CN111944395A - 适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料及其制备方法和涂装的工艺 - Google Patents

适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料及其制备方法和涂装的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料及其制备方法和涂装的工艺；它原料按重量份数比计包括55.0‑70.0份的聚酯树脂、4.1‑6.0份的复合固化剂、0.5‑2.0份的流平剂、0.1‑0.6份的安息香、3.0‑8.0份的助剂、0.4‑1.2份的炭黑和20.0‑30.0份的硫酸钡；本发明采用四官能度羟烷基酰胺固化剂部分替代原粉末涂料中的聚异氰脲酸三缩水甘油酯，在保证粉末涂料充分固化的条件下使粉末涂层具有更高的交联密度和柔韧性，满足车架纵梁在粉末涂装后的折弯工艺和抗挤压要求。

Description

适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料及其制备方法和涂装的工艺
技术领域
本发明涉及汽车制造行业材料技术领域，具体涉及一种适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料及其制备方法和涂装的工艺。
背景技术
商用车车架一般由纵梁和横梁连接而成，是汽车底盘的主体，承载大部分汽车零部件并且使用环境恶劣，如果因腐蚀引起车架强度下降、断裂等可能会对整车安全产生严重影响，因此对车架的涂装性能要求比较高，国内外主要商用车生产厂家采用不同的车架纵梁涂装工艺进行应对。
国内外主要商用车厂家车架纵梁涂装工艺
Figure BDA0002610048690000011
结合上表：国内外主要商用车厂家车架纵梁涂装工艺现有技术的客观缺点如下：
1.国内主要商用车车架纵梁涂装工艺特点分析
国内商用车车架纵梁涂装基本上采用纵梁与横梁装配为车架总成后再进行阴极电泳的涂装工艺，其特点如下：
①车架纵梁的折弯工艺(根据需要)是在涂装工序前完成，无需开
发针对车架纵梁折弯工艺特性要求的涂装材料；
②车架涂装(总成)大多采用环氧阴极电泳漆体系，涂层中的环氧
树脂可以提供优异的耐盐雾性能，但环氧树脂经紫外线照射易断裂，造成涂层粉化，耐候性较差；用丙烯酸单体改性的环氧阴极电泳涂层能在一定程度上改善涂层耐候性，但会牺牲部分耐腐性能；
③高档商用车车架涂装都采用两涂层涂装工艺，即车架总成在阴极
电泳涂装后再喷涂一道丙烯酸聚氨酯面漆或聚脲面漆或聚酯粉末或喷蜡，车架涂装成本高，涂层性价比低；
④采用先车架总成装配再进行涂装时夹层及连接处涂装质量差，车架涂层易产生早期锈蚀。
2.国外主要商用车车架纵梁涂装工艺特点分析
国外商用车车架纵梁涂装采用纵梁先阴极电泳或喷粉(根据需要再进行折弯)后与已涂装横梁连接为车架总成，其特点如下：
①车架纵梁的折弯工艺(根据需要)是在涂装工序后完成，需开发针对车架纵梁折弯工艺特性要求的涂装材料；
②车架纵梁采用先阴极电泳(根据需要进行折弯，因漆膜薄折弯后易开裂)后与已涂装横梁连接为车架总成工艺方式，需再进行一道面漆喷涂，车架涂装成本高，涂层性价比低；
③车架纵梁采用先静电喷粉(根据需要进行折弯)后与已涂装横梁连接为车架总成工艺方式，无需再进行一道面漆喷涂；另外车架纵梁涂装生产车间环境温度常年控制在18℃以上，对粉末涂料的抗折弯性能要求相对较低。
发明内容
本发明基于商用车车架纵梁涂装生产工艺特点(即车架纵梁需要先粉末涂装再进行折弯工艺，车架纵梁涂装生产车间冬天无保温措施)，以普通的粉末涂料为基础，在达成耐腐蚀(中性盐雾600h)、耐老化(紫外加速400h)等基本性能满足要求的前提下，提供了一种适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料及其制备方法和涂装的工艺。
为实现上述目的，本发明所设计一种适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，所述涂料的原料按重量份数比计包括55.0-70.0份的聚酯树脂、4.1-6.0份的复合固化剂、0.5-2.0份的流平剂、0.1-0.6份的安息香、3.0-8.0份的助剂、0.4-1.2份的炭黑和20.0-30.0份的硫酸钡；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和四官能度羟烷基酰胺(HAA)的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4-5。
进一步地，所述涂料的原料按重量份数比计包括58.0-65.0份的聚酯树脂、4.60-5.50份的复合固化剂、0.5-1.5份的流平剂、0.1-0.4份的安息香、4.0-7.0份的助剂、0.4-0.8的炭黑和22.0-28.0硫酸钡。
再进一步地，所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4.5。
再进一步地，所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2-3.5:4-5。
再进一步地，所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2.8:4.5。
再进一步地，所述涂料的原料按重量份数比计包括62.5份的聚酯树脂、4.36份的复合固化剂、1.0份的流平剂、0.3份的安息香、6.5份的助剂、0.6份的炭黑和26.1份的硫酸钡，其中，四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4.5；抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2.8:4.5。
