水性汽車零部件涂料研究進(jìn)展
汽車零部件是指除組成汽車的所有零件和部件,零件指不能拆分的單個(gè)組件,部件指實(shí)現(xiàn)某個(gè)動(dòng)作或功能的零件組合。汽車零部件是汽車工業(yè)的重要組成部分,是汽車工業(yè)發(fā)展最為重要的基礎(chǔ)。改革開(kāi)放以來(lái),中國(guó)汽車工業(yè)飛速發(fā)展,汽車銷量自2013年以來(lái)一直維持在2000萬(wàn)輛以上,2018年累計(jì)銷量高達(dá)2810萬(wàn)輛(包括乘用車和商用車),占當(dāng)年全球汽車銷量(9650萬(wàn)輛)的近1/3。在汽車工業(yè)帶動(dòng)下,汽車零部件制造在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同等方面取得了顯著成績(jī)。根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示,2010—2019年,我國(guó)汽車零部件制造行業(yè)銷售收入呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),不僅國(guó)內(nèi)市場(chǎng)增長(zhǎng)明顯,汽車零部件出口同樣保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。汽車零部件種類繁多,涉及的上游產(chǎn)業(yè)眾多,主要包括鋼鐵,鋁材,塑料,涂料,橡膠,電子元件,機(jī)械,紡織,玻璃,陶瓷,皮革,有色金屬等,其中涂料是保護(hù)汽車零部件很重要的一個(gè)上游產(chǎn)業(yè)。本文對(duì)汽車零部件進(jìn)行了分類匯總,并對(duì)汽車零部件所用涂料體系的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)和綜述。
一輛普通的乘用車由1萬(wàn)個(gè)左右零部件組成,種類繁多且復(fù)雜,根據(jù)車身構(gòu)造可以將汽車零部件的分為四大類。(1)動(dòng)力及傳動(dòng)零部件,包括發(fā)動(dòng)機(jī),濾清器,變速箱,離合器,傳動(dòng)軸,剎車片,壓縮機(jī),散熱器,油箱,氣缸體,轉(zhuǎn)向機(jī),齒輪箱,取力器,蓄電池等。(2)車身內(nèi)飾零部件,包括方向盤,安全氣囊,門飾板,儀表盤,座椅,方向盤,空調(diào),音響,腳墊,方向盤套,遮陽(yáng)板,車內(nèi)后視鏡,立柱護(hù)板,吸頂燈,中控鎖;(3)車身外飾零部件,包括保險(xiǎn)杠,后視鏡,玻璃,車燈,進(jìn)氣柵格,擋泥板,輪轂蓋,牌照框,后尾門,門把手,天窗,導(dǎo)流板;(4)行駛系統(tǒng)零部件,包括懸架系統(tǒng),鋼板彈簧,減震器,輪轂,輪胎,車橋,底盤,車架,前后橋,鋼圈總成,半軸,螺栓。
按照使用材料類型對(duì)汽車零部件數(shù)量進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如圖1所示。
圖1 汽車零部件按照所用基材占比匯總
從圖1可以看出,汽車零部件分類中,金屬類的零部件數(shù)量占比較大,超過(guò)一半的份額,其次是塑料類(如,電子電器)和飾品類。其中絕大部分汽車零部件需要涂料的涂覆和保護(hù),保護(hù)其不被腐蝕,增加其美觀和舒適程度。不同的零部件采用截然不同的涂料和涂裝體系。根據(jù)汽車零部件基材進(jìn)行分類匯總,并對(duì)使用的材料類型和涂料類型進(jìn)行了匯總和舉例,如表1所示。
表1 汽車零部件基材分類以及所用涂料類型
在“十三五”規(guī)劃中,政府鼓勵(lì)實(shí)現(xiàn)汽車涂料及零部件涂料環(huán)?;l(fā)展。受下游驅(qū)動(dòng),在過(guò)去幾年里,汽車零部件涂料的環(huán)?;瘜?shí)現(xiàn)了高速發(fā)展。其中,涂裝水性化是汽車零部件發(fā)展較快的一個(gè)方向。據(jù)有關(guān)資料顯示,在2019年,約2萬(wàn)t水性涂料用于汽車零部件,并將保持5%的年增長(zhǎng)率,是繼集裝箱用水性涂料、鋼結(jié)構(gòu)用水性涂料后,又一水性涂料發(fā)展迅猛的領(lǐng)域。由于汽車零部件品種繁多,目前尚無(wú)一家涂料企業(yè)可以提供全部的涂料體系,大多是針對(duì)某種或某幾種零部件涂料進(jìn)行研發(fā)和供應(yīng)。其中金屬汽車零部件水性涂料發(fā)展較快,而塑料零部件(如保險(xiǎn)桿等)仍以溶劑型雙組分聚氨酯涂料為主,水性化進(jìn)展較慢。
