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水性涂装,比激光焊接更厉害的汽车工艺?

本文是雅斯顿的原创分享文章,来自撰稿人路遥。

提起焊装车间,我们会想到汽车安全、想到激光焊接。对于车企和消费者而言,汽车安全最重要,于是激光焊接成了一些企业屡试不爽的营销手段。其实,和激光焊接一样,水性涂装也是汽车制造工艺中技术含量最高的工艺之一,虽然没有太多的营销噱头,但是水性涂装在汽车制造工艺上的重要性不亚于激光焊接。

涂料不等于油漆

谈到水性涂装还得从涂料开始说,涂料是一个很宽泛的概念,一般来说,凡是能在物体表面干燥固化成硬膜的流体或者粉末状物质,不论其中是否含有颜料,都可以称为涂料。通俗一点说,涂料就是物体表面起装饰防护作用的物质。

车漆是涂料家族中的一员,跟涂料一样,车漆也是由成膜物质、助剂、颜料、溶剂组成,四种物质按照不同比例混合就形成了各种各样的车漆。

成膜物质可以使车漆附着于车身表面形成漆膜,由树脂类或者油脂类物质组成,比如松香琥珀或者植物类油,是车漆组成中最重要的部分。颜料在车漆中起着装饰作用,它分为天然颜料和人造颜料,我们看到的色漆便是颜料带来的效果。而助剂类似添加剂,用来改善涂料性能。

溶剂用来溶解成膜物质和颜料,这是区分水性涂装的关键。所谓水性涂装,即车漆的溶剂是水,这样的漆被称作水性漆;使用可挥发性有机物作溶剂的漆,称为油性漆。相比油性漆,水性漆的涂装难度更大、标准更高,故称为水性涂装。

水性涂装与VOC

何为VOC?涂料中易挥发的有机物被称作VOC,是涂装车间的主要污染物。VOC包括苯类物质、苯乙烯、甲醛、乙醛等,对人体有害,甚至有致癌风险。因此,进入涂装车间必须穿戴劳保用品,特别是呼吸用具。

很多车企的涂装车间都竖着高高的烟囱,这是涂装车间的标志。这些烟囱用来排放有害气体,随着日益严格的环保法规对VOC的排放标准的提高,降低VOC排放成了车企面临的最重要的事。那么VOC排放主要来自哪里呢?

涂装过程所用的原料只有漆,因此挥发性有机物VOC也主要来自于车漆。在涂装车间中,电泳、涂胶和面漆工序都需要把漆烘干,在200度左右的烘干炉内,有机溶剂和成膜物质中有害物质挥发进入空气中。在喷涂过程中,均匀的车漆喷雾也会伴随着VOC的挥发。

根据VOC的排放过程不难发现,源头控制和末端治理是控制VOC比较合适的办法,并且国内很多车企在VOC的控制上体现了很高的水平:广本新工厂VOC的排放控制在15mg/m3左右,凯迪拉克CT6的涂装车间更是控制到了7mg/m3,远低于环保标准的50mg/m3。

实际上,这些合资车间也是采用了源头+末端的方法控制VOC,水性涂装正是从源头上来控制VOC的排放,水性漆的使用减少了车漆中的有害物质,值得注意的是,水性漆只是降低了VOC,并没有完全杜绝VOC。针对水性漆,车漆开发了水性涂装工艺,在工艺过程中减少了VOC的产生。

水性涂装,又一个舶来品?

和激光焊接技术一样,水性涂装技术也是舶来品,在水性技术的发展历程中,政府起到了推动作用。

上世纪70年代,迫于环保压力,美国最先使用水性技术,后来传入欧洲;90年代初,水性色漆技术在北美开始普及,越来越多的车企建立水性涂装车间,这一时期的通用福特都是水性涂装的推动者。进入21世纪,随着环保要求的提高,德国80%以上的企业都在使用水性涂装技术。

2005年,上海通用开始使用水性涂装技术,凯越成为第一辆水性涂装下线的车型,同期,广汽本田、北京奔驰等企业也开始使用水性涂装技术。根据PPG的统计,有超过四分之一的中国企业在使用水性涂装工艺,比如自主品牌中的荣威,中国水性漆的需求也加速了国外的涂料企业在中国建厂。

消费者能感受到吗?

涂装车间因为水性漆的使用而实现节能环保,受到车企的青睐。但在车辆外观上,通过肉眼并不能看出水性漆和油性漆的差距。车身的涂装水平也不能像发动机底盘一样,在驾驶过程中获得直观感受。

一般来说,高端的水性漆采用先进的成膜技术,漆膜表面坚硬、耐磨、柔韧,漆膜经年保持清澈透明,而油性漆存在着易碰撞变白、易褪色的缺点。

内饰方面,选材和涂装直接影响车主的用车体验,新车中刺鼻的气味就是来自易挥发的有害气体。因此,内饰选用水性涂装可以减少内饰材料和表面的有害物质,改善车内环境。

水性涂装在中国

随着环保概念的普及,水性涂料作为具有环保性能的产品得到越来越多的认可。但是水性涂料始终不能撼动油性涂料的市场地位,除市场认知度有限外,性价比以及企业转型成本也是阻碍其发展的重要因素。

目前大部分涂料企业都以油性涂料作为主打产品,水性涂料的市场销售份额一直不高。国内水性涂料的发展也非常曲折,从兴起到现在的十几年间,国内不少企业先后涉足,但却难有属于中国的品牌。

车企进行水性涂装的转变也面临着很大压力:油性向水性的转变不仅是产品转变,在油转水之后对涂装设备、涂装工艺提出了更高的要求,这必然带来高成本。从环保角度说,水性涂装极大降低了VOC的排放,符合大趋势。在利益至上的车企,不计成本地做环保,并不现实。

雅斯顿小结

聊起中国汽车,我们的关注点常在产品本身:国内研发水平和制造水平距离外国品牌尚有距离,从制造业的角度看,我们还在工厂绿色化智能化的道路上亦步亦趋。像水性涂装这样的绿色技术,应当得到更多的应用,雏鹰在学着觅食的时候也在发育翅膀,追逐绿色,为时不晚。

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