2011-7-18 來源:中國電鍍網(wǎng)作者：吳濤
關(guān)鍵詞：汽車涂裝 膜分離技術(shù) 水性涂料 高固體分罩光漆
減少涂裝公害、降低涂裝成本、提高涂裝質(zhì)量一直是涂裝技術(shù)發(fā)展的主題。本文分別從涂裝材料、涂裝工藝、涂裝設(shè)備、涂裝管理四大方面簡要介紹了國內(nèi)外汽車涂裝技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。
涂裝材料、涂裝工藝、涂裝設(shè)備、涂裝管理是汽車涂裝的四大要素，相互之間相輔相成，促進(jìn)了涂裝工藝和技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。21世紀(jì)被稱為面向環(huán)境的新世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)倍受全球關(guān)注，并已成為人類最迫切研究的課題。汽車及其零部件的涂裝是汽車制造過程中能耗最高且產(chǎn)生三廢最多的環(huán)節(jié)之一。因此，減少涂裝公害、降低涂裝成本、提高涂裝質(zhì)量一直是涂裝技術(shù)發(fā)展的主題。
新涂裝材料的應(yīng)用
新涂裝材料的應(yīng)用是涂裝技術(shù)進(jìn)步的先導(dǎo)，在不斷滿足涂層性能要求的前提下，始終以應(yīng)用可減少公害、降低涂裝成本的材料為主要發(fā)展目標(biāo)。
由生物可降解性活性劑配制的脫脂劑、無鎳磷化液、無亞硝酸鹽磷化液、無鉻鈍化劑、低溫脫脂劑（處理溫度43℃）、性能與常規(guī)相同的低溫（35℃）少渣（比常規(guī)低10%～30%）磷化液、無鉛無錫陰極電泳涂料及低溫固化（160℃10min）、低加熱減量（4%以下）、低VOC揮發(fā)量 (0.4%～0.8%)型陰極電泳涂料在歐美及日本已經(jīng)推廣應(yīng)用多年。在北美和歐洲，可替代傳統(tǒng)中涂的二次電泳涂料已經(jīng)開始應(yīng)用。
在歐洲，有些汽車公司已經(jīng)在近幾年新建涂裝線上全部采用水性涂料，VOC排放量已低于法規(guī)要求的35g/m2（德國TA-Luft，1995年）。從20世紀(jì)90年代開始，所有新建涂裝線底漆全部采用了電泳底漆或粉末涂料，中涂采用水性涂料或高固體分材料，面漆采用水性底色加高固體分清漆。目前，粉末清漆已經(jīng)開始應(yīng)用于轎車的車身涂裝。繼粉末罩光漆工業(yè)化應(yīng)用后，粉末金屬底色也已經(jīng)商業(yè)化。在北美，粉末中涂已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用多年，同時(shí)水性面漆底色近幾年普及得非�？�，高固體分中涂和面漆應(yīng)用也相當(dāng)普遍。歐美的紫外光（UV）固化涂料在汽車涂裝中的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)接近成熟。日本也在積極開發(fā)和推廣水性涂料、高固體分及超高固體分罩光漆。
隨著全球環(huán)境的不斷惡化，我們必須大幅度提高汽車涂層的耐酸雨性能和抗擦傷性能。近幾年來，減小車身內(nèi)外表面電泳底漆膜厚差的高泳透力、低顏料分的電泳涂料、耐酸雨和抗擦傷面漆、多色中涂和采用粘度控制技術(shù)涂料等得到普遍應(yīng)用。我國幾大汽車公司在漆前處理材料和電泳漆的應(yīng)用方面與國際水平相差不大，但由于應(yīng)用水性中涂和水性面漆必須使用專用設(shè)備，因此提高了涂裝成本。盡管國外獨(dú)資及合資企業(yè)具備在國內(nèi)生產(chǎn)水性中涂和水性面漆的能力，但汽車涂裝中涂和面漆仍采用傳統(tǒng)的中低固體分溶劑型涂料，涂裝VOC排放遠(yuǎn)落后于歐洲。
涂裝工藝及設(shè)備
近十多年來，涂裝工藝及設(shè)備的進(jìn)步主要體現(xiàn)在環(huán)保型涂裝材料的應(yīng)用，減少廢水、廢渣的排放，降低成本，優(yōu)化汽車生產(chǎn)過程等幾個(gè)方面。由于涂裝材料的進(jìn)步，車身涂層體系的設(shè)計(jì)也有了革命性的進(jìn)展，幾種典型的新涂裝體系及新技術(shù)已經(jīng)或即將用于工業(yè)生產(chǎn)。我國目前的涂裝工藝及設(shè)備總體相當(dāng)于歐美 10年前的水平，有些企業(yè)在新涂裝線上采用了一些當(dāng)今國際先進(jìn)水平的新設(shè)備。
1.節(jié)水及廢料回收技術(shù)
前處理和電泳是汽車涂裝耗水量和廢水排放量最大的環(huán)節(jié)。隨著膜技術(shù)的不斷成熟，采用膜分離技術(shù)（UF和RO）回收脫脂液，再生清洗水和前處理廢水，使得實(shí)現(xiàn)真正意義的電泳閉路清洗成為可能。目前，膜分離技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用。
