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QUV老化試驗箱在研發提高汽車塗料性能的光穩定劑上的應用

發布於:2022-08-16

汽車行業的塗料無處不在。塗層不僅賦予車身所需的顏色,而且還為暴露在紫外線下的部件提供耐候保護,並為內表麵提供光滑的飾麵。新開發的用於光穩定和表麵改性的添加劑有助於增強這些塗層的外觀和耐久性。

OEM 和修補麵漆的戶外耐久性一直是整個汽車塗料行業的重要關注領域。隨著塗料技術的發展,麵漆耐候性要求必須滿足越來越嚴格的市場標準。然而,汽車修補麵漆具有額外的挑戰,由於應用工藝,與 OEM 麵漆無關。

當然,與 OEM 塗料相反,汽車修補漆沒有高溫烘烤,這極大地限製了樹脂技術。其他挑戰包括灰塵吸收、油漆室的矽樹脂汙染會導致塗層出現魚眼、由於多層應用導致的塗層厚度不規則,最後是改進罐內顏色的概念。

UV過濾器特性和罐內顏色

汽車修補漆麵漆的罐內顏色可定義為塗漆工通過罐觀察到的清漆顏色。該屬性在汽車修補漆行業中廣為人知,在世界所有地區都是一項挑戰。塗裝者總是喜歡低罐內顏色的清漆,並且經常將其視為選擇清漆供應商的關鍵標準。

罐內顏色對汽車麵漆耐候性能的影響並不直觀。畢竟,影響罐內顏色的主要因素是麵漆的紫外線吸收劑成分。事實上,與紫外線吸收劑相反,作為麵漆最重要成分的樹脂實際上對罐內顏色沒有影響。

在一項長期研究中,科萊恩的塗料專家旨在為汽車修補清漆開發一種獨特的紫外線吸收劑解決方案,從而提高耐候性能,同時將罐內塗料的顏色保持在與當前市場標準相比最低的水平。

目前汽車清漆中使用的紫外線吸收劑分為三種類型,每一種都有自己的優缺點(表 1 和圖 1)。

圖1:供應的紫外線吸收劑的顏色

汽車修補漆中常用的紫外線吸收劑(UVA1、UVA2和UVA3)的主要特點。

為了了解每種紫外線吸收劑對配方中罐內顏色特性的泛黃影響,圖 2 顯示了每種紫外線吸收劑的不同吸光度曲線。

圖 2 顯示了每種紫外線吸收劑的不同吸光度曲線。

參考圖 2,理論上草苯胺 UVA 應該具有最低的初始顏色,因為與其他 UV 吸收劑相比,它們的 UV 吸光度距離可見光譜(低於 375 nm)最遠。

然而,回到圖 1,從 UVA-4中可以清楚地看出,這一理論的基本原理並不總是得到支持。

表 2 引用了 C* 值,為這一基本原理增加了額外的支持。

表2:2%紫外線吸收劑(在固體粘合劑上)在汽車丙烯酸清漆中的顏色測量(C*)

在這項研究中,科萊恩開發了 UVAX,這是一種創新的紫外線吸收劑解決方案,具有較佳的罐內顏色特性,如圖 1 中的 C* 測量值所示。

該研究的下一步是確定標準紫外線吸收劑在塗在白色底漆上的 2K-PU 汽車清漆中的耐候性能,並將它們與新開發的(尚未商業化的)產品 UVAX 進行比較。對於加速老化試驗,采用氙弧人工老化儀和 QUV-B 暴露試驗。在表 3 中,總結了QUV老化試驗箱和氙燈老化箱試驗的標準化方法和設備設置。

表3:QUV加速老化試驗的設備設置

在撰寫本文時,隻有 1000 小時的暴露數據可用。在如此短的時間間隔內進行的兩次加速老化試驗都沒有觀察到測試產品的光澤度有顯著差異。在顏色變化(ΔE)方麵,測試產品之間的天氣計(WoM)暴露也沒有發現大的差異;然而,在這個區間內,QUV中可以觀察到一個明顯的趨勢,如下圖所示。

圖1:2%的紫外線吸收劑的顏色測量

較低的罐內顏色和改進的耐久性

在一項長期研究中,科萊恩旨在開發一種用於汽車修補清漆的高性能紫外線吸收劑解決方案。與目前使用的紫外線吸收劑相比,選擇的高性能標準是較低的罐內顏色和改善的耐候性能。根據主要顯示在圖 3 和圖 4中的結果,我們證明了使用我們新開發的紫外線吸收劑解決方案,可以實現更低的罐內顏色以及更高的耐用性。QUV老化試驗箱仍在運行長達 3000 小時,以驗證下圖4中已編譯和說明的結果。 

白色底漆上的2K-PU清漆的顏色變化

除了麵漆的持久外觀外,光滑和耐刮擦的汽車內飾對於愉快的駕駛體驗至關重要。對於表麵的改性,添加劑廣泛用於塗料工業。

主要是合成蠟對不同種類的變化起著重要作用。特別是微粉化的蠟或聚合物能夠提供令人愉悅的手感。科萊恩的解決方案,稱為 Ceridust®,是非常精細的粉末蠟,粒徑範圍在 5 到 30 微米之間。添加劑基於 PE 或氧化 PE 蠟、PP 蠟、酰胺蠟、FT 蠟、褐煤蠟、PTFE 或特種蠟,包括可再生資源。