涂装节能新工艺、新材料、新设备和涂装管理

司育进（安徽合力股份有限公司，安徽 合肥 230601）

随着世界工业化经济的发展，汽车工业的发展速度持续加快及汽车制造的规模逐渐增加，同时汽车制造能耗也占据着工业总能耗的较大比例。据调查数据显示，汽车生产制造过程，涂装能耗约占汽车制造总耗能的75%，且汽车涂装生产运行过程消耗的压缩空气、天然气、电能、高温水及水相当多，外加涂装能耗量始终受到生产周期、工艺参数及季节变化的影响。可见，重视汽车涂装节能的研究非常必要，而对涂装节能新工艺、新材料、新设备及管理的研究更是实现汽车涂装业可持续发展的必然要求。为此，本文分别就涂装节能的常用新工艺、新材料及新设备进行研究讨论，同时简要阐述汽车涂装节能的管理。

2 涂装节能新工艺、新材料、新设备

2.1 涂装节能新工艺

汽车涂装节能新工艺内容很多，本文主要就PVC密封胶湿碰湿工艺、紧凑型工艺两大类进行探讨。

2.1.1 PVC密封胶湿碰湿工艺流程为:PVC密封胶施工后（无需预烘烤），把中涂油漆直接喷涂至PVC密封胶的湿膜表面→经中涂烘干室连同中涂油漆加热胶化成型。该汽车涂装工艺具有节省PVC烘干设备、简化涂装生产流程、降低PVC密封胶预烘干能耗及汽车涂装生产成本的优点。然而，若中涂油漆与未固化PVC密封胶进行湿碰湿涂装，则极易产生气泡、变色、失光等缺陷，因此必须确保中涂油漆与PVC密封胶间较好的配套性。

2.1.2 紧凑型工艺所涉及的工艺主要有四种，3C1B工艺、紧凑型B1:B2工艺、免中涂汽车涂料体系、集成工艺，本小节着重介绍集成工艺。集成工艺是由BASF涂料有限公司开发的紧凑型工艺。目前，此工艺已发展有集成工艺Ⅰ、集成工艺Ⅱ两类。集成工艺Ⅰ的流程为:电泳烘干后，直接喷涂和闪干BASF的水性底漆1→喷涂和闪干水性底色漆2→清漆喷漆→烘干；集成工艺Ⅱ的流程为:电泳烘干后，直接喷涂和闪干BASF涂料公司的特殊水性底色漆→清漆喷漆→烘干。可见，集成工艺Ⅱ无需进行色漆间的闪干，从而缩短汽车涂装线。据相关数据显示，与传统3C2B工艺相比，集成工艺能够节省15-20%的硬件投资，节省30%的运营成本，降低20%的“三废”及CO2排放量，降低25%的油漆材料消耗量。此外，此项工艺既可实现除三涂层白珠光外的所有颜色，又能用来实现旧线改造，且可直接省去预闪干环节。

2.2 涂装节能新材料

涂装节能新材料包括前处理新材料（低温脱脂材料、TecTa⁃lis纳米转化膜、硅烷等）、电泳新材料（分层阴极电泳涂料、紫外光固化电泳涂料、低温固化阴极电泳涂料、自泳漆）、中上涂新材料（自干型涂料、2K双组分清漆）。结合目前各涂装节能新材料的应用效果，本文着重介绍低温脱脂材料、分层阴极电泳涂料及2K双组分清漆。

2.2.1 低温脱脂材料是由传统脱脂剂中的表面活性剂的活性基团改进而成，用以降低油污的乳化难度，从而获得与传统脱脂剂相同的脱脂效果。低温脱脂材料的应用能使涂装工艺温度降至40-50℃或者常温，同时能降低蒸汽的用量、脱脂工序和预脱脂的能耗及前处理设备的投资。

2.2.2 分层阴极电泳涂料的机理，借助溶解性参数的差异及两类低相溶性的树脂，配合阴极电泳进行涂装后，在烘干过程中不同的树脂在膜厚方向产生了分离现象，分离的上层树脂有良好的耐候性，下层具有良好的防腐蚀性。如此分层结构能同时实现底漆和面漆的功能。目前，此种分层阴极电泳涂料已实现批量化投产，且此新材料的应用对直接取消传统的中涂层、节省中涂烘干等设备及降低动能消耗意义重大。

