汽车涂装节能减排工艺分析

摘要：随着现代化经济的快速稳定发展，人们的生活水平不断提高，汽车作为一种方便快捷

的交通工具，越来越多的走进普通家庭的生活。本文针对汽车涂装的节能减排工艺进行了细

致的分析，为现有汽车涂装工艺的改进提供了参考。

关键词：汽车涂装；能耗；挥发性有机物；排放；免中涂工艺

中图分类号：TU111.19文献标识码：A

前言：汽车是现代广泛应用的交通工具，其涂装部分占总表面的90%以上，人们主要是通过

判断涂装质量的好坏来判断汽车的质量。汽车涂装是汽车制造主要过程之一，也是能耗和污

染物排放的大户。其能耗约占汽车制造过程(整车的冲、焊、涂、总)总能耗的60％。降低涂

装过程中的能源消耗、减少污染物排放对于保护人们的生活环境，具有非常积极的意义。随

着对环境保护的日益重视，传统的溶剂型涂料在汽车涂装中的使用比例大幅降低。国内2005

年之后设计的工厂已开始陆续引入水性漆，而在2002年之前建设的汽车主机厂大多数仍在正

常运转，其使用的涂料多数仍为传统的溶剂型涂料，其中涂、清漆的VOC含量一般在500g／

L以上，金属底漆中vOC的含量一般在700g／L以上。怎样降低涂装过程中VOC的排放及能

源消耗?这是摆在老工厂面前的一道难题。

1、汽车涂装工艺现状

汽车涂装主要由前处理、电泳、烘烤、电泳修磨、涂胶(焊缝密封胶、防石击涂料)、预烘、

喷中涂、中涂烘烤、中涂修磨、涂色漆、涂清漆、面漆烘烤、精修等工序组成。涂装各工序

v0C排量所占比例如下：电泳漆1％，中涂16％，涂装用胶1％，底色漆52％，罩光清漆13

％，清洗溶剂4％，防腐蜡13％。

2、新材料、新工艺

自20世纪70年代末以来，阴极电泳漆+溶剂型涂料3C2B(三涂二烘)工艺成了汽车涂装的标

准工艺流程。它赋予了车身良好的保护及装饰性能，并具有良好的施工性，广泛应用于A级

车和B级车。直到20世纪90年代，随着环保的需要，溶剂型涂料渐渐退出历史舞台，水性

涂料以其较低的voc排量逐渐成了涂装的主角。然而水性涂料需要更高的能耗，也就意味着

更多的碳排放。为此，为了减少涂装生产线的VOC排量，同时降低能耗，各大汽车涂料供应

商如BAsF、PPG、杜邦、关西、立邦等相继开发了一系列的涂装新材料及相应的新工艺。典

型的有低温固化型涂料(电泳、中涂、清漆)、高固体分清漆、粉末清漆、3C1B工艺(包括溶

剂型3C1B和水性漆的3ClB)、免中涂材料及工艺(典型的如BASF公司的ColorPro，杜邦公司

的Ecoconcept)、高固体分溶剂型色漆、免中涂的电泳漆等。这些新工艺、新材料的出现为

老工厂的节能减排提供了更多的选择。

3、技术方案的选择及优化

不同技术方案在技术难度、投资、涂装质量、VOC排放、能耗、成本方面有着明显的差距。

免中涂工艺(包括溶剂型和水性涂料)由于其外观质量的限制，目前只适用于A级车或对涂装

外观要求较低的产品。3C1B工艺(包括溶剂型和水性涂料)外观质量稍好，但用于B级车仍然

不能与传统工艺的涂装外观相比，且管理难度加大。采用高固体分清漆能够确保涂装质量，

且成本的上升相对较小，是比较理想的选择。但其VOC降低相对较少，实际中往往和其他方

案组合使用。高固体分溶剂型色漆对现场管理的要求很高，VOC降低效果不突出，但由于无

需设备改造，能够在短期内实现VOC的降低，适合于改造前的临时过渡。

各种技术方案自身都有着比较明显的局限性，显然免中涂的前景最为诱人。无论从能耗和污

染物排放的降低，还是节省初始投资和运营费用，都有着无可比拟的优势。为了扩大其使用

范围，BASF及杜邦公司在不遗余力地进行进一步改进。通过实验得知，免中涂工艺的最终外

观质量与底材(此处指电泳)的外观质量(一般用粗糙度来表示)相关。当底材的粗糙度达到0．

3Ra(量程为0．8mm)及以下时，免中涂工艺(需使用专用的涂装材料)与传统的3C2B工艺漆膜

