我國(guó)汽車清潔涂裝技術(shù)的發(fā)展及分析

蔡小麗(江西昌河汽車有限責(zé)任公司， 景德鎮(zhèn) 333000)

我國(guó)汽車清潔涂裝技術(shù)的發(fā)展及分析

蔡小麗(江西昌河汽車有限責(zé)任公司， 景德鎮(zhèn) 333000)

汽車涂裝生產(chǎn)為追求環(huán)保節(jié)能，其生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)不斷創(chuàng)新，新型材料也不斷被開發(fā)使用。本文主要介紹了汽車清潔涂裝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)存在的差距，對(duì)現(xiàn)階段廣泛使用的新技術(shù)和工藝手段詳細(xì)介紹分析,對(duì)我國(guó)汽車清潔涂裝工藝的發(fā)展提出應(yīng)關(guān)注的要點(diǎn)。

涂裝；清潔；VOC；新材料；標(biāo)準(zhǔn)化

1 汽車涂裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，根據(jù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，我國(guó)汽車涂裝生產(chǎn)技術(shù)和工藝也得到了日益提升和完善，越來(lái)越多的汽車生產(chǎn)企業(yè)不斷改善汽車涂裝生產(chǎn)線，使用清潔性的水性材料，代替了傳統(tǒng)的溶劑型材料，涂裝生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝都在朝著清潔化，標(biāo)準(zhǔn)化和全球化的水平發(fā)展。發(fā)展“清潔涂裝”、“綠色涂裝”已經(jīng)成為全行業(yè)的共識(shí)[1]。車用涂裝材料的質(zhì)量、使用性能也在與國(guó)際接軌，但和國(guó)外技術(shù)對(duì)比，我國(guó)涂裝技術(shù)仍有一定的差距，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)我國(guó)汽車保有量居世界前列，同時(shí)涂裝車間所用涂料的生產(chǎn)量也居世界前列，但是我國(guó)轎車和涂料以國(guó)外品牌為多，沒(méi)有掌握核心的生產(chǎn)技術(shù)以及優(yōu)良的產(chǎn)品。雖然在量上取勝，但在質(zhì)上與國(guó)外品牌差距甚遠(yuǎn)。

(2)國(guó)外汽車涂裝生產(chǎn)技術(shù)追求綠色生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境保護(hù)要求較高，標(biāo)準(zhǔn)也較國(guó)內(nèi)高。我國(guó)涂裝車間揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC排放量和生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗量比國(guó)外生產(chǎn)技術(shù)的多，僅有部分依照環(huán)保要求建立的新的生產(chǎn)線可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(3)我國(guó)汽車涂裝技術(shù)和工藝差別較大，部分生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備陳舊，噴涂質(zhì)量不好。部分車間管理不夠嚴(yán)格，導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量很差，機(jī)械設(shè)備利用效率低，能源消耗大，同時(shí)，不能滿足環(huán)保要求，有害污染物排放量多。

2 涂裝新技術(shù)及工藝的發(fā)展

現(xiàn)代汽車行業(yè)發(fā)展的核心問(wèn)題之一是環(huán)境問(wèn)題，汽車涂裝技術(shù)也不例外，在提高涂裝質(zhì)量的前提下，達(dá)到環(huán)保要求，是汽車涂裝技術(shù)不斷追求的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)改善原有涂裝材料和利用工藝技術(shù)的創(chuàng)新，使材料和能源消耗等成本降低，同時(shí)解決廢氣廢水等排放問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)清潔涂裝，生產(chǎn)環(huán)保。

實(shí)現(xiàn)涂裝工藝清潔化技術(shù)，要充分利用現(xiàn)代科技，進(jìn)行多方案對(duì)比，不斷進(jìn)行優(yōu)化，向經(jīng)濟(jì)、專業(yè)和環(huán)保一體化的道路發(fā)展。同時(shí)，兼顧產(chǎn)品品質(zhì)、投入成本等方面設(shè)計(jì)最優(yōu)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(chǎn)技術(shù)要符合環(huán)保化和專業(yè)化要求，其生產(chǎn)工藝管理方面也要嚴(yán)格遵循專業(yè)的生產(chǎn)流程，科學(xué)管理，科學(xué)生產(chǎn)，如生產(chǎn)材料管理、生產(chǎn)線管理和清潔衛(wèi)生管理等，可以請(qǐng)專業(yè)的管理公司分別負(fù)責(zé)[2]-[4]。

2.1 采用清潔材料

為使汽車涂裝車間排放物達(dá)到環(huán)保要求，清潔材料被廣泛應(yīng)用于涂裝生產(chǎn)，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(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)，而且不會(huì)產(chǎn)生有害的重金屬和揮發(fā)性污染物，使涂裝車間順利完成清潔生產(chǎn)。

