郭黎曉

　　（江蘇變色龍微粉技術(shù)有限公司，江蘇常州213100）

　　0引言

　　粉末涂裝是環(huán)保、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和高效的涂裝方式，其出現(xiàn)較晚但發(fā)展迅速。粉末涂裝已經(jīng)在絕大部分金屬基材的涂裝中得到應(yīng)用，現(xiàn)在仍然使用液體涂裝的大多是涂層表面質(zhì)量要求非常高的產(chǎn)品，如汽車、自行車以及彩鋼板等。隨著成本競爭的加劇和環(huán)保壓力的增大，高端涂裝的“油改粉”有很強(qiáng)的市場需求。本文在一系列技術(shù)研發(fā)成果的基礎(chǔ)上，分析汽車涂裝“油改粉”的可行性，介紹汽車粉末涂裝的重大技術(shù)進(jìn)展，提出進(jìn)一步技術(shù)攻關(guān)和商務(wù)發(fā)展方向。

　　1汽車涂裝“油改粉”的價(jià)值

　　粉末涂裝具有環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。粉末涂料為100%的固體，生產(chǎn)和涂裝過程都不產(chǎn)生有機(jī)揮發(fā)物質(zhì)（VOC），沒有液體涂料涂裝存在的環(huán)保、安全、浪費(fèi)等問題。汽車整車的粉末涂裝是公認(rèn)的汽車涂裝發(fā)展方向。

　　粉末涂裝除了環(huán)保的優(yōu)勢，還具有安全方便的特點(diǎn)。粉末涂料的涂裝和固化相對簡便，不像液體涂料固化時(shí)需要大量排風(fēng)以避免燃燒爆炸，也不需要緩慢加熱以避免氣泡?？梢圆捎眉t外加熱等高效快速的加熱方式，而最新的紅外加熱可減少高達(dá)75%的能耗。

　　粉末涂層相對液體涂層具有更加優(yōu)越的性能，這與絕大部分人的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)正好相反。液體涂料隨樹脂分子量增大就會(huì)變得黏稠很難使用，而粉末樹脂分子量通常很高，高分子量樹脂的涂料具有較好的柔韌性、附著力、硬度、耐候性和耐腐蝕性能。如汽車輪轂的外層就只能采用丙烯酸透明粉末涂層，才能達(dá)到抗石擊的要求，而液體涂層做不到。

　　粉末涂裝具有效率高、成本低的明顯優(yōu)勢。一次涂裝足夠膜厚的涂層，效率很高。固體含量100%，噴涂時(shí)掉落的粉末可回收使用，也不用大量投資做環(huán)保處理和安全防范。

　　因?yàn)榉勰┩垦b的很多獨(dú)特優(yōu)勢，汽車涂裝“油改粉”在幾十年以前就開始了。汽車上幾乎所有要求不高的金屬零部件早就采用了粉末涂裝，如汽車車身底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)、座椅、B柱板、行李架、腳踏板、油箱、喇叭網(wǎng)格、剎車片、卡鉗、后視鏡、彈簧和雨刮器等。福特汽車在美國的工廠，超過50%以上的車身底盤采用了粉末涂裝；寶馬汽車也曾經(jīng)采用透明粉末涂料做罩光涂層；絕大部分整車輪轂也用透明粉末涂料涂裝。

　　2傳統(tǒng)粉末涂裝技術(shù)的局限

　　汽車整車涂裝“油改粉”的嘗試沒有走到底，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)粉末涂層的表觀性能達(dá)不到高裝飾性能的要求。

　　2.1粉末涂層的平整度差

　　傳統(tǒng)的粉末涂層相對液體涂層明顯不夠平整，橘皮很重，粉末的顆粒太大引起涂層不均勻。市場競爭需要汽車表面越來越平整、絢麗，也越來越抬高了粉末涂裝的門檻。

　　2.2涂層的厚度太高

　　常規(guī)粉末涂料的粒徑為30~50μm，能夠穩(wěn)定涂裝的厚度為60~80μm。如果需要涂裝2層、3層或4層，累積起來的膜厚會(huì)引起涂層的耐沖擊性能大大降低。

　　2.3粉末涂層的金屬效果不好

　　傳統(tǒng)粉末涂料無法做出高金屬質(zhì)感的涂層是粉末涂裝很難替代液體涂裝的一個(gè)重要原因，要全面實(shí)現(xiàn)汽車涂裝的“油改粉”，粉末涂裝必須能夠做到與液體涂層相媲美的金屬效果。

