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汽车涂料发展情况综述

信息来源:paintkey.com  时间:2004-11-11  浏览次数:432

  汽车涂料系指各种类型汽车在制造过程中涂装线上使用的涂料以及汽车维修使用的修补涂料。汽车涂料品种多、用量大、涂层性能要求高、涂装工艺特殊,已经发展成为一种专用涂料。汽车涂料是工业涂料中技术含量高、附加值高的品种,它代表着一个国家涂料工业的技术水平。主要品种:汽车底漆、汽车面漆、罩光清漆、汽车中间层涂料、汽车修补漆。汽车修补漆是一种与汽车原厂漆不同的漆,它专门用于对受损汽车的表面进行修复。汽车修补漆对产品本身的品质提出更高要求,附着力、光泽、丰满度、以及耐候性、耐蚀性成为衡量汽车修补漆的基本因素。同时,由于国外的汽车制造技术日趋完美,对汽车的外观的要求更加严格,所以汽车修补漆需要时时与名品车的技术开发进程保持同步。
  一、我国汽车涂料发展的基本情况
  1、需求量及品种:随着汽车工业的发展,国内对涂料需求量将进一步增多。据了解,2000年汽车涂料的总需求量为6.24万吨,其中电泳漆2.074万吨(其中阳极漆用量为0.3万吨)、底漆为0.26万吨、发动机底盘用漆为0.305万吨、中涂漆为0.645万吨、面漆为1.758万吨、金属色面漆为0.39万吨(其中罩光漆用量为0.28万吨)、塑料用漆为0.065万吨、脱脂剂为0.319万、磷化液为0.575万吨。
  预计2010年汽车工业对涂料的总需求量为14.84万吨,其中电泳漆为4.16万吨(其中阳极漆用量为2000吨)、底漆为5390吨、发动机底盘用漆为5630吨、中涂漆为1.86万吨、面漆为3.71万吨、金属色面漆为1.2万吨(其中罩光漆用量为0.72万吨)、塑料用料为2000吨、脱脂剂为1.29万吨、磷化液为1.24万吨。
  目前国内汽车底漆普遍用阳极电泳漆,只在客车及部分载货车上还采用醇酸类、酚醛类或环氧类底漆。阴极电泳漆在耐腐蚀方面基本能满足需求,但在耐候性、低温烘烤型、中厚膜型更低溶剂含量、无铅、无锡等新型阴极电泳漆方面还有待开发。
国内汽车面漆常用的本色漆有氨基醇酸型、丙烯酸型、聚酯型及聚氨酯型。金属闪光漆以丙烯酸型为主。面漆今后发展方向是耐划伤、耐酸雨面漆及水性、高固体分、粉末等环保型涂料品种。轿车和面包车用中涂主要有聚酯型和氨基聚酯型,今后发展方向是抗石击和耐寒性能优良的聚氨酯中涂、水性中涂及粉末中涂。PVC防石击涂料还需向低温烘烤方向努力。汽车底盘零件用的涂料需向列具优良耐腐蚀性方向努力。
  2、国内生产情况:目前全国汽车涂料已形成一定的生产能力,生产能力主要集中在华东、中南和华北地区,东北、西南和西北较少;按涂料品种分,底漆占28%、面漆占35%,中层涂料占4%,PVC抗石击涂料占15%,塑料件涂料占1%,其他涂料占17%。到2005年将上升到11.8万吨。在2001年至2005年的第十个五年计划期间,汽车用漆将大幅增加。
  我国汽车涂料的生产线是在引进国外生产线基础上发展起来的,与国外相比,我国汽车涂料不论在质量和品种上都有差距。目前轿车涂料主要依靠进口,或以进口的半成品和原材料配制的涂料产品占主导地位。今后,汽车工业尤其是轿车生产量的增加无疑为我国的汽车涂料生产企业提供了市场。但是随着我国加入WTO后关税的降低,进口汽车涂料将大量涌入中国市场,如果我国汽车涂料不能及时地提高,降低成本,这个市场也可并不在我国的涂料企业手中。这一点,我国涂料生产企业要所准备。