粉末涂料主要以防腐蝕環(huán)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(huán)節(jié)使用粉末涂料最多。水性涂料可以有效降低揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC的排放，從而提高環(huán)?？煽啃?。目前，中國(guó)已經(jīng)有十幾條汽車車身涂裝生產(chǎn)線利用水性涂料中涂和底色漆。而國(guó)外歐美地區(qū)汽車涂裝生產(chǎn)在我國(guó)之前就已經(jīng)利用水性涂料中涂和水性底色漆[5]。在汽車傳動(dòng)軸、散熱器和減震器等其他部件上常常采用水性涂料進(jìn)行噴涂。

除了水性涂料可以有效降低揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC的排放，高固體分涂料也可以降低VOC的排放。對(duì)于原本的涂裝生產(chǎn)線，如果進(jìn)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(huán)保生產(chǎn)的要求，又可以降低生產(chǎn)成本。

北美國(guó)家對(duì)舊的涂裝生產(chǎn)線采用高固體分溶劑型涂料，一方面，揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC的排放滿足了相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定，另一方面，不必要對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行大的改造，省去了生產(chǎn)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(lái)在汽車工業(yè)上的使用越來(lái)越普遍，主要用于涂裝生產(chǎn)車間前處理。這項(xiàng)技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如，需要的溫度低；基本無(wú)重金屬和磷酸等污染物的排放；不用表調(diào)和鈍化步驟，因此處理工序大大減少；基本不會(huì)有殘?jiān)鼩埩簟３酥?，它還可以同時(shí)處理鋁合金、鋼鐵和鍍鋅板等幾種材質(zhì)的零件，有利于汽車車身輕量化前處理。這項(xiàng)技術(shù)很好地彌補(bǔ)了以往的磷化工藝弊端(不能同時(shí)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(shù)，被稱作薄膜前處理或者緊湊前處理技術(shù)。

(2)緊湊車身涂裝工藝

與傳統(tǒng)的涂裝工藝相比，緊湊車身涂裝工藝調(diào)整了涂層厚度，并對(duì)涂料的性能進(jìn)行了優(yōu)化，取消部分或全部中涂線。但是，取消中涂線并不是不進(jìn)行中涂，而是利用少量的資源實(shí)現(xiàn)綜合涂層性能，最終利用清漆涂層和底色實(shí)現(xiàn)中涂的功能?，F(xiàn)階段，緊湊車身涂裝工藝的VOC排放量可以滿足環(huán)保要求的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，因?yàn)槿∠酥型烤€，涂裝機(jī)械設(shè)備的使用維護(hù)和運(yùn)行等費(fèi)用均得到有效降低[6]。此外，由于取消中涂線，工藝技術(shù)須要求控制足夠好，否則，易造成產(chǎn)品質(zhì)量下降甚至惡化。

2.3 材料工藝的創(chuàng)新應(yīng)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(jiǎn)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(yùn)用較多。

使用CO2或者蒸汽清洗技術(shù)，能夠快速并很好地清洗預(yù)涂材料表面，不用添加其他的藥劑，廣泛應(yīng)用在各零件表面的有效快速清洗。其優(yōu)點(diǎn)很多，如：運(yùn)行成本低、工序比較少、環(huán)保等。

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

2.4 生產(chǎn)管理和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

在我國(guó)，汽車行業(yè)是支柱性產(chǎn)業(yè)，最終的發(fā)展將是國(guó)際化，全球化。未來(lái)汽車的生產(chǎn)將會(huì)達(dá)到國(guó)際上相同標(biāo)準(zhǔn)，汽車銷售和售后服務(wù)市場(chǎng)也會(huì)更加方便快捷。同樣，作為汽車生產(chǎn)車間之一的涂裝車間也在不斷追求生產(chǎn)工序和管理服務(wù)統(tǒng)一，涂裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，生產(chǎn)平臺(tái)模塊化統(tǒng)一化，最終達(dá)到國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。全球汽車行業(yè)生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化可以降低生產(chǎn)和使用成本，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，提高銷售和售后服務(wù)的效率和質(zhì)量。

2.5 生產(chǎn)設(shè)備模塊化

汽車涂裝生產(chǎn)車間傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備一直以來(lái)比較復(fù)雜，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由于科技的進(jìn)步和汽車生產(chǎn)制造企業(yè)對(duì)高生產(chǎn)效率、高生產(chǎn)質(zhì)量、低成本和低投入的追求，涂裝車間生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備日益創(chuàng)新完善。例如，專用的穿梭機(jī)技術(shù)，經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，但功能齊全，設(shè)備成本和運(yùn)行成本都較低，備受用戶喜愛；此外，E-Cube技術(shù)能夠取代傳統(tǒng)的E-Scrub噴漆室的靜電漆霧分離單元，構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便，成本降低。

