節(jié)能減排新工藝技術應用于汽車涂裝的研究

杜華榮（沈陽華晨金杯汽車有限公司,沈陽110044）

節(jié)能減排新工藝技術應用于汽車涂裝的研究

杜華榮
（沈陽華晨金杯汽車有限公司,沈陽110044）

為了迎合我國近來的工業(yè)發(fā)展需求，汽車工業(yè)無疑成為前景良好的產(chǎn)業(yè)之一。然而，汽車制造過程又應承受相關條例嚴格的環(huán)保標準考驗。本文重點從汽車涂裝環(huán)節(jié)展開，論述近來新的節(jié)能環(huán)保工藝在涂裝中的應用，其中包括原材料、工藝、設備方面的改善。

節(jié)能減排；新工藝；汽車涂裝

在我國汽車業(yè)高速發(fā)展的背景下，注重企業(yè)效益與環(huán)境影響統(tǒng)籌發(fā)展成為多數(shù)企業(yè)的發(fā)展瓶頸。工業(yè)污染對自然環(huán)境造成的不容忽視的影響，使得國內(nèi)外都對節(jié)能減排這一課題高度重視。在汽車生產(chǎn)裝配過程中，涂裝是其中一個關鍵性環(huán)節(jié)，因為這一過程中產(chǎn)生的三廢物質(zhì)最多且能耗居高不下，因此涂裝技術亟待改進。目前國際上提出了一些可行的節(jié)能、環(huán)保的新工藝技術，如若可以將之應用于汽車涂裝，那么將大大改善汽車制造過程中的環(huán)境破壞問題。本文將首先說明國內(nèi)汽車涂裝的現(xiàn)狀及與國外工藝的差距，進而從汽車涂裝過程中使用的涂裝材料、涂裝技術與工藝、涂裝設備幾方面展開論述，探討幾項節(jié)能環(huán)保新工藝在汽車涂裝過程中的可行性及其帶來的優(yōu)點與革新。

1　國內(nèi)汽車涂裝工藝現(xiàn)狀

對于汽車生產(chǎn)裝配整個程序而言，涂裝是至關重要的步驟。無論是汽車防銹還是防蝕，都需要涂裝保證其質(zhì)量。目前，我國涂裝生產(chǎn)線一般遵循的是市場化模式發(fā)展，每個企業(yè)在市場競爭中獨立自主進行經(jīng)營，由政府相關部門從旁進行宏觀調(diào)控，行業(yè)內(nèi)再作自律性規(guī)范。近幾年，隨著國內(nèi)表面處理技術的迅速發(fā)展，涂裝行業(yè)作為這一技術的代表性行業(yè)，它的下游產(chǎn)業(yè)如汽車制造工業(yè)也向著自主性、環(huán)保型、高技術方向轉(zhuǎn)型。

整個汽車制造過程主要包括鑄造、鍛造、沖壓、焊接、電鍍、涂裝等過程，而其中涂裝這一環(huán)節(jié)的能耗在整體生產(chǎn)中所占比例高達60%。同時，涂裝過程也是高污染過程，隨著我國開始響應國際號召，對三廢的處理要求日益嚴格，涂裝新工藝的研究刻不容緩。自最近前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的我國《涂裝行業(yè)市場需求預測與戰(zhàn)略投資規(guī)劃分析報告》中可以看到，新規(guī)劃中對汽車涂裝技術的要求可以用“五E”原則歸納，即性能優(yōu)良、節(jié)約資源、節(jié)省能源、施工便利以及環(huán)保衛(wèi)。

在這樣的要求下，國內(nèi)涂裝技術從涂裝材料、涂裝設備及涂裝技術上均加快了研發(fā)速度，在一般性產(chǎn)業(yè)中能夠基本滿足要求。不過在汽車涂裝時，因為對涂裝技術要求較高，國內(nèi)現(xiàn)下這一水平與國際上該技術的先進水平差距還很大，致使不得不采用一些國外技術與裝備，這也要求我們加快研究汽車涂裝新工藝。

在整個涂裝過程中，對環(huán)境影響最顯著的一個衡量指標是二氧化碳排出量。根據(jù)對我國上海臨港的涂裝線和一汽大眾、廣州本田等公司的調(diào)查，我國汽車涂裝期間二氧化碳的排出量大致是日本的2～5 倍[1]。日本方面的新近研究稱：其涂裝工藝在節(jié)能方面又獲得新突破，新工藝將能夠使得其二氧化碳排出量降至目前的三分之一。對于我國汽車涂裝工藝而言，相對日本、美國等國家更具發(fā)展?jié)摿Γ虼嗽诠?jié)能減排方面的提升空間也更巨大，這就促使我們要將更多目光投放在新工藝研發(fā)及應用上。

