3C1B涂裝工藝的技術(shù)優(yōu)勢

李婷婷，周 波，司進(jìn)華，王彥力，苗 雷

（1.華晨汽車集團(tuán)控股有限公司，遼寧沈陽 110044；2.浙江吉利集團(tuán)控股有限公司，浙江杭州 310015）

3C1B涂裝工藝的技術(shù)優(yōu)勢

李婷婷1，周 波2，司進(jìn)華1，王彥力1，苗 雷1

（1.華晨汽車集團(tuán)控股有限公司，遼寧沈陽 110044；2.浙江吉利集團(tuán)控股有限公司，浙江杭州 310015）

3C1B技術(shù)作為比較成熟的涂裝工藝技術(shù)，因?yàn)闈M足節(jié)能減排的發(fā)展趨勢，逐漸成為汽車廠的主流技術(shù)改造或設(shè)計方案，與傳統(tǒng)的涂裝噴漆工藝相比，該技術(shù)將中涂、色漆、清漆3個涂層進(jìn)行工程集約，省去了中涂烘干和打磨工序，具有投資費(fèi)用與運(yùn)營成本低、VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）和CO2排放低、涂層外觀與性能卓越等特點(diǎn)。

3C1B工藝；節(jié)能減排；工程集約

0 引言

近期，國家對環(huán)境治理的決心十分明確，北上廣深開始執(zhí)行新的環(huán)保法規(guī)，控制VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的排放。為適應(yīng)新法規(guī)的要求，很多車企開始停線改造。3C1B涂裝技術(shù)已成為國內(nèi)現(xiàn)有汽車生產(chǎn)廠舊線改造的主流技術(shù)方案。華晨汽車、南京馬自達(dá)和安徽奇瑞部分工廠已經(jīng)成熟應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，福特亦將老線改為高固體分3C1B工藝。國內(nèi)新建生產(chǎn)線，也在此技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，將水性涂料和3C1B技術(shù)相結(jié)合，衍生出水性3C1B技術(shù)。目前，通用、豐田、本田的全球涂裝戰(zhàn)略都將采用水性3C1B技術(shù)。

國內(nèi)外多數(shù)汽車廠家近年來所采用的減輕環(huán)境負(fù)荷的改進(jìn)涂裝工序?qū)Σ呔韵鳒pVOC的排放量為目的，這樣卻反而增加了CO2的排放量。歐洲和日本的廠家大量使用水性涂料，水性涂料雖然VOC含量少，但由于水不易揮發(fā)，需要專用的空調(diào)設(shè)備、干燥設(shè)備，因此能源消耗增加，CO2的排放量比以往的工序增加約5%。此外，北美廠家大量采用的VOC燃燒方式只是在以往的溶劑型涂裝工序中添加燃燒裝置，達(dá)到削減VOC排放的目的，可一但燃燒，CO2的排放量就會增加20%～60%。由此，華晨汽車和立邦涂料、關(guān)西涂料、BASF公司，以及日本大氣社設(shè)備公司共同發(fā)起了同時削減VOC和CO2的技術(shù)挑戰(zhàn)，并成功開發(fā)了3C1B涂裝技術(shù)及相應(yīng)的涂料體系，于2003年率先在國內(nèi)實(shí)施并推廣，投入使用至今已有十余年，積累了豐富的質(zhì)量管理控制經(jīng)驗(yàn)，并且節(jié)省了大量的運(yùn)營成本，中華A工廠涂裝車間2009年新建生產(chǎn)線，依然采用此項(xiàng)技術(shù)，目前兩條生產(chǎn)線運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品外觀受到客戶好評。

3C1B技術(shù)是指3個涂層（coat）1次烘烤（bake），即通過改變涂料性能、膜厚和設(shè)備參數(shù)等，中涂、色漆、清漆3個涂層工程集約后僅一次烘烤成膜，與傳統(tǒng)工藝相比，取消了中涂烘干和打磨工序，如圖1所示。

圖1 3C1B、水性涂料、VOC燃燒和傳統(tǒng)3C2B技術(shù)比較Figure 1 The comparison among 3C1B，water-based coatings，VOC combustion and traditional 3C2B technology

1 3C1B工藝的優(yōu)勢

1.1 設(shè)備投資方面

節(jié)省了一套中涂烘干爐和強(qiáng)冷設(shè)備，以及打磨室體及相關(guān)的照明和送排風(fēng)設(shè)備等，根據(jù)華晨中華A工廠涂裝車間的設(shè)計預(yù)算，初期節(jié)省設(shè)備投資約1 100余萬元。節(jié)省約160 m長的生產(chǎn)線，按寬度3.4 m計算，節(jié)省占地面積約544 m2。由于縮短了涂裝生產(chǎn)線，可以減少投資20%。

1.2 日常運(yùn)營成本方面

（1）VOC排放量約削減35%（達(dá)到45 g/m2以下）；高效涂裝機(jī)的應(yīng)用降低VOC 15%。CO2排放量降低15%。

（2）用電方面：常規(guī)烘干及強(qiáng)冷設(shè)備能耗90 kW/h，按年工作日250 d，16 h/d的運(yùn)轉(zhuǎn)綱領(lǐng)，每年可節(jié)省用電360 000 kW，約36萬元人民幣（中涂打磨室體用電忽略不計）。

（3）天然氣用量：常規(guī)烘干及強(qiáng)冷設(shè)備能耗56 m3/h，年可節(jié)省能耗56×16×250=224 000 m3，按工業(yè)用氣3.6元/m3折算，年可節(jié)約費(fèi)用224 000× 3.6=80.64萬元。

