我國汽車清潔涂裝技術的發展及分析

蔡小麗(江西昌河汽車有限責任公司， 景德鎮 333000)

我國汽車清潔涂裝技術的發展及分析

蔡小麗(江西昌河汽車有限責任公司， 景德鎮 333000)

汽車涂裝生產為追求環保節能，其生產設備和技術不斷創新，新型材料也不斷被開發使用。本文主要介紹了汽車清潔涂裝技術的發展現狀以及與國外先進技術存在的差距，對現階段廣泛使用的新技術和工藝手段詳細介紹分析,對我國汽車清潔涂裝工藝的發展提出應關注的要點。

涂裝；清潔；VOC；新材料；標準化

1 汽車涂裝技術發展現狀

近年來，隨著科技的進步和發展，根據國家經濟與環境保護發展戰略的要求，我國汽車涂裝生產技術和工藝也得到了日益提升和完善，越來越多的汽車生產企業不斷改善汽車涂裝生產線，使用清潔性的水性材料，代替了傳統的溶劑型材料，涂裝生產技術和生產工藝都在朝著清潔化，標準化和全球化的水平發展。發展“清潔涂裝”、“綠色涂裝”已經成為全行業的共識[1]。車用涂裝材料的質量、使用性能也在與國際接軌，但和國外技術對比，我國涂裝技術仍有一定的差距，主要表現在以下幾個方面：

(1)我國汽車保有量居世界前列，同時涂裝車間所用涂料的生產量也居世界前列，但是我國轎車和涂料以國外品牌為多，沒有掌握核心的生產技術以及優良的產品。雖然在量上取勝，但在質上與國外品牌差距甚遠。

(2)國外汽車涂裝生產技術追求綠色生產，對環境保護要求較高，標準也較國內高。我國涂裝車間揮發性有機化合物VOC排放量和生產過程中的能源消耗量比國外生產技術的多，僅有部分依照環保要求建立的新的生產線可以滿足排放標準的要求。

(3)我國汽車涂裝技術和工藝差別較大，部分生產企業設備陳舊，噴涂質量不好。部分車間管理不夠嚴格，導致生產質量很差，機械設備利用效率低，能源消耗大，同時，不能滿足環保要求，有害污染物排放量多。

2 涂裝新技術及工藝的發展

現代汽車行業發展的核心問題之一是環境問題，汽車涂裝技術也不例外，在提高涂裝質量的前提下，達到環保要求，是汽車涂裝技術不斷追求的目標。隨著科學技術的不斷發展，通過改善原有涂裝材料和利用工藝技術的創新，使材料和能源消耗等成本降低，同時解決廢氣廢水等排放問題，實現清潔涂裝，生產環保。

實現涂裝工藝清潔化技術，要充分利用現代科技，進行多方案對比，不斷進行優化，向經濟、專業和環保一體化的道路發展。同時，兼顧產品品質、投入成本等方面設計最優的工藝方案和布局。典型的涂裝工藝，通常為轎車車身所采用，不僅涂裝生產技術要符合環保化和專業化要求，其生產工藝管理方面也要嚴格遵循專業的生產流程，科學管理，科學生產，如生產材料管理、生產線管理和清潔衛生管理等，可以請專業的管理公司分別負責[2]-[4]。

2.1 采用清潔材料

為使汽車涂裝車間排放物達到環保要求，清潔材料被廣泛應用于涂裝生產，如硅烷/鋯鹽等前處理材料，用于電泳的材料具有很高泳透能力和平滑性，不含鉛等有害污染物以及粉末涂料和水性涂料等。它們不僅能夠滿足涂裝質量的高標準，而且不會產生有害的重金屬和揮發性污染物，使涂裝車間順利完成清潔生產。