　　2.4涂裝設(shè)備和技術(shù)

　　粉末涂裝一次噴涂的上粉率較高，可達(dá)到70%~80%，要做到100%的利用率，需要借助回收設(shè)備，回收設(shè)備的效率和清洗換色成為粉末涂裝特有的問題。汽車粉末涂裝如何實(shí)現(xiàn)與液體涂裝一樣的快速換色，是一個(gè)需要解決的技術(shù)難題。

　　2.5粉末涂裝烘烤溫度太高

　　常規(guī)粉末涂料需要180~200℃的高溫烘烤，比現(xiàn)在的汽車油漆涂裝溫度高很多。如何實(shí)現(xiàn)在較低溫度下固化，不僅是節(jié)約能源的需求，也是與配套的塑膠涂層顏色匹配的需求。

　　總結(jié)所有的問題，粉末涂層的平整度、厚度和金屬色是妨礙汽車涂裝“油改粉”最關(guān)鍵的3個(gè)技術(shù)難題，如果解決了這3個(gè)問題，其他問題的解決就相對容易。

　　3相關(guān)技術(shù)的新進(jìn)展

　　3.1超細(xì)粉末涂料技術(shù)

　　超細(xì)粉末涂料技術(shù)一直是涂料界的一個(gè)重大技術(shù)課題。超細(xì)粉末涂料的粒徑在15~25μm，只有常規(guī)粉末涂料粒徑的一半。因?yàn)榉勰╊w粒粒徑小，超細(xì)粉涂層可以達(dá)到與液體涂層一樣的平整度，其涂層也可以達(dá)到與液體涂層相當(dāng)?shù)暮穸取３?xì)粉解決了汽車涂裝油改粉的平整度和厚度的兩大難題。

　　制備超細(xì)粉的技術(shù)難點(diǎn)不是將粉末磨細(xì)，而是讓粒徑小于25μm的超細(xì)粉體仍然能夠像常規(guī)粗粉一樣正常流化。而顆粒正常流化是涂裝的前提，否則，噴出來的粉末就呈塊狀而不是霧狀。超細(xì)粉因?yàn)橹亓π∮诜垠w間的分子間力，粉體之間吸附抱團(tuán)是其自然屬性，很難克服。國內(nèi)外研究超細(xì)粉技術(shù)的有很多，但都沒有成功生產(chǎn)應(yīng)用的先例。我們團(tuán)隊(duì)從2001年開始超細(xì)粉的研發(fā)，逐漸地解決超細(xì)粉的各種問題，至今已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了超細(xì)粉的工業(yè)化應(yīng)用，采用與傳統(tǒng)涂料行業(yè)不同的技術(shù)路線來解決超細(xì)粉的問題。先制備了一系列納米材料，并成功地找到將其分散并均勻地吸附在粉體表面的助劑，有效地限制粉體顆粒之間的吸附抱團(tuán)，使超細(xì)粉像粗粉一樣能夠正常流化。在找到克服超細(xì)粉抱團(tuán)屬性的方法之后，在落實(shí)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)細(xì)節(jié)上做了大量研發(fā)。實(shí)際上，超細(xì)粉技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不僅是某一方面的技術(shù)突破，而是包括粉末制備設(shè)備、涂料原材料和配方以及涂裝應(yīng)用等各方面的技術(shù)創(chuàng)新和完善。比如，要在20~30μm的厚度范圍具有很好的遮蓋力，必須改變傳統(tǒng)的制備方法，而要生產(chǎn)出粒徑很細(xì)且粒徑分布理想的超細(xì)粉，必須對磨粉設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

　　超細(xì)粉涂層的兩個(gè)特點(diǎn)是平整和厚度薄。平整度可以與液體涂層相媲美；厚度可以從常規(guī)粉的50~80μm降低到20~40μm。

　　我們將超細(xì)粉用于汽車行業(yè)的涂裝已經(jīng)有不少成功的案列，如需要耐候和耐磨性能優(yōu)異的車頂行李桿的涂裝、能夠薄涂以避免折彎涂層脫落的汽車濾芯器外筒的涂裝、防止孔眼堵塞的汽車?yán)染W(wǎng)格的涂裝以及汽車彈簧和汽車輪轂的涂裝等，都充分利用了超細(xì)粉薄涂和平整的優(yōu)點(diǎn)。

　　3.2全綁定金屬粉末涂料技術(shù)

