汽車車身涂裝工藝的綠化技術(shù)可節(jié)約涂裝原材料和能源，淘汰有毒原材料，更好地適應(yīng)環(huán)保和降低成本的要求，進(jìn)一步提高涂裝效率，達(dá)到實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的。

汽車車身的溶劑型三涂層涂裝體系（3C3B）：漆前磷化處理→陰極電泳底漆→溶劑型中涂→溶劑型面漆（后期為提高涂層的外觀裝飾性和適應(yīng)閃光色“金屬色、珠光色”面漆的涂裝，開發(fā)采用了底色漆+罩光清漆的面涂裝工藝，3C3B變成了4C3B涂裝體系）到目前已有30年的歷史。汽車車身涂裝車間一般由前處理陰極電泳線、PVC密封車底涂料噴涂線、中涂噴涂線和1~2條面漆噴涂線等主要涂裝線組成。

如圖1所示，典型車身涂裝工藝隨優(yōu)質(zhì)合成樹脂（丙烯酸、聚氨酯、聚酯等）和顏料的技術(shù)進(jìn)步，涂料配方的優(yōu)化改進(jìn)，汽車涂層的裝飾性和功能性（如抗劃傷性、耐酸雨性等）在這30年中都有很大改進(jìn)，適應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的要求。但從清潔生產(chǎn)的角度考慮，涂裝在汽車制造工藝中是耗能大戶和污染大戶，資源利用率低，涂裝過程中產(chǎn)生污染物（VOC、CO2、污水等）對人類健康和環(huán)境的危害較大，為適應(yīng)保護(hù)地球環(huán)境、節(jié)能減排、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會等時(shí)代要求，汽車涂裝又一次進(jìn)入了更新?lián)Q代和革命性的大變革時(shí)期。

早在20年前，為保護(hù)地球環(huán)境，歐美等國家就頒布了大氣凈化法，限制VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排出量；從20世紀(jì)90年代起歐美汽車涂裝進(jìn)入了采用環(huán)保型涂料（水性涂料，高固體份涂料和粉末涂料等）替代溶劑型汽車涂料的時(shí)代，加速老涂裝線的改造，新建涂裝線的VOC排放必須達(dá)標(biāo)（≤35g/m2），經(jīng)過10多年的努力，歐美汽車涂裝在減少VOC排放量方面已全面達(dá)標(biāo)（25~35g/m2），可是在削減CO2排放量和經(jīng)濟(jì)性方面尚存在較多的問題。進(jìn)入21世紀(jì)以來，日本汽車工業(yè)也加快了車身涂裝工藝綠化的步伐，加速汽車涂裝材料環(huán)?；?lián)Q代，不僅VOC排出量很快達(dá)標(biāo)，而且在限制CO2排放量和經(jīng)濟(jì)性方面都有了重大突破。

我國也開始重視環(huán)境保護(hù)，2002年6月29日全國人大常委委員會通過了《中華人民共和國清潔生產(chǎn)保進(jìn)法》，2006年8月15日發(fā)行了中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，HJ/T293-2006《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)汽車制造業(yè)（涂裝）》（自2006年12年1日起實(shí)施）。我國汽車車身的涂裝工藝目前雖然還是以陰極電泳底漆與溶劑型中涂和面漆配套為主的三涂層涂裝工藝，但在近3年中已有9條新建的轎車車身涂裝線投產(chǎn)采用了水性底色漆和水性中涂+水性底色漆+溶劑型罩光清漆的涂裝工藝，VOC排放值已達(dá)標(biāo)（如廣州本田涂裝新線采用水性中涂和水性底色漆后，VOC排放量已達(dá)21g/m2）。

