汽車(chē)涂料、涂裝的環(huán)保和降成本技術(shù)

1、汽車(chē)涂料、涂裝的環(huán)保和降成本技術(shù) 王錫春 中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司 進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，汽車(chē)用涂料和涂裝領(lǐng)域的世界性的重要課題是適應(yīng)時(shí)代要求：環(huán)境保護(hù)、節(jié)能省資源和在高質(zhì)量的基礎(chǔ)上降低涂裝成本。從防止大氣污染觀點(diǎn)，要求削減voc（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排出量；從防止地球溫暖化觀點(diǎn)，要求削減co2排出量；從防止水污染和克服全球缺水狀況觀點(diǎn)，要求節(jié)省用水量，提高水的循環(huán)利用率，實(shí)現(xiàn)零排放；同時(shí)為持續(xù)發(fā)展，必須提高資源利用率；為了實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和隨著國(guó)內(nèi)外汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，利潤(rùn)空間大幅度變小，必須在保證高質(zhì)量的基礎(chǔ)上優(yōu)化工藝降低成本。 轎車(chē)車(chē)身的三涂層涂裝體系（3c3b）：漆前磷化處理陰極電泳底漆溶劑型中

2、涂溶劑型面漆（和后期的底色漆+罩光清漆的面漆涂裝工藝變成4c3b涂裝體系），已有30年的歷史。為實(shí)現(xiàn)上述環(huán)保、節(jié)能省資源、降成本的時(shí)代要求，汽車(chē)涂裝又一次進(jìn)入了更新?lián)Q代，革命性地大變革時(shí)代；依靠技術(shù)進(jìn)步，更新觀念，對(duì)現(xiàn)4c3b工藝開(kāi)始動(dòng)“大手術(shù)”的創(chuàng)新局面已經(jīng)到來(lái)。國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)是汽車(chē)廠、涂裝材料公司和涂裝設(shè)備及涂裝機(jī)具公司緊密協(xié)作，聯(lián)合攻關(guān)，立題分工負(fù)責(zé)。還有，日本的特點(diǎn)是環(huán)保（削減voc和co2排出量）和經(jīng)濟(jì)性（減少投資和降低運(yùn)行成本）統(tǒng)籌考慮。日本在節(jié)能省資源和降低涂裝成本等方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于世界領(lǐng)先水平。 我國(guó)轎車(chē)車(chē)身的涂裝工藝現(xiàn)今還是以陰極電泳底漆與溶劑型中涂和面漆配套為主的三涂層涂

3、裝工藝。2004年以來(lái)，豐田、通用、本田和奔馳在華合資廠新建的車(chē)身涂裝線投產(chǎn)就用了水性底色漆，近來(lái)新建線的開(kāi)始采用水性中涂和水性底色漆，這將拉動(dòng)我國(guó)汽車(chē)涂料及涂裝水性化。 最近幾年，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量呈現(xiàn)跳躍式發(fā)展，2006年汽車(chē)產(chǎn)量突破700萬(wàn)輛，已成為全球第三大汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)，如果不重視汽車(chē)涂裝過(guò)程中的三廢排放，對(duì)環(huán)保和人們生活環(huán)境的破壞后果將不可設(shè)想。國(guó)家應(yīng)加速?lài)?yán)格的環(huán)保法規(guī)制定，頒布與國(guó)際接軌的嚴(yán)格的法規(guī)，企業(yè)應(yīng)自主治理和限制三廢排放。 本文借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，尤其是氣候條件和汽車(chē)生產(chǎn)狀況與我國(guó)相仿的日本的環(huán)保與經(jīng)濟(jì)統(tǒng)籌考慮和盡可能利用原有的涂裝設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，介紹汽車(chē)涂裝的環(huán)保和降成本技術(shù)，以擴(kuò)展國(guó)

