水性涂料在车身涂装中的应用现状及发展趋势

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1、水性涂料在车身涂装中的应用现状及发展趋势吴涛（中国第一汽车集团公司生产制造技术部，长春130011）［摘要］水性涂料在汽车涂装中被广泛应用，显著降低涂装的VOC排放，同时带来的成本、能耗的提高，施工管理复杂化等问题，近几年材料、工艺、设备等方面的技术进步，已使这些问题逐步得到解决。但随着对汽车生命周期管理的相关法规的推出，汽车涂装水性化仍然面临诸多挑战。［关键词］汽车水性涂料趋势0前言如果说阴极电泳涂料普及应用是涂装技术进步的突出体现的话，那么，上世纪90年代初开始逐步普及应用的水性中涂和面漆则是汽车涂装应对环保法规的重要体现，应用水性涂料，可

2、使车身涂装的VOC排放降到20g/m2，低于欧洲45g/m2的VOC标准[1]。然而，在VOC排放显著降低的同时，带来成本、能耗的提高和施工管理复杂化等问题，近几年材料、工艺、设备等方面的技术进步，已使这些问题逐步得到解决。但随着对汽车生命周期管理的相关法规的推出，汽车涂装水性化仍然面临诸多挑战。本文围绕水性涂料在车身涂装领域相关的技术进步作以小结和展望，供同行参考。1水性涂料在车身涂装上的应用现状众所周知，欧、美、日等汽车发达国家和地区，对汽车涂装均有严格的强制VOC排放要求。为应对VOC排放的标准要求，汽车涂装是以采用少无VOC的环保材料为

3、主，普及应用电泳涂料、高固体份涂料、水性涂料、粉末涂料等，基于电泳涂装和粉末涂装的诸多优势，在国内外汽车零部件涂装领域已经十分普及，涂装面积最大、装饰性要求最高、涂层结构最复杂的车身，底漆也早已普及电泳涂装。然而，车身的中涂、底色和面漆采用的涂料品种对图1不同涂装材料的VOC排放数据注：图表资料来源DupontHerberts图2典型轿车车身涂装总VOC排放量注：图表资料来源DupontHerbertsVOC排放影响很大（详见图1和图2），图中可见溶剂型底色涂装占整车涂装VOC排放的50%以上，水性底色VOC排放仅相当于中固体份溶剂型底色的15

4、.5%，粉末涂料的VOC几乎为零。从上世纪90年代开始，水性底色、水性中涂和粉末中涂、高固体份清漆和粉末清漆在欧美的新涂装线上应用，到2008年，水性底色的普及率，德国接近100%，西欧超过80%，日本接近70%，美国由于新建涂装线不多，普及率在40%左右（见图3）[2]。中国于2006年颁布了针对汽车制造业涂装的清洁生产标准（HJ/T293-2006），虽然此标准只是推荐性的，但也促进了水性中涂和底色的应用。到2008年国内汽车车身底漆几乎与国际同步，普及了阴极电泳，水性中涂和水性底色的应用如表1所示。图3欧美日水性底色的应用注：图表资料来源

5、DupontHerberts表1国内水性中涂及水性底色应用情况集团名称工厂名称线名称车型中涂2008底色2008GMGM上海2轿车溶剂型水性GM山东1轿车溶剂型水性GM沈阳2新线水性水性HONDA1工厂1轿车水性水性2工厂1轿车水性水性武汉1轿车水性水性TOYOTA天津2轿车溶剂型水性3轿车水性水性广州1轿车水性水性NISSAN武汉1工厂花都工厂1线1轿车溶剂型水性溶剂型武汉2工厂花都工厂2线1轿车水性溶剂型水性襄樊3工厂襄樊工厂1卡车轿车溶剂型水性溶剂型HYUNDAI北京1工厂1轿车溶剂型水性北京2工厂1轿车水性水性DC北京工厂1轿车水性水性

6、KIA盐城2轿车水性水性SAIC新上海工厂1轿车水性水性JAC2工厂-轿车1轿车水性水性2水性涂料应用面临的问题应用水性涂料减少VOC排放效果十分显著，火灾危险性等级也相应下降。与粉末涂装相比，水性涂料喷涂施工更具有对传统溶剂型涂料喷涂的继承性，技术上相对好掌握，粉末涂料除中涂和清漆应用比较成熟外，粉末底色的装饰性还无法和液态涂料相比，所以，水性面漆底色应用是主流。然而，与溶剂型涂料相比，水性涂料应用需要面对一系列新问题。2.1能耗和环保方面由于水和有机溶剂物化特性有较大差别，水性涂料和溶剂型涂料组成不同（见表2和表3），所以水性涂料和溶剂型涂

7、料施工条件要求不同（见表4）。水的蒸发气压和热熔热容比有机溶剂高，在喷涂过程中，溶剂型底色约有(60～70)%的溶剂蒸发，而水性底色只有(15～20)%的“溶剂”蒸发。若使底色晾干到残余湿度小于10%（喷下一道涂层之前的要求），必须采取强制加热法加速晾干。水性中涂烘干也需要水分预烘干。涂料储运及喷涂室的温湿度要求也需要相应的能源保证。所以，相对溶剂型涂料，水性涂料施工能耗增加很多，如果采用燃料能源则…源，则…温室气体（CO2）排放将增加；废水废渣的产生与溶剂型相当。表2水和有机溶剂有关物化特性参数对比相关参数单位水有机溶剂表面张力mN/m72.

8、029.0蒸发气压hPa24.05.0～12.5热容kJ/(kg·K)4.181.6～2.0介电常数80.372.37～5.10表3某种水性底色和溶剂