水性免中涂技術在涂裝工藝中的應用研究

王飛,宋國華,劉雷

(長城汽車股份有限公司技術中心,河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000)

水性免中涂技術在涂裝工藝中的應用研究

王飛,宋國華,劉雷

(長城汽車股份有限公司技術中心,河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000)

通過與傳統3C2B工藝進行比較，重點介紹水性免中涂工藝的流程，分析水性免中涂工藝的過程控制難點、水性免中涂工藝在經濟性及環保等方面的優勢，并介紹了水性免中涂工藝在國內外的典型應用情況。

水性免中涂技術；環保；乘用車；汽車工業

0 引言

汽車行業最大的污染、耗能工藝首先令人想到是涂裝，國家對環境法規的執法力度趨于更加嚴格的現實情況，是每一個主機廠都不得不面對的。為規避法律法規風險，對涂裝工藝加大整改力度，使用更加節能、清潔、環保、低成本的涂裝工藝是主機廠不二的選擇。免中涂工藝不僅可以滿足國家構筑“節約型、環境友好型社會”的發展目標，并且在減少設備投入，降低耗能、VOC排放量的方面更具優勢。文中就長城汽車在推廣應用免中涂技術的過程中，所作的生產線工藝設計、材料選擇、風險識別等方面的工作進行了研究，以期拋磚引玉，將免中涂工藝向更大的范圍內加以推廣。

1 免中涂技術概述

大氣環境污染狀況不斷發生，空氣受到北方霧霾的影響越來越大，國內環境意識不斷增強，“環保、高效、低成本”的綠色涂裝概念不斷被涂裝新技術實現。

眾所周知，涂裝是汽車四大工藝中耗能最大的工藝。為最大限度降低能耗、控制生產制造過程中的成本，涂料供應商聯合主機廠一直致力于各種新材料新工藝的研發及應用。

免中涂工藝不僅降低涂裝制造成本，同時對降低涂裝VOC排放量有積極作用，符合日益嚴苛的國家、行業VOC排放要求，是涂裝工藝實現“綠色涂裝”的有力“助手”。

在節約資源、環保、節能減排、低成本、高產出、生態平衡可持續性等方面具備顯著優勢的免中涂工藝，以它獨特的工藝路線、最小的設備改造代價逐漸在取代現有涂裝線，是目前最具發展前景的涂裝領先技術之一。

2 工藝對比

2.1 傳統工藝與免中涂工藝對比

傳統涂裝工藝3C2B的工藝流程是經過前處理、電泳后，進行中涂噴涂，再經過烘干等工藝后，進行面漆和清漆的噴涂，工藝過程復雜，能源浪費的節點較多，不利于成本的管控，過程中VOC的排放量大。與傳統涂裝工藝相比，在取消原有中涂噴涂及烘烤工序的同時減少打磨工作量，提高單位時間內工時效率，實現3C2B轉變為2C1B的工藝提升，濕碰濕烘烤，降低能耗，減少過程中VOC的排放量，關鍵是將第一道色漆涂料變更為功能涂料，在其中加入抗UV成分等，使得面漆涂層具備目前中涂的全部功能及色漆功能。傳統涂裝工藝(上)和免中涂工藝流程對比見圖1。

免中涂工藝使用的面漆層(第一層功能層，第二層裝飾層)在抗石擊、抗UV(可見光)、填充性、預著色等方面絲毫不遜色于傳統的油漆涂層，同樣可以帶給車身以色彩絢麗的藝術效果。

3 免中涂工藝的優勢

免中涂工藝的優勢主要集中體現在成本、環保兩方面。

3.1 膜厚

涂料廠家雖然可以提供免中涂面漆，但在膜厚方面存在一定差異，作業完畢后的總膜厚對比傳統工藝的總膜厚存在明顯的下降，約可以降低10%～28%。

免中涂工藝膜厚與傳統工藝膜厚對比見圖2：傳統工藝的清漆層在40～45 μm之間，加上色漆的10 μm、中涂的30～35 μm、電泳垂直面的20 μm，總膜厚為110～100 μm；而免中涂工藝中使用的面漆和清漆涂料的廠家雖然不同，但是膜厚通常都可以控制在80～90 μm之間，總計減少膜厚20～30 μm。膜厚的降低帶來的是利潤空間的提升。

