高發(fā)泡型汽車(chē)車(chē)底抗石擊涂料應(yīng)用研究

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    1、前言

    汽車(chē)在快速行駛過(guò)程中，路面上飛濺的沙石直接對(duì)車(chē)底板、輪罩、下邊梁等部位進(jìn)行強(qiáng)烈沖擊，從而使汽車(chē)電泳涂層遭到破壞，涂層一旦被破壞，就會(huì)產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象。同時(shí)高速運(yùn)行的汽車(chē)車(chē)底被沙石撞擊發(fā)出的噪音直接影響車(chē)內(nèi)的舒適感。為了使汽車(chē)具有良好的防銹性、隔音降噪性、密封性，必須在車(chē)底板、輪罩、下邊梁等部位進(jìn)行特殊防護(hù)。目前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)主機(jī)廠普遍采用的是在車(chē)底噴涂1.5mm~2.0mm厚的PVC抗石擊涂料對(duì)車(chē)底進(jìn)行防護(hù)，以緩沖砂石沖擊車(chē)身底涂產(chǎn)生的噪音。

    2、抗石擊涂料簡(jiǎn)介

    PVC抗石擊車(chē)底涂料是由聚氯乙烯樹(shù)脂、增塑劑、填料、以及附著力促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑等添加劑混合而成的高固體份、無(wú)溶劑型涂料，是一種固體份可達(dá)96%以上的粘稠膏狀物質(zhì)。PVC抗石擊車(chē)底涂料的固化需在一定烘烤溫度下，經(jīng)一定時(shí)間熔融塑化（140℃，30min），熔融塑化后的涂層具有柔韌性好、附著力強(qiáng)、耐磨耗、耐沖擊、耐低溫、耐腐蝕性、隔音性好等性能。PVC車(chē)底抗石擊涂料在80年代由德國(guó)大眾汽車(chē)引入中國(guó)，并以其優(yōu)異的性能、操作性、低成本性迅速普及，幾乎占據(jù)了國(guó)內(nèi)所有的汽車(chē)抗石擊涂料的市場(chǎng)。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步，消費(fèi)者對(duì)整車(chē)的乘坐舒適性提出了更高的要求。普通的抗石擊涂料已經(jīng)無(wú)法滿足消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)NVH性能的需求，因此高發(fā)泡型抗石擊涂料便應(yīng)運(yùn)而生。

    3、高發(fā)泡型抗石擊涂料

    高發(fā)泡型抗石擊涂料是在PVC型抗石擊涂料中添加發(fā)泡劑，與普通型相比，高發(fā)泡型施工完畢烘烤固化后體積會(huì)膨脹，其單臺(tái)車(chē)用量也會(huì)大幅度降低，同時(shí)固化后干膜密度更低，因此達(dá)成降低汽車(chē)自重的目的。高發(fā)泡型抗石擊涂料固化后的疏松多孔結(jié)構(gòu)更加有利于隔音降噪，一般設(shè)計(jì)高發(fā)泡型抗石擊涂料的發(fā)泡倍率在150%到250%之間。高發(fā)泡型抗石擊涂料基本配方見(jiàn)表1。

   3.1發(fā)泡機(jī)理：

    涂料固化過(guò)程中，發(fā)泡劑受熱發(fā)揮作用使涂層變成疏松多孔狀的結(jié)構(gòu)。發(fā)泡劑的種類(lèi)很多,從產(chǎn)生發(fā)泡氣體的機(jī)理來(lái)看,有化學(xué)發(fā)泡劑和物理發(fā)泡劑兩大類(lèi),化學(xué)發(fā)泡劑是指發(fā)泡劑在受熱時(shí)發(fā)生熱分解放出氣體,使基材發(fā)泡；而物理發(fā)泡劑在受熱時(shí)不發(fā)生分解,而是靠受熱時(shí)本身的蒸氣壓使基材發(fā)泡。

    高發(fā)泡型抗石擊涂料中的發(fā)泡劑一般為物理發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在受熱后中間氣體膨脹使基材形成彈性良好的密閉球體，本文介紹的產(chǎn)品中發(fā)泡劑為微球發(fā)泡劑，屬于物理發(fā)泡，微球發(fā)泡劑由熱可塑性殼體和殼體包裹的碳?xì)浠�合物組成。發(fā)泡劑受熱后產(chǎn)生氣體膨脹，使固化成膜后的涂料具有了一定的膨脹率，從而使涂層膨脹變成微孔疏松膜狀物。

    3.2隔音降噪原理：

    噪音聲波在傳播過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到障礙物，這是聲波將從一個(gè)介質(zhì)（空氣）傳播到另一個(gè)介質(zhì)中去。由于這兩種介質(zhì)的聲學(xué)性質(zhì)不同，一部分聲波從障礙物表面上反射回去，而另一部分聲波則投射到障礙物里面去。當(dāng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中那個(gè)收到的砂石沖擊波通過(guò)彈性均勻多孔的高發(fā)泡型抗石擊涂料時(shí)，砂石沖擊波在高發(fā)泡型抗石擊涂料的微孔中產(chǎn)生摩擦和粘滯阻力，聲波轉(zhuǎn)化為熱能被吸收，使汽車(chē)在行駛過(guò)程中的砂石沖擊對(duì)駕駛者的影響降到最小。