　　金屬顏料（鋁粉和珠光粉等）在噴涂時(shí)，因?yàn)榕c粉末顆粒的幾何形狀和導(dǎo)電率的差異引起的上粉不均勻，是金屬粉末涂料涂裝的大難題。國外發(fā)明了綁定技術(shù)，用高速攪拌時(shí)產(chǎn)生的熱使金屬顏料和粉末黏連在一起，大大提高了金屬粉的金屬效果和涂裝穩(wěn)定性，但目前仍然不能達(dá)到液體涂料的金屬效果，而且回收粉難利用，生產(chǎn)穩(wěn)定性也差，金屬粉的涂裝始終是涂裝工程師的痛點(diǎn)。

　　我們在金屬粉技術(shù)上的研究方向是改進(jìn)金屬顏料本身的帶電性和相容性，以及強(qiáng)化改善后的金屬顏料與粉末顆粒的黏連。對顏料進(jìn)行包覆處理，在傳統(tǒng)的包覆二氧化硅或者二氧化鈦的成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步用高分子量的通用丙烯酸樹脂進(jìn)行包覆，使金屬顆粒的表面具有與粉末樹脂同樣的帶電性和相容性，進(jìn)而發(fā)明了一種能夠讓所有金屬顏料都被粉體黏連的新技術(shù)。采用上述兩個(gè)步驟，通過在工業(yè)化生產(chǎn)中的不斷改進(jìn)完善，最后達(dá)到100%綁定的效果，形成了“全綁定金屬粉末涂料技術(shù)”。

　　全綁定金屬粉具有2個(gè)特點(diǎn)：一是金屬含量可以很高，甚至超過20%，仍然有很好的成膜性；二是生產(chǎn)穩(wěn)定性大大提高，即使是回收粉也能正常使用。前者，可以制備以前無法制備的高金屬質(zhì)感的涂層，而后者，即較高的生產(chǎn)穩(wěn)定性，排除了長期困擾金屬粉末涂裝的最大痛點(diǎn)。簡單說，全綁定金屬粉可以做到與液體金屬涂層相媲美的涂層效果，并可以穩(wěn)定噴涂生產(chǎn)。這是粉末涂料的一個(gè)很有意義的技術(shù)突破。

　　采用全綁定粉末涂料技術(shù)制備的幻彩粉末涂料，珠光含量可高達(dá)25%，用單涂層的粉末涂料就能達(dá)到比兩涂層液體涂裝更好的效果，并徹底解決了液體幻彩涂層的顏色隨膜厚變化的致命問題，結(jié)束了噴涂涂裝因?yàn)樯畲蠖鵁o法做幻彩涂層的歷史。

　　3.3低溫烘烤粉末涂裝技術(shù)

　　傳統(tǒng)粉末涂裝都是在金屬基材上進(jìn)行的，用粉末涂裝中密度板和塑膠等非金屬基材的研究需要解決的技術(shù)問題，最近都有了較大的進(jìn)展。

　　開發(fā)足夠低溫度固化的粉末涂料是有挑戰(zhàn)的工作，較低溫度固化需要對樹脂和固化機(jī)理以及配方做改進(jìn)。技術(shù)難點(diǎn)在于快速固化的涂料在常溫下的貯存性變差，容易黏連結(jié)塊，甚至必須要低溫環(huán)境才能貯存。找到兩方面的平衡、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用是研究的目標(biāo)?，F(xiàn)在最新的成果是將固化溫度從常規(guī)的180~200℃降低到了120℃左右。

　　另一個(gè)有意義的技術(shù)進(jìn)步是新型的烘烤設(shè)備和烘烤方式。研究發(fā)現(xiàn)：2~4μm波長的中短波紅外線對粉末樹脂的固化特別有效，采用催化燃燒的紅外加熱器，可以大大加快粉末涂料的固化速度，減少能耗。有案例證明，采用催化燃?xì)饧t外加熱可以比傳統(tǒng)的熱氣加熱節(jié)約75%的天然氣用量。

　　試驗(yàn)證明：用紅外照射固化新開發(fā)的低溫固化粉末涂料，只需3 min就達(dá)到了傳統(tǒng)熱風(fēng)固化10 min的效果。催化紅外烘烤速度快，占地面積少，特別適合粉末涂裝。

