環(huán)保汽車(chē)涂裝技術(shù)的發(fā)展前景

李永鴻

【摘 要】當(dāng)今社會(huì)汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展，汽車(chē)涂裝作為汽車(chē)生產(chǎn)工藝中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，也在各方面快速發(fā)展。但在重視可持續(xù)發(fā)展的今天，節(jié)能環(huán)保成為涂裝工藝中一項(xiàng)重要指標(biāo)。本文介紹了當(dāng)前汽車(chē)涂裝的一些新技術(shù)，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】汽車(chē)涂裝 清潔生產(chǎn) 涂料 VOC排放

一、表面處理

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家普遍采用的前處理工藝：預(yù)清洗→預(yù)脫脂→脫脂→一次水洗→二次水洗→表調(diào)→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(diǎn)：

（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(shí)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(shí)產(chǎn)生的磷化渣，需作為廢棄物處理。所以，耗能小、無(wú)污染的材料，是當(dāng)今前處理發(fā)展的主要趨勢(shì)。

雖然近年來(lái)為貫徹清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)了許多新的處理藥劑和技術(shù)，如無(wú)磷無(wú)氮生物分解型脫脂劑、長(zhǎng)效表調(diào)劑、低溫低渣磷化處理劑、無(wú)亞硝酸的有機(jī)促進(jìn)劑、無(wú)鉻鈍化和無(wú)鈍化技術(shù)等，但傳統(tǒng)的磷化處理受鋅鹽磷化處理劑的本質(zhì)所限，以上缺點(diǎn)仍不能解決。為適應(yīng)更高的環(huán)保節(jié)能的要求和簡(jiǎn)化工藝降低成本的需求，國(guó)外開(kāi)發(fā)成功不用磷酸鹽的涂裝前表面處理技術(shù)。

以Chemetall公司開(kāi)發(fā)成功的最新的預(yù)處理術(shù)——硅烷技術(shù)為例。這是采用OXSILAN超薄的似磷化晶體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)涂層，同時(shí)界面形成的Si-O-Me（Me為金屬陽(yáng)離子）共鍵分子間力很強(qiáng)，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(jié)能、操作簡(jiǎn)便及成本低等優(yōu)點(diǎn)。硅烷預(yù)處工藝無(wú)需表面調(diào)整和鈍化工序，可縮短工藝時(shí)和設(shè)備長(zhǎng)度，現(xiàn)有前處理設(shè)備不用改造，僅需要換槽液即可投產(chǎn)應(yīng)用，適用多種金屬底材（冷板、鍍鋅板、鋁板）的混線(xiàn)處理。處理膜重20~40 mg/m²有機(jī)組份，40~80 mg/m²無(wú)機(jī)組份硅烷OXSAM9812預(yù)處理工藝參數(shù)：時(shí)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(shù)已應(yīng)用于汽車(chē)輪轂的生產(chǎn)。

二、電泳

現(xiàn)今全世界90%以上的汽車(chē)車(chē)身采用CED涂料，為適應(yīng)環(huán)保節(jié)能的要求，已實(shí)現(xiàn)了低溫化、低VOC化、無(wú)鉛化及低加熱減量化，開(kāi)發(fā)了高泳透力、銳邊耐蝕型等CED涂料。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝、降低涂裝成本，正在開(kāi)發(fā)研究超高泳透力CED涂料和耐候性（耐UV）優(yōu)良的CED涂料。

（一）超高泳透力CED涂料

為使汽車(chē)車(chē)身內(nèi)表面的陰極電泳涂膜厚度達(dá)到10μm（耐蝕性要求的膜厚），習(xí)慣做法是延長(zhǎng)電泳時(shí)間（由3 min增到4~5 min），提高電泳電壓和車(chē)身外表面的膜厚。目前，PPG公司與豐田公司合作，正在開(kāi)發(fā)超高泳透力涂料。豐田公司要求車(chē)身內(nèi)腔膜厚10μm，外表面達(dá)到15μm，即內(nèi)腔達(dá)到基本保護(hù)的要求下，外表面沒(méi)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?，F(xiàn)在涂裝成本可降低10%，目標(biāo)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(huán)氧樹(shù)脂，它易受光老化，耐侯性不佳。為適應(yīng)簡(jiǎn)化工藝，無(wú)中涂的兩涂層涂裝體系的需要，開(kāi)發(fā)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(lèi)型：一種是丙烯樹(shù)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(shù)的差異，2種相溶性低的樹(shù)脂配合電泳涂裝后，在烘干過(guò)程中在膜厚方向產(chǎn)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(wú)中涂的涂裝體系的可能性。

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

三、PVC涂料

PVC涂料是以聚氯乙烯樹(shù)脂為主的塑料溶膠涂料，屬無(wú)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(chē)車(chē)身涂裝工藝中，PVC涂料作為填密縫隙用密封膠和車(chē)底涂料，以提高車(chē)身的密封舒適性和車(chē)身底板的耐蝕性和抗石擊性。PVC涂料的主要發(fā)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(lái)國(guó)外公司在開(kāi)發(fā)自干型（空氣干燥）無(wú)PVC的車(chē)底涂料、焊縫密封膠替代現(xiàn)用的PVC系列的車(chē)底涂料、焊縫密封膠。日本豐田公司正在開(kāi)發(fā)濕氣固化（Moisture cure）聚氨酯系列車(chē)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(chē)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(chē)涂裝中排出的VOC主要來(lái)源于涂料和噴具的清洗，在汽車(chē)涂裝線(xiàn)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(huán)保型涂料。屬于環(huán)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(yīng)用較普遍，一代中涂（水性、粉末）已經(jīng)開(kāi)始被低成本轉(zhuǎn)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(guī)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(guān)質(zhì)量?jī)?yōu)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(kāi)始應(yīng)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(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)行成本；雙組份高固體份溶劑型或水性清漆應(yīng)用比較普及，在適應(yīng)VOC排放要求的同時(shí)，抗擦傷性能進(jìn)一步提高；粉末罩光漆的應(yīng)用不斷改進(jìn)已經(jīng)成熟，將進(jìn)一步推廣。為了適應(yīng)不斷提高的環(huán)保節(jié)能的要求，目前，中涂和面漆開(kāi)始向簡(jiǎn)化工藝方向發(fā)展。

五、結(jié)論

綜上所述，未來(lái)的汽車(chē)涂裝在不斷地提高涂膜耐蝕性、抗石擊性及裝飾性同時(shí)，也一定朝著環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展。主機(jī)廠(chǎng)要與世界上知名的化學(xué)品供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商合作，建立鞏固的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，開(kāi)發(fā)出更簡(jiǎn)化的、更節(jié)能、更環(huán)保的工藝產(chǎn)品。

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