汽車涂裝新技術(shù)的應(yīng)用與趨勢

蘭正　柳屏　張新貞

摘 要：本文對我國汽車涂裝技術(shù)現(xiàn)狀進行了分析，并從材料、工藝等角度對汽車涂裝新技術(shù)的應(yīng)用進行了探討，最后結(jié)合汽車涂裝新技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了研究，希望能夠從理論層面上為我國汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域的發(fā)展提供一點參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：汽車涂裝；新技術(shù)；應(yīng)用；趨勢

1 引言

隨著我國汽車銷售量持續(xù)增長，汽車產(chǎn)業(yè)取得了重大發(fā)展，與此同時，越來越多先進的技術(shù)手段也在汽車行業(yè)中得到應(yīng)用與普及。尤其是當(dāng)前全社會倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，人們的環(huán)保意識不斷增強，汽車涂裝技術(shù)也有所完善，不管是涂裝工藝還是涂裝材料都取得了很大進步，這對于汽車行業(yè)的發(fā)展無疑有著深遠(yuǎn)的影響。

2 我國汽車涂裝技術(shù)現(xiàn)狀

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車制造業(yè)的一些問題也逐漸暴露出來。以汽車涂裝領(lǐng)域為例，首先，汽車行業(yè)內(nèi)部發(fā)展存在嚴(yán)重的不平衡問題，汽車涂裝技術(shù)水平領(lǐng)先的地區(qū)與技術(shù)落后的地區(qū)差距正在逐步擴大，這無疑給行業(yè)涂裝技術(shù)的整體發(fā)展造成了嚴(yán)重影響；其次，當(dāng)前汽車涂裝領(lǐng)域的創(chuàng)新元素依然有所缺失，究其原因，就在于從業(yè)人員對汽車涂裝技術(shù)的開發(fā)不夠重視，缺乏研發(fā)資金投入，進而導(dǎo)致很多涂裝技術(shù)、材料以及設(shè)備過分依賴國外進口；此外，盡管當(dāng)前社會倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，汽車制造業(yè)的環(huán)保意識也在不斷增強，然而受限于各方面因素，汽車行業(yè)的節(jié)能環(huán)保水平依然有待提升。尤其是在汽車涂裝領(lǐng)域，由于缺乏完善的法律制度，汽車涂裝技術(shù)的運用與發(fā)展并沒有可靠的依據(jù)，行業(yè)監(jiān)管也處于腳底水平，這無疑給汽車涂裝技術(shù)的發(fā)展造成了一定的限制。

3 汽車涂裝新技術(shù)的運用

3.1 汽車涂裝新材料運用

3.1.1 預(yù)處理材料

汽車預(yù)處理在實際生產(chǎn)過程中對水資源的消耗量非常大，一般而言，在整個油漆車間內(nèi)，汽車預(yù)處理用水量所占比重會達到80%。根據(jù)《汽車涂裝清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)》，可知工業(yè)用水在汽車涂裝生產(chǎn)中應(yīng)該有嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，具體而言涉及到循環(huán)水、總用水量以及單批次用水量。基于此可以對廢水排放加以有效控制，從而確保廢水污染問題得到規(guī)避。隨著汽車預(yù)處理材料的發(fā)展，在汽車涂裝行業(yè)，低溫節(jié)能技術(shù)正在取得重大突破。其中福建伊索力公司張新貞研究團隊已經(jīng)走在技術(shù)前沿，取得實實在在的工業(yè)化成果，并于福建青口汽車城建設(shè)并投產(chǎn)了前處理和電泳樣板工廠。不可否認(rèn)，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，傳統(tǒng)的處理技術(shù)已經(jīng)不再具有適應(yīng)性，而汽車防腐處理最重要的一個環(huán)節(jié)就是車身涂裝，只有優(yōu)化金屬預(yù)處理技術(shù)，提高涂裝材料質(zhì)量，才能夠為涂層防腐性能的提升奠定扎實的基礎(chǔ)。前文提到的福建伊索力公司張新貞研究團隊就圍繞磷化替代技術(shù)的應(yīng)用展開研究與實踐。該項技術(shù)的優(yōu)勢在于利用超支化硅烷偶聯(lián)劑作為前驅(qū)體，基于有機-無機雜化膜成膜機理，融入了多項技術(shù)手段，例如溶膠-凝膠技術(shù)、復(fù)合硅烷技術(shù)、低表面處理技術(shù)以及水銹防銹技術(shù)等，從而開發(fā)并制備出新系列產(chǎn)品，從而改善了普通磷化替代產(chǎn)品的綜合性能。而張新貞團隊基于上述技術(shù)與產(chǎn)品進行了改進與創(chuàng)新，將甲殼素與植物提取液衍生物利用起來，從而從技術(shù)層面上實現(xiàn)了自組裝技術(shù)的重大突破。該項技術(shù)的原理是基于多層自組裝膜理論與范德華力作用的結(jié)合，在自組裝過程中融入甲殼素與植物提取物衍生物，憑借仿生學(xué)中海洋貝類對鹽水的阻擋機理，實現(xiàn)涂裝鋼鐵的耐腐蝕性，在滿足環(huán)保要求的情況下也減少了能源消耗。張新貞研究團隊研發(fā)的植物自組裝膜技術(shù)代替酸洗磷化在樣板工廠運行近一年，取得了理想效果，對于酸洗磷化技術(shù)的發(fā)展而言無疑有著顛覆性意義，不管是環(huán)保效果，還是產(chǎn)品品質(zhì)都基于該項技術(shù)而得到了提升。當(dāng)前，植物自組裝膜技術(shù)代替酸洗磷化已經(jīng)得到了多個重視環(huán)保技術(shù)的汽車品牌的認(rèn)可，例如福建華夏東南汽車城眾多品牌配件、福清著名品牌配件等都將該項技術(shù)手段運用于實踐生產(chǎn)中。甚至“B”系的歐洲豪車品牌也在配件供應(yīng)生產(chǎn)中使用該項最新環(huán)保前處理技術(shù)的產(chǎn)品。

