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浅谈汽车灯具防雾涂料施工工艺和性能
发布:2019-10-9

金艳

(长春一汽富维海拉车灯有限公司,长春130031)


摘要:防雾涂料在汽车车灯行业上的应用,已经有十多年的历史了。随着汽车工业的发展和进步,汽车用户对汽车车灯质量要求越来越高。本文将阐述汽车灯具雾气产生的原因及途径并简单介绍汽车灯具防雾涂料的相关施工工艺及性能标准。

关键词:车灯雾气   防雾涂装   涂层性能标准  


1 车灯雾气和车灯漏水的判断方法

1.1 漏水
  如果汽车大灯进水,从外表看往往有明显的水流痕迹,在灯腔下部会看到明显的积水,即使水干燥了,也会有一些痕迹。这种情况主要是由于大灯总成的密封出现了问题,或者是外壳出现破损、渗透以及破裂等。汽车大灯进水属于严重的故障问题,一般都很难修补,需要更换大灯总成才能彻底解决。
1.2  雾气
  车灯外表看是白茫茫的雾气,大多数雾气集中在车灯下部,没有雾气的部分是很干净的,这时候建议开启大灯大约15 min或稍长时间,利用大灯灯泡所散发出来的大量热量将雾气蒸发。
2 大灯起雾的危害
  在昼夜温差很大或者湿度很大的天气条件下,如果大灯出现雾气会严重影响汽车大灯的透光率和照明效果,甚至很难看清路面状况,有时没有办法发出正确警示信号,对行车安全埋下了巨大的隐患。
  此外,大灯起雾还容易使大灯形成散光,不能正确地形成恰当的聚焦,对相对方向的车辆造成刺眼的光污染。
  更严重的是,在国际市场上,白光LED的汽车前灯也已经进入商业化生产阶段,并且这些技术已经逐渐领先国内车灯市场,车灯出现雾气极可能会出现水分腐蚀线路和插接器而导致LED大灯损坏,进而出现车灯功能性缺陷。
3 汽车灯具雾气或结露产生原因
3.1 冷凝

  空气中总是有一定量的水蒸气存在,随着环境温度的下降,空气的相对湿度逐渐升高。当温度下降到一定程度时,空气中的水汽达到饱和状态,即空气湿度为100%。若环境温度继续下降,空气中过饱和的水汽凝结析出小水珠,小水珠黏附在透明基材表面就会出现雾化现象(结雾)。由于小水珠的曲率半径不同,对光产生的漫反射不同。在车灯等透明基材表面是很容易看到明显的雾化现象。
3.2 车灯雾气产生的原因
  目前大部分车灯为半封闭状态,由于灯具经开灯和关灯的循环后,汽车大灯的发光源(卤素灯泡、氙气灯泡、LED灯组、激光灯组)都会散发出巨大的热量,灯腔内的空气温度受热上升,关灯时灯腔内热空气无法快速排出,当大灯灯腔内部温度不均衡,灯罩内外温差过大,潮湿空气中的水分子就会从温度高的地方向温度低的地方聚集,增强这些部位的湿度,当湿度过高时就会在灯具内凝聚成雾。并且大多时候这些雾气通常会凝结在灯罩内表面下半部分。
3.2.1 车灯雾气和汽车结构的关系
  众所周知,车灯是安装在汽车发动机仓内的,从市场反馈来看,发动机仓内温度越高越容易产生雾气。
3.2.2 车灯雾气与车灯结构的关系
  车灯结构也是雾气形成的重要原因之一。由于汽车大灯结构设计原因,灯泡附近的温度最高、远离灯泡的部位温度最低,因汽车大灯腔内结构设计不同,温度场、流动场、材料的选用不同,起雾的概率也有所差别。
  大灯内部越规则,各部件之间的间隙越大,空气流通越好,就越不容易起雾。狭窄区域则恰好相反,气流无法流通,更容易在这些部位起雾,尤其死区。
4  如何正确处理汽车大灯起雾
  首先来说,设计更好的大灯结构、合理设定透气孔及设计位置,加强灯组的密闭性是降低汽车大灯起雾的关键。
  但由于多种原因,汽车车灯起雾仍成为客户抱怨的主要问题之一,防雾的解决措施有很多,主要有:干燥剂、真空电镀超亲水纳米二氧化硅薄膜、Plasma等。
  当然,除雾涂层的应用也是解决大灯起雾的关键技术,防雾涂料有很好的亲水性,表面张力接近水的表面张力,可以导致水珠无法在涂料表层附着。防雾涂料最开始由于成本高昂,市场上只有高端车型采用这种材料。但目前随着防雾涂装技术的发展,面罩内部防雾喷涂已经成为许多主机厂首选防雾方式。
5 汽车灯具防雾涂装
5.1 原理