再进一步地，所述粉末涂料的平均粒径为20-30μm。
再进一步地，所述聚酯树脂的重均分子量为20000-40000。
本发明还提供了一种上述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取55.0-70.0份的聚酯树脂、4.1-6.0份的复合固化剂、0.5-2.0份的流平剂、0.1-0.6份的安息香、3.0-8.0份的助剂、0.4-1.2份的炭黑和20.0-30.0份的硫酸钡；并混合均匀；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和四官能度羟烷基酰胺(HAA)的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4-5；其中，所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2-3.5:4-5。
2)在温度为110℃-120℃条件下，采用双螺杆挤出机对混料挤压成型，通过粉碎后得到粉末涂料。
本发明还提供了一种上述方法制备的粉末涂料用于车架纵梁涂装的工艺，包括以下步骤：
1)车架纵梁抛丸处理后在涂装生产线上线，首先采用脱脂剂在温度为40-45℃、喷淋压力80-150kPa的条件下完成预脱脂1-2min、脱脂1-3min；
2)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用自来水完成两道水洗处理，水洗时间均为1-2min；
3)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用表面调整剂完成表调处理，时间为1-2min；
4)在温度为33-39℃、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用磷化液完成磷化处理，时间为2-4min；
5)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用自来水完成两道水洗处理，水洗时间均为1-2min；
6)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用去离子水完成水洗处理，水洗时间为1-2min；
7)在温度为90-110℃温度条件下完成水份烘干，时间为8min；
8)将上述粉末涂料装进供粉系统中，通过静电喷枪(电压70KV、电流20μA)将粉末涂料喷涂在车架纵梁上(车架纵梁需导电、接地)形成均匀粉末涂层；
9)在温度为180℃条件下，通过辐射加对流的方式完成粉末涂料烘干，时间为12-18min；
10)车架纵梁下线后在常温条件下(冬天室温低至0℃)完成折弯工艺，再与车架横梁装配为车架总成。
本发明的有益效果：
1.本发明采用四官能度羟烷基酰胺((HAA)固化剂部分替代原粉末涂料中的聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)，在保证粉末涂料充分固化的条件下使粉末涂层具有更高的交联密度和柔韧性，满足车架纵梁在粉末涂装后的折弯工艺和抗挤压要求(在冬天室温低至0℃条件下满足车架纵梁腹面涂层的柔韧性能、车架纵梁翼面涂层的抗侧弯性能)；
2.本发明调整粉末涂料中聚酯树脂的分子量分布范围，使其重均分子量处于20000～40000之间，使粉末涂层固化后具有更高的交联密度和柔韧性，改善车架纵梁在粉末涂装后的折弯工艺和抗挤压要求(在冬天室温低至0℃条件下满足车架纵梁腹面涂层的柔韧性能、车架纵梁翼面涂层的抗侧弯性能)；
3.本发明调整粉末粒径分布范围，使其平均粒径分布控制在20-30μm之间，实现粉末涂层薄膜化、膜厚均匀化，达到降低车架纵梁涂装成本、利于纵梁折弯工艺、改善车架纵梁安装面的装配性能。
4.本发明形成的粉末涂料可以满足车架纵梁先涂装再进行折弯的工艺要求，从而使车架纵梁在辊压成型后以一种规则形状(平直状态)进入涂装生产线，有利于车架纵梁涂装生产过程实现全自动化输送。
附图说明
图1为采用普通粉末涂料涂装的车架纵梁涂层折弯后效果图；
图2为采用实施例3制备的粉末涂料3涂装的车架纵梁涂层折弯后效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
实施例1
适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料1的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取55.0份的重均分子量为20000-40000的聚酯树脂、4.1份的复合固化剂、0.6份的流平剂、0.1份的安息香、4.0份的助剂、0.4份的炭黑和20.0份的硫酸钡；并混合均匀；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和四官能度羟烷基酰胺(HAA)的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4；所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2.5:4.0。
2)在温度为110℃-120℃条件下，采用双螺杆挤出机对混料挤压成型，通过粉碎后得到平均粒径为20-30μm的粉末涂料1。
实施例2