3.1.2 陰極電泳漆我國汽車涂裝新技術(shù)的應(yīng)用

電泳漆的特點在于泳透力強、密度低、有機容量少、具有良好的邊角覆蓋率以及沒有有害物質(zhì)。在以往，有機溶劑含量為3%，而當(dāng)前這一數(shù)值僅僅為0.4%。將氨基磺酸添加到樹脂材料中，就可以有效改善其泳透力。如果車身表面膜達到20mμ，車身內(nèi)腔膜允許超過12mμ，因此電泳漆消耗量可以降低10%。目前，隨著電泳漆的發(fā)展，其密度、顏基都有所降低，如此一來流平、槽液沉淀、材料損耗等問題都得到了有效改善。此外，為了使邊角的抗磨性能以及防腐性能得到改善，還可以選擇有機高聚物與無機添加劑。并且傳統(tǒng)產(chǎn)品暴露出的一些問題可以通過使用無鉛陰極添加劑，因此在生產(chǎn)實踐中所表現(xiàn)出的性能相對優(yōu)越?，F(xiàn)階段，該項技術(shù)在國內(nèi)大眾、通用汽車生產(chǎn)涂裝領(lǐng)域也得到了廣泛運用。

3.2 汽車涂裝新工藝運用

3.2.1 PVC凝膠工藝

基于對PVC材料的改造，PVC與中涂面漆的相容性得到了強化，如此一來PVC不會變成單獨凝膠，而是與中涂凝膠一起烘干處理。在PVC凝膠被取消之后，生產(chǎn)工藝得到了簡化，并且投資成本也得以降低，總體能耗也隨之降低。目前，該項工藝技術(shù)在我國通用五菱、大眾得到了普及。

3.2.2 3C1B技術(shù)

電泳涂層后的后續(xù)工藝即使用濕碰濕法進行中涂與外包噴漆，然后進行一次性烘干，這一工藝即3C1B技術(shù)。在馬自達品牌中，該工藝得到了長期運用，取得的效果也比較理想。在生產(chǎn)實踐中3C1B工藝可以省去烘干處理這一環(huán)節(jié)，同時中涂打磨工藝也得以省去，如此一來，在生產(chǎn)中設(shè)備占地面積就得到了降低，廠房生產(chǎn)力有所提升，材料、人工等多方面成本的可以得到有效控制。

丙烯酸樹脂與高韌性聚酯樹脂為3C1B技術(shù)中運用的主要材料。在中涂工序可以對溶劑量與樹脂結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，如此就可以對樹脂的固化性能進行改進，同時也使涂料黏度與觸變性要求得到優(yōu)化。在溶劑發(fā)生揮發(fā)現(xiàn)象時，鋁粉片的性能一般不會收到較大影響，在生產(chǎn)實踐中，應(yīng)該著重考慮3C1B技術(shù)的生產(chǎn)條件，即溫度與濕度問題。目前，3C1B技術(shù)的運用依然存在一些缺陷，大部分涂裝生產(chǎn)都會選擇高固體分色漆、體分清漆等，如此可以使涂裝效率得到提升，實現(xiàn)對VOC排放的有效控制，同時色漆、中途以及清漆涂層也也不容易混合。其中高固體漆這種材料對紫外線的穿透具有較強的抵御能力，并且在中涂膜厚的幫助下，外部環(huán)境對電泳漆產(chǎn)生的影響可以降到最低。

