为汽车涂装营造“绿色未来”

发布时间:2010-07-13
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汽车及零部件的涂装是汽车制造过程中能耗最高且产生三废最多的环节之一。前不久,福特汽车公司正式对外发表了高效、环保的涂装新技术,并将装备该技术的工厂命名为“未来的涂装车间”,由此引发了人们从绿色涂料、绿色工艺和绿色涂装技术等领域营造“绿色涂装”的思考……如今,人们在对汽车安全性、舒适性、操控性等要求不断提高的同时,对汽车的外观质量也尤为挑剔。各大汽车制造厂已经意识到优秀的外观质量在市场竞争中的地位,尽可能地美化整车视觉效果和外观品质。同时,人们的环保意识也在不断增强,为此,一些主流汽车生产厂商不断加大在涂料涂装上的投入,引进先进的、安全环保的绿色涂料和涂装生产线,确保涂装中的环保效益和汽车外表面优异的装饰性和防腐性。  

绿色涂装技术

近年来,涂装技术日新月异,为光鲜亮丽的汽车外表的贡献不可估量。然而,作为整个生产过程中对环境污染最为厉害的环节,其背后却是我们不得不面对的如环境污染,以及对操作人员的身体健康威胁的负面影响。据统计,每年约有3万多吨涂装废料从汽车涂装车间被运走,并通过费用高昂的废料处理系统进行清理,同时对环境造成了极大的污染。

涂装过程中喷涂、剥落和设备清洗三过程会产生废物污染,如喷涂中涂料的散发和清洗设备试剂废液等。“绿色涂装”是根据涂料的品种类型、工件表面质量、涂装工件的批量而采用合适的涂装工艺条件和程序,减少有毒废物的排放,回收利用废旧物料的环保型涂装。绿色涂装作为刚刚起步的涂料清洁生产的重要组成部分,也是绿色涂料的重要内容之一。

不同的涂料品种和不同的工序产生不同类型的废物污染,因此,污染预防和回收利用方法也不同。企业可根据自身产品的实际情况,采用合适的工艺工序或调整原有的工艺条件或原料材料比,尽可能将废物污染及危害降到最低。下面分别就福特新式涂装技术和银镜喷涂技术等作以介绍。

1.福特新式涂装技术

前不久,福特汽车公司首次启用的新式涂装技术,可有效地解决这一直以来困扰汽车工业的污染问题,并具备了优质高效、绿色环保的特点。据称,该新式涂装技术能有效地将汽车涂装过程中所特有的挥发性有机化合物、CO2的排放分别降低10%和20%。新式的涂装流程将具备三项核心技术,包括技术先进的新式化学溶剂配方、三次湿式喷涂工艺以及获得了专利的废料处理系统。其中,新式的化学溶剂配方具有挥发性小、色彩浓和流动性小等特点,因此可将原本复杂的涂装过程缩减为3次,大大降低了制造成本,同时还可减少生产过程中的CO2排放。

此外,福特汽车公司还在密歇根州的工厂中把收集的干涸油漆污泥集中在一起作为隔音装置的材料(LASD),而其余的挥发性有机物则通过燃气发电机转化为电能,由此可获得55kW的电力供应。这样一来,既节约了能量,又利于环保。

为了减轻喷漆过程对操作工身体健康的侵害,喷漆工段的周围严格防护,喷漆和烘干工段采用了负压排风系统。该系统直接将油漆气溶胶抽到地下的水中,和水可以立即反应使有毒的异氰酸酯失去毒性。

2.银镜喷涂技术

水电镀工艺很早就应用于汽车零部件如轮毂等的生产中。虽然该工艺赋予了零部件美丽的外观和优异的防腐性能,但同时也给人类的生存环境带来了严重污染,而银镜喷涂技术的问世使得很多问题迎刃而解。

银镜喷涂技术是目前世界上最前沿的高科技喷涂技术,它是采用特制设备和先进的涂料,应用化学原理通过直接喷涂的方式使被涂物体表面呈现镜面现象的最新高科技技术。它有别于银粉喷涂而使被涂物表面真正产生镜面效果;也不同于单纯的玻璃或其他透明材质上的反面镜子效果,而适宜几乎所有非纸和布制品的任何物品的表面喷涂,使其表面呈银镜现象。

银镜喷涂技术的研发目的就是为了避免使用电镀等工艺而引起的一系列问题,如废液处理和有害重金属处理及环保问题。银镜喷涂的废液可以简单地中和处理,处理后的废液不含任何物质和有害重金属,因此它是一种安全的绿色环保的高科技喷涂技术。利用该技术喷涂的制品,具有优异的耐候性、耐磨性和耐擦伤性,适合国内外大型汽车生产商和电器生产商等精密产品的要求。

就汽车涂装技术而言,其发展趋势将是使用粉体材料进行中涂,水性涂料作为色漆和面漆,以实现环保的目的。另外,随着粉末中涂的推广使用,其优异的性能已经引起了人们的广泛注意。有人形象地比喻说,粉末中涂在中国的普及将如同柔性自动化在中国的全面普及一样迅速。

  

绿色涂料

在环保方面,汽车涂装所面对的首要问题就是要减少涂装公害,而公害的源头则来自于涂料。据权威部门统计,涂料对环境的污染是现代社会中仅次于交通运输业(如汽车尾气、油品渗透等)的第二大污染源。因此,涂料对环境的污染问题越来越受到重视。美国洛杉矶地区在1967年实施了限制涂料溶剂容量的66法规,自此以后,国外对涂料中溶剂用量的限定也愈来愈严格。为此,人们不断努力研发出各种新型环保涂料,尽量减少这些溶剂的用量。

