浅谈汽车灯具防雾涂料施工工艺和性能

浅谈汽车灯具防雾涂料施工工艺和性能

朱觉武

南宁燎旺车灯股份有限公司， 广西 南宁 530007

摘 要：汽车车灯，尤其是大灯镜片中的水汽“雾凝”问题，是各汽车厂商频繁出现的售后反馈问题。因此，所有汽车厂商都希望在车灯使用过程中尽量不要出现“雾凝”现象。“凝雾”产生的主要原因是车灯结构设计不合理，导致了气流的死区和车灯内部的低温区。当车灯处于低温高湿环境时，车灯内的水蒸气在该区域表面转化为气液。

关键词：车灯；防雾；涂膜；凝雾；

前 言：车灯是汽车的眼睛，车灯内部的雾气凝结会极大地影响整车的感官质量、车灯的使用效果甚至行车安全。目前各汽车厂家都采用了防雾涂装的方法来防止凝雾的发生。但是，如果防雾材料和涂覆工艺不当，防雾涂膜就会失效。着重分析了涂料固化过程失效时防雾涂料性能的失效，以引起车灯厂涂装工程师的重视。

1 前照灯起雾造成的危险

在昼夜温差较大或湿度较高的天气条件下，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，甚至使人难以看清路况，有时无法发出正确的警示信号，从而为行车安全埋下巨大隐患。此外，大灯起雾容易造成大灯散光，无法形成合适的焦点，对反向行驶的车辆造成刺眼的光污染。更何况在国际市场上，白色LED汽车大灯已经进入商业化生产阶段，而这些技术也逐渐主导了国内的车灯市场。车灯内的雾气很有可能导致线路和连接器被湿气腐蚀而损坏LED大灯，进而导致车灯的功能缺陷。

2 车灯漏水与雾气的判断方法

2.1 泄漏

如果汽车大灯有水，往往会有明显的水从外面流过的痕迹，灯腔下部也会有明显的积水，即使水干了，也会有一些痕迹。这种情况主要是由于前照灯总成的密封问题，或者外壳的损坏、穿透和破裂造成的。汽车大灯进水是比较严重的故障问题，一般很难修复，需要更换大灯总成才能彻底解决。

2.2 雾

大灯外部为白色雾气，大部分集中在大灯下部，没有雾气的部分非常干净。此时建议打开大灯约15 min或稍长一点，利用大灯散发的热量将雾气蒸发掉。

2.3 汽车灯具起雾或结露的原因

(1)冷凝。空气中总有一定量的水蒸气。随着环境温度的降低，空气的相对湿度逐渐增加。当温度下降到一定程度时，空气中的水蒸气达到饱和状态，即空气的相对湿度为100%。如果环境温度继续下降，空气中过饱和的水蒸气会凝结，析出小水滴，附着在透明基板表面时会引起雾化(起雾)。由于小水滴的曲率半径不同，光的漫反射也不同，所以很容易在车灯等透明基材表面看到明显的雾化现象。(2)车灯起雾的原因。目前，大多数汽车车灯都处于半关闭状态。灯具开关后，汽车大灯的发光源(卤素灯泡、氙气灯泡、LED灯组、激光灯组)会发出巨大的热量，加热时灯腔内的空气温度会升高。当灯关闭时，灯腔内的热空气不能迅速排出。当大灯灯腔内部温度不平衡，灯罩内外温差过大时，潮湿空气中的水分子会从温度高的地方聚集到温度低的地方。增强这些部位的湿度，当湿度过高时，会在灯内凝结成雾，大部分时间，雾会凝结在灯罩内表面的下半部分。

2.4 如何正确处理汽车大灯雾？

首先，设计更好的大灯结构，设置合理的通风口和设计位置，加强灯组的气密性是减少汽车大灯起雾的关键。然而，由于各种原因，车灯起雾仍然是客户投诉的主要问题之一。 当然，防雾涂层的应用也是解决大灯起雾问题的关键技术。防雾涂料具有良好的亲水性，其表面张力接近水的表面张力，会导致水滴无法附着在涂料表面。起初因为防雾涂层成本高，市场上只有高端车型使用这种材料。但随着防雾涂装技术的发展，面罩内部的防雾喷涂已经成为很多主机厂商首选的防雾方式。