    4、主要性能研究：

    高發(fā)泡型抗石擊涂料應(yīng)用于汽車(chē)車(chē)身上，是否可以滿足現(xiàn)場(chǎng)的施工工藝，能否達(dá)到應(yīng)有的作用，需要所有的性能指標(biāo)滿足汽車(chē)廠的標(biāo)準(zhǔn)要求，涂料的主要性能研究如下：

    4.1粘度性能：

    粘度是一個(gè)重要的施工參數(shù)。目前主要使用的是旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)法,是在固定的剪切速率下所測(cè)得的粘度,為表觀粘度。雖然它只是涂料的粘度曲線中的某一點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果,并不能完全反映涂料的流變性能,但這種方法測(cè)量簡(jiǎn)單,可做為現(xiàn)場(chǎng)施工的參考粘度。經(jīng)過(guò)在生產(chǎn)使用中的摸索,我們認(rèn)為高發(fā)泡型抗石擊涂料的粘度控制在40~75Pa.s較為合適。

    4.2隔音降噪性能研究

    高發(fā)泡型抗石擊涂料利用高分子之間交聯(lián)作用，可以提升其隔音降噪的性能，汽車(chē)行駛過(guò)程中，當(dāng)聲波通過(guò)高分子涂膜時(shí)，聲波在高發(fā)泡型抗石擊涂料分子鏈內(nèi)部產(chǎn)生摩擦和粘滯阻力，聲波轉(zhuǎn)化為熱能被吸收，使汽車(chē)在行駛過(guò)程中的噪音對(duì)駕駛者的影響降到最小。

    (1)將試樣按照190mm×190mm的尺寸涂抹在的電泳板上，按標(biāo)準(zhǔn)條件硬化。把鋼板放在外尺寸300mm×300mm，內(nèi)尺寸為200mm×200mm,厚度為20mm的普通鋼板中間，以14.7N.m的力按M8-50L的標(biāo)準(zhǔn)用螺絲、墊片、螺母將鋼板固定。

    (2)將試板以45°角固定后，在上方2m放置鐵錘（2.08g）每次一個(gè)依次落下。將收音器放在離地面豎直150mm，中心前水平40mm的位置，結(jié)果為8次的平均值。

    (3)高發(fā)泡型和普通型底涂車(chē)底涂料隔聲量對(duì)比結(jié)果:經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究可知，同一類(lèi)型涂料（高發(fā)泡型或普通型），涂膜越厚隔聲量越大，阻抗效果越好。相同涂膜厚度下，發(fā)泡倍率越高,隔聲量越大，隔聲效果好。在頻率為500Hz-5000Hz時(shí)，非發(fā)泡型涂料的隔音量為7.04db-16.52db，150%發(fā)泡涂料的隔音為14.32db-25.63db，200%發(fā)泡涂料的隔音量為20.11db-31.26db。

    4.3抗石擊性

    將產(chǎn)品均勻噴涂于150mm×70mm×0.8mm的電泳板上，干膜厚度保持在2mm左右，然后在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放置24h用于實(shí)驗(yàn)。用多功能石擊儀以吹氣壓力（0.4±0.03）MPa用9mm～15mm的碎石500g沖擊試片五次。取出試片觀察涂膜有無(wú)浮起、脫離等現(xiàn)象。然后將試片放入鹽霧實(shí)驗(yàn)機(jī)中72h，實(shí)驗(yàn)終了觀察試板出現(xiàn)銹蝕的個(gè)數(shù)，不好判斷是否銹蝕的地方，用小刀切開(kāi)涂抹后確認(rèn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，試板表面銹點(diǎn)數(shù)量為0，抗石擊性能良好。

    5、應(yīng)用研究

    5.1施工工藝：

    高發(fā)泡型抗石擊涂料采用了高壓泵噴涂法，高壓泵為進(jìn)口帶壓盤(pán)氣動(dòng)泵，壓縮比為55：1，空氣壓力控制在0.3~0.6MPa，通過(guò)調(diào)節(jié)高壓泵的進(jìn)氣壓力來(lái)獲得最佳霧化效果，噴槍為高壓無(wú)氣噴槍?zhuān)瑯尵嗫刂圃?00~1000mm，涂料在使用前需要用專(zhuān)用攪拌機(jī)攪拌30min左右，以保證涂料混合均勻，有較低的粘度，適于噴涂。

