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1引言

汽車制造與生產過程中產生的各種環境污染，在涂裝方面主要來自于生產過程中大量使用的化學品材料。怎么做好汽車的綠色制造，主要需要在以下二個方面進行：一方面優化涂裝工藝，應用各種新材料，從提高汽車外表面涂層的裝飾性，提高車身耐腐蝕功能以及更好的保護環境而努力；另一方面為適用新設備，新技術，以減少能源耗用，減少三廢排放，降低生產運營成本。

2涂裝工藝與材料

2.1前處理工藝與材料發展

當前，高效、安全低污染的無磷前處理工藝（硅烷、鋯鹽和二者復合的前處理技術）已開始逐步替代常規的整車前處理磷化技術，該新工藝具有如下優點：它的前處理液中不含有P、Ni、Mn、Zn、NO2等危險成分，從而大大降低了前處理有害物質的污染程度，另因其排放廢水中不含第一類污染物重金屬，從而可取消排放水預處理工序車間排口的設計與建設，減少了設施建設費用及污水處理成本；新工藝為基材常溫下反應，相對有磷工藝反應需控制在35～40℃，有效降低了槽液反應溫度，單位能耗大大減少;且膜反應生產時間縮短至30～90s，僅為磷化處理時間的一半；反應生成的沉渣比有磷工藝減少約90%或無沉渣，另還可減少工序（無表調和鈍化工序）和適合各種底材（如冷軋板材、鍍鋅鋼板、鋁材、銅復合材料等）共線加工的優點。

2.2CO2雪花/干冰

微粒清洗技術主要應用于新能源汽車的高分子復合材料車體外覆蓋部件的清潔工序中，干冰清洗技術以細顆粒狀的干冰為主要清潔介質，利用壓縮空氣使微粒狀干冰高速噴向被清潔物體的表面，使被清潔物體表層的污漬迅速冷凍至脆化并爆裂，微粒狀干冰借助撞擊效應迅速滲入清潔物基材與表面污漬中間，干冰迅速升華，體積膨脹，瞬時增加約八百倍，從而使得待清潔基材表面的污漬完全脫離剝落，實現清洗目的。它可以取代傳統水洗技術以及溶劑擦拭前的表面處理技術，優勢如下：不采用化學藥品，無清洗廢水等污染物;清潔控制系統集成度高，功耗較少；清潔時各控制參數可調，能適應各種形狀及不同底材的清潔要求，使得涂裝車間在綠色節能減排和降低運行成本方面取得了一定進步。

2.3電泳

汽車白車身電泳使用的陰極電泳漆需要同時具有泳透力好、涂層防銹性良好、涂層厚度內外板差異小等特點。目前具有上述特點的高泳透力電泳漆已經在國內主流汽車廠家得到普及應用，我司已于2015年適用。經過對我司適用的ECO3600高泳透力電泳漆特性與工藝性能等參數的深入研究及參照國內其它汽車廠家技術說明發現，高泳透力電泳漆具備了如下優良特點：①良好的泳透性能，可使汽車內表面及夾層電泳漆膜厚度達11μm以上以滿足防銹性能需要時，車身外表面電泳漆膜厚度由18～22μm減少到了15～18μm，可減少汽車單車表面電泳涂料消耗20%以上；②可滿足各種基材，并在基材中能夠保持涂層厚薄基本一致，具有較好的高邊緣防腐性、無鉛，低VOC，高外觀、低粗糙度等，可充分滿足3C1B等汽車面漆工藝條件，確保所噴涂的汽車車身表面效果；③良好的表面品質可降低電泳打磨的強度，同時減少磨痕對涂層品質的影響；④可以有效降低電泳涂層干燥溫度，實現低溫干燥、烘干涂層所需的的溫度下降至150～160℃，從而有效降低了能源消耗和二氧化碳排放量；⑤以往的電泳漆需管理的項目相比，高泳透電泳漆所需要控制的參數管理范圍也相對較大，在生產過程中的輕微變化對電泳漆膜品質影響小，更加有利于涂裝現場的管理與控制。