适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料2的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取60.0份的重均分子量为20000-40000聚酯树脂、4.2份的复合固化剂、0.8份的流平剂、0.2份的安息香、5.0份的助剂、0.5份的炭黑和24.0份的硫酸钡；并混合均匀；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和四官能度羟烷基酰胺(HAA)的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4；所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2.5:4.0。
2)在温度为110℃-120℃条件下，采用双螺杆挤出机对混料挤压成型，通过粉碎后得到平均粒径为20-30μm的粉末涂料2。
实施例3
适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料3的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取62.5份的重均分子量为20000-40000聚酯树脂、4.36份的复合固化剂、1.0份的流平剂、0.3份的安息香、6.5份的助剂、0.6份的炭黑和26.1份的硫酸钡；并混合均匀；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和四官能度羟烷基酰胺(HAA)的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4.5；所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2.8:4.5。
2)在温度为110℃-120℃条件下，采用双螺杆挤出机对混料挤压成型，通过粉碎后得到平均粒径为20-30μm的粉末涂料3。
实施例4
适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料4的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取65.0份的重均分子量为20000-40000聚酯树脂、5.0份的复合固化剂、1.5份的流平剂、0.4份的安息香、7.0份的助剂、0.8份的炭黑和27.0份的硫酸钡；并混合均匀；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和四官能度羟烷基酰胺(HAA)的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:5；所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:3.5:5。
2)在温度为110℃-120℃条件下，采用双螺杆挤出机对混料挤压成型，通过粉碎后得到平均粒径为20-30μm的粉末涂料4。
实施例5
适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料1的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取68.0份的重均分子量为20000-40000聚酯树脂、5.5份的复合固化剂、1.8份的流平剂、0.5份的安息香、7.5份的助剂、1.0份的炭黑和29.0份的硫酸钡；并混合均匀；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)和四官能度羟烷基酰胺(HAA)的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:5；所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:3.5:5。
2)在温度为110℃-120℃条件下，采用双螺杆挤出机对混料挤压成型，通过粉碎后得到平均粒径为20-30μm的粉末涂料5。
将上述实施例1-5制备的粉末涂料1-5用于车架纵梁涂装的工艺，包括以下步骤：
1)车架纵梁抛丸处理后在涂装生产线上线，首先采用脱脂剂在温度为40-45℃、喷淋压力80-150kPa的条件下完成预脱脂1-2min、脱脂1-3min；
2)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用自来水完成两道水洗处理，水洗时间均为1-2min；
3)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用表面调整剂完成表调处理，时间为1-2min；
4)在温度为33-39℃、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用磷化液完成磷化处理，时间为2-4min；
5)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用自来水完成两道水洗处理，水洗时间均为1-2min；
6)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用去离子水完成水洗处理，水洗时间为1-2min；
7)在温度为90-110℃温度条件下完成水份烘干，时间为8min；
8)将上述粉末涂料装进供粉系统中，通过静电喷枪(电压70KV、电流20μA)将粉末涂料喷涂在车架纵梁上(车架纵梁需导电、接地)形成均匀粉末涂层；
9)在温度为180℃条件下，通过辐射加对流的方式完成粉末涂料烘干，时间为12-18min；
10)车架纵梁下线后在常温条件下(冬天室温低至0℃)完成折弯工艺，再与车架横梁装配为车架总成。
某商用车D760车型的车架纵梁按照上述所示工艺流程进行涂装生产，即车架纵梁先粉末涂装再进行折弯工艺，车架纵梁涂装生产车间冬天无任何保温措施，因此对粉末涂料的抗折弯性能要求较高；同时粉末静电喷涂的工艺特点(易厚涂、涂层膜厚范围难控制)对车架总成的装配也产生不利影响；