　　120℃×3 min的紅外烘烤是一個(gè)里程碑式的成果，很多非金屬基材都不會(huì)產(chǎn)生受熱變形。因?yàn)榉勰┩苛喜粫?huì)因?yàn)榧訜崽於霈F(xiàn)氣泡等缺陷，包括汽車粉末涂裝都可以充分利用。

　　3.4自動(dòng)化和智能控制技術(shù)及其他技術(shù)進(jìn)步

　　汽車涂裝是一個(gè)對穩(wěn)定性和可靠性要求極高的行業(yè)，近年來在自動(dòng)化涂裝控制、質(zhì)量檢測和智能生產(chǎn)等方面都走在其他涂裝行業(yè)的前面，大部分的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備對粉末涂裝都同樣適用。

　　在利用超細(xì)粉和全綁定金屬粉為很多客戶做“油改粉”的過程中，發(fā)現(xiàn)了很多長期未解決的設(shè)備技術(shù)問題，對傳統(tǒng)設(shè)備技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，如粉末噴涂死角難噴、噴房和回收設(shè)備的清洗麻煩、換色時(shí)間長等。我們深感現(xiàn)有涂裝技術(shù)的不完備，提出了很多“油改粉”需要解決的技術(shù)課題，其中有的是困擾粉末涂裝界很久的難點(diǎn)，有些已得了研發(fā)的突破，有些還在進(jìn)行，也有的需要其他行業(yè)專家一起來攻關(guān)?？傊⒌氖袌鲂枨笳隍?qū)動(dòng)涂裝技術(shù)的快速進(jìn)步，包括電器自動(dòng)化控制技術(shù)以及機(jī)器人智能化噴涂技術(shù)也正在蓬勃地展開，并已經(jīng)出現(xiàn)有價(jià)值的應(yīng)用。我們能夠感覺到，涂裝工業(yè)正在出現(xiàn)全方位的技術(shù)創(chuàng)新完善，即將帶來很多驚人的成果。

　　4其他行業(yè)涂裝的“油改粉”案例

　　粉末涂料的發(fā)展過程可以說是“油改粉”的過程?，F(xiàn)在還沒有被粉體替代的油漆涂裝，多半是因?yàn)槠秸?、厚度或者金屬色等傳統(tǒng)粉末涂裝技術(shù)的局限。在環(huán)保的驅(qū)動(dòng)下，隨著涂料技術(shù)的進(jìn)步，涂裝技術(shù)也在跟進(jìn)，很多以前一直無法接受粉末涂裝的，現(xiàn)在都在積極推行“油改粉”。

　　4.1彩鋼板涂裝的“油改粉”

　　彩鋼板涂裝“油改粉”也是個(gè)持續(xù)幾十年攻關(guān)而一直沒有工業(yè)化應(yīng)用突破的大課題。隨著涂裝設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步，特別是超細(xì)粉產(chǎn)品的應(yīng)用，最近終于取得了實(shí)質(zhì)性的突破。

　　在現(xiàn)有的彩鋼板油漆涂裝生產(chǎn)線上安裝我們發(fā)明的高速彩鋼板粉末涂裝機(jī)器，采用“兩涂一烤”新工藝，利用原來兩個(gè)烤爐中的一個(gè)進(jìn)行烘烤，成功實(shí)現(xiàn)了高速粉末涂裝，涂裝速度可達(dá)80~120 m/min，涂裝線速度不受限制可以更高。使用超細(xì)粉涂裝得到了平整度足夠好而厚度只有25~30μm的均勻涂層（底涂5μm，面涂20~25μm的兩涂層體系）。粉末涂層的性能明顯優(yōu)于同等涂料價(jià)值的液體涂層，加上節(jié)約的能耗、人工，特別是環(huán)保處理的高昂費(fèi)用，彩鋼板涂裝“油改粉”后，在環(huán)保節(jié)能、性能提升、成本降低等方面都取得很好的成果。我國每年有1 500萬t的彩鋼板生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)“油改粉”會(huì)帶來巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　4.2氟碳涂裝的“油改粉”

　　PVDF氟碳涂層是最耐候的金屬罩面涂層，能夠在幾十年的時(shí)間內(nèi)抵御紫外線而不分解變色。氟碳涂料的原材料昂貴，氟碳涂裝對平整度和厚度的要求都很高。而建筑涂層有大量的金屬涂層，需要金屬粉的技術(shù)完全過關(guān)。我們在氟碳粉的研發(fā)和推廣上已經(jīng)做了很多年的努力，取得了比較好的結(jié)果。但因?yàn)槌杀竞土?xí)慣的關(guān)系，并沒有全面推廣開?，F(xiàn)在因?yàn)榄h(huán)保驅(qū)動(dòng)，氟碳涂裝的“油改粉”成為公認(rèn)的發(fā)展趨勢，突然開始快速發(fā)展。

