车身涂装技术的发展与应用

东风汽车公司胡新意2014年5月车身涂装技术的发展与应用2■前言汽车涂装是汽车制造业的能耗大户,是产生三废排放最多的环节之一，在汽车制造（四大工艺）工厂中，传统涂装车间的能耗占60%，CO2排放占60%，VOC排放占95%。进入21世纪以来，欧美日等国家汽车工业纷纷推广环保、节能的涂装新材料、新工艺、新设备，以适应更加苛刻的环保法规，并不断提高质量，降低成本。直到今天，汽车涂装不仅在减少涂装公害方面实现了跨越，在降低涂装成本、提高涂装质量等方面发展也很快，一系列新的技术概念已经开始工业化应用。最近几年,我国汽车产销量已经跃居世界第一，国际几大汽车集团在我国的生产规模迅速扩大，本土汽车产业也呈现跳跃式发展，在合资汽车生产的拉动下，主流厂家汽车涂装水平已经跻身国际先进行列，我国汽车涂装总体上已经与世界先进水平接轨。3用户要求的多样化：提高涂层质量：装饰性、耐腐蚀（10年以上）、耐候性机械性能（耐酸雨性、抗擦伤性）环保法规要求不断提高，环境保护责任重大：向低公害、无公害方向发展市场竞争剧烈：降低涂装成本涂装技术的发展要求4涂装材料的发展与应用涂装材料的发展驱动涂装工艺、涂装设备发展5汽车涂膜的构成前处理转化膜6前处理材料的发展脱脂剂的发展中温碱性粉状脱脂剂低磷低温液体脱脂剂无磷低温可生物降解型液体脱脂剂7前处理材料的发展磷化（转化膜）材料的发展中温三元（锌、镍、锰）磷化中/低温低镍低渣磷化锆盐、硅烷复合转化膜（无镍薄膜替代技术）8电泳材料的发展阴极电泳材料的发展含铅阴极电泳底漆无铅无锡低溶剂含量阴极电泳漆无重金属低溶剂含量高泳透力阴极电泳漆9中面涂材料的发展中涂材料的发展溶剂型聚酯中涂高固体份聚酯中涂（粉末中涂）水性中涂10中面涂材料的发展中涂材料的发展溶剂型聚酯中涂高固体份聚酯中涂（粉末中涂）水性中涂11中面涂材料的发展底色漆材料的发展本色底色漆/本色漆溶剂型金属底色漆水性金属底色漆（珍珠色漆）12中面涂材料的发展底色漆材料的发展本色底色漆/本色漆溶剂型金属底色漆水性金属底色漆（珍珠色漆）13中面涂材料的发展清漆材料的发展溶剂型单组分清漆溶剂型双组分清漆水性粉末浆清漆14涂装工艺技术的发展与应用涂装材料与工艺密不可分15车身涂装典型的工艺流程161318000579111315171921232527D1200012000120001200012000810001200033373529A120001200012000E24000150002400012000120001200012000120001200012000120002700039413112000600043120001200012000120004645强冷流平段30m强冷密封胶炉90mWBS从焊装去总装涂胶线80mPVC线48m空吊具返回线台车返回线DOWN电泳烘干炉199mRTO20×10米漆渣房60m涂料仓库24m调漆间42m变电房12m烟囱冷冻机房36m消防间9m干燥空气8m洗手间9m调漆间42m涂料仓库24m流平段30m面漆1线74米内板ﾏﾆｭｱﾙ20m外板10mﾁｪｯｸ3.3mフラッシュオフ20.8m内板ﾏﾆｭｱﾙ10m外板７mﾁｪｯｸ3.3m中涂43.5mフラッシュオフ13.5m内板ﾏﾆｭｱﾙ10m外板７mエア－ブロ－2.5mairseal２m内板擦净7m鸵鸟毛4.5m电泳转移槽24×3.5m×4m前处理线150m+12m脱脂槽磷化槽擦净电泳线109m电泳槽33m隔热垫21m1层更衣室24m/2层办公室24m入口洗手间6m前处理辅房36m电泳辅房18m锅炉房15m发电机房6m变电房12m洗手间6m冷冻机房18m技术/厂商/休息室24mDOWN面漆烘干炉116mUPDOWN强冷面漆烘干炉116mUPDOWN强冷25SGC/BLACK线面漆1线74米中涂43.5mUF装置SGC增压装置12电泳打磨线/MASKING45m钣金线24m精饰线72m烘干炉区域喷涂区域前处理电泳区域作业区域研究应用立体化、区域划分明显化、紧凑化工艺平面布局，减少涂装厂房面积，保障涂装洁净环境，降低涂装厂房空调能耗。