我国汽车清洁涂装技术的发展及分析

蔡小丽(江西昌河汽车有限责任公司， 景德镇 333000)

我国汽车清洁涂装技术的发展及分析

蔡小丽(江西昌河汽车有限责任公司， 景德镇 333000)

汽车涂装生产为追求环保节能，其生产设备和技术不断创新，新型材料也不断被开发使用。本文主要介绍了汽车清洁涂装技术的发展现状以及与国外先进技术存在的差距，对现阶段广泛使用的新技术和工艺手段详细介绍分析,对我国汽车清洁涂装工艺的发展提出应关注的要点。

涂装；清洁；VOC；新材料；标准化

1 汽车涂装技术发展现状

近年来，随着科技的进步和发展，根据国家经济与环境保护发展战略的要求，我国汽车涂装生产技术和工艺也得到了日益提升和完善，越来越多的汽车生产企业不断改善汽车涂装生产线，使用清洁性的水性材料，代替了传统的溶剂型材料，涂装生产技术和生产工艺都在朝着清洁化，标准化和全球化的水平发展。发展“清洁涂装”、“绿色涂装”已经成为全行业的共识[1]。车用涂装材料的质量、使用性能也在与国际接轨，但和国外技术对比，我国涂装技术仍有一定的差距，主要表现在以下几个方面：

(1)我国汽车保有量居世界前列，同时涂装车间所用涂料的生产量也居世界前列，但是我国轿车和涂料以国外品牌为多，没有掌握核心的生产技术以及优良的产品。虽然在量上取胜，但在质上与国外品牌差距甚远。

(2)国外汽车涂装生产技术追求绿色生产，对环境保护要求较高，标准也较国内高。我国涂装车间挥发性有机化合物VOC排放量和生产过程中的能源消耗量比国外生产技术的多，仅有部分依照环保要求建立的新的生产线可以满足排放标准的要求。

(3)我国汽车涂装技术和工艺差别较大，部分生产企业设备陈旧，喷涂质量不好。部分车间管理不够严格，导致生产质量很差，机械设备利用效率低，能源消耗大，同时，不能满足环保要求，有害污染物排放量多。

2 涂装新技术及工艺的发展

现代汽车行业发展的核心问题之一是环境问题，汽车涂装技术也不例外，在提高涂装质量的前提下，达到环保要求，是汽车涂装技术不断追求的目标。随着科学技术的不断发展，通过改善原有涂装材料和利用工艺技术的创新，使材料和能源消耗等成本降低，同时解决废气废水等排放问题，实现清洁涂装，生产环保。

实现涂装工艺清洁化技术，要充分利用现代科技，进行多方案对比，不断进行优化，向经济、专业和环保一体化的道路发展。同时，兼顾产品品质、投入成本等方面设计最优的工艺方案和布局。典型的涂装工艺，通常为轿车车身所采用，不仅涂装生产技术要符合环保化和专业化要求，其生产工艺管理方面也要严格遵循专业的生产流程，科学管理，科学生产，如生产材料管理、生产线管理和清洁卫生管理等，可以请专业的管理公司分别负责[2]-[4]。

2.1 采用清洁材料

为使汽车涂装车间排放物达到环保要求，清洁材料被广泛应用于涂装生产，如硅烷/锆盐等前处理材料，用于电泳的材料具有很高泳透能力和平滑性，不含铅等有害污染物以及粉末涂料和水性涂料等。它们不仅能够满足涂装质量的高标准，而且不会产生有害的重金属和挥发性污染物，使涂装车间顺利完成清洁生产。

粉末涂料主要以防腐蚀环氧粉末最具代表性，广泛在汽车零部件上使用。在涂装中涂、罩光环节使用粉末涂料最多。水性涂料可以有效降低挥发性有机化合物VOC的排放，从而提高环保可靠性。目前，中国已经有十几条汽车车身涂装生产线利用水性涂料中涂和底色漆。而国外欧美地区汽车涂装生产在我国之前就已经利用水性涂料中涂和水性底色漆[5]。在汽车传动轴、散热器和减震器等其他部件上常常采用水性涂料进行喷涂。

除了水性涂料可以有效降低挥发性有机化合物VOC的排放，高固体分涂料也可以降低VOC的排放。对于原本的涂装生产线，如果进行再加工改造比较麻烦，需要投入的成本也比较高，如果使用高固体分涂料既能够满足环保生产的要求，又可以降低生产成本。

北美国家对旧的涂装生产线采用高固体分溶剂型涂料，一方面，挥发性有机化合物VOC的排放满足了相关法律法规的规定，另一方面，不必要对生产线进行大的改造，省去了生产成本。

2.2 采用紧凑工艺

(1)紧凑(或薄膜)前处理工艺

锆盐和硅烷等近年来在汽车工业上的使用越来越普遍，主要用于涂装生产车间前处理。这项技术具有诸多优点，比如，需要的温度低；基本无重金属和磷酸等污染物的排放；不用表调和钝化步骤，因此处理工序大大减少；基本不会有残渣残留。除此之外，它还可以同时处理铝合金、钢铁和镀锌板等几种材质的零件，有利于汽车车身轻量化前处理。这项技术很好地弥补了以往的磷化工艺弊端(不能同时处理几种混合材料的车身)。利用锆盐处理、硅烷处理或锆盐硅烷混合前处理的技术，被称作薄膜前处理或者紧凑前处理技术。