車身涂裝綠化技術(shù)的發(fā)展趨勢

涂裝是汽車生產(chǎn)過程之一，要求實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，節(jié)約原材料和能源，淘汰有毒原材料，削減所有廢物的數(shù)量及毒性，使涂裝過程中產(chǎn)生的廢氣（VOC、CO2等）的排放量達(dá)到法規(guī)要求的指標(biāo)值（或國際先進(jìn)水平值）。耗能和耗新鮮水及產(chǎn)業(yè)廢棄物的產(chǎn)生量應(yīng)達(dá)到國際先進(jìn)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，再生循環(huán)綜合利用。為此，汽車企業(yè)必須組織（或委托）涂裝材料制造廠商、涂裝設(shè)備設(shè)計(jì)制造公司、涂裝機(jī)器具公司等相關(guān)行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，目前主攻清潔生產(chǎn)（俗稱“綠化”），其技術(shù)趨勢有以下幾方面：

1、研究、開發(fā)環(huán)保型、節(jié)能省資源型涂裝材料替代VOC含量高的、含有害物質(zhì)的、能耗大的汽車車身用涂裝材料，各汽車公司按自己的實(shí)際條件選用（優(yōu)化組合）。例如：

□ 開發(fā)、采用新一代無磷酸鹽的漆前表面處理藥劑，替代普遍采用的環(huán)保性較差的三陽離子型鋅鹽磷化處理工藝。

□ 開發(fā)、選用優(yōu)質(zhì)超高泳透力的、無鉛無錫、低VOC含量的陰極電泳（CED）涂料、耐候性（耐UV）的CED涂料。

□ 研究、開發(fā)自干型的車底涂料、密封膠，替代現(xiàn)用的PVC涂料，為取消涂裝車間的PVC涂裝線創(chuàng)造條件。

□ 進(jìn)一步改進(jìn)水性中涂和水性底色漆的噴涂施工性能，擴(kuò)大噴漆室的溫、濕度窗口。如日本的第一代水性底色漆采用無機(jī)粘性控制劑，其施工工藝窗很窄小，第二代水性底色漆采用了有機(jī)粘性控制劑，其施工工藝窗口擴(kuò)大了許多，如圖2所示。汽車廠商希望噴用水性涂料的施工性能達(dá)到與有機(jī)溶劑型涂料相仿的程度。

□ 研究、開發(fā)外觀裝飾性和功能性更優(yōu)的環(huán)保友好罩光清漆，如2K聚氨酯清漆、超高固體份清漆、水性漆清漆、粉末清漆（干粉狀或水漿狀）、UV?熱雙固化清漆、替代有機(jī)溶劑型丙烯酸樹脂清漆。

2、在確保涂層質(zhì)量的基礎(chǔ)上優(yōu)化、簡化汽車車身的涂裝工藝，減少工藝步驟，烘干次數(shù)和涂層數(shù)，達(dá)到消減VOC和CO2排放量，提高生產(chǎn)效率，節(jié)能、降成本的目的。如巴斯夫的組合工藝Ⅱ（Integrated ProcessⅡ）和杜邦公司的Ecoconcept工藝可免中涂；又如日本馬自達(dá)汽車公司開發(fā)的有機(jī)溶劑型中涂、底色漆、罩光清漆3C1B的“濕碰濕”中涂、面漆涂裝工藝等。

3、開發(fā)創(chuàng)新、高效、節(jié)能、省資源的涂裝設(shè)備，如輸送設(shè)備、涂裝機(jī)具、相關(guān)的涂裝技術(shù)等，以提高涂裝效率，資源能源的利用率和廢棄物再生循環(huán)利用的技術(shù)水平，如機(jī)器人自動(dòng)靜電杯式噴涂機(jī)替代往復(fù)式的自動(dòng)靜電杯式噴涂機(jī)以提高涂裝效率；采用先進(jìn)的車身輸送機(jī)提高輸送設(shè)備的有效利用率和廠房空間利用率；采用膜過濾技術(shù)進(jìn)行脫脂液的油水分離和清洗水再生循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)閉合清洗，“零”排放；開發(fā)UV?熱雙固化法及固化設(shè)備等。