4、人的思路。 涂裝前表面處理的環(huán)保和降成本技術(shù)進(jìn)展 現(xiàn)今車(chē)身陰極電泳涂裝前普遍采用三陽(yáng)離子（zn-ni-mn）型的磷化處理工藝，近年來(lái)為貫徹清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，又開(kāi)發(fā)很多新的處理藥劑和技術(shù)，如無(wú)磷無(wú)氮生物分解型脫脂劑、新的液態(tài)表調(diào)劑、低溫低渣磷化處理劑、無(wú)亞硝酸的有機(jī)促進(jìn)劑、無(wú)鉻鈍化和無(wú)鈍化技術(shù)、清洗水循環(huán)再生技術(shù)（超濾、納米過(guò)濾和ro技術(shù)）及封閉清洗“o”排放技術(shù)等，使傳統(tǒng)的磷化預(yù)處理工藝在節(jié)能、節(jié)水、減少?gòu)U水和廢渣排出量等方面有較大的技術(shù)進(jìn)步?？墒牵茕\鹽磷化處理劑的本質(zhì)所限，下列問(wèn)題難以解決。 排放含有對(duì)環(huán)境有害物質(zhì)（ni、mn、p等）的廢水； 生成鋅鹽磷化膜時(shí)產(chǎn)生的磷化渣，需作為廢棄物處理；

5、需要表面調(diào)整工序，表調(diào)工序自動(dòng)排水，需作污水處理。 為適應(yīng)更高的環(huán)保和節(jié)能省資源的時(shí)代要求和簡(jiǎn)化工藝降低成本的需求，國(guó)外開(kāi)發(fā)成功不用磷酸鹽的涂裝前表面處理技術(shù)，給傳統(tǒng)的磷化處理技術(shù)帶來(lái)革命性的變革。有關(guān)報(bào)導(dǎo)介紹如下： 豐田汽車(chē)公司介紹的無(wú)磷酸鹽前處理（phosphate free pretreatment）技術(shù)：轉(zhuǎn)化膜是非結(jié)晶質(zhì)的氧化鋯（zro2），膜重100mg/m2、膜厚40nm；在工藝上，取消了表調(diào)工序，縮短了成膜處理時(shí)間（120s90s）；由此可縮短設(shè)備長(zhǎng)度和工藝時(shí)間；在環(huán)保方面：沉渣減少90%以上，消除了p、ni、mn；f離子減少到原磷化處理工藝的70%）涂料，節(jié)能、外觀裝飾性極優(yōu)的

6、環(huán)保型涂料之一。紫外線（uv）固化和熱固化可并用，無(wú)uv固化的內(nèi)表面和陰影部分也具有足夠的涂膜性能，它的固化工藝如下： 自動(dòng)靜電或手工噴涂晾干室溫下5min加熱(升溫到110 10min，使溶劑蒸發(fā))照射uv工序加熱在140下保溫1012min并有低溫烘干(90)的潛力，現(xiàn)有設(shè)備可利用，烘干室長(zhǎng)度可縮短，改造費(fèi)用少。 uv和熱雙固化清漆，已用于摩托車(chē)汽油箱罩光涂裝。摩托車(chē)汽油箱在涂裝、固化過(guò)程中旋轉(zhuǎn)，使油箱各部位照射的uv光均一，無(wú)陰影，并防止涂裝產(chǎn)生垂流、涂裝不均，流痕等缺陷。與熱固化型罩光涂裝線比較，單位被涂物（油箱）的加工成本（含涂料成本）可降低50%以上。 基于上述介紹：極好的涂膜外觀

7、（鏡面那樣平滑，鮮映性pgd=1.0）；涂膜的抗劃傷性和耐酸雨性突出；節(jié)能、降低voc排量，對(duì)環(huán)保有利；又能較大幅度地降低涂裝成本；現(xiàn)有設(shè)備的改造投資費(fèi)用又最少等等。雙固化型罩光涂料將是具有極強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的汽車(chē)用高固體分環(huán)保型涂料，值得汽車(chē)涂裝界給予關(guān)注。 節(jié)能、減少co2排出量技術(shù)的進(jìn)展 根據(jù)日本大氣社資料介紹：年生產(chǎn)24萬(wàn)臺(tái)規(guī)模的轎車(chē)車(chē)身涂裝設(shè)備，電消耗量60007000kw，熱量消耗量年平均8000090000mj/h。換算成co2排出量一條線全年排出4萬(wàn)多噸(169.6kg、co2/臺(tái))。其中噴漆室、烘干室（含冷卻室）為耗能（co2排出量）的主要設(shè)備，在電力方面分別占42%和6.8%，在熱