车身涂装车间工艺平面布局17•HJ/T293-2006《清洁生产标准-汽车制造（涂装）》耗水指标（一级≤0.1m3/m2）十分落后；•多道逆工序补水清洗；最终稀释倍数=（Xn+1-1）/（X-1）（n为水洗次数；X为供水量/带出水量）；改进：溢流预喷洗•采用RO再生回收再利用前处理废水；•ED-RO/NPECS电泳闭路清洗法；节水工艺技术应用18硅烷处理是以有机硅烷为主要原料对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷前处理技术19硅烷处理工艺的优点节约能源室温操作优异的环保工艺无有害物,无需换槽,环境友好节能环保低成本缩短工艺易控制高质量质量可替代传统的磷化涂层,质量相当已通过所有测试标准,并很稳定工艺简单化单组分,常温,与处理金属基材无关排放物和淤渣无磷无渣,无有害重金属离子在线监控系统操作简便、易于控制多金属处理工艺冷轧板/热镀锌板/电镀锌板/铝材,且可混线处理系统长度缩减无需活化和钝化(表调和钝化可省略)可缩短处理时间(10s-2min)适用所有程序浸渍、喷淋、辊涂等硅烷前处理技术20硅烷前处理技术硅烷前处理技术已开始在汽车零部件上应用，与电泳工艺的配套技术处于开发验证中，将会逐步在车身涂装中的应用，最终全面取代现有的锌系磷化技术，产生显著的节能环保效果。21锆盐前处理技术22锆盐前处理技术23锆盐前处理技术24水性涂料应用技术水性涂料特性挥发性差异：水更加难于挥发，在高湿度条件下容易使漆膜产生流挂现象。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。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。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。25水性涂料应用技术水性化工艺流程纯水有机溶剂成膜物质纯水有机溶剂溶剂色漆0%80%20%0%100%水性色漆64%11%25%90%10%涂料组成清洗材料组成分类水性涂料组成水性涂料应用根本目的是减少VOC排放，提升涂装环保水平。但由于水性涂料施工工艺条件严格，带来施工能耗增加。（矛盾：环保但不节能。）课题：如何降低水性涂料施工能耗？26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%。施工工艺窗口水性涂料应用技术课题：通过水性涂料材料技术优化，使施工工艺窗口更加宽泛？27水性面涂底色漆热闪干系统水性漆热闪干部分参数水性面涂底色漆热闪干系统用于在水性面涂底色漆喷涂后，罩光清漆喷涂之前将底色漆进行加热烘烤，使之脱水率达到90%以上，保证面涂的成膜质量。热闪干系统作为水性面涂工艺中的关键，核心在于加热循环风系统的温湿度控制。水性涂料应用技术课题：通过水性涂料材料技术优化，取消热闪干工艺？28与传统溶剂型中涂喷涂施工后即进行烘干不同，由于水的挥发性较低，水性中涂喷涂施工后直接进行高温烘干会产生气泡等弊病，因此需要进行低温预烘，即在80℃的温度下保持5分钟，使涂料中的水分充分蒸发后，再升温至160℃保温20分钟使涂膜完成固化。中涂烘干系统水性涂料应用技术29生态•减少喷涂的VOC排放•减少CO2排放•减少工艺成本•改进工艺效率•缩短喷涂流程经济技术•集成工艺I(溶剂型,水性)•集成工艺II(水性)性能•能够满足客户的要求发展集成工艺的动机中面涂集成工艺发展与应用30底材/电泳•粗糙度(Ra)电泳后:0,35•对于白车身，前处理和电泳质量有明确要求避免条纹，缩孔，脏点，针孔白车身预处理电泳密封胶色漆清漆中涂缺陷打磨•把目前常规工艺中的中涂打磨转移到了电泳打磨密封胶•在喷涂色漆前需要烘干清漆•1K或2K清漆采用集成工艺的前提要求中面涂集成工艺发展与应用31IntegratedProcessII:layerfunctionColorProI(B0)PrimerfunctionStonechippingprotectionUVprotectionECoatroughnesssmoothingColorProII(B1/2)ColorfunctionColor,effects中面涂集成工艺发展与应用32IntegratedprocessII:KeyfactorsFacteursImpactformulationUVprotectionPigmentcompositionThicknesscontrollstonechippingClearcoattechnologyAppearanceECoatroughnessmanagement中面涂集成工艺发展与应用33水性压缩工艺开发的关键（一）紫外线透射率的控制中面涂压缩工艺发展与应用34水性压缩工艺开发的关键（三）外观中面涂压缩工艺发展与应用35中面涂压缩工艺发展与应用水性压缩工艺开发的关键（四）膜厚36中面涂压缩工艺发展与应用中面涂压缩工艺发展与应用37涂装设备的发展与应用涂装设备是实现涂装工艺的保障38涂装输送设备发展与应用OverHeadConveyor空中输送39涂装输送设备发展与应用OverHeadConveyor空中输送40涂装输送设备发展与应用FloorConveyor地面输送41涂装输送设备发展与应用FloorConveyor地面输送42涂装输送设备发展与应用FloorConveyor地面输送43涂装输送设备发展与应用ComparisononFLC地面输送比较44涂装输送设备发展与应用旋转输送技术（1）45涂装输送设备发展与应用旋转输送技术（1）46涂装输送设备发展与应用旋转输送技术（2）47涂装输送设备发展与应用旋转输送技术（3）48涂装输送设备发展与应用无滑撬涂装线49涂装输送设备发展与应用无滑撬涂装线50涂装前处理设备发展与应用去铁屑装置-洪流冲洗51涂装前处理设备发展与应用去铁屑装置-平行管分离器52效果：提高电泳质量；避免循环死角，提高涂料利用率；汽车公司与涂装相关行业联合开发的典型案例。涂装电泳设备发展与应用相向流动电泳槽53涂装电泳设备发展与应用模块化整流电源54涂装电泳设备发展与应用热泵技术应用于PT加热与电泳槽冷却55提高烘干炉能源效率Theheatlossesfromovensareinfluencedby:烘干炉热量流失受到以下因素影响：Exhaustgastemperature废气温度Exhaustgasvolume废气体积Efficiencyimprovementpotential:效率提升潜力：Heatrecoverythrough通过以下方式回收热能Reducingtheexhaustgastemperature降低排气温度Reducingtheexhaustairvolume降低排气体积Reducingmassofproductionunit降低生产单位的重量56提高烘干炉能源效率57提高烘干炉能源效率58提高烘干炉能源效率59提高烘干炉能源效率烘干炉的废气处理与热回收利用60提高烘干炉能源效率烘干炉的废气处理与热回收利用RTO（蓄热式热力燃烧系统）原理图61•HighestEnergyConsumptionCausedbyBoothEcoDryScrubberBooth/Work-DecksBuildingPT/ECDryerEnergyconsumptioninapaintshopStandardWetSeparationAirConditioning(Fresh-/exhaustair)HighEnergyConsumptionNewDrySeparationSignificantlyReducedAirConditioning(5-20%freshairsupply)HighEnergyCostSavings8%11%23%58%喷涂室节能技术发展与应用喷漆室，尤其是水性漆喷漆室是车身涂装车间第一