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淺談汽車燈具防霧涂料施工工藝和性能
發布:2019-10-9

金艷

(長春一汽富維海拉車燈有限公司,長春130031)


摘要:防霧涂料在汽車車燈行業上的應用,已經有十多年的歷史了。隨著汽車工業的發展和進步,汽車用戶對汽車車燈質量要求越來越高。本文將闡述汽車燈具霧氣產生的原因及途徑并簡單介紹汽車燈具防霧涂料的相關施工工藝及性能標準。

關鍵詞:車燈霧氣   防霧涂裝   涂層性能標準  


1 車燈霧氣和車燈漏水的判斷方法

1.1 漏水
  如果汽車大燈進水,從外表看往往有明顯的水流痕跡,在燈腔下部會看到明顯的積水,即使水干燥了,也會有一些痕跡。這種情況主要是由于大燈總成的密封出現了問題,或者是外殼出現破損、滲透以及破裂等。汽車大燈進水屬于嚴重的故障問題,一般都很難修補,需要更換大燈總成才能徹底解決。
1.2  霧氣
  車燈外表看是白茫茫的霧氣,大多數霧氣集中在車燈下部,沒有霧氣的部分是很干凈的,這時候建議開啟大燈大約15 min或稍長時間,利用大燈燈泡所散發出來的大量熱量將霧氣蒸發。
2 大燈起霧的危害
  在晝夜溫差很大或者濕度很大的天氣條件下,如果大燈出現霧氣會嚴重影響汽車大燈的透光率和照明效果,甚至很難看清路面狀況,有時沒有辦法發出正確警示信號,對行車安全埋下了巨大的隱患。
  此外,大燈起霧還容易使大燈形成散光,不能正確地形成恰當的聚焦,對相對方向的車輛造成刺眼的光污染。
  更嚴重的是,在國際市場上,白光LED的汽車前燈也已經進入商業化生產階段,并且這些技術已經逐漸領先國內車燈市場,車燈出現霧氣極可能會出現水分腐蝕線路和插接器而導致LED大燈損壞,進而出現車燈功能性缺陷。
3 汽車燈具霧氣或結露產生原因
3.1 冷凝

  空氣中總是有一定量的水蒸氣存在,隨著環境溫度的下降,空氣的相對濕度逐漸升高。當溫度下降到一定程度時,空氣中的水汽達到飽和狀態,即空氣濕度為100%。若環境溫度繼續下降,空氣中過飽和的水汽凝結析出小水珠,小水珠黏附在透明基材表面就會出現霧化現象(結霧)。由于小水珠的曲率半徑不同,對光產生的漫反射不同。在車燈等透明基材表面是很容易看到明顯的霧化現象。
3.2 車燈霧氣產生的原因
  目前大部分車燈為半封閉狀態,由于燈具經開燈和關燈的循環后,汽車大燈的發光源(鹵素燈泡、氙氣燈泡、LED燈組、激光燈組)都會散發出巨大的熱量,燈腔內的空氣溫度受熱上升,關燈時燈腔內熱空氣無法快速排出,當大燈燈腔內部溫度不均衡,燈罩內外溫差過大,潮濕空氣中的水分子就會從溫度高的地方向溫度低的地方聚集,增強這些部位的濕度,當濕度過高時就會在燈具內凝聚成霧。并且大多時候這些霧氣通常會凝結在燈罩內表面下半部分。
3.2.1 車燈霧氣和汽車結構的關系
  眾所周知,車燈是安裝在汽車發動機倉內的,從市場反饋來看,發動機倉內溫度越高越容易產生霧氣。
3.2.2 車燈霧氣與車燈結構的關系
  車燈結構也是霧氣形成的重要原因之一。由于汽車大燈結構設計原因,燈泡附近的溫度最高、遠離燈泡的部位溫度最低,因汽車大燈腔內結構設計不同,溫度場、流動場、材料的選用不同,起霧的概率也有所差別。
  大燈內部越規則,各部件之間的間隙越大,空氣流通越好,就越不容易起霧。狹窄區域則恰好相反,氣流無法流通,更容易在這些部位起霧,尤其死區。
4  如何正確處理汽車大燈起霧
  首先來說,設計更好的大燈結構、合理設定透氣孔及設計位置,加強燈組的密閉性是降低汽車大燈起霧的關鍵。
  但由于多種原因,汽車車燈起霧仍成為客戶抱怨的主要問題之一,防霧的解決措施有很多,主要有:干燥劑、真空電鍍超親水納米二氧化硅薄膜、Plasma等。
  當然,除霧涂層的應用也是解決大燈起霧的關鍵技術,防霧涂料有很好的親水性,表面張力接近水的表面張力,可以導致水珠無法在涂料表層附著。防霧涂料最開始由于成本高昂,市場上只有高端車型采用這種材料。但目前隨著防霧涂裝技術的發展,面罩內部防霧噴涂已經成為許多主機廠首選防霧方式。
5 汽車燈具防霧涂裝
5.1 原理

