1 汽车及汽车涂料的产销
2009 年我国汽车产销量分别完成1 379.10 万辆和1 364.48 万辆,同比分别增长48% 和46%,在全球经济不景气的年头已成为全球产销量的国家,但是,我国汽车工业在技术开发水平方面与世界汽车强国还有不小的差距。2008 年中国汽车累计产销量分别为934.51 万辆和938.05 万辆,同比增长5.21% 和6.70%,成为自1999 年后首次跌破10% 增量的年份,表1 列出了2008年世界主要汽车生产国中前四名的产量以及世界各地区汽车OEM 涂料市场值,日本汽车产量连续3 年位居世界,中国首次超过了美国,居第二位。
表1 2008 年世界各国汽车产量及世界各地区汽车OEM涂料市场值
从表1 可以看出:2008 年产量的日本汽车产量同比变化是-0.3%,而OEM 涂料的同比是1.5% ;我国的汽车产量同比是5.2%,涂料同比是7.5% ;美国的汽车产量同比是-19.3%,但是,北美的涂料同比却是-1.3%。耐人寻味的是中国的汽车产量是日本的80.8%,而涂料市场值之比却只有37.3%。
2 近年来汽车涂装的新工艺
近几年,出现了多种汽车涂装新工艺,各公司都报道了自己技术的优点,笔者归纳为以下2 类。
2.1 集成工艺
在DuPont 公司称为EcoConcept Finishing System或EcoConcept Process,图1 是其涂层结构示意图,底层是水性basecoat+ 稳定化的聚氨酯体系,中层是水性basecoat,上层是双组分清漆。
图2 为其工艺示意图,传统工艺的中涂层及其烘房被取消,它的功能都合并到水性basecoat 中,这必然带来了诸多好处。
2003 年,Volkswagen(大众公司)在Wolfsburg 试涂了800 辆,2005 年在墨西哥的Puebla 和西班牙的Pamplona 启用,至报道时已经涂装了20 万辆,2008 年在俄罗斯的一个新工厂使用。2007年4月,Volkswagen与DuPont 以其EcoConcept 工艺,被授予PACE(产品及周期优化工程)合作者奖。在BASF 公司该工艺被称为Integrated Process Ⅱ,于10 多年前就着手试验,2005 年7 月就绪。basecoat兼有中涂层的所有性能,包括抗石击、抗紫外线、优异的附着力等。在 BMW 的英国牛津的 MINI 生产线取得成功,生产线只要稍加改动。2007 年起,生产能力从年产18~20 万辆提高至24 万辆。在PPG 公司该工艺被称为Compact Paint Systems或 Compact Paint Processes,basecoat 分2 层,B1 层提供底漆、填充、抗石击和耐久性,B2 层提供颜色和附加的耐久性,B1 和B2 可以是水性或溶剂型涂料。2009 年3 月,刘继华等人报道了该工艺在奇瑞汽车公司的试涂情况。
2.2 3-Wet 工艺
Mazda 公司在2005 年宣布与Nippon Paint 合作研发了溶剂型3-Wet 工艺,即中涂、basecoat、Clearcoat 一起湿碰湿施工,降低VOC 50%(32 t/a,VOC 达35 g/m2),能耗降低15%,降低CO2 排放(8.8 t/a),basecoat 材料减少10%,并计划推广到日本的所有主要生产厂,后来也见到在中国工厂使用的报道。Mazda 和 Ford 公司在2007 年宣布在泰国合资建造工厂,初期投资5 亿美元,使用Mazda 的3-Wet 工艺,已于2009 年投产。Mazda 公司在2009 年6 月又宣布一项新技术:水性的Aqua-tech Paint System,已用于它的日本工厂Ujina Plant No.1,据称已达到VOC 排放标准和能耗产生CO2 的现时世界高标准:CO2 产生水平与Mazda已在日本广泛使用的3-Wet 工艺相同,而VOC 又进一步降低57%,达到车身面积计15 g/m2,涂装质量还有所改善。一般水性涂料降低了VOC,但是,烘干时耗能增加,产生较多的CO2,Mazda 解决了这一难题。Aqua-tech 工艺包括了涂装车间空调系统改进、新的高效水蒸发系统和涂膜的光泽、耐久性、耐石击性等的提高。
Toyota、Daihatsu 和Kansai Paint 合作开发了一种新的水性漆和新的涂装方法:水性中涂- 预热- 水性basecoat- 预热- 溶剂型高固体分清漆- 烘烤,VOC 降低70%,同时CO2 减少15%,2004 年12 月开始在大发分工厂采用。
2007 年,DuPont 公司在墨西哥Toluca 的通用汽车公司试行3-Wet 工艺,用于卡车和皮卡,缩短工艺步骤,用电量减少14%~21%,CO2 年减少量12~18 t。Ford 公司也开始采用3-Wet 工艺涂装U-Haul(一种旅游用车),涂装时间缩短20%,涂装车间空间缩小15%。他们还认为高固体工艺优于现行的水性-中固体的混合工艺,抗石击性和抗划伤性良好,还可省下赶走水分的能量。