环境保护与汽车涂装 - 文章

环境保护与汽车涂装

作者：中国第一汽车集团公司王锡春

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汽车用涂料系指各种类型汽车、摩托车、农用车等生产线用的涂料（或称OEM涂料）和汽车修补用涂料，广义上还包括自行车、拖拉机及农机和铁路交通等车辆用涂料。

汽车涂装的目的是保护底材，并给予其美观装饰性。为使汽车能在世界各地长期使用，必须要求涂层对下列恶劣的环境因素具有高水平的耐久性。

① 紫外线、热、水分等恶劣的环境因素；
② 鸟和昆虫粪、烟尘、铁粉、盐份、酸雨等沉降物的污染和侵蚀；
③ 飞溅碎石等的物理外力冲击。

现今要求汽车车身在恶劣的使用环境下使用10年不产生结构损坏、锈蚀，还有汽车在一般的耐久消费品财产中是比较贵重的物件和适应流行式样，也要求有更高品位的涂装。为使耐久性和最高品质的外观并存，以汽车车身为代表的汽车涂装工艺一般都采用多涂层（如三涂层三烘干3C3B或4C3B）涂装体系。

基于上述要求的高品质的涂层性能和适应大量流水生产的涂装施工性能，致使汽车用涂料的技术含量高，品种多，用量大，产值高，早已成为工业用涂料中的一种专用涂料。在汽车工业发达国家，汽车用涂料占涂料总产量的15~20%，如日本2004年涂料总产量为184.8万吨，其中汽车用涂料（新车15.99%+修补3.71%）占19.7%，按产值计算更高。汽车用涂料的更新换代常带动工业用涂料的进步，因而成为世界各国涂料工业关注的产品，在工业用涂料技术开发中常占主导地位。

车用涂料发展历程

在汽车诞生至今的100多年的历史中世界汽车用涂料已实现了四次大的更新换代【油性漆→硝基漆（汽车喷漆）→以醇酸和酚醛树脂为主的合成树脂涂料→电泳涂料和优质的有机溶剂型合成树脂（环氧、氨基醇酸、丙烯酸、聚酯、聚氨酯等）涂料→环保型涂料（水性涂料、高固体分涂料和粉末涂料）】。在我国汽车工业的50多年的历史中汽车用涂料也实现了以下三次大的更新换代。

以“解放牌”汽车采用的醇酸树脂、硝基和沥青三体系涂料第一代汽车用涂料→阳极电泳涂料、低氨基醇酸树脂涂料→阴极电泳涂料，优质的有机溶剂型合成树脂涂料（如当今轿车用的优质溶剂型的中涂、面漆）。环保型汽车涂料刚开始采用，如无铅无锡的阴极电泳涂料已有多条电泳涂装线采用；天津一汽丰田和上海通用新建的轿车车身涂装线已分别在2004年9月和2005年3月投产采用了水性底色漆；汽车零部件采用粉末涂装工艺开始普及。

环保对汽车涂装的要求

保护地球环境已成为全球范围的共同呼声。为人类保留良好的生存条件，促进国民经济持续发展，消除或减轻污染（公害），已成为人们非常重视的课题。在涂装工艺中污染环境的主要物质是涂料中的有机溶剂（VOC），烘干室运行时排出的CO2，污水和废弃物。从汽车用涂料角度考虑，主要对VOC作一些概述。

◆ 各国对VOC的限制法规

① 欧洲：德国的大气净化法（TA-Lult）已成为整个欧洲的法规。TA-Lult要求每1m2涂装面积的VOC排出量35g以下，非常严格。

② 北美：1990年修订了大气净化法，2004年4月要求汽车制造业限制对人体有害的188种物质的排出，采用最大可实现控制工艺（MACT：Maximum Achievable Control Technology），增加了对VOC的总量和质的限制（经换算VOC限制值：原有设备-50g/m2，新建设备-35g/m2）。

③ 日本：2005年5月公布了修正过的大气防止污染法。限制喷漆室的排气口的VOC浓度。在汽车制造业，换算成碳的容量比百分率，原有设备700ppmC以下，新设备的限制值为400ppmC以下。适用期2006年4月，到2010年必须达到限制值（要比2000年VOC排放量削减30%）。

