水性免中涂技術(shù)在涂裝工藝中的應(yīng)用研究

王飛,宋國(guó)華,劉雷

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

水性免中涂技術(shù)在涂裝工藝中的應(yīng)用研究

王飛,宋國(guó)華,劉雷

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

通過(guò)與傳統(tǒng)3C2B工藝進(jìn)行比較，重點(diǎn)介紹水性免中涂工藝的流程，分析水性免中涂工藝的過(guò)程控制難點(diǎn)、水性免中涂工藝在經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì)，并介紹了水性免中涂工藝在國(guó)內(nèi)外的典型應(yīng)用情況。

水性免中涂技術(shù)；環(huán)保；乘用車；汽車工業(yè)

0 引言

汽車行業(yè)最大的污染、耗能工藝首先令人想到是涂裝，國(guó)家對(duì)環(huán)境法規(guī)的執(zhí)法力度趨于更加嚴(yán)格的現(xiàn)實(shí)情況，是每一個(gè)主機(jī)廠都不得不面對(duì)的。為規(guī)避法律法規(guī)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)涂裝工藝加大整改力度，使用更加節(jié)能、清潔、環(huán)保、低成本的涂裝工藝是主機(jī)廠不二的選擇。免中涂工藝不僅可以滿足國(guó)家構(gòu)筑“節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)”的發(fā)展目標(biāo)，并且在減少設(shè)備投入，降低耗能、VOC排放量的方面更具優(yōu)勢(shì)。文中就長(zhǎng)城汽車在推廣應(yīng)用免中涂技術(shù)的過(guò)程中，所作的生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)、材料選擇、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別等方面的工作進(jìn)行了研究，以期拋磚引玉，將免中涂工藝向更大的范圍內(nèi)加以推廣。

1 免中涂技術(shù)概述

大氣環(huán)境污染狀況不斷發(fā)生，空氣受到北方霧霾的影響越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)，“環(huán)保、高效、低成本”的綠色涂裝概念不斷被涂裝新技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

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(chǎn)制造過(guò)程中的成本，涂料供應(yīng)商聯(lián)合主機(jī)廠一直致力于各種新材料新工藝的研發(fā)及應(yīng)用。

免中涂工藝不僅降低涂裝制造成本，同時(shí)對(duì)降低涂裝VOC排放量有積極作用，符合日益嚴(yán)苛的國(guó)家、行業(yè)VOC排放要求，是涂裝工藝實(shí)現(xiàn)“綠色涂裝”的有力“助手”。

在節(jié)約資源、環(huán)保、節(jié)能減排、低成本、高產(chǎn)出、生態(tài)平衡可持續(xù)性等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)的免中涂工藝，以它獨(dú)特的工藝路線、最小的設(shè)備改造代價(jià)逐漸在取代現(xiàn)有涂裝線，是目前最具發(fā)展前景的涂裝領(lǐng)先技術(shù)之一。

2 工藝對(duì)比

2.1 傳統(tǒng)工藝與免中涂工藝對(duì)比

傳統(tǒng)涂裝工藝3C2B的工藝流程是經(jīng)過(guò)前處理、電泳后，進(jìn)行中涂噴涂，再經(jīng)過(guò)烘干等工藝后，進(jìn)行面漆和清漆的噴涂，工藝過(guò)程復(fù)雜，能源浪費(fèi)的節(jié)點(diǎn)較多，不利于成本的管控，過(guò)程中VOC的排放量大。與傳統(tǒng)涂裝工藝相比，在取消原有中涂噴涂及烘烤工序的同時(shí)減少打磨工作量，提高單位時(shí)間內(nèi)工時(shí)效率，實(shí)現(xiàn)3C2B轉(zhuǎn)變?yōu)?C1B的工藝提升，濕碰濕烘烤，降低能耗，減少過(guò)程中VOC的排放量，關(guān)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(tǒng)涂裝工藝(上)和免中涂工藝流程對(duì)比見(jiàn)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(jiàn)光)、填充性、預(yù)著色等方面絲毫不遜色于傳統(tǒng)的油漆涂層，同樣可以帶給車身以色彩絢麗的藝術(shù)效果。

3 免中涂工藝的優(yōu)勢(shì)

