二、汽车涂装的发展概况
90%以上的汽车外表都是涂装表面,因而涂层的外观、颜色、光泽等方面的优劣影响了人们对汽车质量的直观评价,从而影响汽车的市场竞争能力。同时,汽车涂装也是提高汽车产品的耐蚀性和延长使用寿命的主要措施之一,无论是在汽车制造行业还是在汽车维修行业,汽车的表面涂装都是一项非常重要的工作。
1.世界汽车涂装的发展历史
一直以来,汽车就与涂装结下了不解之缘。汽车发明人卡尔·本茨在德国斯图加特制造第一辆汽车时,就用过油漆进行防锈和装饰。以前的汽车涂装是以刷涂、自然干燥为主的小批量生产的手工作坊方式,到近代才发展成为以喷涂、烘干为主的批量生产的流水作业方式。
由于工业发展条件和基础存在差异,所以世界各国汽车工业的涂装发展水平很不平衡。总体来说,汽车涂装的发展过程可以划分为七个阶段,见表1-2。
表1-2 汽车涂装发展的七个阶段
从刷子到喷枪再到机器人,从天然植物漆到高科技化合漆,从追求效率到追求品质再到追求环保健康,汽车工业对于涂装技术的追求一直没有停下来,科技程度越来越高。过去拿着刷子,在恶劣环境中工作的油漆工们不会想到,今天的车漆已经如此先进,而且仍在发展。未来,将是更加环保、智能和高效的时代。
2.我国汽车涂装的发展过程
汽车是以钢材为主的工业制品,由于日晒、风吹、雨淋等引起的腐蚀问题严重地影响了它的使用寿命和外观,而涂装具有防腐蚀的作用。汽车自19世纪末诞生以来,已经走过了风风雨雨的一百多年。1956年7月14日,新中国制造的第一辆汽车——解放牌载货汽车从长春一汽总装线上盛装下线,中国的汽车工业从此开始起步,开启了中国汽车工业滔滔不息的源头。改革开放40多年以来,我国汽车工业超高速发展,汽车产量由1977年的12.5万辆增长到2021年的2600多万辆,其中轿车的发展更为迅猛,我国已成为世界第一大汽车生产国和第一大汽车销售市场,汽车产业已成为国民经济真正的支柱产业。我国汽车工业的突飞猛进,也带动了汽车涂装行业的飞速发展。
汽车涂装已成为当今最现代化工业涂装的典型代表之一。我国的汽车涂装工艺技术水平和涂装质量已与国际接轨,虽然在环保、节能减排和资源利用率方面部分工厂尚存在一定差距,但我国汽车涂装工艺技术已产生了质的飞跃。
近20年内新建的汽车车身涂装线,引进了很多先进的、现代化的涂装设备及涂装工艺技术,可称为世界一流,新建的轿车车身涂装线基本上汇集了世界各国汽车涂装领域尖端技术。外饰塑料件(如保险杠、护条等)涂装和车架、车轮(钢制和铝车轮)、底盘件、传动轴、减振器等汽车零部件涂装生产线已有数百条,随着汽车品种的增多、产量的增加、技术的进步及人民生活水平的提高,人们对汽车装饰性和使用寿命的要求逐年提高。流水线生产的汽车车身几乎100%采用喷浸结合的三元锌盐磷化处理和阴极电泳涂装工艺,采用摆杆式、旋转浸渍式或悬挂推杆输送链输送车身;采用高速旋杯式自动静电喷涂往复机喷涂中涂、面漆,进入21世纪以来,该工艺又被智能化的机器人杯式自动静电喷涂机所替代,进一步提高了喷涂柔性和涂装效率;在中涂、面漆喷涂区,烘干室和其他手工作业区采用滑橇输送机或倒置式积放输送机等地面输送系统,能实现自由分流或合岔、横向车转移、上下垂直升降、调整输送间距和积放等功能。车身用喷漆室全部采用上供风下抽风湿式大型喷漆室,确保在高清洁度的空间环境下进行涂装作业。车身底板下表面喷涂车底涂料,所有缝隙都涂密封胶,以提高缝隙的耐蚀性、车身的舒适性和密封性。
轿车车身涂装工艺与国际接轨,采用了以下典型涂装工艺流程:
1)阴极电泳底漆→烘干→中涂→烘干→本色面漆→烘干(即3C3B涂装体系)。
2)阴极电泳底漆→烘干→中涂→烘干→底色漆(闪光或本色、晾干)+罩光清漆→烘干(即面漆的双层涂装工艺,也可称为4C3B涂装体系)。
商用车驾驶室涂装工艺虽还是两层工艺为主,但是已有轿车化的趋势,部分面漆采用金属闪光色。
因市场竞争激烈,每年都有几十种新产品、车型和色彩上市,各种色彩的金属闪光色、珠光色占较大的比例,以符合时尚潮流和适应个性化的需求。汽车用涂料已实现了全面的更新换代,并已开始向新一代的环保型(低VOC型、水性化)方向发展。汽车涂装的发展历程由强化防锈技术措施(延长车身使用寿命)、提高外观装饰性(如鲜映性、耐酸雨性、耐划伤性等),削减VOC(挥发性有机化合物),向降低VOC、CO2、成本和提高品质四方面同时兼顾发展。
汽车修补涂装也与汽车的发展相适应,以满足用户的需求,实现生产组织合理化,对新技术、新材料、新工艺的探索、尝试,总是在不断地推陈出新。近年来其发展动态有以下几点:对修补涂装的质量要求更高;对新材料的不断适应;追求修补涂装生产的合理组织;面向国际化。
简而言之,我国汽车工业起步于20世纪50年代,第一辆解放牌汽车下线以前,我国只有汽车修配业,汽车涂装只是作坊式的汽车修补涂装。经过70多年的发展,我国汽车涂装逐步走向现代化,并逐渐向世界先进水平靠拢。我国汽车涂装变革过程大概可以分为四个阶段,见表1-3。
表1-3 我国汽车涂装发展的四个阶段
在过去20多年中,中国已经发展成为全球第一大涂料生产国,并且据相关统计数据显示,2020年后中国汽车保有量已成为世界第一,但是水性漆需求占比还是不足,有待进一步提升。而汽车产业的快速发展,更是带动了相关水性漆产业和产品的升级。现今,环保、轻量化、新能源化、智能化等新的行业趋势的发展,引发了汽车行业新一轮的技术变革,对包括水性漆在内的整个供应链提出了新的要求和挑战。
首先在环保方面,由于大气中的挥发性有机物(VOC)一部分是由溶剂型涂料施工过程中产生的,因此近年来,国家和地方纷纷出台相关政策,推进挥发性有机物污染治理,完善涂料等产品VOC限制标准,鼓励推广使用水性涂料和高固体分低VOC涂料,所以兼具优异环保特性和高性能的水性化和高固体分涂料将是未来发展主流。高固体分涂料和水性涂料各有优势,水性涂料对降低VOC排放有帮助,而高固体分涂料则对降低二氧化碳的排放有帮助,适用于需要将现有传统涂装车间改造为符合环保需求的合规涂装车间。其次,随着国家环保制度的不断完善,先进车企逐渐新能源化,促使水性漆涂装技术的日益完善,车企的发展变革,或将带动汽车水性漆行业推出一系列与新能源汽车有关的全方位水性漆解决方案。