汽車車身涂裝新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

孫華雨?李偉

摘 要：本文主要從涂裝前處理、二次電泳、中涂面漆涂裝工藝、涂膜固化，涂裝管理5個方面介紹我國汽車車身涂裝工藝的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：汽車車身；涂裝工藝；涂裝管理

隨著國內(nèi)汽車市場競爭的日益激烈以及中國對清潔生產(chǎn)的日漸重視，汽車涂裝在保證高裝飾性、高防腐蝕性能的同時，正朝著采用環(huán)保材料和工藝、簡化工序、減少設(shè)備投資和運行費用、降低生產(chǎn)成本的方向發(fā)展。一些新的涂裝工藝已開始或即將在國內(nèi)涂裝線上使用，如膜分離技術(shù)、二次電泳工藝、濕碰濕工藝及涂膜的固化工藝等，都可以簡化工序、減少設(shè)備投資和運行費用以及降低人員費用等。[1]

1 前處理工藝

汽車車身涂裝前處理現(xiàn)今幾乎100%采用低溫低鋅三元磷化處理工藝，并在低溫少渣化，快速化、無鉻鈍化、表調(diào)劑長效化等方面都取得較大的科技進(jìn)步?？墒菑沫h(huán)保和節(jié)能省資源的角度考慮，鋅鹽磷化處理工藝存在以下問題。[2]

（1）磷化處理液中含有資源短缺的有害物質(zhì)如：Ni、Mn、P、F、N02-等；

（2）資源利用率低，幾乎50%的藥劑在處理過程中成為磷化沉渣（工業(yè)廢棄物）。在處理過程中需及時清除磷化沉渣，否則將嚴(yán)重影響磷化膜和電泳涂膜的質(zhì)量，因而需裝備除渣過濾裝置和需嚴(yán)控管理。

另外，前處理工藝的節(jié)水問題也應(yīng)關(guān)注。一般前處理工藝用水量最大，約占涂裝車間總用水量的90%，國內(nèi)好多車身涂裝前處理線的水洗工序尚未采用多次（段）化、逆工序補水、預(yù)清洗、清洗水綜合利用和再生循環(huán)利用等節(jié)水技術(shù)，有的在脫脂和磷化后僅設(shè)一道水洗工序，造成耗水量成倍增大或水洗不干凈（如在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)磷化渣增多、電泳涂膜顆粒弊?。?/p>

脫脂和磷化后的水洗清潔度是以最終稀釋倍數(shù)來表示，一般要求稀釋500或l 000倍，為節(jié)省水資源和減少污水排放處理量，希望達(dá)到同一水洗清潔度（稀釋倍數(shù)），耗水量應(yīng)盡可能小為好。通過清洗水洗綜合利用和再生循環(huán)利用，實現(xiàn)零排放。

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。

2 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)省費用的48%，減少了維修頻次及傳統(tǒng)中涂的漆渣和VOC排放。

在涂裝工藝體系中，中涂是一個非常重要的涂層，它不僅要具有抗石擊性能，還要對電泳表面有良好的填充作用，同時還要有一定的耐候性和紫外線隔絕性能來保護(hù)電泳漆。就目前體系而言，如果不涂中涂漆，紫外線輻射會使傳統(tǒng)的電泳漆產(chǎn)生光氧化分解和粉化，從而造成電泳漆與面漆的結(jié)合力降低，導(dǎo)致面漆層分離。

通過調(diào)整電泳漆配方和工藝參數(shù)，耐紫外線電泳漆（如PPG公司開發(fā)的耐紫外線電泳漆Dura-Prime）在防腐蝕、耐石擊以及耐紫外線方面與目前使用的“電泳+中涂”體系相同，同時外觀質(zhì)量與目前常規(guī)使用的體系接近。采用該技術(shù)使取消中涂成為可能。取消中涂層后，可減少VOC排放、減少設(shè)備投資和維修保養(yǎng)費用、降低能源消耗以及減少人員費用等。

PPG的Dura-Prime電泳漆在日本的五十鈴公司已完成了在線試驗，在國內(nèi)也準(zhǔn)備進(jìn)行推廣應(yīng)用。

3 中涂面漆噴涂工藝

在電泳涂層后以“濕碰濕”的方式噴涂中涂、金屬色漆和罩光清漆，并一次性烘干的工藝，稱為3C1B的工藝。南京福特馬自達(dá)涂裝線將采用此工藝。與傳統(tǒng)的汽車涂裝工藝相比，該工藝取消了中涂烘干工序，從而減少了中涂打磨、擦凈和烘干的涂裝設(shè)備的投資和占地面積，提高生產(chǎn)效率，降低能源消耗，同時由于無中涂打磨工序，因而節(jié)約了打磨所需的人員和輔料費用。