3密封膠

密封膠是作為汽車生產過程的輔助材料，它能夠有效簡化涂裝生產工藝，提升車身部品強度。特別在防漏，減震、隔熱、耐腐蝕、防塵、防松、降噪、防石擊，降低自重、增強車輛的舒適感和可靠性等領域都具有特殊作用。密封膠已成為現代汽車生產中所必不可少的基礎材料。低比重的PVC焊縫密封膠、膨脹型抗石擊底涂等新型材料不斷引入涂裝生產現場。通常普通的PVC密封膠的比重一般都是一點四零g/cm3，而低比重PVC密封材料的比重一般控制在0.9～1.0g/cm3，在采用同樣厚度密封材質的情形下能夠有效減少密封材料使用量30%～35%。另汽車生產時所用的瀝青阻尼板形狀根據其在車身上的安裝部位及需求，外形差異較大，因此占據了較大的儲存空間，而且膠板鋪設時需投放大量勞動力，同時運輸及搬運過程中可帶入灰塵，污染涂裝車間環境，影響涂裝車身生產品質。而采用新型的噴涂式減振隔間材料則可由機械手自動噴涂施工，從而實現膠板多式樣，多車種的柔性共線生產，減少了人員投入，降低了制造成本。目前噴涂式減振隔聲材質主要有PVC塑料有機氣溶膠型、水基丙烯酸酯型等。

4中面漆材料發展

4.1中涂漆

中涂是指涂布在電泳底漆和車身面漆之間的涂層，起到連接電泳底層和面漆的功能，同時具備良好的填充性能，消除電泳底層如打磨砂磨紋等輕微不良；為面漆層提供良好的基底，增強與面漆之間的附著力，增加整個涂層的豐滿度。提高整個涂層的裝飾性和抗石擊性。中涂層膜厚度通常為28～40微米，目前各大汽車廠家普遍應用水性中涂漆以滿足環保要求。如我司適用的水性聚氨酯涂料，其施工固體分一般要求為50%～60%。而隨著排放標準的不斷提升，高固體份中涂漆也在不斷的投入使用，通常采用氨基、聚氨酯、聚酯氨基等樹脂生產的高固體份中涂漆，其施工固體分可超過60%，甚至達到70%，較一般中涂漆增加約10%～20%，VOC排放量則可下降約20%～30%。另粉末涂料雖然是VOC排放量較低的涂料之一，但卻因為自動噴涂時清洗換色難等原因而長期未能應用。目前，國內除個別的車用零部件工廠以外，整車還沒有應用先例，但隨著噴涂設備的技術改進以及粉末水漿工藝技術的完善，未來這項新涂裝技術也將變成汽車廠家的首選之一。

4.2面漆

汽車用面漆是汽車多層涂裝中最后一層涂料，其可提升汽車的裝飾性，提高涂層的耐侯性、耐蝕性，延長汽車的使用壽命，它在車體涂料中起到了關鍵的防護功能。通常由罩光漆和色漆組成。汽車用面漆通常應具備亮麗的顏色、極好的機械強度以適應汽車行駛中的震動，要求涂膜堅韌耐磨，抗石擊性，抗摩擦性，抗劃傷性好和良好的耐久性。目前，高檔車輛面漆材料大多使用氨基、醇酸、丙烯酸、聚氨酯樹脂等作為基料，耐久性良好的有機顏料和無機色素，再加上某些助劑，如紫外線吸收劑、流平劑、抗縮孔劑、電阻調制物等來獲得滿意的外形與性能。未來，面涂的主要趨勢將是涂料水性化、粉末化、高固含量。水性面涂涂料一般采取“顏色底漆+罩光清漆”的配套方法，現水性面涂已普遍采用，其不僅耐候性和裝飾性都較好，且由于以水為主要溶劑，涂裝過程中的VOC排放量也大大減少了，同時由于仍存在2%～15%的有機溶劑，對施工條件和烘干環境的要求仍然很高，因此總體生產成本也較高。而從發展趨勢上來看，無溶劑水性漆仍將作為未來開發的主要方向。目前，汽車用罩光清漆主要為溶劑型，導致VOC排放量較大；而從綠色環保角度出發，未來的罩光清漆必將以雙組分、水性漆、粉末漆等為主;水性罩光清漆是在20世紀90年代為滿足環境保護需要而研發的環保型涂料。這種涂料生產及使用成本較高、性能穩定性不夠等缺點，因此還沒有被行業廣泛引用。2K高固化體份溶劑型使用范圍更加廣泛，在滿足VOC控制需求的同時，防碰傷能力提高;粉末罩光漆大多使用丙烯酸樹脂的粉末涂料，其生產成本相比于雙組分聚氨酯清漆來說明顯較高，但它節省了廢棄物處置、VOC處理等其它運行成本，而隨著生產規模的擴展，以及原材料成本的不斷下降，其直接成本也會更加接近于雙組分聚氨酯清漆，將進一步獲得推廣。