外观几乎相当。可见免中涂工艺对底材的要求远比传统3C2B工艺苛刻。如果能够提高底材的

质量，那么免中涂工艺的应用范围就可大大拓宽。以BASF的ColorPro为例，试验证明，除

了外观与采用标准3C2B工艺略有差异外，其余性能均能满足要求。

4、涂装设备技术应用及综合管理

4.1节能型烘干炉及UV固化技术

在汽车外表面涂装中，可以选择紫外线（UV）固化和双固化清漆，他们在实现环保、节能、

涂装成本上都有较大的优点。双固化清漆在工艺、涂膜性能、经济、环保等方面体现出的优

点如下：一是施工工艺方面，同时使用UV和热固化工艺，可以在很大程度上提高内表面及阴

影区域的涂装性能。二是表现出良好的涂膜性能，对于外观装饰方面，发挥了一定的作用，

而且涂抹在抗划伤以及耐腐蚀方面，都表现出了其良好的性能。三是经济性能良好，因为使

用了该材料后，可以减少烘干室的长度，堂设备的投资费用大大降低。四是环保方面，双固

化清漆在VOC的排放量方面能够进行很好的控制。

4.2车间空调系统的使用

目前汽车涂装车间的送风系统主要是使用控制温湿度的中央空调系统。中央空调系统一般由

进风段（含手动/自控多叶阀）、初中效过滤段、加热段、表冷段、自控加湿段、风机段、均

流段、消声段、终中效过滤段、出风段（含多叶调节阀）等组成；温湿度自动控制。排风系

统一般采用大功率的防爆风机，送排风系统一般均采用软启动变频控制。涂装车间的中央空

调系统可以选择高效率的电动机、风外机，在部分排风量及排水量的回收利用上要进行重点

考虑。采用回收的80摄氏度的冷凝水可以对空气进行喷淋、加温以及加湿，这使得蒸汽以及

水的用量大大的降低。

4.3新型干式漆雾捕集装置

干式分离技术作为除净喷漆室排风中漆雾起到了很大的作用，这种技术不会产生特殊的垃圾，

能够自很大程度上节省水资源以及能源。并且这种技术能够很巧妙的与机器人及喷涂参数进

行匹配，能够做到循环利用风，无需进行追加过滤，并且不要考虑不时的向喷漆室提供新鲜

的空气。分离技术采用全自动的工作方式，在分离过程中，无需用到水和化学用品，能够节

省30%的能源，并且经过一定的排风，可重复利用。这在很大程度上为降低厂房及相关设备

的投资提供了很大的可能性。并且降低了材料及其维护费用。一旦使用这种新的喷雾捕集方

法后，涂装过程中产生的单车成本(CPU)能够降低10%。这在捕集喷雾的工艺方法中，表现出

最好的环保性能。

5、结束语

综上所述，随着人们对环境的要求越来越高，减少VOC排放、降低能耗成了衡量企业诚信、

社会责任的重要标准。目前在世界范围内，新工厂采用免中涂工艺的越来越多，尤其是BASF

公司的ColorPro和杜邦公司的EcoConcept工艺，它们广受青睐，其相应的产品也在不断继

续改进。但是国内尚无免中涂涂料的实际应用。目前，尽管已有在建工厂，但国内的一些老

工厂还在观望阶段。已知某工厂已对溶剂型3C2B改造为水性免中涂工艺进行了改造评估，投

入费用在3000万左右，停产时间约50d，改造后可取得明显的经济效益和社会效益，预计在

2014年改造完毕。估计近5年此类改造将会井喷式地出现。在老工厂(如沈阳某工厂)成功应

用了溶剂型3ClB涂料及工艺，高固体分清漆的应用将更为普遍。以上新工艺和新材料的相继

出现，为老工厂降低涂装过程中VOC的排放及能源消耗带来了曙光。

参考文献：

[1]曾辉，郑磊，王传军，等．节能型轿车涂装车间的规划和管理／／节能创想2006――全

国首届电气节能大赛节能应用技术论坛论文汇编[C]．上海：中国自动化学会，2007：198―

200．

[2]王纳新，王路路．汽车涂装的“三喷一烘”工艺[J]汽车工艺与材料，2004(5)：26-29．

[3]渡遑正一．溶剂型3wET鎏装技衍④冈凳[J]．JapallEnergy&TecllIlologyIntelligence，

2004，52(10)：104一105．