在3C1B材料配方中采用了特殊的丙烯酸樹脂和高韌性聚酯樹脂，通過調(diào)整中涂的樹脂結(jié)構(gòu)及溶劑來優(yōu)化固化速率，使之與面漆有良好的濕碰濕涂裝性能。同時涂料黏度和觸變性要求盡可能增大，保證在溶劑揮發(fā)時，產(chǎn)生的湍流對鋁粉片定位取向影響不大。在施工過程中，3C1B工藝對噴漆室環(huán)境溫度和濕度要求較高。

3C1B工藝的技術(shù)發(fā)展趨勢是采用高固體分中涂、高固體分色漆和高固體分清漆，可提高涂裝線速率，減少VOC的排放，降低中涂、色漆和清漆涂層之間的混溶。高固體分中涂采用不透明的顏料防止紫外線的輻射，同時由于中涂的膜厚，可防止電泳漆受紫外線輻射的影響。

4 涂膜的固化工藝

汽車車身涂膜固化過程隨所采用涂料的成膜性能的演變而變化，其發(fā)展歷程為：自然干燥（油性漆）→自干或低溫（100℃以下）烘干（以硝基漆為代表的熱塑性汽車涂料） →中溫（100～120℃）烘干（以氧化聚合固化的醇酸樹脂汽車涂料為代表的熱固性汽車涂料，每道漆都需要烘干，且膜厚不能大于25mm，也能自干，則干燥時間長達(dá)24 h以上） →高溫（120℃以上）烘干（以氨基醇酸樹脂烤漆為代表的熱固性合成樹脂系汽車涂料，且適應(yīng)較厚涂膜的烘干和“濕碰濕”涂裝工藝）。

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械性能，有些零件的機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，總體上相對落后。轎車及其他小型乘用車相對較好，載貨車、客車、農(nóng)用運輸車的涂裝工藝和使用的涂料水平都不高。

5 涂裝管理技術(shù)

現(xiàn)在世界汽車涂裝生產(chǎn)管理的趨勢已經(jīng)朝著“專業(yè)化分包管理”的方向發(fā)展。所謂“專業(yè)化分包管理”即汽車廠的涂裝車間生產(chǎn)是由汽車廠、涂料廠、涂裝設(shè)備廠或?qū)ｉT的管理公司共同管理。涂料廠深入到涂裝生產(chǎn)線服務(wù)，直至交付合格漆膜，涂料價格不再按銷售涂料的量計算。設(shè)備廠在設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)方面也可提供越來越多的服務(wù)，三廢處理和車間清掃也有專業(yè)的管理服務(wù)公司。通過涂裝生產(chǎn)服務(wù)，涂料公司能夠直接獲得第一手應(yīng)用信息反饋，有利于其產(chǎn)品改進(jìn)，另外按合格涂裝成品的結(jié)算方式，促使涂料廠商更關(guān)注有針對性地優(yōu)化涂料性能，降低單車材料消耗和提高一次合格率?？梢姡瑹o論涂料供應(yīng)商還是汽車生產(chǎn)廠，都會從涂裝生產(chǎn)管理的專業(yè)化分工中受益，減少單車涂料消耗則意味著資源的節(jié)省，社會效益不言而喻。

汽車公司的涂裝車間還可以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)計劃進(jìn)行涂裝生產(chǎn)，汽車公司只需制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和驗收、監(jiān)督涂裝產(chǎn)品質(zhì)量。

“專業(yè)化分包管理”很重要的前提條件是涂裝車間自動化程度較高和高度的計劃生產(chǎn)，我國在汽車涂裝生產(chǎn)管理上也引入了這種先進(jìn)的模式。最近幾年，各大汽車廠紛紛以各自的方式進(jìn)行簡化管理的嘗試，收效顯著，相信“專業(yè)化分包管理”會進(jìn)一步得到推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]周杰，陳慕祖.中國汽車涂裝生產(chǎn)線新技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展[J].現(xiàn)代涂料與涂裝.2007，10（4）.

[2]王錫春.談汽車車身涂裝工藝的發(fā)展趨勢[J].上海涂料.2009，47（3）.

作者簡介

孫華雨（1981-），女，河南扶溝人，碩士研究生，研究方向：汽車涂裝。