3.2 工序減少

免中涂工藝流程中取消了中涂工序，并且省去了與車身中涂相關的一系列設備和人員，節約了人工成本和設備采購、維護等成本。例如，省去了中涂噴涂機器人、中涂漆的輸送系統、中涂漆調漆系統、中涂漆烘干系統和烘干設備及運維成本，并且省去中涂打磨、擦凈區等工序，減少涂裝生產線體的長度和占地面積，中涂工序人工成本及其他輔助的生產成本全部可以一并取消。保守估計可以減少涂裝車間能耗的30%。

3.3 污染物排放減少

油漆消耗、溶劑消耗、溶劑的排放、工藝能耗等方面，免中涂工藝均比其他現有工藝有優勢。作為汽車行業重點工序的涂裝工藝，也必須響應環境保護要求的發展趨勢，環保高效低能耗的涂裝新技術在不斷提高涂裝品質、降低涂裝能耗方面發揮了越來越大的作用，免中涂工藝在這樣的大背景下將會得到更廣泛的應用。

從表1中的數據對比不難看出免中涂工藝的優勢，特別是在溶劑消耗、能源消耗和噴房溶劑排放方面，免中涂工藝的優勢更為明顯。

表1 溶劑型傳統工藝和免中涂工藝能耗、物料消耗對比

4 應用及需解決的問題

4.1 免中涂工藝的應用

杜邦、巴斯夫、PPG等各大涂料生產廠家均在開發和推廣免中涂面漆，并且根據各自產品的特性，相繼開發出一系列的噴涂施工工藝。例如，杜邦在開發出的免中涂面漆的工藝中提出Eco-Concept工藝、BASF(ProⅠ,ProⅡ)，目前已經在湖北神龍汽車廠實現實用化。類似的免中涂工藝方式像巴斯夫和PPG(B1B2工藝)都有開發和實際應用的例子，都已經在國產自主品牌江淮汽車、奇瑞汽車等工廠得到應用。

據報道：江淮汽車將免中涂工藝應用在年產24萬輛車身的涂裝車間，并且使用水性免中涂工藝的涂裝線量產車身的外觀良好，主要參數NVP、橘皮等均能達到乘用車外觀的相關工藝要求。

免中涂工藝在國內外均有主機廠應用的實例，并且在新工廠在規劃和建廠選擇工藝方面都首選節能環保的新型技術。免中涂工藝將逐步作為主流涂裝工藝方式運用于各主機廠涂裝生產線。

4.2 免中涂工藝需解決的問題

盡管免中涂工藝技術的應用趨勢逐漸明朗化，但由于其總膜厚降低，取消中間涂層，這樣的工藝對于現場管控和實際操作來說存在一定的風險。

4.2.1 對車身表面的要求更高

電泳后的車身，車身表面平整度和打磨痕要求盡可能地平滑，且在電泳打磨工序中取消刮灰工序，否則刮灰的痕跡也就是膩子疤會直接透過面漆層反應在外觀上，這對非專業人員來說都是非常容易發現的，所以需嚴格控制車身表面的質量，控制鈑金件在運輸、焊接等過程中的細節，相較于傳統的涂裝工藝來說就需要特別加以關注。

4.2.2 電泳膜粗糙度控制

電泳漆膜表面粗糙度也會直接透過面漆影響車身外觀，電泳膜與前處理效果、車身鈑金件質量、車身總鐵粉含量、電泳后清洗、烘干等工序息息相關，無形中增加管理成本和難度。

4.2.3 車身外觀面環境耐久性

所謂耐久性，也就是耐候性，特別是抗紫外線成分、耐老化成分等必須添加在面漆中，來保護電泳漆不被破壞，而面漆中添加過多的成分會造成烘干過程中的風險，造成縮孔、針孔、剝落等嚴重的外觀質量問題。