　　4.3汽車輪轂涂裝的“油改粉”

　　傳統(tǒng)汽車輪轂涂裝工藝是“一粉二油+打磨的三涂三烤”，即：底粉+烘烤→打磨→中涂色漆+烘烤→粉末或油漆罩光+烘烤?，F(xiàn)在粉末涂層平整度能夠達(dá)到要求，嘗試改為“三粉不打磨的三涂三烤”的新工藝：底粉+烘烤→中涂色漆+烘烤→粉末罩光+烘烤，或者直接把底涂和中涂合二為一，特別是現(xiàn)在金屬粉末涂料技術(shù)的突破，能夠達(dá)到液體涂層的金屬效果，而粉末涂裝能夠做出液體涂裝做不到的厚實(shí)涂層，充分利用粉末涂裝的優(yōu)勢，采用“三粉不打磨的三涂二烤”新工藝：底中二合一粉末+烘烤→粉末罩光+烘烤。

　　采用新的粉末涂裝工藝涂裝輪轂，技術(shù)難點(diǎn)在于需要改進(jìn)噴涂設(shè)備和工藝條件，避免輪轂靜電噴涂時(shí)的法拉第籠效應(yīng)，使內(nèi)外都達(dá)到相對均勻的涂層厚度。相關(guān)設(shè)備和噴涂工藝的改進(jìn)和完善還在進(jìn)行，其中涉及很多涂裝新技術(shù)新工藝，需要相關(guān)設(shè)備技術(shù)研發(fā)的配合。

　　4.4集裝箱涂裝的“油改粉”和“水改粉”

　　集裝箱涂裝去年因?yàn)榄h(huán)保政策“一刀切”，限期完成“油改水”。經(jīng)過大半年的應(yīng)用實(shí)踐，逐漸發(fā)現(xiàn)水性涂裝其實(shí)VOC含量仍然很高，性能也不夠好，加之噴掉的涂料不能回收等很難改進(jìn)的問題，現(xiàn)在集裝箱涂裝也在進(jìn)行“油改粉”和“水改粉”的大動(dòng)作。

　　4.5自行車摩托車涂裝的“油改粉”

　　自行車、摩托車和電動(dòng)車等（下面統(tǒng)稱自行車）的涂裝對裝飾效果要求都很高。自行車涂裝追尋環(huán)保節(jié)能的道路也是比較曲折的。因?yàn)椤坝透乃焙芊奖?，很多公司?yōu)先選擇“油改水”。但在花費(fèi)很大精力基本解決金屬色、貼水標(biāo)等問題之后，卻發(fā)現(xiàn)仍然無法達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而投巨資建設(shè)廢氣處理裝置，然后發(fā)現(xiàn)環(huán)保運(yùn)行成本太高，已經(jīng)失去了市場競爭力。用超細(xì)粉進(jìn)行自行車涂裝，充分發(fā)揮超細(xì)粉的平整度和厚度優(yōu)勢，加上全綁定金屬粉能夠做出液體涂層的金屬效果，超細(xì)粉涂裝自行車成為未來自行車涂裝的優(yōu)選?，F(xiàn)在遇到的問題是傳統(tǒng)粉末涂裝設(shè)備的技術(shù)局限，需要改進(jìn)設(shè)備才能夠滿足自行車涂裝的需求。

　　自行車涂裝的特點(diǎn)是：工件體積大，面積小，噴涂回收粉很多；車架靜電死角很多，需強(qiáng)化前補(bǔ)和后補(bǔ)噴涂；而自行車涂裝本身的多涂層以及花色套色多，每次噴涂批量小，涂裝套色或者貼花標(biāo)工序繁瑣；加上涂裝線速快，顏色多，換色頻繁，涂裝次品肯定有，不可避免要返噴，返噴涂層的膜厚不能太高，否則影響涂層質(zhì)量等。可以說，自行車涂裝集中了對傳統(tǒng)粉末涂裝技術(shù)和設(shè)備的所有挑戰(zhàn)。