免中涂工藝的優(yōu)勢(shì)主要集中體現(xiàn)在成本、環(huán)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(yè)完畢后的總膜厚對(duì)比傳統(tǒng)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(tǒng)工藝膜厚對(duì)比見(jiàn)圖2：傳統(tǒng)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(jì)減少膜厚20～30 μm。膜厚的降低帶來(lái)的是利潤(rùn)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(guān)的一系列設(shè)備和人員，節(jié)約了人工成本和設(shè)備采購(gòu)、維護(hù)等成本。例如，省去了中涂噴涂機(jī)器人、中涂漆的輸送系統(tǒng)、中涂漆調(diào)漆系統(tǒng)、中涂漆烘干系統(tǒng)和烘干設(shè)備及運(yùn)維成本，并且省去中涂打磨、擦凈區(qū)等工序，減少涂裝生產(chǎn)線體的長(zhǎng)度和占地面積，中涂工序人工成本及其他輔助的生產(chǎn)成本全部可以一并取消。保守估計(jì)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(xiàn)有工藝有優(yōu)勢(shì)。作為汽車行業(yè)重點(diǎn)工序的涂裝工藝，也必須響應(yīng)環(huán)境保護(hù)要求的發(fā)展趨勢(shì)，環(huán)保高效低能耗的涂裝新技術(shù)在不斷提高涂裝品質(zhì)、降低涂裝能耗方面發(fā)揮了越來(lái)越大的作用，免中涂工藝在這樣的大背景下將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。

從表1中的數(shù)據(jù)對(duì)比不難看出免中涂工藝的優(yōu)勢(shì)，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(yōu)勢(shì)更為明顯。

表1 溶劑型傳統(tǒng)工藝和免中涂工藝能耗、物料消耗對(duì)比

4 應(yīng)用及需解決的問(wèn)題

4.1 免中涂工藝的應(yīng)用

杜邦、巴斯夫、PPG等各大涂料生產(chǎn)廠家均在開(kāi)發(fā)和推廣免中涂面漆，并且根據(jù)各自產(chǎn)品的特性，相繼開(kāi)發(fā)出一系列的噴涂施工工藝。例如，杜邦在開(kāi)發(fā)出的免中涂面漆的工藝中提出Eco-Concept工藝、BASF(ProⅠ,ProⅡ)，目前已經(jīng)在湖北神龍汽車廠實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。類似的免中涂工藝方式像巴斯夫和PPG(B1B2工藝)都有開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用的例子，都已經(jīng)在國(guó)產(chǎn)自主品牌江淮汽車、奇瑞汽車等工廠得到應(yīng)用。

據(jù)報(bào)道：江淮汽車將免中涂工藝應(yīng)用在年產(chǎn)24萬(wàn)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(chǎn)車身的外觀良好，主要參數(shù)NVP、橘皮等均能達(dá)到乘用車外觀的相關(guān)工藝要求。

免中涂工藝在國(guó)內(nèi)外均有主機(jī)廠應(yīng)用的實(shí)例，并且在新工廠在規(guī)劃和建廠選擇工藝方面都首選節(jié)能環(huán)保的新型技術(shù)。免中涂工藝將逐步作為主流涂裝工藝方式運(yùn)用于各主機(jī)廠涂裝生產(chǎn)線。

4.2 免中涂工藝需解決的問(wèn)題

盡管免中涂工藝技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)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(duì)于現(xiàn)場(chǎng)管控和實(shí)際操作來(lái)說(shuō)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2.1 對(duì)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?zhàn)影虝?huì)直接透過(guò)面漆層反應(yīng)在外觀上，這對(duì)非專業(yè)人員來(lái)說(shuō)都是非常容易發(fā)現(xiàn)的，所以需嚴(yán)格控制車身表面的質(zhì)量，控制鈑金件在運(yùn)輸、焊接等過(guò)程中的細(xì)節(jié)，相較于傳統(tǒng)的涂裝工藝來(lái)說(shuō)就需要特別加以關(guān)注。

4.2.2 電泳膜粗糙度控制

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

4.2.3 車身外觀面環(huán)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(lái)保護(hù)電泳漆不被破壞，而面漆中添加過(guò)多的成分會(huì)造成烘干過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)，造成縮孔、針孔、剝落等嚴(yán)重的外觀質(zhì)量問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

免中涂工藝在簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)工藝程序、節(jié)省設(shè)備投資、降低涂料耗量、低污染、低能耗、低成本、高產(chǎn)出和生態(tài)可持續(xù)性的方向具有良好的發(fā)展勢(shì)頭，隨著免中涂工藝技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用，涂料供應(yīng)商資源也在逐漸豐富，國(guó)外廠家的競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)隨著免中涂涂料國(guó)產(chǎn)化而得到削弱，應(yīng)用成本將會(huì)越來(lái)越平易近人。希望通過(guò)運(yùn)用多種環(huán)保新技術(shù)使得涂裝不再是冒著黑煙到處污染環(huán)境的高能耗低效率的代名詞。

