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環(huán)境保護(hù)與汽車涂裝

2025China.cn   2009年02月13日

汽車用涂料系指各種類型汽車、摩托車、農(nóng)用車等生產(chǎn)線用的涂料(或稱OEM涂料)和汽車修補(bǔ)用涂料,廣義上還包括自行車、拖拉機(jī)及農(nóng)機(jī)和鐵路交通等車輛用涂料。汽車涂裝的目的是保護(hù)底材,并給予其美觀裝飾性。為使汽車能在世界各地長期使用,必須要求涂層對下列惡劣的環(huán)境因素具有高水平的耐久性。

 

紫外線、熱、水分等惡劣的環(huán)境因素;

鳥和昆蟲糞、煙塵、鐵粉、鹽份、酸雨等沉降物的污染和侵蝕;

飛濺碎石等的物理外力沖擊。

 

現(xiàn)今要求汽車車身在惡劣的使用環(huán)境下使用10年不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞、銹蝕,還有汽車在一般的耐久消費品財產(chǎn)中是比較貴重的物件和適應(yīng)流行式樣,也要求有更高品位的涂裝。為使耐久性和最高品質(zhì)的外觀并存,以汽車車身為代表的汽車涂裝工藝一般都采用多涂層(如三涂層三烘干3C3B4C3B)涂裝體系。

 

基于上述要求的高品質(zhì)的涂層性能和適應(yīng)大量流水生產(chǎn)的涂裝施工性能,致使汽車用涂料的技術(shù)含量高,品種多,用量大,產(chǎn)值高,早已成為工業(yè)用涂料中的一種專用涂料。在汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家,汽車用涂料占涂料總產(chǎn)量的15~20%,如日本2004年涂料總產(chǎn)量為184.8萬噸,其中汽車用涂料(新車15.99%+修補(bǔ)3.71%)占19.7%,按產(chǎn)值計算更高。汽車用涂料的更新?lián)Q代常帶動工業(yè)用涂料的進(jìn)步,因而成為世界各國涂料工業(yè)關(guān)注的產(chǎn)品,在工業(yè)用涂料技術(shù)開發(fā)中常占主導(dǎo)地位。

 

車用涂料發(fā)展歷程

 

在汽車誕生至今的100多年的歷史中世界汽車用涂料已實現(xiàn)了四次大的更新?lián)Q代【油性漆→硝基漆(汽車噴漆)→以醇酸和酚醛樹脂為主的合成樹脂涂料→電泳涂料和優(yōu)質(zhì)的有機(jī)溶劑型合成樹脂(環(huán)氧、氨基醇酸、丙烯酸、聚酯、聚氨酯等)涂料→環(huán)保型涂料(水性涂料、高固體分涂料和粉末涂料)】。在我國汽車工業(yè)的50多年的歷史中汽車用涂料也實現(xiàn)了以下三次大的更新?lián)Q代。

 

以“解放牌”汽車采用的醇酸樹脂、硝基和瀝青三體系涂料第一代汽車用涂料→陽極電泳涂料、低氨基醇酸樹脂涂料→陰極電泳涂料,優(yōu)質(zhì)的有機(jī)溶劑型合成樹脂涂料(如當(dāng)今轎車用的優(yōu)質(zhì)溶劑型的中涂、面漆)。環(huán)保型汽車涂料剛開始采用,如無鉛無錫的陰極電泳涂料已有多條電泳涂裝線采用;天津一汽豐田和上海通用新建的轎車車身涂裝線已分別在20049月和20053月投產(chǎn)采用了水性底色漆;汽車零部件采用粉末涂裝工藝開始普及。

 

環(huán)保對汽車涂裝的要求

 

保護(hù)地球環(huán)境已成為全球范圍的共同呼聲。為人類保留良好的生存條件,促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,消除或減輕污染(公害),已成為人們非常重視的課題。在涂裝工藝中污染環(huán)境的主要物質(zhì)是涂料中的有機(jī)溶劑(VOC),烘干室運行時排出的CO2,污水和廢棄物。從汽車用涂料角度考慮,主要對VOC作一些概述。

 

各國對VOC的限制法規(guī)

 

歐洲:德國的大氣凈化法(TA-Lult)已成為整個歐洲的法規(guī)。TA-Lult要求每1m2涂裝面積的VOC排出量35g以下,非常嚴(yán)格。

 

北美:1990年修訂了大氣凈化法,20044月要求汽車制造業(yè)限制對人體有害的188種物質(zhì)的排出,采用最大可實現(xiàn)控制工藝(MACTMaximum Achievable Control Technology),增加了對VOC的總量和質(zhì)的限制(經(jīng)換算VOC限制值:原有設(shè)備-50g/m2,新建設(shè)備-35g/m2)。

 

日本:20055月公布了修正過的大氣防止污染法。限制噴漆室的排氣口的VOC濃度。在汽車制造業(yè),換算成碳的容量比百分率,原有設(shè)備700ppmC以下,新設(shè)備的限制值為400ppmC以下。適用期20064月,到2010年必須達(dá)到限制值(要比2000VOC排放量削減30%)。

 

