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榮格工業-圣德科

水性涂裝,比激光焊接更厲害的汽車工藝?

來源:界面 發布時間:2017-02-15 1166
汽車制造涂料油墨整車及零部件其他電子芯片電子芯片設計/電子設計自動化(EDA)設計/電子設計自動化(IP類軟件) 技術前沿
雖然沒有太多的營銷噱頭,但是水性涂裝在汽車制造工藝上的重要性不亞于激光焊接。
提起焊裝車間,我們會想到汽車安全、想到激光焊接。對于車企和消費者而言,汽車安全最重要,于是激光焊接成了一些企業屢試不爽的營銷手段。其實,和激光焊接一樣,水性涂裝也是汽車制造工藝中技術含量最高的工藝之一,雖然沒有太多的營銷噱頭,但是水性涂裝在汽車制造工藝上的重要性不亞于激光焊接。
 
水性涂裝,比激光焊接更厲害的汽車工藝?
 
涂料不等于油漆
 
談到水性涂裝還得從涂料開始說,涂料是一個很寬泛的概念,一般來說,凡是能在物體表面干燥固化成硬膜的流體或者粉末狀物質,不論其中是否含有顏料,都可以稱為涂料。通俗一點說,涂料就是物體表面起裝飾防護作用的物質。
 
車漆是涂料家族中的一員,跟涂料一樣,車漆也是由成膜物質、助劑、顏料、溶劑組成,四種物質按照不同比例混合就形成了各種各樣的車漆。
 
成膜物質可以使車漆附著于車身表面形成漆膜,由樹脂類或者油脂類物質組成,比如松香琥珀或者植物類油,是車漆組成中最重要的部分。顏料在車漆中起著裝飾作用,它分為天然顏料和人造顏料,我們看到的色漆便是顏料帶來的效果。而助劑類似添加劑,用來改善涂料性能。
 
溶劑用來溶解成膜物質和顏料,這是區分水性涂裝的關鍵。所謂水性涂裝,即車漆的溶劑是水,這樣的漆被稱作水性漆;使用可揮發性有機物作溶劑的漆,稱為油性漆。相比油性漆,水性漆的涂裝難度更大、標準更高,故稱為水性涂裝。
 
水性涂裝與VOC
 
何為VOC?涂料中易揮發的有機物被稱作VOC,是涂裝車間的主要污染物。VOC包括苯類物質、苯乙烯、甲醛、乙醛等,對人體有害,甚至有致癌風險。因此,進入涂裝車間必須穿戴勞保用品,特別是呼吸用具。
 
很多車企的涂裝車間都豎著高高的煙囪,這是涂裝車間的標志。這些煙囪用來排放有害氣體,隨著日益嚴格的環保法規對VOC的排放標準的提高,降低VOC排放成了車企面臨的最重要的事。那么VOC排放主要來自哪里呢?
 
涂裝過程所用的原料只有漆,因此揮發性有機物VOC也主要來自于車漆。在涂裝車間中,電泳、涂膠和面漆工序都需要把漆烘干,在200度左右的烘干爐內,有機溶劑和成膜物質中有害物質揮發進入空氣中。在噴涂過程中,均勻的車漆噴霧也會伴隨著VOC的揮發。
 
根據VOC的排放過程不難發現,源頭控制和末端治理是控制VOC比較合適的辦法,并且國內很多車企在VOC的控制上體現了很高的水平:廣本新工廠VOC的排放控制在15mg/m3左右,凱迪拉克CT6的涂裝車間更是控制到了7mg/m3,遠低于環保標準的50mg/m3。
 
實際上,這些合資車間也是采用了源頭+末端的方法控制VOC,水性涂裝正是從源頭上來控制VOC的排放,水性漆的使用減少了車漆中的有害物質,值得注意的是,水性漆只是降低了VOC,并沒有完全杜絕VOC。針對水性漆,車漆開發了水性涂裝工藝,在工藝過程中減少了VOC的產生。水性涂裝,又一個舶來品?
 
和激光焊接技術一樣,水性涂裝技術也是舶來品,在水性技術的發展歷程中,政府起到了推動作用。
 
上世紀70年代,迫于環保壓力,美國最先使用水性技術,后來傳入歐洲;90年代初,水性色漆技術在北美開始普及,越來越多的車企建立水性涂裝車間,這一時期的通用福特都是水性涂裝的推動者。進入21世紀,隨著環保要求的提高,德國80%以上的企業都在使用水性涂裝技術。
 
2005年,上海通用開始使用水性涂裝技術,凱越成為第一輛水性涂裝下線的車型,同期,廣汽本田、北京奔馳等企業也開始使用水性涂裝技術。根據PPG的統計,有超過四分之一的中國企業在使用水性涂裝工藝,比如自主品牌中的榮威,中國水性漆的需求也加速了國外的涂料企業在中國建廠。消費者能感受到嗎?
 
涂裝車間因為水性漆的使用而實現節能環保,受到車企的青睞。但在車輛外觀上,通過肉眼并不能看出水性漆和油性漆的差距。車身的涂裝水平也不能像發動機底盤一樣,在駕駛過程中獲得直觀感受。
 
一般來說,高端的水性漆采用先進的成膜技術,漆膜表面堅硬、耐磨、柔韌,漆膜經年保持清澈透明,而油性漆存在著易碰撞變白、易褪色的缺點。
 
內飾方面,選材和涂裝直接影響車主的用車體驗,新車中刺鼻的氣味就是來自易揮發的有害氣體。因此,內飾選用水性涂裝可以減少內飾材料和表面的有害物質,改善車內環境。
 
水性涂裝在中國
 
隨著環保概念的普及,水性涂料作為具有環保性能的產品得到越來越多的認可。但是水性涂料始終不能撼動油性涂料的市場地位,除市場認知度有限外,性價比以及企業轉型成本也是阻礙其發展的重要因素。
 
目前大部分涂料企業都以油性涂料作為主打產品,水性涂料的市場銷售份額一直不高。國內水性涂料的發展也非常曲折,從興起到現在的十幾年間,國內不少企業先后涉足,但卻難有屬于中國的品牌。
 
車企進行水性涂裝的轉變也面臨著很大壓力:油性向水性的轉變不僅是產品轉變,在油轉水之后對涂裝設備、涂裝工藝提出了更高的要求,這必然帶來高成本。從環保角度說,水性涂裝極大降低了VOC的排放,符合大趨勢。在利益至上的車企,不計成本地做環保,并不現實。
 
小結
 
聊起中國汽車,我們的關注點常在產品本身:國內研發水平和制造水平距離外國品牌尚有距離,從制造業的角度看,我們還在工廠綠色化智能化的道路上亦步亦趨。像水性涂裝這樣的綠色技術,應當得到更多的應用,雛鷹在學著覓食的時候也在發育翅膀,追逐綠色,為時不晚。
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