3.2.3 無中涂的雙涂層體系

在汽車涂裝生產(chǎn)中，中涂的意義十分重大，這是保留電泳漆與外漆粘合性的關(guān)鍵途徑，對抗石擊性能要求較高，在實踐中需要對電泳表面進行全面填充，并且還要保證其穩(wěn)定性以及抵御紫外線的能力。一般而言，中涂漆層如果有所缺失，那么就會導(dǎo)致表層漆被紫外線穿透，對電泳漆造成輻射，進而產(chǎn)生氧化分解與分化現(xiàn)象，降低涂層結(jié)合力，導(dǎo)致漆層分離。這些問題大部分是由于電泳漆缺乏抗紫外線能力造成的，基于電泳漆配方與工藝的優(yōu)化，人們可是致力于一種耐紫外線電泳漆的研發(fā)與運用，相較于目前“中涂+電泳”的方式，前者不管是外觀質(zhì)量、防腐性能還是抗石擊能力都大體相同。就理論層面而言，這種方法將中涂漆層取消，VOC排放量由此降低，設(shè)備與維護成本隨之降低?，F(xiàn)階段，日本對PPG-Prime電泳漆的運用相對廣泛，在我國這一工藝的應(yīng)用水平也在不斷提升。

4 汽車涂裝技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

4.1 管理數(shù)字化

當(dāng)前汽車涂裝技術(shù)管理趨于數(shù)字化、信息化，換言之，在汽車涂裝設(shè)計中，數(shù)字化系統(tǒng)的運用越來越廣泛，對于汽車涂裝效果的改善而言有著積極的影響。在數(shù)字化加工背景下，人們也將CAX系統(tǒng)、MPII系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)以及PDM系統(tǒng)運用其中，從而使產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計的仿真能力得到增強，不管是加工水平，還是資金成本控制，都達到了數(shù)字化管理的要求。

4.2 智能化系統(tǒng)

在汽車制造領(lǐng)域，汽車涂裝技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出迅猛態(tài)勢，在汽車涂裝生產(chǎn)實踐中，智能化系統(tǒng)的應(yīng)用水平也在不斷提升，這使得汽車涂裝技術(shù)應(yīng)用中的一些缺陷得到了彌補?；谥悄芑到y(tǒng)、計算機技術(shù)以及模糊控制技術(shù)的有機結(jié)合，使得汽車涂裝生產(chǎn)工藝的適用性與友好性得到了極大的提升。電子技術(shù)的發(fā)展及其在汽車制造行業(yè)中的運用，使得汽車發(fā)展趨于多元化，并逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化、一體化的方向發(fā)展。

4.3 設(shè)計虛擬化

所謂的汽車虛擬化設(shè)計，就是指通過虛擬專配、虛擬加工的方式來完成汽車制造，通過計算機進行汽車涂裝生產(chǎn)，從而幫助技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)問題，從而提出有效的解決措施，使汽車成本得到有效控制，在更短的生產(chǎn)周期內(nèi)完成生產(chǎn)任務(wù)，進而提高汽車產(chǎn)品的綜合競爭力。

4.4 綠色化環(huán)保

綠色化環(huán)保設(shè)計理念成為了當(dāng)前汽車涂裝技術(shù)的發(fā)展趨勢?；谝袈曌R別系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，汽車事故率得到了極大的降低，同時駕駛體驗也得到了改善，并朝著無人駕駛的方向發(fā)展。并且新能源的發(fā)展使得汽車發(fā)動機與智能化水平得到了有效提升，基于綠色化環(huán)保的發(fā)展，人們對汽車涂裝技術(shù)提出的要求也更加嚴(yán)格，在此背景下，為適應(yīng)汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域的實際需求，汽車涂裝技術(shù)也逐漸向綠色化環(huán)保靠攏，不管是涂裝材料、涂裝工藝還是涂裝設(shè)備都得到了優(yōu)化與改善。

不可否認(rèn)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動者行業(yè)的進步，在汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域，涂裝技術(shù)水平的提升使得汽車性能得到了極大的改善，當(dāng)然，隨著人們對汽車產(chǎn)品提出的要求越來越高，在汽車涂裝生產(chǎn)實踐中，我們依然需要對當(dāng)前的技術(shù)手段進行改進，基于涂裝材料、涂裝工藝以及涂裝設(shè)備的優(yōu)化，使汽車涂裝生產(chǎn)效益得到提升，從而適應(yīng)時代發(fā)展需求，為推動汽車制造行業(yè)的發(fā)展提供有力支持。

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