采用实施例3制备的粉末涂料3应用于某商用车D760车架纵梁的涂装工艺生产后，解决了冬季(室温0℃左右)D760车架纵梁静电粉末涂装后翼面涂层折弯易开裂的问题，同时实现了粉末涂层薄膜化、均匀化的目的(表2)。
表2：D760车架纵梁涂层性能对比
Figure BDA0002610048690000091
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述涂料的原料按重量份数比计包括55.0-70.0份的聚酯树脂、4.1-6.0份的复合固化剂、0.5-2.0份的流平剂、0.1-0.6份的安息香、3.0-8.0份的助剂、0.4-1.2份的炭黑和20.0-30.0份的硫酸钡；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯和四官能度羟烷基酰胺的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4-5。
2.根据权利要求1所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述涂料的原料按重量份数比计包括58.0-65.0份的聚酯树脂、4.60-5.50份的复合固化剂、0.5-1.5份的流平剂、0.1-0.4份的安息香、4.0-7.0份的助剂、0.4-0.8的炭黑和22.0-28.0硫酸钡。
3.根据权利要求1所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4.5。
4.根据权利要求1或2所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2-3.5:4-5。
5.根据权利要求4所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2.8:4.5。
6.根据权利要求1或2所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述涂料的原料按重量份数比计包括62.5份的聚酯树脂、4.36份的复合固化剂、1.0份的流平剂、0.3份的安息香、6.5份的助剂、0.6份的炭黑和26.1份的硫酸钡，其中，四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4.5；抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2.8:4.5。
7.根据权利要求1或2所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述粉末涂料的平均粒径为20-30μm。
8.根据权利要求1或2所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料，其特征在于：所述聚酯树脂的重均分子量为20000-40000。
9.一种权利要求1所述适用于车架纵梁喷涂用粉末涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按上述重量份数比称取55.0-70.0份的聚酯树脂、4.1-6.0份的复合固化剂、0.5-2.0份的流平剂、0.1-0.6份的安息香、3.0-8.0份的助剂、0.4-1.2份的炭黑和20.0-30.0份的硫酸钡；并混合均匀；其中，所述复合固化剂为聚异氰脲酸三缩水甘油酯和四官能度羟烷基酰胺的混合物；所述四官能度羟烷基酰胺和聚异氰脲酸三缩水甘油酯的重量比为1:4-5；其中，所述助剂为抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的组合物；所述抗流挂剂、消泡剂和抗紫外线吸收剂的重量比为1:2-3.5:4-5；
2)在温度为110℃-120℃条件下，采用双螺杆挤出机对混料挤压成型，通过粉碎后得到粉末涂料。
10.一种权利要求9所述方法制备的粉末涂料用于车架纵梁涂装的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)车架纵梁抛丸处理后在涂装生产线上线，首先采用脱脂剂在温度为40-45℃、喷淋压力80-150kPa的条件下完成预脱脂1-2min、脱脂1-3min；
2)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用自来水完成两道水洗处理，水洗时间均为1-2min；
3)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用表面调整剂完成表调处理，时间为1-2min；
4)在温度为33-39℃、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用磷化液完成磷化处理，时间为2-4min；
5)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用自来水完成两道水洗处理，水洗时间均为1-2min；
6)在常温、喷淋压力80-150kPa的条件下，采用去离子水完成水洗处理，水洗时间为1-2min；
7)在温度为90-110℃温度条件下完成水份烘干，时间为8min；
8)将上述粉末涂料装进供粉系统中，通过静电喷枪将粉末涂料喷涂在车架纵梁上形成均匀粉末涂层；
9)在温度为180℃条件下，通过辐射加对流的方式完成粉末涂料烘干，时间为12-18min；
10)车架纵梁下线后在常温条件下完成折弯工艺，再与车架横梁装配为车架总成。
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