粉末涂料主要以防腐蝕環氧粉末最具代表性，廣泛在汽車零部件上使用。在涂裝中涂、罩光環節使用粉末涂料最多。水性涂料可以有效降低揮發性有機化合物VOC的排放，從而提高環保可靠性。目前，中國已經有十幾條汽車車身涂裝生產線利用水性涂料中涂和底色漆。而國外歐美地區汽車涂裝生產在我國之前就已經利用水性涂料中涂和水性底色漆[5]。在汽車傳動軸、散熱器和減震器等其他部件上常常采用水性涂料進行噴涂。

除了水性涂料可以有效降低揮發性有機化合物VOC的排放，高固體分涂料也可以降低VOC的排放。對于原本的涂裝生產線，如果進行再加工改造比較麻煩，需要投入的成本也比較高，如果使用高固體分涂料既能夠滿足環保生產的要求，又可以降低生產成本。

北美國家對舊的涂裝生產線采用高固體分溶劑型涂料，一方面，揮發性有機化合物VOC的排放滿足了相關法律法規的規定，另一方面，不必要對生產線進行大的改造，省去了生產成本。

2.2 采用緊湊工藝

(1)緊湊(或薄膜)前處理工藝

鋯鹽和硅烷等近年來在汽車工業上的使用越來越普遍，主要用于涂裝生產車間前處理。這項技術具有諸多優點，比如，需要的溫度低；基本無重金屬和磷酸等污染物的排放；不用表調和鈍化步驟，因此處理工序大大減少；基本不會有殘渣殘留。除此之外，它還可以同時處理鋁合金、鋼鐵和鍍鋅板等幾種材質的零件，有利于汽車車身輕量化前處理。這項技術很好地彌補了以往的磷化工藝弊端(不能同時處理幾種混合材料的車身)。利用鋯鹽處理、硅烷處理或鋯鹽硅烷混合前處理的技術，被稱作薄膜前處理或者緊湊前處理技術。

(2)緊湊車身涂裝工藝

與傳統的涂裝工藝相比，緊湊車身涂裝工藝調整了涂層厚度，并對涂料的性能進行了優化，取消部分或全部中涂線。但是，取消中涂線并不是不進行中涂，而是利用少量的資源實現綜合涂層性能，最終利用清漆涂層和底色實現中涂的功能。現階段，緊湊車身涂裝工藝的VOC排放量可以滿足環保要求的標準，同時，因為取消了中涂線，涂裝機械設備的使用維護和運行等費用均得到有效降低[6]。此外，由于取消中涂線，工藝技術須要求控制足夠好，否則，易造成產品質量下降甚至惡化。

2.3 材料工藝的創新應用

汽車車身使用塑料件比較多，塑料件在低溫(約80℃)條件下容易與車身共線涂裝，不僅工序簡單，而且需要消耗的能源不多。所以高性能低溫固化雙組分聚氨酯涂料的運用較多。

使用CO2或者蒸汽清洗技術，能夠快速并很好地清洗預涂材料表面，不用添加其他的藥劑，廣泛應用在各零件表面的有效快速清洗。其優點很多，如：運行成本低、工序比較少、環保等。

塑料覆蓋零部件和多色裝飾目前采用膜技術較多，已經代替部分面漆噴涂，比如，寶馬公司最新上市的i3電動車，其車身完全依靠膜技術，不再采用以往的面漆噴涂。

2.4 生產管理和技術標準化

在我國，汽車行業是支柱性產業，最終的發展將是國際化，全球化。未來汽車的生產將會達到國際上相同標準，汽車銷售和售后服務市場也會更加方便快捷。同樣，作為汽車生產車間之一的涂裝車間也在不斷追求生產工序和管理服務統一，涂裝技術標準統一，生產平臺模塊化統一化，最終達到國際統一標準。全球汽車行業生產、銷售和服務的標準化可以降低生產和使用成本，提高生產效率和質量，提高銷售和售后服務的效率和質量。

2.5 生產設備模塊化

汽車涂裝生產車間傳統的機械設備一直以來比較復雜，沒有統一的標準，由于科技的進步和汽車生產制造企業對高生產效率、高生產質量、低成本和低投入的追求，涂裝車間生產技術和生產設備日益創新完善。例如，專用的穿梭機技術，經過不斷改進與創新，其構造簡單，但功能齊全，設備成本和運行成本都較低，備受用戶喜愛；此外，E-Cube技術能夠取代傳統的E-Scrub噴漆室的靜電漆霧分離單元，構造簡單，使用方便，成本降低。