(2)紧凑车身涂装工艺

与传统的涂装工艺相比，紧凑车身涂装工艺调整了涂层厚度，并对涂料的性能进行了优化，取消部分或全部中涂线。但是，取消中涂线并不是不进行中涂，而是利用少量的资源实现综合涂层性能，最终利用清漆涂层和底色实现中涂的功能。现阶段，紧凑车身涂装工艺的VOC排放量可以满足环保要求的标准，同时，因为取消了中涂线，涂装机械设备的使用维护和运行等费用均得到有效降低[6]。此外，由于取消中涂线，工艺技术须要求控制足够好，否则，易造成产品质量下降甚至恶化。

2.3 材料工艺的创新应用

汽车车身使用塑料件比较多，塑料件在低温(约80℃)条件下容易与车身共线涂装，不仅工序简单，而且需要消耗的能源不多。所以高性能低温固化双组分聚氨酯涂料的运用较多。

使用CO2或者蒸汽清洗技术，能够快速并很好地清洗预涂材料表面，不用添加其他的药剂，广泛应用在各零件表面的有效快速清洗。其优点很多，如：运行成本低、工序比较少、环保等。

塑料覆盖零部件和多色装饰目前采用膜技术较多，已经代替部分面漆喷涂，比如，宝马公司最新上市的i3电动车，其车身完全依靠膜技术，不再采用以往的面漆喷涂。

2.4 生产管理和技术标准化

在我国，汽车行业是支柱性产业，最终的发展将是国际化，全球化。未来汽车的生产将会达到国际上相同标准，汽车销售和售后服务市场也会更加方便快捷。同样，作为汽车生产车间之一的涂装车间也在不断追求生产工序和管理服务统一，涂装技术标准统一，生产平台模块化统一化，最终达到国际统一标准。全球汽车行业生产、销售和服务的标准化可以降低生产和使用成本，提高生产效率和质量，提高销售和售后服务的效率和质量。

2.5 生产设备模块化

汽车涂装生产车间传统的机械设备一直以来比较复杂，没有统一的标准，由于科技的进步和汽车生产制造企业对高生产效率、高生产质量、低成本和低投入的追求，涂装车间生产技术和生产设备日益创新完善。例如，专用的穿梭机技术，经过不断改进与创新，其构造简单，但功能齐全，设备成本和运行成本都较低，备受用户喜爱；此外，E-Cube技术能够取代传统的E-Scrub喷漆室的静电漆雾分离单元，构造简单，使用方便，成本降低。

ABB公司的全球标准化自动喷涂系统，可以适应国际化涂装技术统一性要求，主要有标准雾化器和机器人以及标准喷涂模块。统一的编程、统一的控制操作和界面。统一的喷涂模块，适应了来自不同地区的汽车同一管理平台和同一质量的需求。DURR公司喷漆室模块，是在Eco Dry Scrubber技术的基础上，把以往不标准的喷漆室和附属系统，改造升级为空气循环系统和漆雾分离系统标准模块，这种系统能够适应生产需要组合为喷漆室系统[7]。总之，诸如此类的系统模块化、生产技术标准国际化、机械设备技术专业化标准化等是涂装生产车间发展的最终趋势。

2.6 生产过程生态效率化

利用最少的涂装材料和能源进行涂装生产，同时，使污染排放物、颗粒物和废弃物、环境噪声等达到最小，是涂装生产车间一直在追求的高生态效率。目前，汽车生产制造企业广泛应用干式漆雾过滤技术，可以循环利用空气，从而节省大量能耗。此外，中涂技术也能够降低能耗。现代广泛采用的机器人喷涂和喷杯等方面的创新与改善，使汽车车身喷涂达到全自动化，和传统的人工喷涂相比，喷涂效率得到了很大程度的提高[8]。随着绿色生产的一步步普及，大量的节能减排科技应用于涂装生产车间，因此，其中央控制单元也得到了创新和完善，车间管理趋于智能化。

3 结语

发展清洁涂装是全球汽车工业涂装工艺领域的共识。就整体而言，我国汽车涂装技术基本和国外技术持平，清洁涂装技术已经具有一定的行业规模。但国内各家汽车企业涂装技术的发展水平参差不齐。要实现追逐并赶超国外发展的水平，应该注重以下要点。

(1)走科技创新之路。国内汽车制造企业应学习先进的科学技术和借鉴国际先进技术，联合原材料供应商，机械设备制造公司，汽车生产公司在已有的清洁涂装技术基础上有所创新。

(2)加强管理。实现清洁涂装的目标，不能仅仅依靠技术和工艺方法问题的解决，还必须有严格高效的管理相配合。高标准的管理可以大大提高机械设备的生产效率和生产水平。

(3)汽车清洁涂装生产的目标，是实现最大程度的环保减排和节能降耗，对于涂装车间而言环保工作更是重中之重。无论在生产技术和生产材料等方面都要不断努力追求绿色，促进汽车涂装车间生产的清洁化。

[1]王锡春,吴涛,李文刚.我国汽车涂装与汽车涂料的现况及发展趋势(一)——创建绿色涂装车间[J].中国涂料,2012,27(10):16-19.

[2]李家伟.汽车涂装的新技术及发展趋势[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2007,30(S1):134-137.

[3]吴涛.汽车涂装技术发展趋势及中国汽车涂装的对策[J].中国涂料,2014,29(8).

[4]周杰,陈慕祖.中国汽车涂装生产线新技术的应用及发展[J].现代涂料与涂装,2007,10(4):41-44.

[5]王锡春.我国汽车涂装的现况及发展趋向[J].涂料工业,2009,39(10):1-3.

[6]牟宁博.关于汽车涂装新材料和新技术的研究[J].化工管理，2016，3.

[7]王锡春.汽车涂装材料的发展历程与市场分析[J].行业走势，2010.

[8]张伦周，谢传勇.环保型涂装车间的规划建设[J].现代涂料与涂装，2011，14(4) ：57-60.

蔡小丽,本科,中级,汽车涂装。