④ 我国：2002年6月29日人大常务委员会通过的《中华人民共和国清洁生产促进法》，自2003年1月1日起施行。在清洁生产促进法中虽对VOC暂未作出量和质的限制，但其第十八条“新建、改建和扩建项目应当进行环境影响评价，对原材料使用、资源消耗、资源综合利用以及污染物产生与处置等进行分析论证，优先采用资源利用率高以及污染物产生量少的清洁生产技术、工艺和设备”；第十九条“采用无毒、无害或者低毒、低害的原料，替代毒性大，危害严重的原料”。

随着我国的环保法规的完善，则必将促进和加速我国汽车用涂料向环保型的汽车涂料更新换代的速度

◆ 减少VOC的技术

减少材料的VOC是以中涂涂料采用水性中涂和粉末涂料为代表。面漆涂料以水性底色漆为中心，与粉末罩光清漆（含浆状粉末涂料）或高固体分（HS）罩光清漆相组合。阴极电泳+水性涂料（或粉末涂料）+水性底色漆+HS罩光清漆（或粉末罩光清漆）是当今普遍认为符合环保要求，低VOC排放的汽车车身涂装工艺。

在喷涂设备方面，提高涂着效率，清洗溶剂的回收效率也是十分重要的。如采用机械手杯式静电喷涂替代往复式静电自动喷涂机，又如采用可变幅的杯式静电喷枪和弹夹式供漆、换色系统，来提高涂着效率和减少换色清洗溶剂剂量及涂料的损失。总之，喷涂的要点是通过选择最佳的喷幅和涂料雾化；采用最合适的静电涂装机和喷枪；以最佳的喷涂条件（喷涂间距、喷枪移动速度、精细设定涂料开/关条件和喷涂轨迹等）培训喷漆工和示教喷涂机器人等措施来彻底排出涂料的浪费（过喷涂），喷涂不匀和喷涂过厚，提高盆土的“一次合格率”，提高涂料的有效率用率，达到省资源，减少VOC的排放量。

还有，采用新材料、新技术、简化涂装工艺-3C1B涂装技术。如日本马自达汽车公司与涂料公司协作，开发成功3C1B有机溶剂型中涂、面漆涂装工艺（即中涂/底色漆/罩光清漆三涂层湿碰湿喷涂工艺，一起烘干），于2002年7月投产应用，现已有3个工厂采用，已成为该公司的标准涂装工艺而推广。

实践证明，这种新工艺的效果：节省总能耗15%~20%（换算成CO2）；在调整涂膜厚度和采用机器人喷涂提高涂着效率等综合措施的基础上，大幅度降低涂料使用量，使VOC排放量削减45%以上；在使用溶剂型涂料时也能实现欧洲的VOC排放限制水准（35g/m2）以下；同时，涂装加工区总体成本降低25%和生产时间缩短15%。又如，德国“奔驰”公司开发采用了水性中涂/水性底色漆/水性粉末罩光涂料的3C1B工艺（1998年~）和日本大发汽车公司与关西涂料公司协作开发采用了水性中途/水性底色漆/溶剂型罩光清漆的3C1B工艺（2004年~）等为代表的3C1B涂装技术都能使VOC排放达标和大幅度减少CO2的排出量。

各种环保型汽车涂料在汽车车身用涂料中占有率及发展趋势列于下表

车用涂料发展动向

为适应环保和节能省资源等时代需要，在保证涂层质量的基础上，汽车制造业势必开发采用低VOC的环保型涂料及涂装工艺，替代传统的有机溶剂型汽车用涂料及涂装工艺，基于各国和地区的环保法规的严格程度和颁布时间不同，工业发展和经济技术基础不同，在采用环保型汽车用涂料及涂装工艺的更新换代速度也不一样。例如德国的大气净化法规（TA-Lult 1986年颁布）严格，经过10多年的努力，已实现了更新换代（2001年采用水性中涂、底色漆的轿车已分别占总产量的80%和93%）。日本的限制VOC法规颁布较晚（较欧洲晚10多年），直到近几年日本汽车制造业才开始采用水性底色漆，水性中涂和其他削减VOC和CO2排放量的措施。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/20/2006)


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