2　汽車涂裝中的節(jié)能新技術

如上文所述，對汽車涂裝技術的改進主要可從三方面考慮：涂裝材料、涂裝工藝及涂裝設備。

2.1新涂裝材料的應用

VOC是近年來國際上制定的一個新標準，即汽車揮發(fā)性有機物排放標準。目前我國雖然沒有明確具體地制定該標準，但一直有對二甲苯這些有機溶劑的排放控制標準。上世紀90年代，德國率先研制水性技術，這一技術對VOC的排放有很好的控制效果，許多國家紛紛開始使用水性底色漆。我國雖也將這一技術投入了汽車涂裝使用，但自主研發(fā)程度遠遠不夠，如果能夠研制出更多水性涂料用于中涂、電泳等，將對VOC排放實現(xiàn)強有力的控制。

除此之外，高固體分涂裝材料也一直在研發(fā)之中。不同于水性涂料高投資的不足，它在能耗和投入上更占優(yōu)勢。據(jù)研究，每千克高固體分涂料的溶劑揮發(fā)總量可比普通涂料減少1/3或更多，我國東風公司目前就已將該涂料投入使用并取得良好效果。另外，目前新的關注點還包括硅烷前處理材料、粉末涂料、磷化替代技術、自干涂料技術等。

2.2新涂裝工藝的應用

就最新的涂裝工藝而言，類似PVC濕碰濕這樣的工藝已經(jīng)在許多車間得以成功應用，且材料以及技術上都漸趨成熟。對比而言，一些由國外提出的新技術卻還可被進一步完善。

國內(nèi)現(xiàn)如今在汽車涂裝中主要采用的是傳統(tǒng)的“3C2B”（三涂二烘）工藝，該工藝已被沿用幾十年，經(jīng)其改良出的“3C1B”工藝雖較“3C2B”節(jié)省了占地空間及烘干設備投資，但“3C1B”對中涂、板材、潔凈度等條件的要求更高，使得一般汽車制造商因條件限制無法采用。隨后，美國某涂料公司研發(fā)出“B1B2”工藝，將中涂這一工序丟棄，而把一道色漆改分為Base1與Base2兩個涂層再作清漆和烘干處理。該工藝的涂裝效果完全可以達到傳統(tǒng)工藝標準，同時又能夠較傳統(tǒng)工藝節(jié)省成本材料，每年所能降低的能耗也可以達到25%左右。但是，要將這項工藝全面投入國內(nèi)汽車涂裝中，還需結(jié)合國內(nèi)實際狀況作驗證及改進。

2.3新涂裝設備的應用

涂裝車間內(nèi)包括涂裝設備在內(nèi)的許多設備都可以進行改進以達到更好的節(jié)能效果。已經(jīng)采用的措施包括：將傳統(tǒng)日光燈以LED日光燈代替以便節(jié)約成本及減少CO2排出量、采用機器人進行噴涂以便達到更高的涂著率及更細的霧化效果、采用RTO設備進行廢氣處理以便VOC氧化分解后再利用余熱回收裝置回收熱量等等。此外還可循環(huán)使用噴涂室空調(diào)風，這樣可以減少噴涂室約28%的新風送風量及能耗值。而空調(diào)熱泵技術、干式噴涂室設備等新設備都可以達到降低成本和能耗的目的。鑒于一些更加先進有效的設備成本也較高，還無法廣泛投入使用，這也是對目前涂裝設備研發(fā)的挑戰(zhàn)。

總之，盡管近年來汽車涂裝工藝較傳統(tǒng)工藝有了極大改進和提高，但一些新工藝技術在成本、質(zhì)量、維護等方面還存在一些不足，并且國外的新工藝并不一定適用于國內(nèi)汽車涂裝實際情況，而更多的節(jié)能涂裝新工藝還有待研發(fā)。汽車涂裝新工藝的應用，將不僅實現(xiàn)減排與環(huán)保，同時也為廠家降低制造成本，打開企業(yè)與社會的“雙贏”局面。

[1]王錫春.汽車涂裝節(jié)能減排的新工藝技術[J].現(xiàn)代涂裝,Modern Finishing,2012(04).