中涂层在汽车涂装的应用

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中涂层介于底漆与面漆之间 , 它主要功能是改善底材表面和底漆层的平整度 , 为面漆层提供良好的基底 , 这样有利于面漆涂层的鲜映性和丰满度及整个涂层的装饰性 , 故中涂层应具有以下特性 :
(1) 应与底面漆涂层配套性良好 , 涂层间的结合力强 , 硬度配套适中 , 不会被面漆中的溶剂所咬起
(2) 具有填平性 , 能消除涂漆底材表面上的划纹等微小缺陷
(3) 耐磨性能良好 , 在湿打磨后能得到平整光滑的表面 , 能高温烘干 , 干性好 , 打磨时不沾砂纸。现在国外已有不打磨的中涂层 , 自身就具备因良好的展平性而形成的平整光滑表面。
    目前汽车用中涂层主要有两大类 : 一类是溶剂型聚酯 / 三聚氰胺树脂体系 , 有中固体分 ( 达 47 %) 或高固体分 (60 % 或以上 ) 之分 另一类采用水性阴离子型聚酯 / 三聚氰胺树脂系统。一般认为 , 中涂层所用涂料体系发展方向是水性化、高固体化和粉末化。甚至有人预测 , 到 2005 年中涂层所采用的涂料体系中有 88 % 为水性、 12 % 为溶剂型。但在实际实施中 , 若涂装流水线采用水性 , 则所用设备和流水线都要更换 , 实际上在新开辟的流水线上用水性体系完全有可能。然而水性涂料在流水线上运转时 , 常遇到温湿度问题以及一些因水挥发时所带来的漆膜缺陷问题。而高固体分涂料却可以完全采用现有流水线和设备 , 同时也能符合环保要求。
    作为水性涂料 , 很重要一点是其性能要与溶剂型涂料相当 , 要达到这样的性能 , 其所采用的合成树脂必须在水介质中分散稳定 , 但往往会将亲水性很强的极性基团导入。一般来说 , 是在树脂分子中导入羧基 , 用挥发性胺加以中和 , 再设法加以分散稳定化 其主要制备方法有直接法和间接法 ( 转相乳化法 ); 所谓直接法是在以乳化聚合为代表的水性介质里进行聚合 , 以获得直接乳化的分散性树脂 , 这样的树脂相对分子质量大 , 且具有高极性 , 与固化剂进行交联反应。由于高相对分子质量的树脂的熔融而呈现出自行成膜的物性 , 其涂料的流变特性显示出触变性至假塑性流动。而间接法却是包括汽车涂料在内的水性工业涂料更常用的制造方法 , 它是在无溶剂或有机溶剂中先进行树脂合成 ( 油相 ), 随后在水介质中进行乳化分散 ( 水相 ), 与固化剂反应而得到与一般溶剂型涂料相同的交联涂膜物性 , 其涂料流变特性显示出牛顿型流动至缓慢的触变黏性。这种转相乳化工艺是由减黏至增黏 ( 从油相至水相的相转移 ) 直至减黏水分散过程 , 而这种相转移状态 , 因所用树脂的特性 ( 酸价、羟值、相对分子质量、结构、极性等 ) 、助溶剂的种类和数量、中和剂的种类和数量而异。如果形态不同的两种以上树脂加以并用 , 则此现象更为复杂 , 而在干燥时却会从水相转回油相。如果相转移点控制不好的话 , 易发生涂膜失光、缩边等缺陷 , 这就是说 , 相转移点的控制是水性涂料用树脂设计的关键之处。
作为水性中涂层 , 除具有前述中涂层特性外 , 还需要有抗气泡性和防流挂性 , 而这些因采用间接法制得的水性涂料 , 具有缓慢的触变性并添加缓慢固化的固化剂可以解决气泡和流挂等问题。
    涂料的水性化是由底到面逐步发展的 , 底漆已经水性化 , 中涂开始水性化。 20 世纪 80 年代末期 , 在大部分汽车涂装线上开始使用水性金属闪光底色漆。进入 90 年代 , 加快了使用水性化的步伐 , 尤其是欧洲 , 中涂层涂料已实现了水性化。日本水性化工作的研究也已经完成 , 日产汽车公司村山工厂使用日本油脂公司生产的水性中涂层涂料。但由于生产成本高 , 环保要求没有欧美苛刻 , 所以日本没有全面推广。
     粉末涂料在中间涂层中已经开始使用。在 1982 年日本日产公司已开始使用粉末中涂 ,80 年代中期 , 通用汽车公司在一个货车厂使用粉末中涂 , 近年来又在三个小型货车上使用。但是粉末中涂在投入生产线使用以前 , 有几个大的难点。其中最大的难点是如何形成平滑均匀的涂膜、粉末粒子的微粒化技术以及涂装装置的稳定供给。如今 , 涂料和涂装方法的开发都取得了进展 , 比溶剂型涂料差的涂膜外观也得以提高 , 涂料的稳定供给以及涂装效率的改善已成为可能。
    最近两年 , 带颜色的中间涂层已在美国广泛采用 , 优点是中涂的颜色与面漆的颜色配套 , 提高了外观装饰性 , 由于采用带色中涂 , 面漆中金属闪光底色漆的厚度可以从 20 μ m 降到 15 μ m, 而金属闪光漆的遮盖量可以降低到 25 μ m 。这样 , 减少了涂料的用量 , 减少了流挂等弊病 , 降低了返修率。