（4）打磨耗材、工具以及壓縮空氣：由于3C1B技術(shù)無需中涂后打磨，因此可節(jié)約30%左右打磨砂紙、黏性抹布等物料。修補(bǔ)成本：由于3C1B技術(shù)噴涂后的車身顆粒較少，修補(bǔ)工段可以節(jié)約25%左右的精磨片、羊毛球、拋光膏和修補(bǔ)漆等材料。

（5）涂料成本：同3C2B技術(shù)相比，3C1B技術(shù)噴涂的面漆總膜厚要降低20～25 μm，涂料使用量節(jié)約了20%左右。

1.3 生產(chǎn)效率方面

由于3C1B技術(shù)取消了中涂后的打磨工序，杜絕了大部分顆粒的來源。在有效地控制車間清潔度后，噴涂后車身的顆粒數(shù)比3C2B技術(shù)噴涂的車身減少20%左右。

單班省去中涂打磨工位8個工人，擦凈工位2個工人，即車間工人總數(shù)減少20人。

1.4 工藝開發(fā)方面

3C1B技術(shù)在涂裝工藝上，采用全新的“濕碰濕”涂裝工藝，通過精準(zhǔn)的涂層界面控制技術(shù)保證各涂層間無混溶，其膜厚控制和傳統(tǒng)3C2B工藝不同，如表1所示。

表1 3C1B工藝和3C2B工藝膜厚對比表Table 1 The film thickness compared between 3C1B and 3C2B technology

通過精準(zhǔn)的涂層界面控制技術(shù)，包括分層膜厚、涂料固體分和流平時間控制等，達(dá)到各涂層之間穩(wěn)定成膜，以保證外觀和性能滿足指標(biāo)要求。詳見圖2。

1.5 生產(chǎn)控制方面

采用“濕打磨工藝”、引入灰塵吸附裝置、空氣加濕系統(tǒng)等，減少涂裝車間灰塵對漆膜的影響，減少修補(bǔ)的工作量。

圖2 3C1B涂層工藝控制特點(diǎn)Figure 2 The technology control characteristics of 3C1B process

1.6 涂料方面

在3C1B工藝中，中涂層膜厚為17～23 μm，因此造成中涂對電泳漆表面粗糙度的遮蔽不夠而產(chǎn)生桔皮問題。對此，在涂料開發(fā)過程中，通過在中涂和面漆中引入高固體分樹脂，引入高固體分罩光清漆，來降低涂膜間收縮度，以解決桔皮問題。

對于復(fù)合涂層容易出現(xiàn)的抗石擊性差的問題，在涂料開發(fā)的過程中，在中涂中引入韌性好的樹脂，設(shè)計具有分解沖擊能的中涂，以減少碎石擊打到基材的幾率；提高中涂的硬度，提高中涂與電泳層間的附著力，以減少電泳層與中涂層間的剝離程度。

開發(fā)3C1B工藝專用涂料，通過引入高固體分清漆、中固體分色漆和高固體分中涂，以達(dá)到復(fù)合涂層的良好配套性。

1.7 最終達(dá)到的實(shí)際效果

采用“3C1B”工藝后，對漆膜的厚度、附著力、硬度、抗沖擊性等指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果全部滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)。3C1B工藝與3C2B工藝漆膜性能及外觀數(shù)據(jù)對比（以金屬漆紅色立面為例）見表2。

表2 3C1B工藝與3C2B工藝漆膜性能檢測結(jié)果對比Table 2 The comparison of the film performance testing results between 3C1B and 3C2B technology

2 結(jié)語

綜上所述，隨著國家汽車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)更注重節(jié)能降耗及環(huán)境保護(hù)，新型汽車涂裝生產(chǎn)線所選用的設(shè)備、材料、工藝都應(yīng)更傾向于節(jié)能環(huán)保型，因此3C1B技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用將是今后老涂裝生產(chǎn)線改造升級的發(fā)展趨勢。3C1B技術(shù)的實(shí)施，不僅可以節(jié)約大量的生產(chǎn)成本，更是大大降低了VOC 和CO2的排放量，為保護(hù)環(huán)境做出巨大貢獻(xiàn)。作為一種既能節(jié)約成本又能保護(hù)環(huán)境的新技術(shù)，3C1B技術(shù)一定會有廣闊的應(yīng)用前景。

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Technical Advantages of 3C1B Painting Process

Li Tingting1，Zhou Bo2，Si Jinhua1，Wang Yanli1，Miao Lei1
（1.Huachen Automotive Group Holdings Co.，Ltd.，Shenyang Liaoning，110044，China；2.Zhejiang Geely Holding Group Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang，310015，China）

3C1B technology is a more mature painting process，because to meet the development trend of energysaving and emission-reduction，it gradually become the mainstream technical transformation or design scheme of most automobile factory. Compared with the traditional painting process，3C1B technology is more effective，which combines primer coat，base coat and clear coat，and saves the process of primer baking and sanding. 3C1B technology possesses low investment and operation costs，low emission of VOC and CO2，good appearance and performance and soon.

3C1B process；energy saving and emission reduction；engineering intensive

TQ 639

A

1009-1696（2017）02-0036-04

2016-12-05

李婷婷，女，吉林大學(xué)車輛工程專業(yè)研究生畢業(yè)，華晨汽車集團(tuán)制造規(guī)劃部涂裝工藝處處長，曾在通用、上汽、華晨三家車企任職，十三年汽車企業(yè)涂裝行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。負(fù)責(zé)新車型涂裝全序開發(fā)過程控制。主要工作內(nèi)容：項(xiàng)目規(guī)劃、同步工程、生產(chǎn)線設(shè)計改造、工藝驗(yàn)證、培訓(xùn)生產(chǎn)、質(zhì)量提升和成本控制。英國、美國、奧地利、俄羅斯等海外工作經(jīng)歷。16篇專利、18篇論文，其中1篇被斯普林格數(shù)據(jù)庫收錄。