    5.2固化過(guò)程：

    高發(fā)泡型抗石擊涂料的固化過(guò)程屬物理變化，在汽車(chē)涂裝車(chē)間經(jīng)過(guò)中涂漆烤房和面漆烤房加熱后固化，涂料在40-80℃條件下開(kāi)始產(chǎn)生緩慢的反應(yīng)（可塑劑浸潤(rùn)聚氯乙烯樹(shù)脂粒子，產(chǎn)生膨潤(rùn)），在高于80℃后膨潤(rùn)急速進(jìn)行，最終可塑劑與聚氯乙烯完全熔融成為一體，同時(shí)在高溫烘烤作用下發(fā)泡劑會(huì)膨脹，完成固化過(guò)程。涂層完全固化需要140℃×30min。因此，涂膜需經(jīng)140℃以上烘烤溫度、歷時(shí)30min使之充分塑化，才能使性能達(dá)到最佳狀態(tài)，固化過(guò)程如圖6所示：

    5.3應(yīng)用位置：

    高發(fā)泡型抗石擊車(chē)底涂料主要使用于汽車(chē)底盤(pán)、輪罩等位置，起到防石擊、密封、防腐以及隔音減震等功能。高發(fā)泡型抗石擊涂料在包裝、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)、施工等方面與普通型沒(méi)有差別，主要差異在烘烤前后。普通型烘烤前后濕膜厚度與干膜厚度差別不大，而高發(fā)泡型烘烤后根據(jù)發(fā)泡倍率不同，干膜厚度會(huì)有不同程度的增加，因此應(yīng)用高發(fā)泡型抗石擊涂料需要注意對(duì)下序按照其它零部件的影響。

    5.4失效分析：

    （1）噴涂不暢：施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)噴槍扇面打不開(kāi)的現(xiàn)象，原因分析如下：第一是抗石擊涂料粘度太大，操作性不良，導(dǎo)致扇面不能打開(kāi)；第二是泵壓力不夠，導(dǎo)致扇面不能打開(kāi)。解決措施如下：第一步：排查設(shè)備壓力和加熱等參數(shù)是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，在工藝范圍內(nèi)調(diào)節(jié)參數(shù)；第二步：調(diào)整設(shè)備參數(shù)不能解決問(wèn)題可以更換產(chǎn)品批次或通知廠家調(diào)低抗石擊涂料粘度。

    （2）溢出：施工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)壓盤(pán)與桶之間的縫隙涂料溢出的現(xiàn)象，原因分析如下：第一是抗石擊涂料太稀，粘度太小；第二是桶使用時(shí)間太長(zhǎng)，桶壁不圓造成溢出；第三是壓盤(pán)使用時(shí)間太長(zhǎng)，損耗過(guò)多出現(xiàn)直徑不夠和彈性不足問(wèn)題導(dǎo)致涂料溢。解決措施如下：第一步：首先排查施工現(xiàn)場(chǎng)用抗石擊涂料是否有流淌現(xiàn)象，排除由于抗石擊涂料粘度小而導(dǎo)致問(wèn)題；第二步：排查桶和壓盤(pán)是否合格。

    （3）脫落：施工完之后進(jìn)行烤房完成固化易出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，原因分析如下：第一是抗石擊涂料附著力不符合標(biāo)準(zhǔn)要求導(dǎo)致與鋼板粘結(jié)不良；第二是烘烤溫度低，抗石擊涂料不能完全固化。解決措施：第一步：試驗(yàn)室檢測(cè)附著力，作為附著力是否合格的判斷依據(jù)，檢查烘烤溫度是否偏低；第二步：如果附著力試驗(yàn)不合格，烘烤溫度未見(jiàn)異常，需通知廠家調(diào)整抗石擊涂料中的粘結(jié)劑

    （4）氣泡：施工完之后進(jìn)行烤房完成固化易出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象，原因分析如下：第一是涂料本身混有氣泡；第二是涂料換桶或刷涂過(guò)程混入氣泡；第三是高溫高濕的夏季，暴露在空氣中的抗石擊涂料里的碳酸鈣吸收空氣中的水汽發(fā)生返潮現(xiàn)象，再進(jìn)烤房烘烤時(shí)水分蒸發(fā)，導(dǎo)致抗石擊涂料氣泡問(wèn)題。解決措施如下：第一步：檢查問(wèn)題車(chē)是否為壓線車(chē)，防止涂料在高溫高濕的空氣中長(zhǎng)期暴露，同時(shí)通知廠家調(diào)整配方，使用不易吸潮碳酸鈣或降低其比例等；第二步：更換另一批次產(chǎn)品，確認(rèn)是否為涂料中混入氣泡。

    6、結(jié)語(yǔ)

    高發(fā)泡型抗石擊涂料產(chǎn)品擁有良好的綜合性能，目前國(guó)外的汽車(chē)主機(jī)廠例如豐田、本田已經(jīng)進(jìn)行應(yīng)用，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠如長(zhǎng)城汽車(chē)、東風(fēng)柳州也已經(jīng)陸續(xù)使用高發(fā)泡型車(chē)底抗石擊涂料。隨著消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)舒適度、NVH性能、輕量化等要求的提高，高發(fā)泡型汽車(chē)抗石擊涂料應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。（來(lái)源：全球涂料網(wǎng)）（更多資訊請(qǐng)登錄：全球涂料網(wǎng) http://m.srglobaltrade.com/）