关于汽车水性涂料的环保应用

传统汽车涂装溶剂型工艺与3C1B工艺、水性漆工艺在汽车涂装中的应用

汽车涂装就好像是汽车的妆容，合适的涂装能够有效的提升一辆汽车的整体观感。随着经济的发展和人们生活水平的日新月异，汽车绿色涂装的概念应运而生，传统汽车涂装溶剂型工艺的缺点逐渐显现出来，而新兴的3C1B工艺和水性漆工艺因其独特的优势逐渐在汽车涂装行业中崭露头角。为确保获得稳定的涂装质量，技术人员需要了解各种工艺的特性与利弊所在，不断改进设备及其工艺，从而可以获得更好的涂装效果，以保证汽车涂装质量的稳定性。本文对传统溶剂型工艺与3C1B工艺、水性漆工艺进行了对比分析，并分别结合具体实例指出了三种工艺在汽车涂装中的应用情况。

标签：汽车涂装；溶剂型工艺；3C1B工艺；水性漆工艺

汽车的涂装要根据汽车制造的环节，与零部件制造平行涂装，使它们装配成整车后不会出现不能涂装或者很难涂装的部位，避免造成遗漏或不符合要求的涂装而影响汽车产品的质量。汽车的涂装工艺一般可以分为两大部分，一是涂装前金属的表面处理，二是涂装的施工工艺。涂装的施工工艺根据汽车类型的不同而各有特点和侧重。随着环保理念的日益深化，汽车涂装工艺也逐渐向着绿色方向发展，3C1B工艺与水性漆工艺被越来越多地应用于汽车涂装，而传统的涂装工艺也会逐渐退出历史舞臺。

1 传统溶剂型工艺与3C1B工艺、水性漆工艺的对比分析

1.1 VOC排放量的对比

在汽车涂装领域里，为尽可能地减少对环境的污染，针对VOC的排放量国家出台了相关的法律法规，当然，这在国际上也并非首例。只有在制度上加强对VOC排放量的控制，才能使汽车涂装中对VOC排放量的控制做到有所依据。国内外的研究人员一致认为，色漆层是排放VOC的发源地，在传统汽车涂装工艺中位列第二层，具体情况如图1所示：

所以凭借合理设计溶剂配比来降低3C1B涂料中的笨类成分，较之于单纯以净化水作为溶剂的水性涂料而言是没有可比性的，因此从这个角度来说，国际普遍认同的VOC排放标准对于溶剂型3C1B工艺而言已经不适用了。