  3、进口格局:汽车制造涂料在中国市场主要的供应商是日本、台湾、法国等以及它们在中国大陆的合资企业。例如上海大众使用的是台湾的产品,重庆的长安集团使用的是日本关西涂料,在湖南、广西、山东、江淅等地的客车制造中使用的是德国、美国、英国的涂料,广东省的汽车、摩托车甚至塑料制品大多使用台湾的涂料,全国大同小异,不一而论。而汽车修补业的涂料这一块也主要由英国ICI、美国的杜邦、德国的鹦鹉、荷兰的新劲等较多的品牌,高速地扩大市场占有率。例如英国ICI进入中国较早,获得回报率也最高,它最先是以调色中心制式推入市场的,其品质却只是丙烯酸改性硝化棉,以最低的制造成本,在中国市场以120-200元/L的售价,获得了极高的回报;美国杜邦进入中国比英国ICI晚,它的利塞系列快干漆也是制造成本很低的丙烯酸硝化棉涂料,售价达180-220元/L,使用金属颜料的色种高达250-220元/L,进口涂料之所以能在中国市场迅速扩展,主要原因是,它们都制定了一套进入中国市场的模式管理和调色制式的软硬件,加上中国市场的崇外思想,中国的大量资金、外汇源源不断就流进了他们的腰包。在加入世界贸易组织后,中国的民族涂料产业,尤其是汽车摩托车等用高档涂料产业将面临更大的挑战和冲击。
  汽车用涂料的发展趋势是高固份化、水性化和无溶剂化。以欧洲环保要求为例,每平方米涂装面积中,有机溶剂总量在1992年时不得大于60克,在1996年已要求不大于35克。从品种上底漆、中涂、面漆、零部件用涂料向高装饰汽车、耐久、低污染化方向发展。
  二、闪亮登场的汽车环保涂料
  汽车涂装,尤其是轿车涂装要求具有优异的装饰性能和防腐蚀性能。由市场竞争的日趋激烈,各大汽车厂为追求汽车表面的鲜艳夺目,都在涂装方面竭尽全力,纷纷选择最新的的涂装材料,因此轿车用涂料代表了涂料的最高水平和发展方向。同时,世界各国对汽车涂料的环保功能的要求越来越高。因此,在选择涂装材料和涂装工艺中,对环保型底漆和面漆的研发及其应用非常重视。既能扮靓车身,又能保护环境的功能涂料是汽车涂装材料的发展方向。
  1、水性涂料:溶剂型金属底色漆是VOC排放的最大来源,占汽车车身涂装各道工序排放总量的50%左右,通常一部轿车需要6kg左右的底色漆,金属底色漆的施工固体分只有15%左右,溶剂含量高达85%,如改为水性涂料,VOC排放量可减少80%以上。如果车身涂装全部采用水性涂料,VOC排放量可以降到27g/m2
  由于水和溶剂在性能上有较大差别,水性涂料在涂装时漆膜易出弊病,如水的表面张力大、颜料分散性差、难以获得高装饰性和耐蚀性好的涂膜性能;水的腐蚀性大,需改造或新建喷涂线;水的比热大、难挥发,要求涂装环境的温度和湿度严格控制在规定的范围内;一般不能与溶剂型涂料通用烘干室……为适应环境保护的要求,欧美各国经过20多年攻关研究,汽车用水性涂料的涂膜性能和施工性能都得到了根本的改善。水性中涂漆的特点是施工固体分高,烘烤温度低,漆膜性能可与传统溶剂型中涂漆相当,抗石击性能优于溶剂型中涂漆膜。
  现有的水性底色漆主要有水性丙烯酸氨基漆和水性聚氨酯漆两种。由于水不能像溶剂那样快速蒸发,因此水性底色漆铝粉的定位控制是水性底色漆的技术关键。目前的水性金属底色漆的定向性能已经优于一般的溶剂型底色漆,闪光效果更好。水性底色漆可与溶剂型罩光清漆、水性清漆和粉末清漆配套使用。
  水性罩光漆是20世纪90年代开发出的环保型水性涂料,价格较高,性能有待提高,目前尚未被广泛应用。 迄今为止,水性涂料一般仍含有2%-15%的有机溶剂,施工时对环境有一定程度的污染,开发无溶剂水性涂料成为涂料厂商未来的主要课题。
