水性漆喷涂系统在我国汽车涂装中的实际应用

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1、水性漆喷涂系统在我国汽车涂装中的实际应用ApplicationofWaterbornePaintImplementSysteminChinaAutomotiveIndustry杨鑫章军（机械工业第四设计研究院涂装工程所）陈慕祖（教授级高工，机械工业第四设计院高级顾问）【摘要】采用水性涂料代替传统的溶剂型涂料可以大幅减少汽车涂装过程中挥发性有机化合物VOC的排放量，是目前在汽车行业中正在被大力推广的环保型涂装工艺。本文详细介绍了水性漆喷涂系统在我国汽车涂装中的实际设计和应用情况。【关键词】汽车涂装水性漆环保0.前言改革开放以来，我国经济快速增长，各项经济建设取得巨大成就，但也付出

2、了很大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，人民群众对环境污染问题反映强烈。我国在十一五规划中明确提出了“落实节约资源和保护环境基本国策，建设低投入、高产出，低消耗、少排放，能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会”的发展目标。国家环保局于2006年8月15日发布了《汽车涂装清洁生产标准》，并且规定从2006年12月1日起开始实施，从生产源头上开始控制污染物的产生，而不是只抓污染物如何处理。在汽车制造过程中，涂装车间是三废排放最多的生产车间。因此近年来在汽车制造相关法规的驱动下，减少涂装公害、降低涂装成本、提高涂装质量一直是汽车涂装技术发展的主题。

3、其中如何减少汽车涂装过程中大量挥发性有机化合物VOC的排放量是汽车涂装工艺主要研究的课题之一。目前国内大多数汽车涂装生产线仍采用溶剂型中涂+溶剂型面涂底色漆+单组份罩光清漆的工艺体系，VOC排放量高达120g/m2,远高于《汽车涂装清洁生产标准》中3C3B涂层三级标准VOC排放量≤80g/m2的基本要求，距离标准中规定的国际清洁生产先进水平一级标准VOC排放量≤40g/m2的要求差的更远。而采用水性漆涂装工艺可以从源头上对污染物进行控制，大幅减少涂装过程中的VOC排放量，是目前正被大力推广使用的环保型涂装工艺。上汽临港产业基地涂装车间是由上海汽车股份有限公司与机械工业第四设计研

4、究院联合自主开发建设的，在安全、环保、节能等方面具有世界先进水平的涂装车间，产品为中国上汽自主品牌“荣威”系列中高级轿车。上汽临港涂装车间在中面涂工序上均使用了水性涂料，其涂装工艺是水性中涂+水性底色面漆+双组份罩光清漆，可以使VOC的排放量小于40g/m2，达到国际清洁生产先进水平。本文对临港涂装车间项目中有关水性漆喷涂系统的实际应用情况进行简述。1.水性涂料的特性6传统溶剂型涂料是用有机溶剂作为分散介质和稀释剂的涂料，而水性涂料就是用水作为分散介质和稀释剂的涂料。水与溶剂作为涂料分散介质和稀释剂的特性差别主要表现在：1.1挥发性差异：水更加难于挥发，在高湿度条件下容易使漆膜

5、产生流挂现象。1.2表面张力差异：水的表面张力要高于溶剂，不对涂料加以调整会影响到漆膜成品的表面质量。1.3导电率差异：水的导电率远高于溶剂，会对静电喷涂带来影响。1.4粘度特性差异：水的粘度受剪切力影响变化很大，在受到高剪切作用时，水性涂料的粘度会下降很多，会对输调漆系统带来很大影响。1.5对金属材料的腐蚀性差异：水对金属材料有较大的腐蚀性，会对与之接触的涂装设备造成腐蚀。正因为水与溶剂存在上述不同的特性从而导致了水性涂料和溶剂性涂料在诸多方面的差异性，也导致了在喷涂施工时，水性漆与传统溶剂型漆需要不同的设备系统与之相适应。2.水性涂料的施工工艺窗口涂料施工工艺窗口是指涂料施

6、工所必须具备的环境温度和湿度要求的上下限值为四条边长所构成的近似四边形，它是喷漆设备系统设计必须具备的基本输入条件。与传统溶剂型涂料相对宽松的施工工艺窗口相比较，水性涂料对于喷涂环境温度和湿度条件有着更加严格的要求，通常水性涂料要求的施工温度为20℃～26℃，湿度为60%～70%，但为了选择涂料供应商的裕度更大以及更好的保证生产质量，在喷漆设备系统设计时设定的窗口条件都要更为严格，一般要达到：温度23±1℃、湿度65±3%的控制精度要求。图1水性涂料施工工艺窗口3.中面涂喷漆室系统中面涂喷漆室系统是用于完成中涂、面涂喷漆施工的作业场所与装备，该系统需要具备两方面的主要功能：一是

7、根据喷涂工艺要求提供最佳的涂装作业环境条件；二是6能够及时捕集喷涂过程中产生的过喷漆雾并洗涤后将废气排出，防止污染工作环境和涂装面。喷漆室系统一般由喷漆室本体、送风系统、漆雾捕集及洗涤系统、循环水系统、排风系统及漆渣处理系统组成。临港涂装车间喷漆室温湿度设计参数：温度为23±1℃，湿度为65±3%，详见下表。涂料采用美国杜邦Dupont公司和PPG公司的产品。表1临港涂装车间喷漆室部分参数内容中涂喷漆面涂喷漆色漆罩光漆溶剂类型水性水性有机溶剂涂料施工固体份40-45%25-30%40-45%