4、學(xué)習(xí)先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)在加強(qiáng)涂裝車間的科學(xué)管理上下功夫，向管理要效益，環(huán)保、產(chǎn)量，安全清潔生產(chǎn)。在設(shè)計(jì)建造涂裝車間時(shí)就應(yīng)落實(shí)清潔生產(chǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模和涂裝設(shè)備的有效利用率問題，不達(dá)標(biāo)不批建。通過管理和精益化生產(chǎn)方式保證涂裝車間的環(huán)境和設(shè)備的潔凈，不斷提高產(chǎn)品的“一次合格率”；通過管理，實(shí)現(xiàn)涂料、涂裝一體化，減少換色頻率和換色的涂料損失及清洗溶劑的耗量，提高涂裝設(shè)備及能源的有效利用率等。

車身涂裝線的綠化技術(shù)

處在涂裝材料更新?lián)Q代，車身涂裝工藝大變革時(shí)期的國內(nèi)外汽車工業(yè)已成熟采用和正在開發(fā)的車身涂裝各線的綠化技術(shù)簡介如下：

1、漆前處理、陰極電泳涂裝線

現(xiàn)有的漆前處理工藝選用無磷無氮生物分解型脫脂劑、長效液態(tài)表調(diào)劑、低溫和低渣磷化處理劑、有機(jī)促進(jìn)劑、無銘鈍化劑等可適度改善前處理工藝的環(huán)保性。

采用陶瓷UF（超濾）裝置進(jìn)行脫脂液的油水分離，再生脫脂液技術(shù)；采用納米過濾和RO（反滲透）裝置實(shí)現(xiàn)清洗水再生循環(huán)利用，封閉清洗“零”排放。

為根治鋅鹽磷化處理的本質(zhì)缺陷（排放含Ni、Mn、P等有害物質(zhì)的廢水、磷化沉渣和表調(diào)、鈍化工序），與陰極電泳配套的新一代無磷化鹽前處理技術(shù)（氧化鋯轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)或硅烷技術(shù)）將在近1~2年中在車身涂裝線上投產(chǎn)應(yīng)用，它們的工藝流程如圖3所示。

上述兩種下一代新型漆前表面處理工藝具有環(huán)保、節(jié)能、操作簡便、幾乎無沉渣、成本低等特點(diǎn)，取消了表調(diào)和鈍化工序，現(xiàn)有前處理設(shè)備無需改造，僅需更換槽液即可。

按涂層配套需要，可選用耐候性、表面平滑性優(yōu)良的CED涂料，為閃光色面漆2C2B涂裝工藝創(chuàng)造條件。

選用UF+RO法或RO裝置再生電泳后清洗的循環(huán)純水清洗工序的清洗水，可大幅度減少純水用量和電泳污水排放量。

2、PVC涂裝線

國內(nèi)已有多條轎車車身涂裝線取消PVC線的預(yù)烘干工序，PVC密封膠和車底涂料的固化與隨后中涂或面漆一起烘干固化。

在開發(fā)采用新型的密封膠和車底涂料的基礎(chǔ)上淘汰車身涂裝車間中的PVC涂裝線，因而能大幅度地縮短車身涂裝線的長度。如開發(fā)選用無PVC無重金屬的室溫固化的丙烯酸樹脂溶膠作為外用密封膠，轉(zhuǎn)移到焊裝車間涂布，開發(fā)選用無PVC、無重金屬和無溶劑的自干型（濕氣固化型）聚氨酯橡膠型車身底涂料并轉(zhuǎn)移到車身涂裝后內(nèi)飾前涂布。