8、能方面分別占49.7%和27.3%，兩者的co2排出量占co2總排出量的64.8%。因此，噴漆室和烘干室成為涂裝線節(jié)能，減少co2排出量的主要革新對(duì)象。 在烘干方面的節(jié)能、減少co2排出量的技術(shù)進(jìn)步趨向。 現(xiàn)今典型的轎車(chē)車(chē)身涂裝工藝是涂裝電泳底漆、中涂、面漆（底色漆和罩光清漆），一般都是涂一道漆后烘干一次，冷卻一次（4c3b），且處理溫度都在140左右。節(jié)能、減少co2排出量的措施有以下幾方面： 改進(jìn)所用涂料的干燥性能（低溫化、快速化、自干替代烘干）。 在開(kāi)發(fā)適應(yīng)“濕碰濕”工藝的成套汽車(chē)用涂料，取消或合并烘干工序。 選用或開(kāi)發(fā)創(chuàng)新涂膜的固化方法及節(jié)能型干燥設(shè)備，如uv和熱雙固化法及設(shè)備。 已獲

9、得實(shí)際應(yīng)用的“濕碰濕”工藝，有取消中涂烘干工序的中涂、底色漆、罩光三涂層“濕碰濕”一起烘干的3c1b中涂、面漆涂裝工藝；以及電泳底漆與中涂一起烘干的2c1b“濕碰濕”工藝。 電泳底漆和中涂的兩涂層“濕碰濕”工藝雖可提高面漆涂裝設(shè)計(jì)的自由度，但必須要在150以上烘干，如果不能充分控制電泳底漆/中涂的界面，可能會(huì)造成防銹性、耐黃變性和耐崩裂性等下降。還有抗石擊車(chē)底涂料等輔助材料的涂裝，需從工程面上統(tǒng)籌解決。 近年來(lái)國(guó)外公司在開(kāi)發(fā)自干型（空氣干燥）無(wú)pvc的車(chē)底涂料、焊縫密封膠替代現(xiàn)用的pvc系列的車(chē)底涂料和焊縫密封膠。日本豐田公司正在開(kāi)發(fā)濕氣固化（moisture cure）聚氨酯系列車(chē)底涂料，是

10、一種橡膠型彈性變形材料，不含pvc、重金屬和溶劑，是自干型不需烘干室。在車(chē)身涂裝合格后涂布。它具有耐崩裂性和防聲阻尼功能。 噴漆室節(jié)能，削減co2排出量的技術(shù)動(dòng)態(tài) 涂裝設(shè)備的co2排出量平均169.6 / kg-co2 /臺(tái)，其中噴漆室的co2排出量就占46.3%(78.6kg-co2 /臺(tái))。 削減噴漆室co2排出量的技術(shù)措施有： 加熱和冷卻能源的選擇。如加熱源用天然氣，co2排出量少，要比液化石油氣（丁烷）co2排出量減少8%以上。 降低噴漆室的風(fēng)量。噴漆室co2排出量隨噴漆室供風(fēng)量比例增減，所以減低噴漆室風(fēng)量是削減co2排出量的首要措施。 縮短噴漆室工藝長(zhǎng)度、削減噴漆室寬度、降低噴漆室風(fēng)

11、速是減少?lài)娖崾夜┡棚L(fēng)量的三要素。在涂裝工藝設(shè)計(jì)、涂裝機(jī)選擇和氣流控制技術(shù)方面應(yīng)充分探討以上要素。 控制空調(diào)溫度（供氣溫濕度設(shè)定值和co2排出量的關(guān)系） 不隨氣象條件變化保持全年恒溫恒濕，噴漆室的耗能和co2排出量最大，隨季節(jié)分別設(shè)定溫濕度值范圍，則能大幅度地削減co2排出量。如果按水性涂料的特性（水的蒸發(fā)度與飽和度依存關(guān)系），將全年管理溫度的范圍擴(kuò)大，則效果更大。這與水性涂料的噴涂施工窗口有關(guān)，需開(kāi)發(fā)采用溫度范圍大的水性涂料。 在設(shè)備上改進(jìn)，選用節(jié)能型配套件和熱能、動(dòng)能回收裝置。如設(shè)計(jì)低壓損洗凈器和空調(diào)裝置，選用高效率的電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)和照明器具，全熱交換器和排風(fēng)循環(huán)利用等。 在運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)維護(hù)管理。如休息時(shí)間段的噴漆室停止運(yùn)行或降低風(fēng)量，不要照明區(qū)域息燈；靈活應(yīng)用變頻技術(shù)等。 我的小結(jié) *上述工業(yè)涂裝的環(huán)保、降成本技術(shù)大都是國(guó)外已生產(chǎn)應(yīng)用