  为了防止车灯前灯面罩内部表面出现结雾,基本方法是改变基材表面的润湿性,接触角是润湿程度的量度。若接触角θ<90°,则固体表面是亲水性的,即液体较易润湿固体,其角越小,表示润湿性越好;若 θ>90°,则固体表面是疏水性的,即液体不容易润湿固体,容易在表面上移动。
  液体表面最基本的特征是倾向于收缩,表现在当外力影响很小时,液滴都趋于球形,如常见的荷叶、玻璃上的水珠,水汽凝聚与水在基材上的表面张力和液体与基材的接触角有关。
  防雾涂装是在基材表面涂布一层亲水性涂料,涂层中亲水分子排列在配光镜内表面,使原来疏水性的配光镜表面变成亲水性,使其表面张力接近水的表面张力,改善材料表面的湿润状态,减小接触角。改变了配光镜表面性质,因而不会发生水的凝聚现象。正因为水汽不会凝聚,车灯灯腔内的水汽浓度与外界保持动态平衡,不易产生水汽扩散,于是灯腔内不会产生雾气。
  防雾涂装应用在汽车前大灯和尾灯面罩。汽车前大灯材质为PC;汽车尾灯材质为PMMA
5.2 技术参数
  涂料主要构成:亲水性部分、憎水(锁水)性部分、固化剂、表面活性剂等。
  目前各车灯厂使用的多数为双组分涂料,并且固含量都在10%左右。
  喷涂环境:温度20~30 ℃;相对湿度35%~80%;烘干条件每种涂料各不相同,具体根据涂料供应商的TDS文件进行控制。喷涂厚度:1~5 μm。喷涂方式:机械手自动喷涂或手工喷涂。主要设备:防雾涂装线
5.3 工艺流程
  工艺流程:上件→ 静电除尘清洁→机械手喷涂→流平→烘干→下件→检验→包装。
  无论前大灯PC面罩还是尾灯PMMA面罩,喷涂前应力释放是关键工序,否则内喷防雾涂料后很可能出现产品开裂,同时也需关注素材形变问题。
5.4 涂层性能标准
  以下列举防雾涂层的一些通用标准,并不包含每个客户的特殊要求

5.4.1 百格胶带测试

  用划格器在涂层表面划十字格,切口至底材,用毛刷清除漆屑后,用规定的胶带粘贴划格部位并压实,握住胶带悬空的一头用60°的角度在1 s内平稳撕离胶带,检测划格区域的涂层剥落情况,按照标准判定级别要求Gt0

5.4.2 防雾性

    用 (40±2) ℃的恒温热水所产生的蒸气对准涂装面5 min,水面距离涂装面10 cm,蒸气所对的喷涂面不小于50 mm×50 mm,要求无起雾。

5.4.3 耐湿性

  将试件放置在温度为(50±2) ℃、相对湿度为90%的试验箱内240 h,然后在标准环境中垂直存放干燥1 h后,立即进行评价,要求外观无异常,无起雾。

5.4.4  耐水性

  将样件浸入在(40±2)℃水中240 h,然后在标准环境中垂直存放1 h后,立即进行评价,要求外观无异常,无起雾。再在标准环境中存放24 h后再进行附着性能检测,按照标准判定级别要求Gt0。

5.4.5 耐热性

  将试件在(120±2)℃(PC 类)的环境温度中放置240 h,然后标准环境下垂直存放1 h后,立即进行评价,要求外观无异常,无起雾。再在标准环境中存放24 h后进行附着性能检测,按照标准判定级别要求Gt0。

5.4.6 高低温湿热交变试验

  高低温湿热交变试验条件见图1所示,1个循环持续720 min(12 h),由下面的温度-空气湿度曲线构成:60 min,升温段,升温到80 ℃,相对湿度80%;240 min,保温段,温度80 ℃,相对湿度80%;120 min,降温相段,降温到-40 ℃,当达到冻点附近约30%空气湿度时,从T<0 ℃起保持空气湿度不变, 即不再调节湿度,(由于设备条件的限制,从T<10 ℃开始,湿度调节失效是允许的);240 min,保温段,温度-40 ℃,不控制空气湿度;60 min,升温段,升温到23 ℃,约在T=0 ℃时相对湿度调整到30%。

    共计8个循环,要求外观无异常,无起雾。然后在标准环境中存放24 h后再进行附着性能检测,按照标准判定级别要求Gt0。

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6 结语

  现在汽车车灯内部防雾涂层技术已经被应用在大部分车型,随着涂料的发展,这一技术一定会很快普及。一层具有良好附着力的防雾涂层,必然会保证灯具有更优良的外观和配光要求。



文章来源:现代涂料与涂装

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