我國:2002629日人大常務(wù)委員會通過的《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》,自200311日起施行。在清潔生產(chǎn)促進(jìn)法中雖對VOC暫未作出量和質(zhì)的限制,但其第十八條“新建、改建和擴(kuò)建項目應(yīng)當(dāng)進(jìn)行環(huán)境影響評價,對原材料使用、資源消耗、資源綜合利用以及污染物產(chǎn)生與處置等進(jìn)行分析論證,優(yōu)先采用資源利用率高以及污染物產(chǎn)生量少的清潔生產(chǎn)技術(shù)、工藝和設(shè)備”;第十九條“采用無毒、無害或者低毒、低害的原料,替代毒性大,危害嚴(yán)重的原料”。

 

隨著我國的環(huán)保法規(guī)的完善,則必將促進(jìn)和加速我國汽車用涂料向環(huán)保型的汽車涂料更新?lián)Q代的速度

 

減少VOC的技術(shù)

 

減少材料的VOC是以中涂涂料采用水性中涂和粉末涂料為代表。面漆涂料以水性底色漆為中心,與粉末罩光清漆(含漿狀粉末涂料)或高固體分(HS)罩光清漆相組合。陰極電泳+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)是當(dāng)今普遍認(rèn)為符合環(huán)保要求,低VOC排放的汽車車身涂裝工藝。

 

在噴涂設(shè)備方面,提高涂著效率,清洗溶劑的回收效率也是十分重要的。如采用機(jī)械手杯式靜電噴涂替代往復(fù)式靜電自動噴涂機(jī),又如采用可變幅的杯式靜電噴槍和彈夾式供漆、換色系統(tǒng),來提高涂著效率和減少換色清洗溶劑劑量及涂料的損失??傊?,噴涂的要點是通過選擇最佳的噴幅和涂料霧化;采用最合適的靜電涂裝機(jī)和噴槍;以最佳的噴涂條件(噴涂間距、噴槍移動速度、精細(xì)設(shè)定涂料開/關(guān)條件和噴涂軌跡等)培訓(xùn)噴漆工和示教噴涂機(jī)器人等措施來徹底排出涂料的浪費(過噴涂),噴涂不勻和噴涂過厚,提高盆土的“一次合格率”,提高涂料的有效率用率,達(dá)到省資源,減少VOC的排放量。

 

還有,采用新材料、新技術(shù)、簡化涂裝工藝-3C1B涂裝技術(shù)。如日本馬自達(dá)汽車公司與涂料公司協(xié)作,開發(fā)成功3C1B有機(jī)溶劑型中涂、面漆涂裝工藝(即中涂/底色漆/罩光清漆三涂層濕碰濕噴涂工藝,一起烘干),于20027月投產(chǎn)應(yīng)用,現(xiàn)已有3個工廠采用,已成為該公司的標(biāo)準(zhǔn)涂裝工藝而推廣。

 

實踐證明,這種新工藝的效果:節(jié)省總能耗15%~20%(換算成CO2);在調(diào)整涂膜厚度和采用機(jī)器人噴涂提高涂著效率等綜合措施的基礎(chǔ)上,大幅度降低涂料使用量,使VOC排放量削減45%以上;在使用溶劑型涂料時也能實現(xiàn)歐洲的VOC排放限制水準(zhǔn)(35g/m2)以下;同時,涂裝加工區(qū)總體成本降低25%和生產(chǎn)時間縮短15%。又如,德國“奔馳”公司開發(fā)采用了水性中涂/水性底色漆/水性粉末罩光涂料的3C1B工藝(1998~)和日本大發(fā)汽車公司與關(guān)西涂料公司協(xié)作開發(fā)采用了水性中途/水性底色漆/溶劑型罩光清漆的3C1B工藝(2004~)等為代表的3C1B涂裝技術(shù)都能使VOC排放達(dá)標(biāo)和大幅度減少CO2的排出量。

各種環(huán)保型汽車涂料在汽車車身用涂料中占有率及發(fā)展趨勢列于下表

 

 

車用涂料發(fā)展動向

 

為適應(yīng)環(huán)保和節(jié)能省資源等時代需要,在保證涂層質(zhì)量的基礎(chǔ)上,汽車制造業(yè)勢必開發(fā)采用低VOC的環(huán)保型涂料及涂裝工藝,替代傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑型汽車用涂料及涂裝工藝,基于各國和地區(qū)的環(huán)保法規(guī)的嚴(yán)格程度和頒布時間不同,工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)技術(shù)基礎(chǔ)不同,在采用環(huán)保型汽車用涂料及涂裝工藝的更新?lián)Q代速度也不一樣。例如德國的大氣凈化法規(guī)(TA-Lult 1986年頒布)嚴(yán)格,經(jīng)過10多年的努力,已實現(xiàn)了更新?lián)Q代(2001年采用水性中涂、底色漆的轎車已分別占總產(chǎn)量的80%93%)。日本的限制VOC法規(guī)頒布較晚(較歐洲晚10多年),直到近幾年日本汽車制造業(yè)才開始采用水性底色漆,水性中涂和其他削減VOCCO2排放量的措施。

 

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