涂裝節能新工藝、新材料、新設備和涂裝管理

司育進（安徽合力股份有限公司，安徽 合肥 230601）

隨著世界工業化經濟的發展，汽車工業的發展速度持續加快及汽車制造的規模逐漸增加，同時汽車制造能耗也占據著工業總能耗的較大比例。據調查數據顯示，汽車生產制造過程，涂裝能耗約占汽車制造總耗能的75%，且汽車涂裝生產運行過程消耗的壓縮空氣、天然氣、電能、高溫水及水相當多，外加涂裝能耗量始終受到生產周期、工藝參數及季節變化的影響。可見，重視汽車涂裝節能的研究非常必要，而對涂裝節能新工藝、新材料、新設備及管理的研究更是實現汽車涂裝業可持續發展的必然要求。為此，本文分別就涂裝節能的常用新工藝、新材料及新設備進行研究討論，同時簡要闡述汽車涂裝節能的管理。

2 涂裝節能新工藝、新材料、新設備

2.1 涂裝節能新工藝

汽車涂裝節能新工藝內容很多，本文主要就PVC密封膠濕碰濕工藝、緊湊型工藝兩大類進行探討。

2.1.1 PVC密封膠濕碰濕工藝流程為:PVC密封膠施工后（無需預烘烤），把中涂油漆直接噴涂至PVC密封膠的濕膜表面→經中涂烘干室連同中涂油漆加熱膠化成型。該汽車涂裝工藝具有節省PVC烘干設備、簡化涂裝生產流程、降低PVC密封膠預烘干能耗及汽車涂裝生產成本的優點。然而，若中涂油漆與未固化PVC密封膠進行濕碰濕涂裝，則極易產生氣泡、變色、失光等缺陷，因此必須確保中涂油漆與PVC密封膠間較好的配套性。

2.1.2 緊湊型工藝所涉及的工藝主要有四種，3C1B工藝、緊湊型B1:B2工藝、免中涂汽車涂料體系、集成工藝，本小節著重介紹集成工藝。集成工藝是由BASF涂料有限公司開發的緊湊型工藝。目前，此工藝已發展有集成工藝Ⅰ、集成工藝Ⅱ兩類。集成工藝Ⅰ的流程為:電泳烘干后，直接噴涂和閃干BASF的水性底漆1→噴涂和閃干水性底色漆2→清漆噴漆→烘干；集成工藝Ⅱ的流程為:電泳烘干后，直接噴涂和閃干BASF涂料公司的特殊水性底色漆→清漆噴漆→烘干。可見，集成工藝Ⅱ無需進行色漆間的閃干，從而縮短汽車涂裝線。據相關數據顯示，與傳統3C2B工藝相比，集成工藝能夠節省15-20%的硬件投資，節省30%的運營成本，降低20%的“三廢”及CO2排放量，降低25%的油漆材料消耗量。此外，此項工藝既可實現除三涂層白珠光外的所有顏色，又能用來實現舊線改造，且可直接省去預閃干環節。

2.2 涂裝節能新材料

涂裝節能新材料包括前處理新材料（低溫脫脂材料、TecTa?lis納米轉化膜、硅烷等）、電泳新材料（分層陰極電泳涂料、紫外光固化電泳涂料、低溫固化陰極電泳涂料、自泳漆）、中上涂新材料（自干型涂料、2K雙組分清漆）。結合目前各涂裝節能新材料的應用效果，本文著重介紹低溫脫脂材料、分層陰極電泳涂料及2K雙組分清漆。

2.2.1 低溫脫脂材料是由傳統脫脂劑中的表面活性劑的活性基團改進而成，用以降低油污的乳化難度，從而獲得與傳統脫脂劑相同的脫脂效果。低溫脫脂材料的應用能使涂裝工藝溫度降至40-50℃或者常溫，同時能降低蒸汽的用量、脫脂工序和預脫脂的能耗及前處理設備的投資。

2.2.2 分層陰極電泳涂料的機理，借助溶解性參數的差異及兩類低相溶性的樹脂，配合陰極電泳進行涂裝后，在烘干過程中不同的樹脂在膜厚方向產生了分離現象，分離的上層樹脂有良好的耐候性，下層具有良好的防腐蝕性。如此分層結構能同時實現底漆和面漆的功能。目前，此種分層陰極電泳涂料已實現批量化投產，且此新材料的應用對直接取消傳統的中涂層、節省中涂烘干等設備及降低動能消耗意義重大。

