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淺談汽車涂裝過程中的節能環保涂料   
 
    地球環境的惡化使節能和環保問題已成為了世界關注的重點，各國分別制定了相關的標準強制要求進行節能減排，以達到保護環境的目的。標準控制的主要指標有VOC和CO2的排放量，現在部分國家VOC的排量限值一般要求CO2的產生量在1.5kg/m3以下。汽車涂裝屬于能源消耗量大、污染物排放量大的工業生產，為了達到新的標準規定要求，汽車生產廠和相應的供應商在涂裝材料、涂裝設備方面進行了創新、開發，其中對涂裝材料方面的研究較為深入。

    當今涂料開發方面研究的重點是降低生產過程中的能源消耗、降低有害物質的排放量、簡化生產工藝和降低工程設備的基本投資費用等。目前已開發并應用的新型涂料產品主要有水性涂料、3C1B涂料和粉末涂料等，這些產品分別在能源消耗、污染物的排放量上進行了改善。德國、美國和日本等汽車發達國家正在大規模地新建和改造老的涂裝線，普遍采用節能環保型的涂料代替傳統的溶劑型涂料。

    水性漆涂料

    水性涂料是以水作為稀釋劑代替了傳統的有機溶劑，大大減少了涂料中VOC的含量，VOC的排放量一般可以降低到35g/m2以下。水性涂料VOC的消減效果見圖1。

    目前普遍采用的水性漆涂裝工藝是：陰極電泳+水性中涂+水性底色漆+高固體分清漆（溶劑型），水性漆與溶劑漆工藝流程對比見圖2。

    水性漆中的水性稀釋劑不易揮發，水性漆噴涂后一般需要增加預烘干工序，且水性色漆預烘干后車身需要冷卻才能進入清漆噴涂工位，自然風在較短的時間內很難將車身冷卻下來，因此，這里的冷卻工位需要空調送風系統增加制冷功能，這些都增加了車間的能源消耗。據調查，水性漆涂裝能耗較溶劑漆增加了約5%。為了減少能源的消耗，但又可以達到環保要求，涂料廠商進行了積極努力，現在已經研制出了水性的3C1B涂料，可以在一定程度上減少能源消耗，目前這種涂料在日本已經有汽車制造廠家使用，在國內還沒有應用。

    水性漆與傳統溶劑型漆一樣，基本成分包括溶劑、樹脂、顏料和添加劑等。水性中涂漆施工固體分較高，一般為50％～60％。水性漆噴涂噴漆室內的溫度和濕度必須嚴格控制，噴漆室的溫度在23℃～28℃，相對濕度70％±5％，基材或車身溫度應保持在噴漆室條件下的露點以上。溫度和濕度會影響到水性漆膜的顏色、金屬閃光效果、漆膜粗糙度、色勻性和防流掛性等。水性漆的預烘干溫度一般為70±10℃，烘干時間5min，加熱揮發要求漆膜固體分含量達到80％以上。

    水性漆運輸和貯存時有較高要求，因為水性漆對溫度很敏感，溫度控制在5℃～30℃之間，在冬季和夏季儲存運輸過程中需有加熱或冷卻裝置。水性漆的貯存穩定性一般在3個月左右，采購時要考慮油漆生產單位與使用單位的距離越近越好。

    設備投資方面，由于水性漆的腐蝕性較大，與水性漆溶劑直接接觸的設備需要采用不銹鋼或塑料制品，因此設備投資比溶劑型漆的設備增加約10%。噴漆室室體壁板一般靜壓層以下都采用不銹鋼材質，靜壓層以上部分不與溶劑直接接觸可不采用不銹鋼材質，噴漆室排風風管、下部循環水槽、水管等均采用不銹鋼材質。烘干室和預烘干室內壁板、風管等一般采用不銹鋼材質，還有相應的輔助設備如輸調漆系統、噴漆系統等與水性漆溶劑直接接觸的多數都采用不銹鋼材料。

