汽車綠色維修技術在汽車涂裝中的應用研究

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）10-0151-03

【Abstract】The traditional automotive painting processis characterized by high energy consumption， high VOC emisions and pollution，whichrestricts thesustainabledevelopment ofthe industry.This articlesystematicallyreviews the applicationpath and technological evolution of green maintenance technology inthecoating field from threeaspects： materialinovation，processupgrading，andsystemcollaboration.Greenmaintenance technology，throughthecollration of multiple technologies，reduces energy consumption in the coating process and promotes the transformation of the industrytowardslow-carbonizationand intellgence.Inthefuture，itisnecessarytobreak through thecostbottleneckof environmental protection materials and deepen the integration of AI and carbon footprint tracking technology.

【Key words】green car maintenance technology；automobile painting;applied research

0 引言

汽車涂裝主要以工藝性、抗腐蝕性、裝飾性等為目的，其為汽車生產中重要的一環。在汽車整車制造的四大工藝中，汽車涂裝的工序、工藝參數等多而復雜。汽車綠色維修技術旨在確保最高資源利用率和最小環境污染的前提下，促使車輛恢復或保持初始狀態。隨著涂裝產業的不斷提升，為進一步推動汽車涂裝健康穩定發展，減輕生態環境壓力和負擔，將汽車綠色維修技術應用于現代汽車涂裝，借助新技術提高汽車涂裝的生產效率，實現環境友好性以及低成本，從而創造更大的經濟效益。本文首先介紹汽車涂裝、汽車綠色維修技術的基本概念，并分析汽車綠色維修技術的應用優勢，重點闡述綠色維修技術在汽車涂裝方面的具體應用策略，從而為汽車涂裝產業提供借鑒和參考。

1汽車涂裝工藝的污染瓶頸

當前國內外汽車企業主要采用的是傳統的“三涂兩烘”（3C2B）烘干工藝，其工藝雖已非常成熟，但工藝本身仍存在諸多不足，如在噴涂過程中排放出大量有機揮發物，能耗占整個汽車生產制造過程的 60% ，以及對設備的要求較高[，具體的污染與能耗結構分析如表1所示。水性漆工藝可降低有機揮發物質（VolatileOrganicCompounds，VOC）的排放，涂料的環保性得到提高，但其以水為溶劑，需加入水性樹脂，存在涂層腐蝕性風險、分散性差及烘干時水分難以揮發導致能耗高的缺點[1]。

表1污染與能耗結構分析表

針對表1揭示的四大污染類型，綠色維修技術通過材料革新、工藝升級與系統協同三大路徑，為汽車涂裝行業的可持續發展提供系統性的解決方案。

2綠色維修技術應用途徑與對比分析

2.1 材料革新：環保涂料迭代

近年來，國際上已專門制定了汽車生產過程中有機揮發物的排放標準，從而對汽車涂裝材料的使用進行有效控制。在汽車涂裝過程中，VOC和有害重金屬的排放主要集中于前處理材料和涂料中。為減少這兩類有害有毒物質的排出，將綠色維修技術應用到汽車涂裝材料中是關鍵所在。早在20世紀80年代，德國就已經研制出了水性涂料[2。水性涂料是指選用水溶液作為溶劑，同時加入不同水性樹脂而制成的涂料，其在控制揮發性有機化合物排放方面發揮了重要作用，目前水性丙烯酸氨基漆和水性聚氨基在汽車涂料中的應用較為廣泛。但水性涂料仍存在配方添加劑帶來的潛在腐蝕性、水的較高表面張力導致潤濕流平性挑戰以及相對較高的生產成本等問題，逐漸難以滿足汽車領域日益提升的性能與成本需求。應運而生的是高固體分涂料，是普通固體分含量能達到 64%～84% 的涂料[。高固體分涂料不僅VOC排量低，節省涂料溶劑和減少污染，還能充分利用現有施工設備節約能源。隨著技術發展，以及響應環保、節能的號召，越來越多的新型環保涂料得到開發，其中就包括粉末涂料，其具有環保、節能、優質、高效和經濟等優點。粉末涂料為 100% 的固體，生產和涂裝過程都不產生VOC，沒有液體涂料涂裝存在的環保、安全、浪費等問題[3]。水性漆、高固體分涂料、粉末涂料三類涂料的性能差異如表2所示。