ABB公司的全球標準化自動噴涂系統，可以適應國際化涂裝技術統一性要求，主要有標準霧化器和機器人以及標準噴涂模塊。統一的編程、統一的控制操作和界面。統一的噴涂模塊，適應了來自不同地區的汽車同一管理平臺和同一質量的需求。DURR公司噴漆室模塊，是在Eco Dry Scrubber技術的基礎上，把以往不標準的噴漆室和附屬系統，改造升級為空氣循環系統和漆霧分離系統標準模塊，這種系統能夠適應生產需要組合為噴漆室系統[7]。總之，諸如此類的系統模塊化、生產技術標準國際化、機械設備技術專業化標準化等是涂裝生產車間發展的最終趨勢。

2.6 生產過程生態效率化

利用最少的涂裝材料和能源進行涂裝生產，同時，使污染排放物、顆粒物和廢棄物、環境噪聲等達到最小，是涂裝生產車間一直在追求的高生態效率。目前，汽車生產制造企業廣泛應用干式漆霧過濾技術，可以循環利用空氣，從而節省大量能耗。此外，中涂技術也能夠降低能耗。現代廣泛采用的機器人噴涂和噴杯等方面的創新與改善，使汽車車身噴涂達到全自動化，和傳統的人工噴涂相比，噴涂效率得到了很大程度的提高[8]。隨著綠色生產的一步步普及，大量的節能減排科技應用于涂裝生產車間，因此，其中央控制單元也得到了創新和完善，車間管理趨于智能化。

3 結語

發展清潔涂裝是全球汽車工業涂裝工藝領域的共識。就整體而言，我國汽車涂裝技術基本和國外技術持平，清潔涂裝技術已經具有一定的行業規模。但國內各家汽車企業涂裝技術的發展水平參差不齊。要實現追逐并趕超國外發展的水平，應該注重以下要點。

(1)走科技創新之路。國內汽車制造企業應學習先進的科學技術和借鑒國際先進技術，聯合原材料供應商，機械設備制造公司，汽車生產公司在已有的清潔涂裝技術基礎上有所創新。

(2)加強管理。實現清潔涂裝的目標，不能僅僅依靠技術和工藝方法問題的解決，還必須有嚴格高效的管理相配合。高標準的管理可以大大提高機械設備的生產效率和生產水平。

(3)汽車清潔涂裝生產的目標，是實現最大程度的環保減排和節能降耗，對于涂裝車間而言環保工作更是重中之重。無論在生產技術和生產材料等方面都要不斷努力追求綠色，促進汽車涂裝車間生產的清潔化。

[1]王錫春,吳濤,李文剛.我國汽車涂裝與汽車涂料的現況及發展趨勢(一)——創建綠色涂裝車間[J].中國涂料,2012,27(10):16-19.

[2]李家偉.汽車涂裝的新技術及發展趨勢[J].合肥工業大學學報:自然科學版,2007,30(S1):134-137.

[3]吳濤.汽車涂裝技術發展趨勢及中國汽車涂裝的對策[J].中國涂料,2014,29(8).

[4]周杰,陳慕祖.中國汽車涂裝生產線新技術的應用及發展[J].現代涂料與涂裝,2007,10(4):41-44.

[5]王錫春.我國汽車涂裝的現況及發展趨向[J].涂料工業,2009,39(10):1-3.

[6]牟寧博.關于汽車涂裝新材料和新技術的研究[J].化工管理，2016，3.

[7]王錫春.汽車涂裝材料的發展歷程與市場分析[J].行業走勢，2010.

[8]張倫周，謝傳勇.環保型涂裝車間的規劃建設[J].現代涂料與涂裝，2011，14(4) ：57-60.

蔡小麗,本科,中級,汽車涂裝。