2.2.3 2K雙組分清漆屬中上涂層新材料。此種新材料具有較高的固體分，因此對降低VOC的排放量及改善烘烤的時間和溫度意義重大。與現有溶劑型清漆相比，2K雙組分清漆的應用能使烘烤溫度由140-150℃降至約100℃，同時能夠降低涂裝生產線的能耗，但此種新材料的應用對輸調漆設備的要求較高，需要增設機器人噴涂精確配比及雙組分輸送系統等設備。

2.3 涂裝節能新設備

涂裝節能新設備包括干式噴漆室（DURR干式噴漆室、EISENMAN靜電噴漆室）、壁掛噴漆機器人、電動輸漆泵、空調機組直燃式加熱裝置、噴漆室循環風技術、轉輪式全熱交換器、節能烘干室等，本節著重介紹轉輪式全熱交換器和節能烘干室的應用。

2.3.1 轉輪式全熱交換器的運行原理為:把進/出噴漆室的氣體朝反方向流經全熱交換器及轉輪蓄熱體→蓄熱體與空氣的接觸過程中，蓄熱體與廢氣和新鮮的空氣分別進行水分與熱量的交換，待兩部分空氣分別吸收或釋放水分及熱量后，再分別流出全熱交換器，新鮮空氣由空調裝置流進噴漆室，同時廢氣排至室外，從而成功交換濕度及熱量，并最終降低動能消耗量。

2.3.2 節能烘干室。目前，國內外往往以燃燒烘干室內排放的廢氣所獲取的能源來實現節能目的，例如德國DURR公司所設計出的Ⅱ型烘干室，既能完全燃燒可燃氣體，又能采取逐級換熱利用的手段，排出燃燒產生的高溫氣體，由此使能源利用率超出70%。節能烘干室的熱效率較對流式烘干高出1倍，甚至更多。此外，烘干室內含VOC及溫度約為160℃的廢氣首先由廢氣熱交換器加熱至約500℃，然后再由連同天然氣由燃燒噴嘴噴燃，此時可使燃燒室內溫度上升至約760℃，降解VOC。可見，節能烘干室既能使烘干室內有害氣體實現達標排放，又能使有害氣體實現廢熱換熱再利用，因此表現出極佳的節能效果。

3 涂裝節能管理

隨著各種涂裝節能新工藝、新材料及新設備的應用，涂裝節能管理的內容也逐漸發生改變，比如控制打磨區域送風量及換色次數、循環回收利用蒸汽冷凝水、前處理槽液逆流補加、電泳涂裝后應用RO技術沖洗、系統供貨等。涂裝節能管理對汽車涂裝節能控制起著重要的作用。為此，本章節試圖從控制換色次數、循環回收利用蒸汽冷凝水兩方面淺析涂裝節能管理。

3.1 控制換色次數，以提高效率及降低能耗。汽車涂裝生產極具復雜性，因此難以實現對相同顏色、相同車型實行批量化的連續噴涂作業，按時滿足客戶個性化需求勢必要求對噴涂工具及機器人設備進行反復清洗，而此種重復的作業方式既會造成涂料及溶劑浪費，又會影響到汽車的生產效果。可見，汽車涂裝生產過程，有必要做好科學合理的換色及調整方案。例如就焊裝白車身而言，應注意下列事項:相同顏色及相同車型的進入應盡量保持集中性及連續性，充分應用各種識別設備，借助儲存調整區域，實現合理調度；借助機械化輸送系統提供的軟件程序控制，對面漆噴涂或中涂前的貯存區進行自動化的編組及排序調節，就滿足數量要求的相同顏色車身，自行進入噴漆室完成噴涂作業。

3.2 循環回收利用蒸汽冷凝水。目前，涂裝工廠的能源仍以蒸汽為主。使用過程，蒸汽經多級換熱逐漸降至熱水，即蒸汽冷凝水保持約30℃的回水溫度。就此類蒸汽冷凝水的處理，多數涂裝工廠會選擇外銷或直接排放，易造成熱能浪費，而若經換熱裝置對此類蒸汽廢水進行循環回收利用，即用來加濕/加熱空調機組，從而節約大量的蒸汽用量及空調加濕用水量，并最終實現節水升溫的作用。

4 結語

隨著汽車制造業的發展，涂裝節能工藝、材料及設備等領域均實現相當大的突破，如此既能推動汽車制造業的可持續發展，又能實現對生態環境的保護。但就汽車涂裝節能新工藝、新材料及新設備的研究，仍需界內專家做出更大的努力。此外，加強對汽車涂裝節能的管理亦是汽車生產制造領域的重要課題，此乃保障各種涂裝節能新工藝、新材料及新設備被有效應用的重要手段。

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