表2水性漆、高固體分涂料、粉末涂料三類涂料的性能差異表[4-11]

除上述新型環保材料的開發使汽車涂裝品質上升，成本下降外，近年來涂料廠家著眼于創造一些新技術，如Henkel公司開發了基于氧化鋯的轉化膜，該技術不產生有害化合物和殘渣。

2.2工藝升級：資源循環與智能替代

1）節水減排。涂裝工廠的用水分布主要包括生產用水、生活用水和其他用水。作為用水大戶，其用水量的多少直接關系到整個汽車制造公司的用水總量。為避免水資源的浪費，應對涂裝工廠的用水進行分析，采取必要的有效措施。先是對廢水進行元素含量分析，再是引入反滲透設備，開發水循環系統對廢水進行提煉，使廢水的電導率以及有機元素含量達到自來水標準后回收再利用。另外，應采取常規使用的物理化學法（物化）加生物化學（生化）進行處理：先使用混凝沉淀技術沉淀掉廢水中由微小的懸浮顆粒和膠體顆粒互相之間產生凝聚作用的絮凝體，然后好氧菌把經過物化的廢水中大部分的有機物進行分解，再排放至生化沉淀槽，通過自然沉淀達到泥水分離。許能才等人[]的研究中表明，經過以上步驟， 50% 的一級濃水可在達到自來水標準后返回原水箱重新制水。汽車涂裝行業用水量大，廢水種類多且水質復雜，針對這些特點，節水減排需要針對性的措施[13-14]。

2）智能噴涂。傳統噴涂技術主要是人工噴涂，噴涂不完整，出現霧漆、斷層，嚴重影響了噴涂效果和品質。隨著信息技術和互聯網技術的飛速發展，以及新型感知技術和自動化技術的廣泛應用，制造業正在向自動化、信息化、數字化和智能化的方向發展。綠色熱噴涂技術主要是對傳統噴涂產生不良效果的規避，減少苯類物質對環境和維修人員的傷害。另外，熱噴涂技術可將特殊薄層覆蓋于特定的位置，有助于優化相應位置的耐高溫和抗腐蝕性能。目前最受歡迎的綠色噴涂技術是機器人噴涂技術，該技術借助高科技機器人和傳統噴涂技術相結合的噴涂方式。應用機器人噴涂技術能保證汽車車身噴涂材料的均勻性，提升噴涂品質，降低材料用量以節約噴涂成本，從而改善傳統噴涂技術的局限性[15]。

3）能源管理系統。統計數據表明，在涂裝工藝過程中，僅電力消耗就占到整個汽車制造過程消耗的 67% 。除電力消耗外，整個涂裝工藝過程還涉及煤氣、天然氣、蒸汽、壓縮空氣等多種能源。汽車涂裝過程中產生的機體熱量若處理不當，不僅對大氣造成嚴重的污染，還會對生產人員的身體健康造成不良影響[。因此，在滿足安全生產的前提下，對產生的氣體熱量或余熱進行回收利用，是汽車涂裝行業實現汽車綠色維修技術的重要途徑。如利用工業中高溫熱泵實現空壓機冷水的熱量回收或在涂裝廢棄RTO燒爐的排風口安裝換熱裝置等，均能實現余熱能量回收[17]

2.3管理協同：綠色清洗與碳追蹤

在進行汽車涂裝前，需對汽車車身進行整體清潔。傳統清潔模式以使用燃油和柴油為主，兩者的清潔效果較高，但均具有助燃性質，安全性低。另外，石油原油產品主要成分為直鏈、支鏈和環烷烴類、多環芳烴及不飽和烴類，對生態環境造成一定的破壞。而綠色清洗技術將用水代替傳統油物質，該技術可以排除由于油類物質產生的安全問題，提高工作環境整潔度以及減少對生態環境的破壞[18；另外，開發涂裝專用LCA模型，覆蓋“涂料生產-噴涂-廢棄物處理”全鏈條，以及構建涂料碳標簽平臺，實現原材料溯源、工藝優化預警以及碳積分交易來對涂裝過程中的碳進行追蹤。

