環保汽車涂裝技術的發展前景

李永鴻

【摘 要】當今社會汽車工業高速發展，汽車涂裝作為汽車生產工藝中重要的一個環節，也在各方面快速發展。但在重視可持續發展的今天，節能環保成為涂裝工藝中一項重要指標。本文介紹了當前汽車涂裝的一些新技術，并對其發展趨勢進行了分析。

【關鍵詞】汽車涂裝 清潔生產 涂料 VOC排放

一、表面處理

當前，國內廠家普遍采用的前處理工藝：預清洗→預脫脂→脫脂→一次水洗→二次水洗→表調→磷化→三次水洗→四次水洗→一次純水洗→二次純水洗。

這種工藝主要存在以下缺點：

（一）能源消耗大：脫脂、磷化的工作溫度一般為40~50℃，在給槽液加熱中，同時也有大部分熱由于管路及槽體保溫不佳而損失。

（二）有大量的含磷、氮、鉻等元素的廢水排放。

（三）生成鋅鹽磷化膜時產生的磷化渣，需作為廢棄物處理。所以，耗能小、無污染的材料，是當今前處理發展的主要趨勢。

雖然近年來為貫徹清潔生產標準開發了許多新的處理藥劑和技術，如無磷無氮生物分解型脫脂劑、長效表調劑、低溫低渣磷化處理劑、無亞硝酸的有機促進劑、無鉻鈍化和無鈍化技術等，但傳統的磷化處理受鋅鹽磷化處理劑的本質所限，以上缺點仍不能解決。為適應更高的環保節能的要求和簡化工藝降低成本的需求，國外開發成功不用磷酸鹽的涂裝前表面處理技術。

以Chemetall公司開發成功的最新的預處理術——硅烷技術為例。這是采用OXSILAN超薄的似磷化晶體的三維網狀結構的有機涂層，同時界面形成的Si-O-Me（Me為金屬陽離子）共鍵分子間力很強，與金屬表面和隨后的涂膜形良好的附著力。它與鋅鹽磷化處理相比，具有保、節能、操作簡便及成本低等優點。硅烷預處工藝無需表面調整和鈍化工序，可縮短工藝時和設備長度，現有前處理設備不用改造，僅需要換槽液即可投產應用，適用多種金屬底材（冷板、鍍鋅板、鋁板）的混線處理。處理膜重20~40 mg/m²有機組份，40~80 mg/m²無機組份硅烷OXSAM9812預處理工藝參數：時間2 min25~45℃，處理方式為噴淋或浸漬，pH值3.5~4.5。這種硅烷技術已應用于汽車輪轂的生產。

二、電泳

現今全世界90%以上的汽車車身采用CED涂料，為適應環保節能的要求，已實現了低溫化、低VOC化、無鉛化及低加熱減量化，開發了高泳透力、銳邊耐蝕型等CED涂料。為進一步簡化工藝、降低涂裝成本，正在開發研究超高泳透力CED涂料和耐候性（耐UV）優良的CED涂料。

（一）超高泳透力CED涂料

為使汽車車身內表面的陰極電泳涂膜厚度達到10μm（耐蝕性要求的膜厚），習慣做法是延長電泳時間（由3 min增到4~5 min），提高電泳電壓和車身外表面的膜厚。目前，PPG公司與豐田公司合作，正在開發超高泳透力涂料。豐田公司要求車身內腔膜厚10μm，外表面達到15μm，即內腔達到基本保護的要求下，外表面沒必要用太厚的電泳膜。這樣既可以減少涂料的使用量，也可減少VOC的排放量。現在涂裝成本可降低10%，目標是降低20%。

（二）耐侯性（耐UV）CED涂料

為確保CED涂料的耐蝕性，多使用環氧樹脂，它易受光老化，耐侯性不佳。為適應簡化工藝，無中涂的兩涂層涂裝體系的需要，開發采用表面平滑性好的耐侯性（耐UV）CED涂料。耐侯性CED涂料有2種類型：一種是丙烯樹脂CED涂料，另一種是層分離型高耐侯性CED涂料。后者是利用溶解性參數的差異，2種相溶性低的樹脂配合電泳涂裝后，在烘干過程中在膜厚方向產生層分離，在一道工序中使耐侯性和防蝕性并存，使其上層不僅具有耐侯性，還具有耐崩裂性，才具有用于無中涂的涂裝體系的可能性。

2005年，歐洲已全部使用無鉛電泳漆，到2015年，將全部轉向耐侯性（耐UV）電泳漆。

三、PVC涂料

PVC涂料是以聚氯乙烯樹脂為主的塑料溶膠涂料，屬無溶劑涂料，固化條件為溫度110~ 140℃，加熱10~15 min或隨中涂、面漆一道烘干。在轎車車身涂裝工藝中，PVC涂料作為填密縫隙用密封膠和車底涂料，以提高車身的密封舒適性和車身底板的耐蝕性和抗石擊性。PVC涂料的主要發展方向是低密度化，其密度由1.4 g/cm²可降到0.8 g/cm²；其次是提高其與中涂、面漆的相溶性。

近年來國外公司在開發自干型（空氣干燥）無PVC的車底涂料、焊縫密封膠替代現用的PVC系列的車底涂料、焊縫密封膠。日本豐田公司正在開發濕氣固化（Moisture cure）聚氨酯系列車底涂料，是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。在車身涂裝合格后涂布。它具有耐崩裂性和防聲阻尼功能。

四、中涂面漆（罩光）

汽車涂裝中排出的VOC主要來源于涂料和噴具的清洗，在汽車涂裝線上VOC的排出比例中，中涂和面漆分別占到了19%和36%，兩者在VOC排放量中占全部排放量的55%，所以控制VOC的排放，主要在于控制中涂和面漆的VOC排放，減少VOC排出量必須更新采用環保型涂料。屬于環保型涂料的有水性涂料、粉末涂料和超高固體份涂料。

在歐洲，水性涂料的應用較普遍，一代中涂（水性、粉末）已經開始被低成本轉換概念（LCCC）二代中涂（低膜厚水性中涂和低膜厚粉末）所替代，烘干規范和溶劑型完全相同（20℃晾干6~8 min、升溫6~8 min、160℃保溫12~15 min），外觀質量優于第一代；寬施工窗口（50%~80%RH、20~32℃）的金屬和塑料通用的水性底色漆開始應用，底色漆噴涂與罩光漆之間不需要紅外烘干和冷卻，可以降低設備和生產運行成本；雙組份高固體份溶劑型或水性清漆應用比較普及，在適應VOC排放要求的同時，抗擦傷性能進一步提高；粉末罩光漆的應用不斷改進已經成熟，將進一步推廣。為了適應不斷提高的環保節能的要求，目前，中涂和面漆開始向簡化工藝方向發展。

五、結論

綜上所述，未來的汽車涂裝在不斷地提高涂膜耐蝕性、抗石擊性及裝飾性同時，也一定朝著環保、節能的方向發展。主機廠要與世界上知名的化學品供應商、設備供應商合作，建立鞏固的戰略伙伴關系，開發出更簡化的、更節能、更環保的工藝產品。

參考文獻：

[1]陳慕祖，周杰.硅烷技術—磷化技術的革命性變革[C].中國汽車工程學會裝涂分會，2007.

[2]王樹孝，張東，馬金勝.汽車涂料的研究方向[J].汽車工藝與材料，2006，(10)：27-28.

[3]吳濤.汽車涂裝的國內外發展動態[J].汽車工藝與材料，2006，(9)：29-34.