據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2014—2018年,隨著汽車銷量的提升,汽車零部件涂料銷量隨之上漲,2018年中國(guó)汽車金屬零部件用涂料細(xì)分市場(chǎng)如圖2所示。
圖2 2018年中國(guó)汽車金屬零部件涂料細(xì)分市場(chǎng)占比
車橋和輪轂的涂料用量位列前兩位,兩者涂料占比合計(jì)超過(guò)60%,其中輪轂包括鋁制輪轂和鋼制輪轂,乘用車多以鋁輪轂為主,商用車多以鋼輪轂為主。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、車架和減震器三者旗鼓相當(dāng),并列第3位。在金屬零部件用涂料中,水性化發(fā)展較快的應(yīng)屬車橋和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)涂料,引領(lǐng)水性化發(fā)展,其中車橋用水性涂料已經(jīng)超過(guò)50%,而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用水性涂料也已經(jīng)達(dá)到30%~40%的份額;而鋁輪轂用涂料的水性化進(jìn)展緩慢,占比較低,輪轂涂料水性化主要還是集中在鋼輪轂用涂料。
針對(duì)當(dāng)前轟轟烈烈的汽車零部件涂料水性化趨勢(shì)和進(jìn)展,本文總結(jié)了市面上一些重要的汽車零部件的傳統(tǒng)涂料涂層體系和水性涂料涂層體系,如表2所示。
表2 汽車零部件涂料涂層配套體系
由表2可以看出,大部分汽車零部件已經(jīng)有相關(guān)的配套水性涂料解決方案,有的已經(jīng)成熟應(yīng)用,有的性能還在不斷地提高和完善中。
針對(duì)不同的汽車零部件水性涂料解決方案,本文分享了2個(gè)較有特點(diǎn)的水性涂料解決方案。
3.1汽車零部件防護(hù)解決方案——水性丙烯酸環(huán)氧雜化體系底面合一涂料
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)涂料一般是溶劑型環(huán)氧底漆和聚氨酯面涂的配套形式,由于施工比較復(fù)雜,加上聚氨酯面漆容易起泡,而底面合一水性丙烯酸環(huán)氧雜化體系一次成膜60~80μm,涂膜具有較好的耐鹽霧、硬度及耐候性等,滿足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的涂層性能需求,已經(jīng)成功應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī);涂膜在滿足性能要求的同時(shí),既可以減少施工的復(fù)雜程度,又可以降低成本,減少VOC的排放,經(jīng)濟(jì)環(huán)保的水性解決方案。
3.2汽車零部件臨時(shí)性防護(hù)解決方案——水性可剝離涂料
汽車零部件涂裝后在生產(chǎn)、運(yùn)輸和搬運(yùn)過(guò)程中,涂膜容易受到磕碰、刮擦、灰塵、污垢、指紋等影響,為了避免此類影響,水性可剝離涂料的臨時(shí)性防護(hù)提供了有效的解決方案,具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?;谒钥蓜冸x乳液提供臨時(shí)性防護(hù)的水性解決方案,可用于汽車零部件的臨時(shí)性保護(hù)應(yīng)用,例如,輪轂的保護(hù)或改色、汽車保險(xiǎn)桿涂層面漆保護(hù)、汽車車門涂層面漆保護(hù)、汽車4S店噴漆房墻壁保護(hù)等。當(dāng)保護(hù)結(jié)束后輕松剝離即可,為客戶解決后顧之憂。
汽車零部件涂料的環(huán)?;厔?shì)愈加明顯,以水性涂料為代表的環(huán)保涂裝是未來(lái)發(fā)展的方向之一。從目前來(lái)看,汽車零部件涂料的水性化任重而道遠(yuǎn),還有許多問(wèn)題需要原材料企業(yè)和涂料企業(yè)密切配合,開(kāi)發(fā)出環(huán)保性更佳、性能更優(yōu)、性價(jià)比更好的水性解決方案,推動(dòng)汽車零部件的水性化進(jìn)程。
本文作者:束樹(shù)軍
本文來(lái)源:2021年《涂料工業(yè)》第4期