这里提到的“绿色涂料”,第一个层次是涂料总有机挥发量(VOC),有机挥发物对环境、社会和人类自身构成直接危害;第二个层次是溶剂的毒性,亦即那些和人体接触或吸入后可导致疾病的溶剂。

1.采用水溶性漆

去年3月份,在环保方面达到国际一流水准的水溶性油漆涂装车间在上海通用金桥二期南厂正式启动运行。此次以水溶性油漆工艺替代传统的溶剂性油漆生产工艺,通过从源头有效控制VOC的排放,避免对周围自然环境的污染。此举令上海通用成为国内率先采用水溶性油漆工艺的汽车厂商,使企业在“清洁生产”和“安全生产”上再上台阶,是上海通用追求可持续发展,致力于成为具有国际水平、国内领先的“绿色工厂”迈出的重要一步。

水溶性油漆以纯水为载体,相对于传统的溶剂性油漆而言,在降低生产工艺污染、促进安全环保两大方面有着不可比拟的优势,可最大限度地减少对自然环境污染和对人体健康的侵害。当今欧美新建的汽车厂大都采用水性漆涂装工艺。在中国虽然水性漆的成本相对偏高,但随着社会对环保意识的日益增强,一些主流汽车生产厂商已开始将这一工艺定为未来汽车涂装发展的方向。

2.粉末涂料应用趋广

迫于环保的压力,各国政府及环保部门对汽车涂装中VOC的限制日益严格。而粉末涂料作为VOC排放最低的涂料之一,具有易清除,过喷涂涂料便于回收再利用,以及配方中不含EPA所列的大气污染物成分和良好的环境效益等诸多优点,使得粉末涂料在涂料行业中的地位越来越重要。

我国是粉末涂料的生产大国,产量仅次于美国。据统计,目前国内大约有600多家粉末涂料制造商,国外著名粉末涂料制造商,如杜邦、阿克苏·诺贝尔、福禄、PPG、USB等公司都在国内建立了生产基地。很多粉末涂料公司在国内销售涂料产品的同时,也生产和销售树脂,还有一些著名的原料供应商将其产品带入中国,如陶氏、汽巴就在国内建立了环氧树脂生产厂,其他公司如壳牌化学也在不断引入新的树脂产品,这在一定程度上也带动了涂料原料的发展。据初步估算,我国汽车制造业对环氧粉末涂料的应用正以30%的速度在高速增长。

近几年,国外为将粉末涂料应用于汽车涂装做了大量的研究工作。目前,粉末涂料已经大量进入汽车行业,尤其是汽车面漆和车身底漆。汽车采用粉末底涂效果很好,该技术在欧洲已经非常成熟。目前国内粉末涂料多用于汽车发动机、底盘、车轮、滤清器、操纵杆、反光镜、雨刮器和喇叭等零部件的涂装,但基本上都是黑色的,只有一部分是透明涂层。而在国外,透明粉末涂层已应用到轿车车身的罩光涂层和车辆的罩光涂层。据了解,BMW公司采用粉末罩光清漆后每辆轿车可以节省溶剂1.5kg。

世界上公认VOC排放量最少的轿车涂装体系为:阴极电泳→粉末中涂→水性底色漆→粉末罩光清漆。粉末涂料在整个喷涂过程中可以循环使用,节省成本,同时不需要用化学药剂和漆雾去除系统去除过喷漆雾。粉末清漆的烘烤过程比较干净,可以长时间保持烤漆房的清洁度。

针对较为突出的环保问题,为避免在国际市场受到“绿色壁垒”的限制,专家建议,我国的涂料企业应特别加强环保意识、绿色文明意识、国际标准意识,以提高在国际市场中的综合竞争能力。  

绿色涂装工艺

汽车工业的飞速发展,促使汽车行业内部的分工越来越细,汽车涂装已成为汽车工业发展不可或缺的重要环节。人们对环境保护和操作工人的身体健康日益重视,以及新型环保涂料和绿色涂装技术的研发成功,对汽车涂装设备/工艺供应商提出了新的挑战:水性涂料和粉体涂料的处理方式不同于传统的溶剂型涂料,其成膜也有着独到的解决方案。只有成功解决了这一问题,然后才是如何提高传输效率、降低生产成本。

在此,值得一提的是应用于汽车零部件表面防腐的达克罗涂覆工艺。在工业发达国家,达克罗金属表面防腐蚀技术已作为替代污染严重的电镀锌、热浸镀锌、电镀镉、锌基合金镀层、磷化等多种传统工艺的防腐蚀处理工艺,这种工艺可以从根本上减少环境污染。达克罗涂层抗腐蚀性极强,比镀锌层提高了7~10倍;无氢脆,特别适应于抗拉强度要求高的高强度零件的防腐处理;高耐热性,高耐磨性,高耐候性,高渗透性和高附着力;无公害和环境污染。

作为“绿色电镀”工艺,达克罗工艺采用了闭路循环的方式,在前处理中,除下的油和粉尘用专门的设备收集处理;在涂覆、固化时,不存在传统电镀工艺过程中产生的酸、碱和含铬等重金属的污水问题,产生的仅仅是从涂层中蒸发出来的水汽,经测定,不含国家规定控制的有害物质。  

总结

汽车涂装,包括OEM涂装、车轮涂装、车身底盘涂装、汽车内外装饰涂装等具有很大的增长潜力。同时,粉末涂料作为低VOC排放的环保型涂料在汽车行业的应用也日趋成熟。有专家预测,汽车工业是我国粉末涂料未来的最大市场。水性涂料和粉体涂料等这些新型环保涂料的不断问世,以及新型绿色涂装技术和工艺的研发成功,为我们赖以生存的人类环境和一线操作人员的身体健康提供了保护,为汽车的“绿色涂装”做出了贡献。

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