到了國際領先水平。

 

5.2 在某轎車燃油箱總成外壁涂裝上的應用

 某轎車燃油箱總成底材為單面鍍鋅鋼板(即燃油箱內壁為鍍鋅鋼板、外壁為普通鋼板),涂層標準要求耐腐蝕達到840h。由于該燃油箱總成已預裝橡膠件需和總成一起涂裝,所選涂料的烘干溫度不能超過110℃。因此,不能采用通常的耐腐蝕性能優異的陰極電泳涂裝和粉末涂裝 。選用了新型聚脲底漆, 涂裝工藝為:燃油箱外壁進行鋅鹽磷化處理(將油箱孔封住,避免前處理液體進入油箱內壁)→手工噴涂新型聚脲底漆→烘干(100 ℃×30 min)。聚脲底漆施工參數:施工粘度(22~24)s(23℃,涂-4杯);施工固體分81%;聚脲涂料:固化劑:稀釋劑=100:16:14,膜厚(45~56)μm,涂層耐腐蝕性能及其它性能達到涂層標準要求。

5.3 在某客車車身蒙皮表面做為電泳修補漆應用

   某客車車身目前的涂裝工藝為:蒙皮(冷軋鋼板)電泳 、側圍骨架電泳,再與前后圍骨架(帶玻璃鋼)焊接在一起。用砂輪打磨焊點,導致焊點周圍的電泳涂層脫落、露出底材(圖4),影響涂層防腐性能,因此需要噴涂修補涂料。修補涂料要求低溫快干,耐腐蝕性能優異、與電泳漆、膩子和中涂具有良好的配套性。原采用環氧雙組份修補涂料,存在漆膜干燥慢、耐腐蝕性能差的質量問題。采用新型聚脲底漆,涂裝工藝為:砂輪打磨焊點→手工擦凈→手工噴涂聚脲底漆→烘干。聚脲底漆施工參數:施工配比:聚脲底漆∶固化劑:稀釋劑=100∶18:10;施工固體分:80.5%;施工粘度:23s(23℃,涂-4杯);烘干規范:80 ℃×30 min。漆膜厚度為(23~30 )µm,漆膜外觀平整、光滑,無漆膜弊病(圖5),與電泳漆、膩子和中涂具有良好配套性。

6 成本分析

 采用新型環保聚脲涂料后,與目前應用的溶劑型涂料、防銹蠟比較,成本分析見表5。

 

7 分析

  與國內涂料公司及樹脂生產廠聯合開發出的新型環保聚脲涂料,克服了第一、二代聚脲涂料存在的不足。新型環保聚脲涂料具有節能(固化溫度低)、環保(施工固體分高)、施工工藝簡單、漆膜兼并耐腐性能和耐候性能等優點,可以根據汽車零部件涂層性能的要求選擇使用不同種類的聚脲涂料。尤其是汽車底盤整體噴漆應用聚脲底面合一涂料,全面提升了整車底盤件的耐候質量和耐腐蝕質量,建議推廣應用。在環保政策日趨嚴格的環境下,高固體分溶劑型涂料的應用具有廣闊的市場前景,而新型環保聚脲涂料在汽車上的應用,是一場汽車涂裝的綠色革命。

 

8 我公司應用在聚脲涂料上的噴涂設備

 

 針對此新型環保聚脲涂料,有公司有如下幾個型號的固瑞克設備可供客戶選擇

 

 

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