近幾年來，隨著發(fā)達(dá)國家環(huán)保涂料的工業(yè)化應(yīng)用，一些涂料的循環(huán)利用技術(shù)（如粉末漿再循環(huán)利用技術(shù)，粉末底色及清漆回收技術(shù)，廢漆絮凝干燥器技術(shù)，超濾法、冷卻法和靜電吸附法回收水性漆技術(shù)，過噴漆霧的水性漆回收技術(shù)等）也得以應(yīng)用，從而使涂裝線的涂料利用率進(jìn)一步提高，最大限度地減少廢漆渣的排放。
目前，我國在涂裝節(jié)水及三廢綜合利用方面重視程度不夠，在新技術(shù)應(yīng)用方面相對(duì)落后。
2.幾種新的車身涂裝工藝
逆過程工藝：在車身外表面先噴涂粉末涂料，待熱熔融后再進(jìn)行電泳涂裝，隨后粉末/電泳涂膜一起烘干。使用這種工藝約可減少60%的電泳涂料用量，用厚度為70μm的粉末涂層替代車身外表面的電泳底漆和中涂層，取消中涂及烘干工序，從而節(jié)省材料和能源費(fèi)用，降低VOC排放量。
二次電泳工藝：采用兩涂層電泳材料，用第二層電泳（35～40μm）替代中涂。電泳工藝自動(dòng)化施工穩(wěn)定可靠性高，一次合格率高，材料利用率高，設(shè)備投資少（不需空調(diào)系統(tǒng)），因此可節(jié)省費(fèi)用的48%，減少了維修頻次及傳統(tǒng)中涂的漆渣和VOC排放。
一體化涂裝工藝（三涂層概念）：采用與面漆同色的功能層（15μm）替代中涂，功能層與面漆底色間不需烘干，取消中涂線，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，大幅降低了VOC排放量。
3.敷膜技術(shù)替代塑料覆蓋件涂裝
敷膜技術(shù)是預(yù)制一種適應(yīng)于熱成形的面漆涂膜，其經(jīng)熱成形后的產(chǎn)品的面漆性能和外觀與傳統(tǒng)的烘烤噴涂涂膜非常相近。該技術(shù)主要應(yīng)用于塑料件生產(chǎn)，采用“夾物模壓”或“內(nèi)�！惫に噷㈩A(yù)制好的復(fù)合涂膜在塑料件澆注成形的同時(shí)完成成形并與塑料件熔為一體，得到無缺陷的涂裝覆蓋件。車身骨架采用傳統(tǒng)沖壓焊裝工藝制造，涂裝車間只對(duì)車身骨架進(jìn)行涂裝，面漆采用粉末噴涂技術(shù)。由于車身骨架外露面積較小，所以面漆顏色不必與覆蓋件相同，深淺各1種即可。大面積的覆蓋件都是采用敷膜技術(shù)制造的塑料件，顏色有上千種。這樣大大簡化了車身涂裝工藝，在降低涂裝成本的同時(shí)，使涂裝的VOC排放達(dá)到7g/m2左右，遠(yuǎn)低于歐洲排放法規(guī)的要求。
4.車身涂裝P2ZERO概念
所謂P2Zero概念就是零排放油漆車間。在滿足苛刻的環(huán)保要求和用戶質(zhì)量要求的前提下，減少三廢處理的成本，減少油漆車間操作成本和簡化油漆工藝。車身鋼板的防腐底漆在制成零件前進(jìn)行涂覆，進(jìn)入油漆車間的車身不需再涂底漆，只噴涂一道粉末底色和一道粉末罩光，因此，可最大限度地減少工藝等待時(shí)間、取消傳統(tǒng)的調(diào)漆間、工藝調(diào)整更加靈活、從鋼板到涂漆前車身的生產(chǎn)過程取消防銹工藝、徹底消除傳統(tǒng)涂裝焊縫及空腔結(jié)構(gòu)防腐差的問題、節(jié)省涂裝車間面積、降低三廢處理費(fèi)用、無需漆渣系統(tǒng)及廢漆處理系統(tǒng)、無噴漆室排氣、空氣污染和固體廢料趨于零、無液體排放、涂料制造及使用效率大于95%、無氣味無危險(xiǎn)。
5.底盤類零件的涂裝
在發(fā)達(dá)國家，底盤類零件涂裝普遍采用磷化、陰極電泳或粉末噴涂工藝，大總成一般是零件先進(jìn)行電泳或粉末噴涂，然后裝配，根據(jù)需要再對(duì)總成噴涂低溫或室溫固化面漆。由于陰極電泳和粉末涂層具有良好的機(jī)械性能，有些零件的機(jī)械加工可以在涂裝后進(jìn)行，這樣可以避免零件在涂裝前因加工時(shí)間長而銹蝕。車架、底盤類零件毛胚多是熱軋板和鑄件，成形前或涂裝前多采用噴丸或噴砂處理，酸洗處理已經(jīng)逐漸被淘汰。目前，我國的零部件涂裝生產(chǎn)規(guī)模普遍較小，總體上相對(duì)落后。轎車及其他小型乘用車相對(duì)較好，載貨車、客車、農(nóng)用運(yùn)輸車的涂裝工藝和使用的涂料水平都不高。
6.新型涂裝運(yùn)輸機(jī)