  2、粉末涂料:粉末涂料由于其卓越的环境效应和节能、高效、低成本等原因成为一般金属表面涂装的首选材料。但由于粉末涂料的抗紫外线能力和耐候性较差,在汽车涂装,尤其是整车涂装方面的应用较晚。汽车用粉末涂料有环氧/聚酯混合型、聚酯、聚氨酯和丙烯酸等类型。1990年底部分汽车零部件上喷涂粉末涂料获得成功。随着技术的日趋完善和粉末涂料性能的提高,现已完全能满足轿车涂装的各项要求,如外观装饰性、耐候性、耐化学性、抗划伤性、抗紫外线性等。1994年第一辆粉末涂装汽车下线。1998年初第二条汽车粉末涂装生产线投产,并且日产达1000辆。欧洲的宝马车和“SMART”车全部采用了粉末涂装,北美主要使用粉末涂料中涂。国内除个别零件外,整车尚无使用先例。
  粉末涂料是VOC排放量最低的涂料之一。宝马公司采用粉末罩光清漆后,每辆轿车可以节省溶剂1-1.5kg。日本东亚公司近来开发出烘烤温度为120℃×20min的环氧型粉末涂料E203以及烘烤温度为130℃×20min的环氧/聚酯系粉末涂料E301,流变性好,储存稳定,耐腐蚀性与烘烤温度为180℃×30min的标准型环氧涂料相同。丙烯酸系列粉末涂料具有较高的耐候性和装饰性,其耐腐蚀性更优于目前所使用的聚酯系粉末涂料,可用于汽车中涂、面漆和罩光漆。近年来,美国FERRO公司开发了新的粉末涂料制造方法,使用超临界液体二氧化碳的湿式制造法,制造出小粒径的粉末涂料和粉末浆罩光涂料。粉末浆罩光涂料能得到与溶剂型同等的漆膜外观,初期投资少,现有涂装设备稍作改造即可投入使用。
  由于技术的限制,目前汽车用粉末涂料只是单色漆系列,如中涂和清漆,这是由于粉末涂料不能像液态漆那样可以迅速换色。今后,汽车用粉末涂料的发展,将在进一步提高耐候性、抗紫外线性、低温化、薄膜化和提高装饰性方面努力。
  3、高固体分涂料:高固体分涂料采用低粘度的聚酯、丙烯酸树脂,以及高固体分的氨基树脂,最高的施工固体分可大于60%,更多的是使用施工固体分比传统的高出10%-20%的涂料,平均每千克涂料的溶剂挥发量可减少1/3以上。在汽车用单色面漆、罩光清漆、塑料专用涂料和修补用涂料等方面应用相当广泛。例如塑料件使用的聚氨酯与非异氰酸酯双组分涂料,可通过新的交联方式在70℃/20min下低温快速固化,而且具有活化期长,施工固体分高等特点。PPG的D893高固体分清漆的加热固化时间,可以比同类清漆缩短50%,漆膜冷却几分钟后即可抛光。
  由于高固体分涂料采用低粘度树脂,易产生流挂,施工不便。为保证漆膜厚 度又要防止其产生流挂,必须采用各种助剂来改变涂料的流平性,如气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油,以及SCA、Microgel等,方可获得优异的抗流挂性能的漆膜外观。另一方面,由于高固体分氨基树脂醚化度高,聚合度低,交联活性低,自聚反应少,其固化过程不易控制,可能会影响漆膜性能,固此固化过程控制和流挂控制是高固体分涂料的两大技术关键。
  三、立邦漆在我国汽车市场举足轻重
  立邦漆在全球汽车工业涂料市场上处于领先地位。立邦漆可为汽车提供全系列涂装油漆系统。这一系列包括:表面的处理剂、阴极电镀底漆、中层漆和面漆。
  杜邦公司1930年在世界首创可以快速施工的DUCO汽车修补漆,在全球设有17家工厂,在世界生产量和市场占有率均为第一。巨额的科研经费、尖端的生产设施、严格的品质管理,创造出品质优异的杜邦修补漆。杜邦修补漆获得通用、福特、大众、丰田、本田等世界著名汽车生产厂家的产品品质认证和喷漆工艺培训资格认证。杜邦公司利用对油漆的深刻理解,为汽车修补行业培训出大批训练有素的喷漆工程师。杜邦修补漆在中国进口修补漆市场中独占鳌头。在全国拥有完善的销售培训服务网络。每年都有新产品进入中国市场。