2.2.3 2K双组分清漆属中上涂层新材料。此种新材料具有较高的固体分，因此对降低VOC的排放量及改善烘烤的时间和温度意义重大。与现有溶剂型清漆相比，2K双组分清漆的应用能使烘烤温度由140-150℃降至约100℃，同时能够降低涂装生产线的能耗，但此种新材料的应用对输调漆设备的要求较高，需要增设机器人喷涂精确配比及双组分输送系统等设备。

2.3 涂装节能新设备

涂装节能新设备包括干式喷漆室（DURR干式喷漆室、EISENMAN静电喷漆室）、壁挂喷漆机器人、电动输漆泵、空调机组直燃式加热装置、喷漆室循环风技术、转轮式全热交换器、节能烘干室等，本节着重介绍转轮式全热交换器和节能烘干室的应用。

2.3.1 转轮式全热交换器的运行原理为:把进/出喷漆室的气体朝反方向流经全热交换器及转轮蓄热体→蓄热体与空气的接触过程中，蓄热体与废气和新鲜的空气分别进行水分与热量的交换，待两部分空气分别吸收或释放水分及热量后，再分别流出全热交换器，新鲜空气由空调装置流进喷漆室，同时废气排至室外，从而成功交换湿度及热量，并最终降低动能消耗量。

2.3.2 节能烘干室。目前，国内外往往以燃烧烘干室内排放的废气所获取的能源来实现节能目的，例如德国DURR公司所设计出的Ⅱ型烘干室，既能完全燃烧可燃气体，又能采取逐级换热利用的手段，排出燃烧产生的高温气体，由此使能源利用率超出70%。节能烘干室的热效率较对流式烘干高出1倍，甚至更多。此外，烘干室内含VOC及温度约为160℃的废气首先由废气热交换器加热至约500℃，然后再由连同天然气由燃烧喷嘴喷燃，此时可使燃烧室内温度上升至约760℃，降解VOC。可见，节能烘干室既能使烘干室内有害气体实现达标排放，又能使有害气体实现废热换热再利用，因此表现出极佳的节能效果。

3 涂装节能管理

随着各种涂装节能新工艺、新材料及新设备的应用，涂装节能管理的内容也逐渐发生改变，比如控制打磨区域送风量及换色次数、循环回收利用蒸汽冷凝水、前处理槽液逆流补加、电泳涂装后应用RO技术冲洗、系统供货等。涂装节能管理对汽车涂装节能控制起着重要的作用。为此，本章节试图从控制换色次数、循环回收利用蒸汽冷凝水两方面浅析涂装节能管理。

3.1 控制换色次数，以提高效率及降低能耗。汽车涂装生产极具复杂性，因此难以实现对相同颜色、相同车型实行批量化的连续喷涂作业，按时满足客户个性化需求势必要求对喷涂工具及机器人设备进行反复清洗，而此种重复的作业方式既会造成涂料及溶剂浪费，又会影响到汽车的生产效果。可见，汽车涂装生产过程，有必要做好科学合理的换色及调整方案。例如就焊装白车身而言，应注意下列事项:相同颜色及相同车型的进入应尽量保持集中性及连续性，充分应用各种识别设备，借助储存调整区域，实现合理调度；借助机械化输送系统提供的软件程序控制，对面漆喷涂或中涂前的贮存区进行自动化的编组及排序调节，就满足数量要求的相同颜色车身，自行进入喷漆室完成喷涂作业。

3.2 循环回收利用蒸汽冷凝水。目前，涂装工厂的能源仍以蒸汽为主。使用过程，蒸汽经多级换热逐渐降至热水，即蒸汽冷凝水保持约30℃的回水温度。就此类蒸汽冷凝水的处理，多数涂装工厂会选择外销或直接排放，易造成热能浪费，而若经换热装置对此类蒸汽废水进行循环回收利用，即用来加湿/加热空调机组，从而节约大量的蒸汽用量及空调加湿用水量，并最终实现节水升温的作用。

4 结语

随着汽车制造业的发展，涂装节能工艺、材料及设备等领域均实现相当大的突破，如此既能推动汽车制造业的可持续发展，又能实现对生态环境的保护。但就汽车涂装节能新工艺、新材料及新设备的研究，仍需界内专家做出更大的努力。此外，加强对汽车涂装节能的管理亦是汽车生产制造领域的重要课题，此乃保障各种涂装节能新工艺、新材料及新设备被有效应用的重要手段。

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