國內(nèi)目前車身涂裝線前處理和電泳采用的典型運(yùn)輸機(jī)有推桿懸鏈、擺桿鏈和程控葫蘆。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，共同的缺點(diǎn)是都不能解決車身內(nèi)部諸多空腔結(jié)構(gòu)體內(nèi)的有效排氣問題，尤其是車頂蓋內(nèi)的氣袋問題。這些部位不能得到磷化和電泳處理。新型的多功能穿梭機(jī)(Vario-Shuttle)和滾浸運(yùn)輸機(jī) (RoDip)誕生后，不僅解決了這些問題，而且繼承了前述的運(yùn)輸機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。
多功能穿梭機(jī)還具備在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)多品種不同工藝的功能，完全符合自動(dòng)化柔性涂裝生產(chǎn)的要求。這兩種運(yùn)輸機(jī)在國內(nèi)新建車身涂裝線上已經(jīng)開始應(yīng)用。
7.其他涂裝設(shè)備結(jié)構(gòu)和功能的改進(jìn)
在歐洲，涂裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料以不銹鋼為主，設(shè)備的電氣線路均設(shè)計(jì)在設(shè)備結(jié)構(gòu)中，取消了電氣管路，設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)和車間的立體分區(qū)布置，最大限度地保證涂裝的高清潔度要求和安全防火要求。無外部風(fēng)管及內(nèi)部輻射強(qiáng)化對(duì)流的新一代烘干室，大幅度提高了熱效率和烘干溫度的均勻性。隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，車身自動(dòng)涂裝機(jī)逐漸被多自由度的噴涂機(jī)器人取代，噴涂和密封大量采用機(jī)器人自動(dòng)操作，比涂裝機(jī)更適應(yīng)柔性化生產(chǎn)。機(jī)械化傳動(dòng)鏈條普遍采用非金屬材料，大幅度降低傳動(dòng)噪音。
涂裝管理
涂裝管理包括涂裝材料的訂貨、材料質(zhì)量控制和施工過程的控制等方面。由于汽車涂裝使用的材料品種繁多、在儲(chǔ)運(yùn)過程中易變質(zhì)、工藝流程長、需要控制的參數(shù)多等原因，在汽車生產(chǎn)管理中其復(fù)雜程度最高。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家，汽車涂裝材料的發(fā)展促進(jìn)了汽車涂裝技術(shù)的進(jìn)步，為了降低涂裝成本，供貨方式也從單一的材料供貨過渡為系統(tǒng)供貨。系統(tǒng)供貨方式始于20世紀(jì)90年代初，目前在歐美已經(jīng)基本普及。世界各大汽車制造企業(yè)歷來對(duì)涂裝管理極為重視，由涂料廠商直接負(fù)責(zé)涂裝生產(chǎn)的技術(shù)管理，使汽車生產(chǎn)廠的涂裝管理大大簡化，涂裝一次合格率提高，生產(chǎn)成本降低。目前，這種管理方式在國內(nèi)各汽車公司仍處于嘗試階段。
近幾年，部分有實(shí)力的涂裝材料公司和涂裝設(shè)備公司又推出了BOT服務(wù)模式，即汽車公司的涂裝車間由涂裝材料公司或涂裝設(shè)備公司投資建設(shè)，并負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理，根據(jù)汽車公司的整車生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行涂裝生產(chǎn)，供給汽車公司的是合格的涂膜。汽車公司只需制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的和驗(yàn)收監(jiān)督涂裝產(chǎn)品質(zhì)量。這將成為涂裝管理的一大發(fā)展趨勢。
結(jié)束語
我國汽車涂裝技術(shù)與國際水平的差距在不斷縮小，但發(fā)展仍不均衡，就涂裝質(zhì)量的保證而言，幾大轎車生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)達(dá)到國際水平，但綜合比較仍有10年左右的差距，主要體現(xiàn)在清潔生產(chǎn)技術(shù)方面；就汽車涂裝生產(chǎn)關(guān)鍵裝備技術(shù)而言，我國可能在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)主要依賴進(jìn)口。預(yù)計(jì)我國在未來10～15年內(nèi)，汽車涂裝水平將全面與國際接軌，加快節(jié)省資源和環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用。