  為了防止車燈前燈面罩內部表面出現結霧,基本方法是改變基材表面的潤濕性,接觸角是潤濕程度的量度。若接觸角θ<90°,則固體表面是親水性的,即液體較易潤濕固體,其角越小,表示潤濕性越好;若 θ>90°,則固體表面是疏水性的,即液體不容易潤濕固體,容易在表面上移動。
  液體表面最基本的特征是傾向于收縮,表現在當外力影響很小時,液滴都趨于球形,如常見的荷葉、玻璃上的水珠,水汽凝聚與水在基材上的表面張力和液體與基材的接觸角有關。
  防霧涂裝是在基材表面涂布一層親水性涂料,涂層中親水分子排列在配光鏡內表面,使原來疏水性的配光鏡表面變成親水性,使其表面張力接近水的表面張力,改善材料表面的濕潤狀態,減小接觸角。改變了配光鏡表面性質,因而不會發生水的凝聚現象。正因為水汽不會凝聚,車燈燈腔內的水汽濃度與外界保持動態平衡,不易產生水汽擴散,于是燈腔內不會產生霧氣。
  防霧涂裝應用在汽車前大燈和尾燈面罩。汽車前大燈材質為PC;汽車尾燈材質為PMMA
5.2 技術參數
  涂料主要構成:親水性部分、憎水(鎖水)性部分、固化劑、表面活性劑等。
  目前各車燈廠使用的多數為雙組分涂料,并且固含量都在10%左右。
  噴涂環境:溫度20~30 ℃;相對濕度35%~80%;烘干條件每種涂料各不相同,具體根據涂料供應商的TDS文件進行控制。噴涂厚度:1~5 μm。噴涂方式:機械手自動噴涂或手工噴涂。主要設備:防霧涂裝線
5.3 工藝流程
  工藝流程:上件→ 靜電除塵清潔→機械手噴涂→流平→烘干→下件→檢驗→包裝。
  無論前大燈PC面罩還是尾燈PMMA面罩,噴涂前應力釋放是關鍵工序,否則內噴防霧涂料后很可能出現產品開裂,同時也需關注素材形變問題。
5.4 涂層性能標準
  以下列舉防霧涂層的一些通用標準,并不包含每個客戶的特殊要求

5.4.1 百格膠帶測試

  用劃格器在涂層表面劃十字格,切口至底材,用毛刷清除漆屑后,用規定的膠帶粘貼劃格部位并壓實,握住膠帶懸空的一頭用60°的角度在1 s內平穩撕離膠帶,檢測劃格區域的涂層剝落情況,按照標準判定級別要求Gt0

5.4.2 防霧性

    用 (40±2) ℃的恒溫熱水所產生的蒸氣對準涂裝面5 min,水面距離涂裝面10 cm,蒸氣所對的噴涂面不小于50 mm×50 mm,要求無起霧。

5.4.3 耐濕性

  將試件放置在溫度為(50±2) ℃、相對濕度為90%的試驗箱內240 h,然后在標準環境中垂直存放干燥1 h后,立即進行評價,要求外觀無異常,無起霧。

5.4.4  耐水性

  將樣件浸入在(40±2)℃水中240 h,然后在標準環境中垂直存放1 h后,立即進行評價,要求外觀無異常,無起霧。再在標準環境中存放24 h后再進行附著性能檢測,按照標準判定級別要求Gt0。

5.4.5 耐熱性

  將試件在(120±2)℃(PC 類)的環境溫度中放置240 h,然后標準環境下垂直存放1 h后,立即進行評價,要求外觀無異常,無起霧。再在標準環境中存放24 h后進行附著性能檢測,按照標準判定級別要求Gt0。

5.4.6 高低溫濕熱交變試驗

  高低溫濕熱交變試驗條件見圖1所示,1個循環持續720 min(12 h),由下面的溫度-空氣濕度曲線構成:60 min,升溫段,升溫到80 ℃,相對濕度80%;240 min,保溫段,溫度80 ℃,相對濕度80%;120 min,降溫相段,降溫到-40 ℃,當達到凍點附近約30%空氣濕度時,從T<0 ℃起保持空氣濕度不變, 即不再調節濕度,(由于設備條件的限制,從T<10 ℃開始,濕度調節失效是允許的);240 min,保溫段,溫度-40 ℃,不控制空氣濕度;60 min,升溫段,升溫到23 ℃,約在T=0 ℃時相對濕度調整到30%。

    共計8個循環,要求外觀無異常,無起霧。然后在標準環境中存放24 h后再進行附著性能檢測,按照標準判定級別要求Gt0。

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6 結語

  現在汽車車燈內部防霧涂層技術已經被應用在大部分車型,隨著涂料的發展,這一技術一定會很快普及。一層具有良好附著力的防霧涂層,必然會保證燈具有更優良的外觀和配光要求。



文章來源:現代涂料與涂裝

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