  2004年4月份,杜邦汽车涂料部推出“新型环保高浓LE汽车漆系列产品”。此LE系列是在进一步提高涂层质量的同时,大幅降低VOC含量追求绿色环保涂装理念。与国际市场同步推出新产品证明了杜邦公司一贯追寻科技领先及高度重视中国市场发展的策略。杜邦LE系列环保汽车漆不仅使您的爱车具有像新车一样的外观,完美地与原厂漆相匹配,而且挥发性有机溶剂VOC指标达到欧美环保标准,挥发在环境中的溶剂量远远低于其他产品,使有机物挥发成分降低到极限,为环保做出贡献。杜邦LE系列产品的研发成功,被专家誉为涂料发展历程的一次飞跃。为了使杜邦LE系列环保产品更广泛地推广使用,位于北京市朝阳区金盏街北京朝政汽车检测场内的杜邦高性能涂料部技术培训中心同日开业。
  基于目前日益细分化的中国汽车市场,汽车漆供应商提供高,中,低全系列的产品来满足客户需求。杜邦汽车漆也在推出更新高中档产品的同时,推出了低档“FUL-BASE”系列产品,并将在中国销售了10年的低浓12OS清漆产品作为配套进行了重新市场定位。这一策略受到了市场积极地反应。尽管在汽车漆低端市场,杜邦漆价格仍然偏高(例如:低端市场清漆批发价格在18元/L-42元/L,而杜邦12OS经销商批发价格在38元左右)但仍以优越的性能价格比赢得了市场,让不同市场区域格的客户享受到“杜邦”这一全球品牌产品。
  四、汽车用金属闪光底漆的发展情况
  现今汽车涂料已是代表一个国家或地区涂料工业发展水平的典型产品。最初,汽车面漆只是以黑色单色漆为主,到50年代后期,汽车的外观已成为车主的个人嗜好和地位的一种象征,从而对汽车装饰面漆的质量及外观提出了更高的要求。到70年代就出现了含有金属铝粉的灰色轿车,70年代末二涂层面漆的出现更使这种含有金属铝粉的灰分轿车,70年代末二涂层面漆的出现更使这种含效应颜料的闪光涂料的技术日趋完善。到90年代高级轿车涂料中,金属闪光涂料在汽车涂料中的使用比例在逐年上升,国际上是如此,国内也同样如此。
  金属闪光漆能获得闪光效果的着急是在涂中使用闪光金属铝粉、云母珠光颜料,二者单用、合用或和其他颜料拼用。
铝粉颜料是近20多年来发展迅速的品种,因为铝粉有独特的防腐和装饰功能,故广泛用于汽车、船舶、家电、轻工行业。铝粉的颗料呈微小的鳞片状,厚度0.1-0.2μm,直径为1-200μm,由于铝粉是片状结构,在色漆中会形成十几层的平行排列。这种屏蔽作用对紫外线有良好的反射性,从而延缓紫外光对涂层的老化破坏,良好的屏障性也阻止了水、气体和离子的透过,保护了漆膜,使铝粉漆的耐候性优于一般色漆。汽车漆常的铝粉形式为非浮型铝粉浆。
  使用珠光颜料可获得珍珠光泽、彩虹效应和金属光泽。它是透明的薄片状结晶,这种料子的直径5-10μm,厚度小于零点零几微米,这种珠光片状结构在树脂和涂膜中以层状平等排列,其质量好坏取决于片状粒子的厚度。对入射光部分、部分透过,光线在多层薄片上反射、透射后产生一种具有深度的珍珠光泽,大多数的珠光颜料是白色的,把彩色颜料加入珠光颜料中,形成彩色的珠光或金属光泽现象。在轿车涂料中,它就会产生华丽柔和的光泽和梦幻般的色彩。
  近10年来,汽车涂料中金属闪光漆(金属铝粉涂料和珠光涂料)已从40%比例上升到60%,这一数据生动的说明了平均每5辆车中就有3辆是选择金属闪光涂料的,也说明了人类对美的追求。现在轿车金属闪光底漆的颜色品种更趋多样化,一部分已经选用了符合国际流行的颜色,如皇家蓝、印加蓝、印第安红等,同时也开发了客户要求的国内流行色,如开土来、钻石银灰、深墨绿等。
  未来汽车涂料的发展趋势,一是满足客户对质量和成本的要求,二是降低VOC含量,满足环保要求。致力于研究和开发高科技、环保产品的杜邦公司高性能涂料部在推出环保、创新性产品LE系列和先达利系列产品的同时,扩展分销网络,发展分销商,完善技术培训中心,推广标准调漆店,给用户及经销商提供更多的价值,是我们追求的目标。
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