　　我們使用超細(xì)粉和全綁定金屬粉技術(shù)解決了平整度、厚度和金屬效果的問題；發(fā)明了“兩涂一烤”甚至“三涂一烤”新工藝，簡化生產(chǎn)工序，節(jié)約生產(chǎn)成本；發(fā)明了專門噴涂死角的噴粉槍進(jìn)行死角部位的前補(bǔ)涂裝；并設(shè)計(jì)了高效噴涂的噴房和快速清洗換色的回收裝置?？傊?，我們嘗試解決自行車“油改粉”過程中遇到的必須要解決的各種難題，這些問題一個(gè)一個(gè)地被解決，逐漸推動(dòng)了整個(gè)粉末涂裝技術(shù)的進(jìn)步。我們把自行車粉末涂裝看作是汽車涂裝“油改粉”的預(yù)演，一步一步接近汽車涂裝“油改粉”的目標(biāo)。

　　4.6中密度板和塑膠部件的粉末涂裝

　　中密度板和塑膠部件都是不耐溫的部件，需要低溫粉末涂裝。中密度板涂裝的市場需求巨大，而塑膠涂裝產(chǎn)品涉及汽車、電器、家電等很多領(lǐng)域。我們技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)放在低溫粉末涂裝技術(shù)上，嘗試在2個(gè)方面做技術(shù)突破：一是研發(fā)低溫固化的粉末涂料；二是采用催化紅外加熱器快速加熱。目前的成果很鼓舞人，涂裝超細(xì)粉用紅外加熱器，在120℃×3 min的烘烤條件下完成固化，得到了讓客戶比較滿意的涂層性能。

　　總之，各個(gè)行業(yè)普遍存在的同質(zhì)化競爭和環(huán)保壓力，大大推動(dòng)了粉末涂裝替代溶劑型涂裝或水性涂裝的過程。市場需求永遠(yuǎn)是產(chǎn)業(yè)更新和技術(shù)進(jìn)步的最大推動(dòng)力，調(diào)動(dòng)了整個(gè)行業(yè)在積極行動(dòng)，很多一直困擾粉末涂裝界的行業(yè)痛點(diǎn)正在被逐漸解決，而技術(shù)的進(jìn)步又催生更大的市場需求。

　　5汽車涂裝“油改粉”的技術(shù)發(fā)展方向

　　超細(xì)粉技術(shù)和全邦定金屬粉末涂料技術(shù)，解決了平整度、厚度和金屬效果這3個(gè)妨礙粉末涂裝向高端涂裝發(fā)展的最大難題，隨著“油改粉”過程中涂裝設(shè)備問題逐步被解決，會(huì)刺激大量的人力和物力資源的投入，全面推動(dòng)汽車粉末涂裝相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展。

　　5.1汽車粉末涂料技術(shù)的發(fā)展

　　首先，汽車涂裝需要的高性能粉末涂料會(huì)在短時(shí)期內(nèi)快速發(fā)展。理論上，因?yàn)闃渲姆肿恿坎皇芟拗疲勰┩苛峡梢宰龀鲂阅芨觾?yōu)越的產(chǎn)品。汽車涂裝的高要求，會(huì)極大地推動(dòng)高端粉末涂料的多樣化發(fā)展。

　　其次，研發(fā)新的粉末涂裝工藝成果累累。比如，我們率先開發(fā)的“兩涂一烤”汽車涂裝新工藝，會(huì)得到進(jìn)一步完善和廣泛應(yīng)用。在汽車涂裝上做“兩涂一烤”，可以解決以下問題：將底涂和面涂合二為一，既有底涂的附著力和抗腐蝕功能，又有面涂的顏色和耐候功能；原來需要打白底再涂裝的“兩涂兩烤”的鮮艷色，今后可以用“兩涂一烤”完成；對需要罩高光透明涂層的金屬涂層，用“底粉+金屬粉+透明粉”的“三涂一烤”工藝一次完成。相信還有更多的適合粉末涂裝的新工藝、新涂料品種將被開發(fā)和應(yīng)用。

　　5.2對涂裝設(shè)備技術(shù)的需求

　　全面實(shí)現(xiàn)汽車粉末涂裝需要的不僅是新的粉末涂料技術(shù)，還對粉末涂裝設(shè)備的相關(guān)技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。汽車涂裝對高品質(zhì)的要求，都是對傳統(tǒng)技術(shù)的挑戰(zhàn)，也是技術(shù)進(jìn)步的好機(jī)會(huì)。根據(jù)汽車涂裝的苛刻要求，提出了一些新的技術(shù)研發(fā)理念。