5涂料新技術&新設備

5.1前處理電泳車身翻滾輸送技術

汽車白車身在進行涂裝前處理電泳時，車身在沿生產線運行過程中，能夠邊向前進邊完成縱向360°旋轉。這項方法已經在涂裝工廠前處理電泳工序等環節中被大量運用。這項技術的主要優點就是它不再需要槽體出入斜坡，大幅減少前處理電泳設備的總長度，同時節省了設備投資、原材料建浴時各化學品的投入及生產過程中清洗液的消耗等，而且減少了車身表面產生流掛及污染，提升車身內外部前處理電泳品質。目前應用比較廣泛且較有特色的產品有杜爾（DUERR）公司的RoDip和艾森曼公司的多能穿梭機（Vario-Shuttle）。

5.2壁掛式噴漆機器人

將噴漆機器人的底座或手臂固定在噴漆室壁板外部，即是壁掛式噴漆機器人。壁掛式機器人不但能獲得更大的動作范圍，而且可通過降低噴漆機器人底座在噴漆室內的面積，實現噴涂室內機器人安裝區域寬度減少，有效降低噴涂室內機器人區域橫截面積；一般噴涂室寬度為5500mm，而外置的壁掛式噴漆機器人正常所需噴涂室內寬度為4800mm，如我司三工廠因適用此項技術最終實現噴涂室內機器人區域12.7%的送風率減少，即減少了12.7%的空調能耗;極大程度上改善了涂裝車間的整體能源消耗，降低了生產成本。

5.3循環使用噴漆房空調風

涂裝噴漆房的送排風量都較大，特別是適用水性涂料后，對噴漆房送風溫度，濕度有著嚴格要求，為達成此目的，需消耗大量能源以滿足其要求。以前送往噴漆房的空調風在經過噴漆房以及漆霧循環水處理系統之后都直接排入了大氣中。目前，越來越多的涂料車間開始循環再使用于噴漆房的空調風，特別是適用水性涂料噴漆房的排氣通過漆霧凈化，過濾處理后，VOCs濃度較低，這樣就能夠將人工作業區的排氣循環再使用到機器人噴涂作業區及流平室等無人區域，這樣降低了新鮮空調風的使用量，進而實現了節能減排的目的。我司涂裝車間中涂噴漆房循環風再使用方案是：中涂擦凈區的排氣在進行過濾處理后，循環使用于中涂機器人噴涂區域;面涂循環風的使用方法是：通過將面漆擦凈區的排氣，同樣在經過過濾處理后循環使用至色漆自動化機器人噴漆區，最終可以降低整個噴涂區的10.8%的新風送風量和相應的能源消耗，實現綠色涂裝。

