水性阻尼材料在汽車涂裝中的應(yīng)用

劉啟軍

摘要：NVH是汽車的重要性能指標(biāo)，為了有效降低車內(nèi)噪聲，一方面要主動降低汽車噪聲，如改進(jìn)零部件、加強(qiáng)車身強(qiáng)度等，另一方面還可以使用具有阻尼、密封、吸音和隔音效果的阻尼材料來提高車身的隔音性能。目前汽車行業(yè)常用的阻尼材料有瀝青阻尼材料、橡膠阻尼材料和液體阻尼材料三種。隨著新能源汽車向輕量化、環(huán)保化的發(fā)展方向不斷推進(jìn)。基于此，業(yè)主們迫切希望采用環(huán)保阻尼材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的瀝青阻尼墊，可噴涂液體阻尼材料（LASD）作為一種新型的阻尼振動環(huán)保材料應(yīng)運(yùn)而生，得到了越來越多的關(guān)注。

關(guān)鍵字：A型水性阻尼材料;汽車涂裝;應(yīng)用;分析;研究

1 LASD的性能及施工特點(diǎn)

1.1 LASD的阻尼機(jī)制

阻尼是一種阻礙物體相對運(yùn)動的作用，將運(yùn)動的能量轉(zhuǎn)化為可以耗散的能量。阻尼性能決定了損耗因子，損耗因子隨交變應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力和環(huán)境溫度的頻率而變化，其中溫度影響最大。 LASD是由水性丙烯酸乳液為主要成膜材料、各種助劑和各種顏色填料組成。 LASD制作的阻尼涂層具有隔熱、隔音、減振降噪、損耗因子值高、硬度高、機(jī)械性能好等特點(diǎn)。當(dāng)振動物體與聚合物接觸時，涂層能吸收部分機(jī)械振動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)部分子熱揮發(fā)，使振動逐漸衰減，剩余振動能級大大降低，達(dá)到降低噪音的目的. LASD的阻尼性能與材料本身的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，它可以通過三種主要方式將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。

A.聚合物鏈之間的內(nèi)摩擦;

B.聚合物鏈與顏料填料之間的摩擦;

C.顏料填料與顏料填料之間的摩擦。當(dāng)振動發(fā)生時，聚合物材料內(nèi)部鏈段之間的摩擦對主要的阻尼性能有貢獻(xiàn)。顏料填料與聚合物鏈段之間的摩擦以及顏料填料與顏料填料之間的摩擦可以提高材料的阻尼性能。

1.2 材料構(gòu)造

雖然LASD和PVC（聚氯乙烯）依賴高壓無氣噴涂，但LASD在施工應(yīng)用性能優(yōu)于車身密封材料PVC，最明顯的是垂直平面機(jī)器人施工：LASD涂層厚度超過5mm平面不會起泡，在垂直平面和屋頂4mm以上不會下落。 LASD的施工溫度與PVC相似。最佳施工溫度為25～35℃，烘烤條件為130～170℃。但是，LASD材料在使用上也有自己的特點(diǎn)：

（1）由于LASD材料暴露在空氣中容易固化，換膠時材料的開啟時間小于10min，且桶料開啟后需要密封，否則長時間暴露會結(jié)皮。工作暫停時，噴嘴應(yīng)浸泡在水中，否則容易造成噴嘴堵塞。 （2） 長時間高壓下，LASD材料的粘度會加快，因此當(dāng)生產(chǎn)中斷時間≥4h時，管道和機(jī)器人需要泄壓。 （3） 長時間在高溫下，LASD材料的粘度會加快，因此當(dāng)生產(chǎn)中斷時間≥45min時，應(yīng)關(guān)閉機(jī)器人加熱系統(tǒng)，使溫度<30℃。 （4）當(dāng)LASD物料消耗量低，物料長期處于循環(huán)剪切狀態(tài)時，物料的粘度會迅速增加，無需現(xiàn)場設(shè)計循環(huán)管道。 （5） LASD為水性材料，應(yīng)避免凍結(jié)，保證溫度≥5℃，否則會發(fā)生不可逆的故障。 （6）不能將廢料或空桶中的廢料回收到新桶中，否則會帶入氣泡或變硬的殘渣，造成堵槍。 （7） 潤滑材料僅用于局部潤滑和保濕，不能與LASD材料混合使用。 （8） LASD 的化學(xué)性質(zhì)不同于 PVC 的化學(xué)性質(zhì)。把它們混在一起會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，所以換膠的時候不要換錯材料。