　　5.2.1快速清洗和換色設(shè)備的開發(fā)

　　用傳統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行汽車粉末涂裝，設(shè)備的清洗換色是個(gè)問題。根據(jù)具體情況研發(fā)設(shè)計(jì)出一套能夠簡易清洗并快速換色的系統(tǒng)，滿足汽車涂裝的要求。還設(shè)計(jì)了配置兩套并聯(lián)的涂裝設(shè)備，一套進(jìn)行涂裝使用，另一套做清洗換色，二套交替使用，換色不耽誤生產(chǎn)。

　　5.2.2全上粉噴槍的研發(fā)

　　為了解決粉末涂裝回收設(shè)備的清洗問題，我們提出全上粉噴槍的研發(fā)課題，讓噴出的粉末全部噴到工件上，這樣，汽車涂裝的效率會(huì)更高。

　　5.2.3專噴死角噴槍的研發(fā)

　　粉末涂裝還特別需要能夠克服靜電法拉第籠效應(yīng)的噴死角的噴槍，讓死角的噴涂不再成為不可能的工作。這既是涂裝工程師夢寐以求的好事，又是汽車涂裝必須解決的問題。

　　我們發(fā)現(xiàn)：針對粉末靜電噴涂的相關(guān)研發(fā)是一個(gè)不很成熟的領(lǐng)域，公開發(fā)表的文獻(xiàn)不多。研究內(nèi)容屬于高壓靜電的理論和空氣動(dòng)力學(xué)的交叉學(xué)科，很多研發(fā)成果關(guān)系到商業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用，公開發(fā)表也很少。希望行業(yè)內(nèi)的專家學(xué)者認(rèn)識(shí)到這件事的重要性，都積極地參與進(jìn)一步測試和應(yīng)用試驗(yàn)，也許有機(jī)會(huì)發(fā)展成為一個(gè)對涂裝有價(jià)值的設(shè)備產(chǎn)品。

　　5.3關(guān)于“油改水”及水性涂料

　　水性涂料是值得推薦使用的環(huán)保型涂料，與粉末涂料相比各有優(yōu)缺點(diǎn)。遇到廢氣排放問題，客戶做“油改水”的決定比做“油改粉”容易，因?yàn)椤坝透乃毙枰脑O(shè)備改動(dòng)不大，投資很小，而粉末涂裝需要建立全新的涂裝設(shè)備。遺憾的是，目前水性涂料的技術(shù)還不夠成熟，絕大多數(shù)涂料的VOC含量還比較高，而且性能也不夠穩(wěn)定、不夠好。即使從發(fā)展的最終結(jié)果評估，水性涂料的成本也比較高，性能沒有粉末好，甚至不如溶劑型涂料。水性涂裝最大的問題還是廢氣和廢渣的處理困難。

　　總結(jié)各個(gè)行業(yè)的水性涂料應(yīng)用結(jié)果，的確大量地減少了有機(jī)溶劑的排放，但隨之產(chǎn)生的副作用卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)期。特別是后期制作環(huán)保設(shè)備的投資巨大，總費(fèi)用大大超過新上一套粉末涂裝設(shè)備的投資；最難接受的是，廢氣、廢渣和廢水的環(huán)保處理費(fèi)用太高，影響產(chǎn)品競爭力。水性涂裝的整體運(yùn)行費(fèi)用，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與粉末涂裝相比，比油性涂裝的費(fèi)用也高很多，也就是說，目前采用水性涂裝減少溶劑揮發(fā)的好處，并不能抵消水性涂裝帶來的弊病和額外的費(fèi)用。實(shí)際上，很多成功進(jìn)行了“油改水”的客戶現(xiàn)在不得不進(jìn)行“水改粉”，既是綜合考慮的結(jié)果，也是環(huán)保的必然選擇。集裝箱涂裝和一些自行車涂裝都走了先做“油改水”，后又“水改粉”的彎路。

　　從環(huán)保、涂層性能、涂裝成本等最主要因素考慮，水性涂料是在粉末涂料無法實(shí)施涂裝的情況下的合適選擇，如木材家具、水泥、低溫會(huì)熔化的塑膠部件等適合水性涂裝。對粉末涂裝最終可以完成的涂裝，水性涂裝只是發(fā)展過程中的權(quán)宜方法。因?yàn)槠秸?、厚度和金屬效果不再是妨礙實(shí)現(xiàn)高裝飾涂層的限制因素，汽車涂裝的未來一定是粉末涂裝。水性涂料很可能只是一個(gè)階段性產(chǎn)品。