5 結束語

免中涂工藝在簡化標準工藝程序、節省設備投資、降低涂料耗量、低污染、低能耗、低成本、高產出和生態可持續性的方向具有良好的發展勢頭，隨著免中涂工藝技術越來越多的應用，涂料供應商資源也在逐漸豐富，國外廠家的競爭力會隨著免中涂涂料國產化而得到削弱，應用成本將會越來越平易近人。希望通過運用多種環保新技術使得涂裝不再是冒著黑煙到處污染環境的高能耗低效率的代名詞。

“中國汽車消費綠色指數”及2014年度汽車綠色度排名發布

近日，“多方參與和創新路徑--法治中國的健康與環境議題”研討會在中國傳媒大學舉行。會上，北京綠色金融協會聯合湖南大學、清華大學以及北京理工大學正式發布“中國汽車消費綠色指數”及2014年度汽車綠色度排名。2014年度汽車綠色度排名旨在通過全面、客觀地計算汽車產品全生命周期過程中所有資源消耗與環境影響，提出了量化的可供統一比較的綠色指數，以綜合排序方式評估各車型的綠色度。中國汽車市場已成為世界公認發展潛力量最大的市場，中國汽車銷售自2006年起連續五年居世界第一。但隨著城市汽車銷售量不斷攀高，交通擁堵日趨嚴重，導致機動車長時間處于怠速狀態，尾氣污染物排放量劇增。推動汽車企業節能減排，促進中國汽車綠色消費，解決汽車發展與城市環境之間的矛盾已成為中國汽車產業的重大課題。針對國內汽車銷量與保有量逐年遞增的情況，要大力發展節能環保型汽車，減少溫室氣體排放，是未來汽車產業發展的必然選擇。北京綠色金融協會相關負責人表示，希望該指數引領中國汽車產業自覺進行轉型升級，大力研發新能源技術，推廣綠色度高環保性能優良的車型，提高社會公眾對可持續城市交通發展、健康出行重要性的認識，擴大公眾對環境保護的參與度，改善空氣質量和優化大氣環境，實現社會與環境和諧發展。此次活動是由北京綠色金融協會主辦，法國駐華大使顧山先生、亞洲清潔空氣中心副執行總監格林達女士、佛吉亞集團首席執行官嚴德勝先生、國際清潔交通委員會創會主席麥克-沃爾什先生、國資委新聞中心副主任胡鈺、北京理工大學兼職教授、低碳智慧研究院院長杜少中先生以及相關成員共同出席了此次活動。

來源：中國科技網

新技術駕乘體驗帶來全新感受

2014年12月9日至10日，由中國汽車技術研究中心和公安部道路交通安全研究中心聯合主辦的“2014(第五屆)中國汽車安全技術發展國際論壇”在北京盛大召開。本屆論壇以“車聯網與智能駕駛”為年度主題，設置了汽車安全領域主題演講、汽車安全技術駕乘體驗和最新汽車安全技術發布三大板塊，為了提升社會對于兒童乘車安全的關注程度，論壇還專門開辟了兒童安全乘車公益宣講研討會。包括政府管理部門、整車企業、零部件企業、汽車安全技術企業和主流媒體在內的300余位嘉賓齊聚一堂，全方位交流探討我國汽車安全標準及管理政策發展方向、最新汽車安全技術發展動態，并親身體驗了先進汽車安全技術對行車安全的保障作用。

來源：中國科技網

StudyonApplicationofWaterborneFreeIntermidiate-coatTechnologyinCoatingProcess

WANG Fei,SONG Guohua,LIU Lei

(R & D Center of Great Wall Motor Company,Automotive Engineering Technical Center of Hebei, Baoding Hebei 071000,China)

Through the comparison with the traditional 3C2B process,the waterborne free intermidiate-coating process was introduced as a focal point.The process control difficult points,the economic and environmental protection advantages of the waterborne free intermidiate-coating were analyzed Finally,the typical application of the waterborne free intermidiate-coat technology in automotive industry was introduced.

Waterborne free intermidiate-coating process;Environmental protection;Passenger car;Automotive industry

2014-10-24

王飛(1979—)，男，學士，工程師，主要研究方向為涂裝工藝設計、涂裝新工藝應用和車身涂層性能試驗驗證。E-mail：ecgyyf@gwm.cn。