2LASD的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 優(yōu)點(diǎn)

LASD 相對于瀝青阻尼墊的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，例如流化;機(jī)器人噴涂施工，無需人工操作;良好的防震隔音效果;減重約30%～50%;減少有害氣體;靈活的模型切換;倉儲物流成本低。

2.2 缺點(diǎn)

（1）設(shè)備投資高，對于水性LASD，設(shè)備應(yīng)采用不銹鋼制造; （2）物料運(yùn)輸和儲存溫度要求5～35℃，運(yùn)輸過程中不能冷凍; （3）干膜易開裂、起泡。

3LASD噴涂應(yīng)用維護(hù)

因為他們依靠人工LASD改變了以往的瀝青阻尼墊鋪設(shè)方式，實現(xiàn)了機(jī)器人自動噴涂作業(yè)方式，質(zhì)檢方式從以往的人工目檢到優(yōu)化機(jī)器人噴涂參數(shù)自動監(jiān)控，如監(jiān)測機(jī)器人噴涂流量，如流量低，自動報警，避免泄漏缺陷。

A.根據(jù)工藝材料和參數(shù)范圍的要求對LASD材料進(jìn)行監(jiān)控，并在生產(chǎn)前檢查每個工藝參數(shù)。

B、量產(chǎn)前，啟動噴涂機(jī)器人為每個噴嘴放料，檢查是否有堵塞、分叉等異常情況。

C、每班檢查噴頭水槽的水位，確保噴頭完全浸沒。

D、根據(jù)工藝要求和設(shè)備特點(diǎn)設(shè)置噴涂參數(shù)。例如噴涂軌道重疊區(qū)域允許拱起，最大干膜厚度不超過4mm，機(jī)械手噴涂速度200～1200mm/s，流量20～120cc/s，距離機(jī)械槍口距噴涂部位20～50mm，施工溫度一般為25～35℃。

E. lash的烘烤條件為130～170℃。 LASD施工后的第一個烘房（多為PVC烘房）應(yīng)特別注意。此過程中的體溫不應(yīng)超過170℃，否則干燥后可能會出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂（直至基材開裂）。

4 水性阻尼涂料的應(yīng)用

隨著水性阻尼涂料的發(fā)展，水性阻尼涂料已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域內(nèi)被應(yīng)用。在車輛領(lǐng)域中，使用阻尼材料可以實現(xiàn)汽車內(nèi)外部的減振降噪。用于汽車內(nèi)部的時候可以降低發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動，減小噪音;用于車輛外部如擋泥板，底盤等位置的時候，則能夠有效的吸收行駛中碎石等撞擊產(chǎn)生的能量，起到減振降噪的作用，并且相比傳統(tǒng)瀝青阻尼更加綠色環(huán)保。同時，水性阻尼涂料還能滿足汽車輕量化的要求。水性阻尼涂料的密度比傳統(tǒng)的瀝青阻尼要低 20%～40%，并且由于水性阻尼涂料是以水為分散介質(zhì)，在干燥后，重量還能在減輕20～25%，因此同樣厚度情況下，可以減重30%～50%。

5 結(jié)論

噴涂阻尼材料LASD的應(yīng)用，消除了不同型號瀝青阻尼墊不能一直使用的局限，在汽車制造、阻尼材料制造（高污染、高能耗）、物流運(yùn)輸業(yè)等行業(yè)。正是由于傳統(tǒng)瀝青阻尼墊的不足，才激發(fā)了技術(shù)創(chuàng)新生產(chǎn)LASD材料。相信LASD或類似材料將越來越多地應(yīng)用于汽車的大型工業(yè)生產(chǎn)中，淘汰對環(huán)境有影響的低端材料，同時高科技自動化的廣泛應(yīng)用將將勞動力從簡單的機(jī)械搬運(yùn)和安裝中解放出來，減少人工操作的質(zhì)量缺陷。依靠自動化機(jī)械設(shè)備，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又提高了勞動生產(chǎn)率，是現(xiàn)代汽車企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]張志超，黃微波，李華陽，李向東，劉天鋮，張銳，于超.粘彈性阻尼材料及其阻尼結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展[J].環(huán)保科技，2017，23（06）：56-60.