ABB公司的全球標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)噴涂系統(tǒng)，可以適應(yīng)國(guó)際化涂裝技術(shù)統(tǒng)一性要求，主要有標(biāo)準(zhǔn)霧化器和機(jī)器人以及標(biāo)準(zhǔn)噴涂模塊。統(tǒng)一的編程、統(tǒng)一的控制操作和界面。統(tǒng)一的噴涂模塊，適應(yīng)了來(lái)自不同地區(qū)的汽車同一管理平臺(tái)和同一質(zhì)量的需求。DURR公司噴漆室模塊，是在Eco Dry Scrubber技術(shù)的基礎(chǔ)上，把以往不標(biāo)準(zhǔn)的噴漆室和附屬系統(tǒng)，改造升級(jí)為空氣循環(huán)系統(tǒng)和漆霧分離系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)模塊，這種系統(tǒng)能夠適應(yīng)生產(chǎn)需要組合為噴漆室系統(tǒng)[7]?？傊?，諸如此類的系統(tǒng)模塊化、生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化、機(jī)械設(shè)備技術(shù)專業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化等是涂裝生產(chǎn)車間發(fā)展的最終趨勢(shì)。

2.6 生產(chǎn)過(guò)程生態(tài)效率化

利用最少的涂裝材料和能源進(jìn)行涂裝生產(chǎn)，同時(shí)，使污染排放物、顆粒物和廢棄物、環(huán)境噪聲等達(dá)到最小，是涂裝生產(chǎn)車間一直在追求的高生態(tài)效率。目前，汽車生產(chǎn)制造企業(yè)廣泛應(yīng)用干式漆霧過(guò)濾技術(shù)，可以循環(huán)利用空氣，從而節(jié)省大量能耗。此外，中涂技術(shù)也能夠降低能耗?，F(xiàn)代廣泛采用的機(jī)器人噴涂和噴杯等方面的創(chuàng)新與改善，使汽車車身噴涂達(dá)到全自動(dòng)化，和傳統(tǒng)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(chǎn)的一步步普及，大量的節(jié)能減排科技應(yīng)用于涂裝生產(chǎn)車間，因此，其中央控制單元也得到了創(chuàng)新和完善，車間管理趨于智能化。

3 結(jié)語(yǔ)

發(fā)展清潔涂裝是全球汽車工業(yè)涂裝工藝領(lǐng)域的共識(shí)。就整體而言，我國(guó)汽車涂裝技術(shù)基本和國(guó)外技術(shù)持平，清潔涂裝技術(shù)已經(jīng)具有一定的行業(yè)規(guī)模。但國(guó)內(nèi)各家汽車企業(yè)涂裝技術(shù)的發(fā)展水平參差不齊。要實(shí)現(xiàn)追逐并趕超國(guó)外發(fā)展的水平，應(yīng)該注重以下要點(diǎn)。

(1)走科技創(chuàng)新之路。國(guó)內(nèi)汽車制造企業(yè)應(yīng)學(xué)習(xí)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，聯(lián)合原材料供應(yīng)商，機(jī)械設(shè)備制造公司，汽車生產(chǎn)公司在已有的清潔涂裝技術(shù)基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新。

(2)加強(qiáng)管理。實(shí)現(xiàn)清潔涂裝的目標(biāo)，不能僅僅依靠技術(shù)和工藝方法問(wèn)題的解決，還必須有嚴(yán)格高效的管理相配合。高標(biāo)準(zhǔn)的管理可以大大提高機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平。

(3)汽車清潔涂裝生產(chǎn)的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)最大程度的環(huán)保減排和節(jié)能降耗，對(duì)于涂裝車間而言環(huán)保工作更是重中之重。無(wú)論在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)材料等方面都要不斷努力追求綠色，促進(jìn)汽車涂裝車間生產(chǎn)的清潔化。

[1]王錫春,吳濤,李文剛.我國(guó)汽車涂裝與汽車涂料的現(xiàn)況及發(fā)展趨勢(shì)(一)——?jiǎng)?chuàng)建綠色涂裝車間[J].中國(guó)涂料,2012,27(10):16-19.

[2]李家偉.汽車涂裝的新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,30(S1):134-137.

[3]吳濤.汽車涂裝技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及中國(guó)汽車涂裝的對(duì)策[J].中國(guó)涂料,2014,29(8).

[4]周杰,陳慕祖.中國(guó)汽車涂裝生產(chǎn)線新技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[J].現(xiàn)代涂料與涂裝,2007,10(4):41-44.

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

[6]牟寧博.關(guān)于汽車涂裝新材料和新技術(shù)的研究[J].化工管理，2016，3.

[7]王錫春.汽車涂裝材料的發(fā)展歷程與市場(chǎng)分析[J].行業(yè)走勢(shì)，2010.

[8]張倫周，謝傳勇.環(huán)保型涂裝車間的規(guī)劃建設(shè)[J].現(xiàn)代涂料與涂裝，2011，14(4) ：57-60.

蔡小麗,本科,中級(jí),汽車涂裝。