　　6對汽車車身粉體涂裝的預(yù)測

　　大量的技術(shù)進(jìn)步以及其他行業(yè)“油改粉”的成功案例，讓汽車涂裝的“油改粉”進(jìn)入了倒計(jì)時(shí)。現(xiàn)在妨礙汽車粉末涂裝的最大障礙，不是相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步完善，而是很多新技術(shù)無法滿足汽車涂裝生產(chǎn)高度的穩(wěn)定性和可靠性要求。無論是我們繼續(xù)等待，直到自行車、輪轂等高品質(zhì)粉末涂裝逐漸積累起豐富的經(jīng)驗(yàn)，還是有敢為人先地由汽車廠出面來組織各個(gè)供應(yīng)商加快研發(fā)速度，汽車整車的粉末涂裝已經(jīng)指日可待。下面是對涂料和涂裝設(shè)備技術(shù)未來發(fā)展的一些看法。

　　6.1粉末涂層質(zhì)量和品種

　　隨著汽車粉末涂裝的市場需求明朗，可以預(yù)測到，高端粉末涂料的品種會(huì)快速增加，粉末涂裝的汽車涂層質(zhì)量會(huì)明顯提升。具體表現(xiàn)在汽車涂層的平整度和鮮艷度不會(huì)因?yàn)槭欠勰┩垦b而降低，而更具金屬質(zhì)感，更有特色的涂層會(huì)不斷出現(xiàn)；涂層的抗劃傷性能大大提升，而同時(shí)耐沖擊性、抗腐蝕性和耐候性也顯著提升。粉末涂裝的汽車一定具有更高的涂層質(zhì)量。

　　6.2粉末涂裝設(shè)備和涂裝工藝

　　6.2.1烘烤爐

　　催化燃?xì)饧t外加熱技術(shù)最近發(fā)展很快，中長波紅外線對涂層固化效率很高，用于粉末涂料的固化是非常好的選擇，有案例證明比現(xiàn)有熱風(fēng)加熱耗能減少高達(dá)75%。這種紅外加熱器可以根據(jù)汽車形狀而動(dòng)態(tài)配置，逐漸發(fā)展為智能控制，實(shí)現(xiàn)近距離定量快速加熱固化，不僅能耗大幅度下降，效率也會(huì)大大提高。

　　6.2.2噴粉槍

　　噴粉槍也需要與電器自動(dòng)化的機(jī)器手配合，在出粉量、氣流靜電電壓和距離等多個(gè)參數(shù)上實(shí)現(xiàn)智能控制，而且根據(jù)需要開發(fā)不同種類的噴槍。有安裝在靈活的機(jī)器手上專門做前補(bǔ)噴涂的“死角噴槍”，主要噴涂靜電法拉第籠效應(yīng)較強(qiáng)的死角位置；也有噴涂大面積的“全上粉噴槍”，噴出的粉末幾乎全部被吸附到工件上。每把噴槍均有自動(dòng)調(diào)節(jié)噴涂參數(shù)的智能功能，根據(jù)設(shè)置的膜厚噴涂適量的粉末，確保均勻優(yōu)質(zhì)的涂層。所有噴槍及連接管道都具有自動(dòng)快速吹洗功能，在換色時(shí)快速完成自動(dòng)清洗。

　　7結(jié)語

　　超細(xì)粉技術(shù)和全綁定金屬粉技術(shù)的發(fā)明和工業(yè)應(yīng)用，解決了妨礙汽車涂裝“油改粉”的平整度、厚度和金屬效果的三大難題，奠定了汽車整車涂裝“油改粉”的技術(shù)基礎(chǔ)。但要成功實(shí)現(xiàn)是一個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)工作，需要加強(qiáng)和完善包括粉末涂料技術(shù)和涂裝設(shè)備技術(shù)在內(nèi)的一系列協(xié)作創(chuàng)新，工作量大，涉及范圍廣，需要整個(gè)行業(yè)的共同努力。強(qiáng)勁的市場需求是挑戰(zhàn)更是機(jī)會(huì)，加強(qiáng)技術(shù)交流，整車廠牽頭，跨行業(yè)的合作，現(xiàn)在是積極實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新價(jià)值的最佳時(shí)機(jī)。

　　詳見《現(xiàn)代涂料與涂裝》2019-10

更新日期：2023-02-15

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