“中國(guó)汽車消費(fèi)綠色指數(shù)”及2014年度汽車綠色度排名發(fā)布

近日，“多方參與和創(chuàng)新路徑--法治中國(guó)的健康與環(huán)境議題”研討會(huì)在中國(guó)傳媒大學(xué)舉行。會(huì)上，北京綠色金融協(xié)會(huì)聯(lián)合湖南大學(xué)、清華大學(xué)以及北京理工大學(xué)正式發(fā)布“中國(guó)汽車消費(fèi)綠色指數(shù)”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(guò)全面、客觀地計(jì)算汽車產(chǎn)品全生命周期過(guò)程中所有資源消耗與環(huán)境影響，提出了量化的可供統(tǒng)一比較的綠色指數(shù)，以綜合排序方式評(píng)估各車型的綠色度。中國(guó)汽車市場(chǎng)已成為世界公認(rèn)發(fā)展?jié)摿α孔畲蟮氖袌?chǎng)，中國(guó)汽車銷售自2006年起連續(xù)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(yán)重，導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車長(zhǎng)時(shí)間處于怠速狀態(tài)，尾氣污染物排放量劇增。推動(dòng)汽車企業(yè)節(jié)能減排，促進(jìn)中國(guó)汽車綠色消費(fèi)，解決汽車發(fā)展與城市環(huán)境之間的矛盾已成為中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的重大課題。針對(duì)國(guó)內(nèi)汽車銷量與保有量逐年遞增的情況，要大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保型汽車，減少溫室氣體排放，是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然選擇。北京綠色金融協(xié)會(huì)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，希望該指數(shù)引領(lǐng)中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)自覺(jué)進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)，大力研發(fā)新能源技術(shù)，推廣綠色度高環(huán)保性能優(yōu)良的車型，提高社會(huì)公眾對(duì)可持續(xù)城市交通發(fā)展、健康出行重要性的認(rèn)識(shí)，擴(kuò)大公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的參與度，改善空氣質(zhì)量和優(yōu)化大氣環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與環(huán)境和諧發(fā)展。此次活動(dòng)是由北京綠色金融協(xié)會(huì)主辦，法國(guó)駐華大使顧山先生、亞洲清潔空氣中心副執(zhí)行總監(jiān)格林達(dá)女士、佛吉亞集團(tuán)首席執(zhí)行官嚴(yán)德勝先生、國(guó)際清潔交通委員會(huì)創(chuàng)會(huì)主席麥克-沃爾什先生、國(guó)資委新聞中心副主任胡鈺、北京理工大學(xué)兼職教授、低碳智慧研究院院長(zhǎng)杜少中先生以及相關(guān)成員共同出席了此次活動(dòng)。

來(lái)源：中國(guó)科技網(wǎng)

新技術(shù)駕乘體驗(yàn)帶來(lái)全新感受

2014年12月9日至10日，由中國(guó)汽車技術(shù)研究中心和公安部道路交通安全研究中心聯(lián)合主辦的“2014(第五屆)中國(guó)汽車安全技術(shù)發(fā)展國(guó)際論壇”在北京盛大召開(kāi)。本屆論壇以“車聯(lián)網(wǎng)與智能駕駛”為年度主題，設(shè)置了汽車安全領(lǐng)域主題演講、汽車安全技術(shù)駕乘體驗(yàn)和最新汽車安全技術(shù)發(fā)布三大板塊，為了提升社會(huì)對(duì)于兒童乘車安全的關(guān)注程度，論壇還專門(mén)開(kāi)辟了兒童安全乘車公益宣講研討會(huì)。包括政府管理部門(mén)、整車企業(yè)、零部件企業(yè)、汽車安全技術(shù)企業(yè)和主流媒體在內(nèi)的300余位嘉賓齊聚一堂，全方位交流探討我國(guó)汽車安全標(biāo)準(zhǔn)及管理政策發(fā)展方向、最新汽車安全技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，并親身體驗(yàn)了先進(jìn)汽車安全技術(shù)對(duì)行車安全的保障作用。

來(lái)源：中國(guó)科技網(wǎng)

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(xué)士，工程師，主要研究方向?yàn)橥垦b工藝設(shè)計(jì)、涂裝新工藝應(yīng)用和車身涂層性能試驗(yàn)驗(yàn)證。E-mail：ecgyyf@gwm.cn。