3 汽车灯具的防雾涂装

3.1 原则

为了防止前照灯罩内表面起雾，基本方法是改变基底表面的润湿性，接触角是润湿性的量度。接触角θ小于90°时，固体表面亲水，即液体更容易润湿固体，接触角越小，润湿性越好；如果θ> 90°，则固体表面是疏水的，即液体不易润湿固体，容易在表面移动。液面最基本的特征是趋于收缩，这说明在外力影响很小时，液滴趋于球形，比如常见的荷叶和玻璃上的水滴。水蒸气凝结与水在基底上的表面张力和液体与基底的接触角有关。防雾涂层是在基材表面涂上一层亲水涂层，其中亲水分子排列在镜片的内表面，使原本疏水的镜片表面变得亲水，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，改变镜片的表面性质，因此不会发生结露。正是因为水蒸气不会凝结，灯腔内水蒸气的浓度与外界保持动态平衡，难以产生水蒸气扩散，所以灯腔内不会有雾气。汽车大灯、尾灯面罩采用防雾涂料，汽车大灯采用PC，汽车尾灯采用PMMA。

3.2 技术参数

涂料主要由亲水部分、疏水部分、固化剂、表面活性剂等组成。目前汽车灯具厂大多采用双组份涂料，固含量在10%左右。喷雾温度为20~30℃，相对湿度为35% ~ 80%。每种涂料的干燥条件不同，根据涂料供应商的TDS文件进行控制。喷涂厚度为1~5μm，由机械手自动或手动喷涂。主要设备为防雾涂装线。

3.3 工艺流程

工艺流程:装车→静电除尘→机械手喷涂→找平→烘干→装车→检验→包装。喷涂前的应力释放是关键工序，无论是大灯用的PC面罩还是尾灯用的PMMA面罩。否则喷涂防雾涂层后很可能出现产品开裂，需注意基材的变形。

3.4 涂层性能标准

下面列举了一些防雾涂料的通用标准，不包括每个客户的特殊要求。(1) 100格胶带试验。用网格线穿过涂层表面，将其切割到基底上，用刷子去除油漆碎片，用指定的胶带粘贴网格部分并压实，保持胶带的一端悬空，以60°的角度在1 s内顺利撕下胶带，并检测网格区域涂层的剥落情况。等级根据标准确定，要求为Gt0。(2)防雾性能。用(40±2)℃。(3)防潮性。将样品置于温度为(50±2)℃、相对湿度为90%的试验箱中240小时，在标准环境中垂直存放并干燥1小时，然后立即进行评估。要求外观无异常，无起雾。(4)耐水性。将样品浸入(40±2)℃的水中240小时，在标准环境中垂直存放1小时，并立即进行评估。要求外观无异常，无起雾。在标准环境中储存24小时后，测试粘附性能。按照标准判断等级，要求是Gt0。(5)耐热性。试件(PC级)应放置在(120±2)℃的环境温度下240 h，在标准环境下垂直存放1 h后应立即进行评价，要求外观无异常，无起雾，然后在标准环境下存放24 h后进行附着力性能测试，根据标准判定为Gt0。(6)高低温湿热交变试验高低温湿热交变试验条件如图1所示。

图1高低温湿热交变试验条件

一个循环持续720 min(12 h)，由以下阶段组成:升温60min，升温至80℃，相对湿度80%；保温段，240 min，温度80℃，相对湿度80%；一个冷却阶段，120分钟，冷却到-40℃。当冰点附近相对湿度达到30%左右时，空气湿度从T < 0℃开始保持不变，即不再调节湿度(由于设备条件限制，从T < 10℃开始允许湿度调节失败)；保温段，240 min，温度-40℃，空气湿度不受控制；升温段，60 min，升温至23℃，当T=0℃时，相对湿度调整至30%。总共8个周期，要求外观无异常，无起雾。在标准环境中储存24小时后，应测试粘附性能。按照标准判断等级，要求是Gt0。

结束语：

总之，现阶段，车灯防雾涂层技术已经应用于大多数车辆。随着涂料的发展，附着力好的防雾涂料必然会保证汽车灯具更好的外观和配光效果。

参考文献：

[1]徐毓沁. 车灯雾气形成机理分析,2019.

[2]赵华聪. 浅谈汽车灯具防雾涂料施工工艺和性能研究.2020.