3、中涂線

中、低檔轎車車身和商用車車身的涂裝取消中涂的趨向，將中涂層的功能由CED電泳作層和底色漆層來分擔(dān)或?qū)⒅型繃娡抗ば蚱慈朊嫫峋€，如巴斯夫的組合工藝是一種新型的、高效率的涂裝技術(shù)，其將中涂的所有功能（有效地抗石擊性和耐UV性等）組合到特殊的底色漆中，減少了中涂。又如日本馬自達(dá)在改進(jìn)有機(jī)溶劑型中涂的基礎(chǔ)上采用中涂、底色漆、罩光水表漆三涂層“濕碰濕”工藝（3C1B）；日本大發(fā)采用水性中涂、水性底色漆、高固份溶劑型清漆的3C1B工藝和德國巴斯夫、奔馳、杜爾合作開發(fā)的水性中涂、水性底色漆、粉末水漿清漆的“濕碰濕”（3C1B）中涂、面漆涂裝工藝都投產(chǎn)應(yīng)用多年。

上述簡化工藝的效果，取消了中涂烘干室、中涂打磨工序和涂面漆前的表面準(zhǔn)備工序，提高了生產(chǎn)效率，達(dá)到了節(jié)能減排、降低涂裝成本的目的。這已成為當(dāng)前最重要的優(yōu)化工藝，是改革技術(shù)發(fā)展的方法之一。

4、面漆（底色漆+罩光）噴涂線

面漆涂裝工藝有單一涂層、雙涂層、三涂層等3種工藝方法。轎車車身的面漆涂裝工藝，無論是本色還是金屬閃光色，溶劑型底色漆還是水性色漆都采用雙涂層工藝方法（即底色漆層，加罩光清漆層）?；诘咨岬氖┕す腆w份低（一般為15~20%），再加上換色清洗用溶劑，噴涂底色漆工序的VOC發(fā)生量占到車身涂裝VOC發(fā)生總量的50%以上，采用水性底色漆替代有機(jī)溶劑型底色漆基本解決了車身涂裝工藝的VOC最大產(chǎn)生源問題。底色漆水性化已成為底色漆工序?qū)崿F(xiàn)清潔生產(chǎn)的主流，德國在2006年底色漆已實(shí)現(xiàn)100%水性化。

隨著涂料的水性化，消減VOC排出量的效果非常明顯，可是與溶劑型涂料相比較，能源消耗和CO2排出量增大，特別是空調(diào)能耗增加顯著，上升約1.6倍，CO2排出量總體約增加1.5倍。開發(fā)選用噴涂施工窗口大的水性涂料，由全年恒溫恒濕工藝，變成隨季節(jié)分別設(shè)定施工溫濕度范圍（與溶劑型涂料的施工窗口相仿），可消除水性化帶來的耗能、CO2排量增大的弊病。

水性底色漆在噴涂后，罩光前必須充分晾干（濕漆膜的水分蒸發(fā)達(dá)90%以上），水的沸點(diǎn)雖低，但其蒸發(fā)潛熱很高，蒸發(fā)難，就是在較理想的條件下（室溫23℃，RH60%，風(fēng)速0.4m/s，晾干時(shí)間10min），水性涂料在噴涂作業(yè)區(qū)的揮發(fā)率比溶劑型涂料低很多（如圖4所示）。

為加速水性底色漆濕涂膜中的水分揮發(fā)，晾干設(shè)備需改造，增加紅外、熱風(fēng)加熱和冷卻等動(dòng)能消耗。新的改進(jìn)措施是充分利用水份干燥的四要素：濕度、溫度、風(fēng)速、時(shí)間，采用冷卻降濕法，降低晾干室的循環(huán)空氣中的濕度，來加速水分的揮發(fā)速度，取消底色漆和罩光之間的紅外加熱和冷卻工序，改進(jìn)方案如圖5所示。

采用機(jī)器人自動(dòng)靜電噴涂機(jī)替代往復(fù)式自動(dòng)靜電噴涂機(jī)可大幅度提高噴杯的有效利用率，涂裝效率和底色漆、清漆的利用率。機(jī)器人彈匣杯式靜電涂裝法的構(gòu)成如圖6所示。其優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)適用于溶劑型涂料和水性涂料的靜電噴涂，且涂裝效率高，換色時(shí)只需更換彈匣，僅清洗噴杯，彈匣不需清洗，因此換色時(shí)的涂料和溶劑損失小，清洗溶劑消耗可減少93%以上。

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