MANUFACTURING AND PROCESS I 卸造与工艺

汽车保险杠水性漆涂装过程控制及应用

陈海华闫振升

北京北汽模塑科技有限公司北京市102606

摘要：随着汽车保险杠行业的不断发展，更加低能环保的水性漆涂装无疑会逐渐成为主流的喷涂方式。在水性漆的

喷涂过程中，无论是喷涂设备还是喷涂工艺都会对产品的外观及性能产生重大影响。就这两方面进行的研究，

并针对喷涂过程中常见的缺陷给出有效的改善措施。

关键词：水性漆；喷涂设备；涂装工艺；缺陷改进

为保护人类生存环境，现今汽车涂装发

展趋势是低公害、无公害化。水性漆的最

大优点是涂层质量可以与传统溶剂型漆相 媲美，但V0C排放量却小很多。基于以上

优势，现如今国际上开始大力发展水性漆技

术，且已广泛应用于车身喷涂。近些年，中

国汽车产业蓬勃发展，众多高端汽车厂家已

经实施水性漆的涂装。作为汽车外饰件，尤 其是保险杠产业肯定要跟随各大汽车厂商， 实施水性漆的涂装战略，降低V0C排放，响

应国家蓝天白云的号召。

1水性漆的简介

1.1水性漆与溶剂型漆对比

在传统的溶剂型涂料中不含有水性溶 剂，其中主要由15%的固体与85%的挥发性

有机物组成。在喷涂的过程中，溶剂型涂料 V0C的排放量>120g/m3,不仅会对人体造

成伤害还会对周边的环境造成极大的污染。 相比之下，水性涂料则主要由10%的V0C、

20%的固体以及70%的水性溶剂组成，其V0C

排放量<40g/m3。所以水性涂料是一种更环

保、更符合国家绿水蓝天号召的选择，也是

汽车喷涂行业以后发展的大势所趋。1.2水性漆的优缺点

1.2.1水性漆的优点

(1)水性漆主要以为水作为溶剂，节省

了大量的资源，并且降低或消除了施工时火

灾的危险性；(2) 水性漆显著降低了V0C的排放，减

少了大气污染，改善了作业环境；(3) 水性涂料对材质表面的适应性好，

油漆图层的附着力强，其在湿表面和潮湿环

境中可以直接涂覆施工；(4) 由于相似相容，水性漆的喷涂工具

车身修复与涂装COLLISION REPAIR&REFINISH

018AUTO DRIVING & SERVICE 2020 . 12水性漆——相关使用知识（下）文：王志杰钣喷服务专家团队3.汽车维修企业降低VOC排放的措施除了通过选择固体含量高的涂料及水性涂料来降低涂料中挥发性有机化合物的用量，修理厂还可以采用以下环保措施来配合水性漆使用，以减少VOC排放，降低污染。（1）选择环保喷枪来降低涂料浪费使用高流量低气压（HVLP）喷枪可以将涂料的传递效率由30%~40%提高至65%，减少油漆用量和飞散油漆量，从而达到减少VOC排放的目的。采用 HVLP 喷枪可以大大降低油漆散失，降低VOC的同时经济效益也很可观。但是我国维修企业为什么没有普遍使用HVLP枪呢？原因有以下几点。①HVLP喷枪的价格相对比较高，汽车维修企业出于成本考虑不愿选择。②用HVLP喷枪对压缩空气消耗量有更高的要求，汽车维修企业的空气压缩系统供气量不足，或者压力不稳定。③HVLP喷枪喷涂速度比传统喷枪慢5%~10%，离工件距离是13 ~17 cm，而传统喷枪距离是18~23 cm。一些喷漆人员使用HVLP喷枪时，依旧按传统喷枪工艺操作，因此达不到好的喷涂效果，这就阻碍了HVLP喷枪的推广。（2）采用活性炭吸附法降低废气中有害物质的排放利用活性炭作为物理吸附剂，使废气中有机物吸附在活性炭表面而得到净化。具有吸附能力的物质还有氧化硅、氧化铝等，其中以活性炭应用最为广泛。将活性炭装入容器内，安装在排风管道中，废气通过活性炭吸附后从另一端排出。使用过的活性炭可以再生，也可交由具备专门环保资质的废弃物处理中心回收焚烧处理，另外更换新的活性炭。（3）废弃物处理涂料在使用过程中，除了会产生废气、废水外，还会产生一些液、固态废弃物，如含颜料的废旧有机溶剂，过期的产品，以及沾有涂料的清洁布等。按照《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，自2008年8月1日起施行的《国家危险废物名录》，涂料废物在《国家危险废物名录》中涉及到的，分别是HW12染料、涂料废物、HW13有机树脂类废物、HW42废有机溶剂。这些危险废物如果不妥善处置，不仅会污染环境，还对处在作业现场的人员健康产生影响，也极易引起火灾事故。若将废涂料直接排放，则会对大气、土壤及人类赖以生存的水源造成极大的破坏。废涂料中的溶剂挥发会污染大气；有害物质残留在土壤中会影响植物的生长及对食品造成污染；如果排放至下水道中，会影响河道的生物链；水中残留的重金属会对人体造成直接的危害等。所以涂料废弃物必须由具备国家环保资质的专业废弃物处理中心处理。如除油、遮蔽作业所产生的除油布、遮蔽纸等废弃物，清洗喷枪及清洁工具所使用过的稀释剂、剩漆等废涂料，以及粉尘、废抹布、废纸和废溶剂等固态、液态废弃物都属于危险废弃物，必须专门存放在隔离火源、热源的地方。它们不能与普通垃圾一同存放和处理，定期由具备环保资质的废弃物处理中心回收后，在专用焚烧炉集中焚烧。由于原子灰在与含过氧化物的固化剂反应时会产生热量，温度可达 80℃，故剩余的已经添加固化剂的原子灰不能与其他涂料废弃物丢弃到一起。最好在施工过程中将其丢弃在盛水的金属容器内，冷却后再和其他危险废弃物一同存放，最后交给废弃物处理中心回收处理。4.水性漆的组成（与溶剂型油漆对比）从水性漆的组成来看，水性漆是以去离子水代替传统的酮酯类溶剂作为油漆的主要溶解物，从而有效减少油漆中VOC含量的油漆（图1）。图1 溶剂型油漆与水性漆组成车身修复与涂装COLLISION REPAIR&REFINISH

车身修复与涂装

COLLISION REPAIR&REFINISH

014AUTO DRIVING & SERVICE 2020 . 11水性漆——相关使用知识（上）

文：王志杰钣喷服务专家团队

涂料是可以通过浸涂、刷涂和喷涂

等不同的施工工艺涂覆在物件表面，形

成具有保护、装饰或者特殊功能的固态

薄膜的材料。由于汽车上采用了大量金

属材料，因此涂装成为了金属材料普遍

应用的重要防腐措施。了解掌握涂料的

分类、性能、操作工艺及成膜原理等方

面的知识，才能确保汽车的涂装质量。

1.水性漆发展历史汽车涂料发展初期，人们把一些天

然物质如松油、亚麻仁油和碳黑等配成

油漆刷涂到车身上，刷涂一部车大约需

要1个月时间，严重限制了汽车批量生

产。1924年，随着硝基漆的发明，油制

涂料被取代，由于硝基漆使用简单，干

燥快，能使涂装周期大大缩短，汽车工

业化的涂装瓶颈得到解决，所以迅速得

到广泛使用。二战后，醇酸合成树脂的

汽车涂料也开始被广泛使用，这种涂料

覆盖性好，具有良好的光泽，而且耐候

性能也比之前的涂料好。

20世纪60年代，汽车原厂漆领域

发明了电泳底漆、氨基高温烤漆，聚氨

酯高温烤漆等，涂膜亮度、硬度以及耐

候性得到进一步提升。单组份的丙烯酸

风干漆开始应用于修补漆市场，由于其

干燥快，使用简单，光泽和耐候性能都

比硝基漆好，所以受到喷漆技师的欢迎。

20世纪70年代，汽车修补漆得到

重大发展。双组份的聚氨基丙烯酸修补

漆被研发出来，由于其光泽、耐候性和整体质量可以跟汽车生产用涂料相媲美，

故成为汽车维修喷漆的主要涂料。

从20世纪70年代开始，汽车颜色

也越来越丰富。金属漆和珍珠漆逐渐被

应用在汽车上，满足了人类日渐丰富的

个性化需求。到了20世纪80年代，随

着各国对环保的日益重视，涂料的研发

开始以环保为核心和方向，低碳环保的

高固体成分涂料开始得到了广泛应用。

1986年，水性汽车漆被发明，并在

汽车制造厂首先投入使用，1992年开始

在汽车修补漆市场投入使用。2004年，