6烘房能源節減與RTO余熱利用

6.1涂裝烘房

為了實現規模化生產，涂裝烘房對于涂裝來說是一道非常重要的工序。目前，工業涂裝中液體涂膜轉變為固體漆膜離不開涂裝烘干設備烘房。涂裝烘房的溫度高，能源消耗大，約占整個涂裝過程能源消耗的15%～25%，而其中僅有約30%左右的熱能用于漆膜固化，其他大部份熱能隨臺車、烘房爐體和廢氣排放散失了。所以在烘房的設計及建設過程中，要格外注意以下幾個方面的節能：①烘房的保溫性能，主要取決于巖棉的保溫隔熱能力，并且要絕對保證內板無縫焊接，無間隙發生，以杜絕熱蒸氣流入保溫層，形成熱橋以造成熱量散失。因此通常在烘房運行時，烘房保溫層外板的溫度須低于45℃；②烘房進出口微負壓設計，防止爐內熱氣體的溢出，一般情況下負壓風量在500Nm3/h左右；③爐內烘干廢氣的合理排放量，一方面這種排放量的設定更多是為了安全著想，防止爐內溶劑濃度達到爆炸極限造成安全事故，因此大部份設計人員都把排放量設定的很大，從而導致大部份烘房的廢氣排出能耗都超過60%左右，而絕大部份的爐內溶劑含量都不足于10%LEL（通常設計標準是<25%LEL），從而造成爐內大量的熱能空排，造成能源浪費；另一方面，爐內廢氣排放量設置基準為烘房內滿車身干燥時的排放量，與烘房內待干燥車身的數量沒有關聯，導致在烘房升溫及非連續生產過程中，烘房廢氣排放量過大，造成能源浪費，為解決以上現象，可設置廢氣排放伺服控制，排氣量多少與爐內待干燥車身數量及廢氣濃度等關聯，從而有效降低能源。

6.2噴漆室濃縮RTO與烘房RTO

噴漆室濃縮RTO一般是針對使用油性涂料的噴漆室，油性涂料造成噴漆室排氣VOC排放量大；濃縮RTO就是為改善此排氣狀況而發展出來的一項新型工藝技術，它采用沸石轉輪濃縮技術與高溫焚燒相結合，將噴漆室大風量，低VOC濃度的排氣經多重過濾袋過濾去除廢氣中顆粒物后（保證沸石多孔結構不被堵塞），再通過沸石轉輪（吸咐+脫咐）后濃縮形成高濃度、小風量的廢氣，再高溫焚燒，從而降低了廢氣處理運營成本，提升了廢氣處理效率。在處理噴漆室大風量、低濃度排氣時，若不用沸石轉輪，直接進行焚燒，則運營成本高昂。而先通過沸石轉輪濃縮，生成的高濃度、低風量的廢氣則可有效降低廢氣燃燒成本，其次濃縮后的高濃度的廢氣本身可作為燃料，從而在燃燒時也能夠降低燃料的消耗。烘房RTO是蓄熱式熱能燃燒裝置，它能充分利用處理物的燃燒熱，其基本原理是把來自涂裝車間烘房的廢氣在780℃上焚燒，使廢氣中的揮發性有機化合物完全轉化成CO2和H2O。燃燒所生成的高溫氣體通過特制的蜂窩式陶瓷蓄熱材，使陶瓷材料升溫并“蓄熱”。此“蓄熱”可以釋放用來預熱隨后進入到的RTO的廢氣，從而節約廢氣升溫時的燃料消耗。另因烘房RTO裝置燃燒后排出的氣體溫度高達180℃左右，為了利用這部分能量，可建設余熱回收裝置，用來預加熱涂裝烘干爐的新鮮空氣或用于前處理槽液加熱，以更進一步地降低涂裝能源消耗。

7結語

汽車涂裝是一種能源密集型產業，“汽車綠色涂裝工廠”方案能使企業真正實現高效生產和節能環保。“綠色涂裝”是由當今各大汽車制造企業共同研發的課題，從涂裝新材料，到涂裝新工藝等各方面進行革新以實現增收節支，節能減排目的。綠色工廠的理念對于如令低碳環保時代的意義不言而喻，因此，對于汽車涂裝新工藝、新材料和新裝備的研發，需要繼續不斷探索，并逐步實現應用和普及。

參考文獻：

[1]王錫春，李文剛.再談“綠色涂裝”—汽車“綠色涂裝與涂料”的發展趨勢（二）[J].關于中國涂料，2014，（9）：15-19.

[2]張川，黃鵬，孔飛.汽車綠色涂裝技術發展現狀淺析[J].汽車制造業，2018，（11）：49-50.

作者:葛永茂 單位:江蘇悅達起亞汽車有限公司