   3C1B涂料

    3C1B型涂料有兩種，一種是溶劑型的3C1B涂料，一種是水性漆的3C1B涂料。采用3C1B涂料涂裝可以降低涂料的使用量、減少VOC排放量及降低車間的能源消耗等，但這兩種涂料在施工控制上要求比較嚴格，目前實際應用的都比較少，國內只有溶劑型3C1B涂料的應用，使用單位是長安福特馬自達汽車南京公司和沈陽金杯汽車等，以下介紹的為溶劑型3C1B涂料。

    采用溶劑型3C1B涂裝體系車身漆膜厚度大約降低了12～15mm，而且3C1B涂裝涂料采用的是高固體份涂料，因此與傳統的3C2B溶劑型涂裝相比車身涂料的使用量降低了15%左右，VOC的排放量約減少30%～40%。

    3C1B涂料的涂裝工藝中取消了中涂烘干、中涂后打磨工段，減少了生產能耗及設備投資，車間運行能耗減少了15%～20%。生產工序的縮減，降低了車身的污染機會，3C1B車和3C2B車相比不良點數減少了20％左右。3C1B溶劑型涂裝與3C2B溶劑型涂料的工藝對比見圖3。

    采用3C1B的涂裝工藝對于電泳的表面粗糙度、漆膜厚度、漆膜的閃干及預熱工序都有嚴格的控制要求。車身電泳的粗糙度要求Ra（cutoff2.5）＝0.3以下。由于采用的是中涂與面漆濕碰濕的涂裝工藝，施工中對于漆膜厚度、涂膜固化控制等都有嚴格的要求，否則易于導致色差和漆膜表面失光現象的產生。為了保證噴涂漆膜厚度的均勻性，目前車身外表面主要采用機器人噴涂。3C1B涂裝工藝主要控制要求見圖4。

    粉末涂料

    粉末涂料是無溶劑型涂料，使用粉末涂料VOC的排放量幾乎為零，可以達到10g/m3以下。粉末涂料的應用可以降低VOC的排放量，而且沒有噴漆室廢水的排放。粉末涂料可以回收利用，利用率一般可以達到95%。粉末涂料在汽車涂裝中主要作為中涂、中面合一涂料和罩光涂料等使用。粉末涂料噴涂回收再利用流程見圖5。

    先前的粉末涂料能耗較高，換色難，耐侯性差，一次性噴涂漆膜較厚，漆膜外觀的裝飾性較差，這使粉末涂料的應用受到限制。目前開發了一些新的產品，改善了粉末涂料的性能，如低能耗、高耐侯性和小粒徑的粉末涂料等。先前的粉末涂料烘干溫度要求在180℃以上，烘干時間20min；現在涂料的烘干溫度降低到140℃，烘干時間30min。

    粉末涂料由樹脂、固化劑（熱固性粉末涂料中）、顏料、填料和助劑（包括流平劑、穩定劑等）等組成。粉末靜電噴涂設備主要由帶電粉末噴槍、供粉裝置、供氣系統及回收裝置等四大部分組成。粉末靜電噴涂采用多槍自動操作系統，分別從上、下、左和右等多方向噴射，使粉末噴涂均勻，厚薄一致，噴槍距工件150～250mm。噴涂時被涂物必須接地良好，以保證較好的粉末涂料涂著效率。生產中供粉桶、噴粉室及回收系統要避免其他不同顏色粉末的污染，每次換色時一定要吹掃干凈。

    結語

    節能、環保涂料的技術仍然在不斷提高，涂料在研發中考慮降低VOC排放量的同時，兼顧降低CO2的排放量（即降低能源消耗）。如目前水性3C1B涂料的研發，即是減少了中涂烘干工序，降低了水性涂料能耗大的缺點；低溫粉末涂料的研發解決了粉末涂料能耗大的缺點。在環保法規的嚴格要求下，節能、環保涂料的研發及應用一定會在國內外得到高速發展，節能、環保涂料取代溶劑型涂料的趨勢也將成逐步增大的趨勢。

文章來源 中國涂料在線