3技術挑戰與發展趨勢

現有的綠色維修技術在汽車涂裝行業的應用能夠在一定程度上提高資源利用率以及減少環境污染，但仍然存在以下三個方面的挑戰。1）材料層面：水性漆在長期戶外耐候性方面存在顯著局限，趙珊珊[等人采用GB1765標準測試人工加速老化試驗（ 800h ）表明，不作改性的純水性漆的失光級和失色率是最高的。2）工藝層面：廢水回用成本高，機器人噴涂柔性不足。3）系統層面：缺乏全生命周期碳追蹤體系。針對以上的挑戰，未來涂裝行業的綠色維修技術將開發具有較好防腐性的納米復合水性樹脂，推廣數字化涂裝線監測實時能耗與優化，構建涂料一工藝一回收閉環產業鏈。

參考文獻

[1]王飛.汽車涂裝工藝及涂料研究[D].西安：長安大學，2015.

[2]隋光堯.基于汽車涂裝節能減排工藝研究[J].現代涂料與涂裝，2023，26（9）：7-8，13.

[3]郭黎曉.汽車涂裝“油改粉”及相關新技術[J].現代涂料與涂裝，2019，22（10）：65-70.

[4]于偉，江麗，劉賽.工程機械水性涂料工藝研究及應用分析[J].現代涂料與涂裝，2020，23（4）：7-10.

[5]和軍強，田云，曹英.汽車涂裝高固含和水性工藝的社會責任相關項探討[J].電鍍與涂飾，2017，36（18）：981-987.

[6]王瑞宏，郭曉峰，劉國旭.水性金屬構件專用涂料的研制及其施工工藝[J].中國涂料，2010，25（9）：33-35.

[7]何逸峰，董濤，趙楠.低VOC（高固體分）涂料在商用車涂裝中的應用[J].現代涂料與涂裝，2018，21（11）：9-11.

[8]荊夕慶，武春梅，李永.水性/高固含/無溶劑工業防腐涂料產品全生命周期的環保分析[J].涂料工業，2018，48（1）：63-69.

[9]鄧曉霞，周忠偉，李想，等.水性環氧硅溶膠復合防腐涂料的制備及其性能[J].合成樹脂及塑料，2020，37（2）：21-24.

[10]寧淼，邵霞，劉杰.對構建工業涂裝VOC全過程管控體系的系統思考[J].涂料工業，47（12）：42-47.

[11]程寶改，李寶增，謝美芳，等.噴砂對水性涂裝漆膜形貌與性能的影響[J].電鍍與精飾，2019，41（7）：31-35.

[12]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.

[13]許能才，汪金東，王兵，等.淺談汽車涂裝用水分析及節水減排[J].現代涂料與涂裝，2023，26（9）：47-49.

[14]周吉喆，張舉全，夏明星，等.淺析汽車涂裝廢水處理工藝[J]現代涂料與涂裝，2023，26（1）：13-15.

[15]張俊紅.淺談汽車涂裝技術的應用及發展[J].時代汽車，2019（14）：103-104.

[16]毛玉男.綠色汽車維修技術的具體應用及實施要點[J].時代汽車，2019（8）：139-140.

[17]叢士君.汽車涂裝車間廢氣處理及余熱回收技術研究[D].長春：吉林建筑大學，2015.

[18]李梅，趙曉.雙碳背景下汽車制造企業節能減排路徑分析[J].中國資源綜合利用，2023，41（9）：160-162.

[19]趙珊珊，楊德江，侯節，等.改性納米鈦白粉丙烯酸烘干漆的制備及性能研究[J].山西化工，2023，43（9）：21-22.

（編輯 楊景）