汽车免中涂工艺探讨

涂料工业：

摘要：介绍了汽车免中涂工艺的应用背景及工艺特点，将免中涂工艺与传统的三涂两烘（3C2B）工艺进行了对比，同时也比较了各厂家免中涂工艺的差异，结果表明：免中涂工艺在保证了与传统3C2B工艺一致的涂膜外观水平和材料性能的前提下，简化了涂装工艺，降低了能耗，减少了污染物排放，节省了成本，提高了整车的利润空间，是目前最具发展前景的涂装技术之一。

关键词：免中涂；汽车涂装；VOC；节能；环保

近年来，节能环保是世界发展的主题，世界各国的汽车制造企业在此方面都投入大量资金进行研究，不断改善工艺设备，提升工艺水平。汽车涂装是汽车制造主要过程之一，其能耗约占汽车制造过程总能耗的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重要的意义。

水性免中涂工艺是目前开发的最新涂装技术，相对于传统的三涂两烘（3C2B）工艺，其在涂膜质量满足各项性能指标的基础上，取消了中涂，将中涂层的功能特性集成到涂料体系的其他组分中，减少了涂料耗量，降低了运行能耗和VOC的排放量。免中涂工艺优化和简化了涂装，能达到节能减排和降低运行成本的目的，被认为是目前最具发展前景的涂装技术之一。本研究从材料、工艺等方面对免中涂进行了概述。

1 免中涂工艺简介

不同涂料厂商的免中涂工艺在名称及工艺流程上均有所不同，目前主流工艺名称有：巴斯夫公司的IPⅡ、PPG公司的B1B2、艾仕得公司的Eco-concept以及凯柏立邦公司的IPP工艺。其中IPⅡ、B1B2 及IPP为相似工艺，可混线生产。若在线体设计时，考虑到Eco-concept、IPⅡ、B1B2 及IPP的异同点，Eco-concept、IPⅡ、B1B2 及IPP工艺一样可以混线生产，目前上海大众公司绝大部分线体都是Eco-concept、IPⅡ及B1B2混线生产。

2 免中涂与传统3C2B工艺对比

传统3C2B涂装工艺流程：电泳（烘烤）─中涂（烘烤）─色漆+清漆（烘烤）；免中涂涂装工艺流程：电泳（烘烤）─色漆1+色漆2─预烘干─清漆（烘烤）。

以艾仕得公司的Eco-concept为例，免中涂涂装工艺在传统工艺的基础上取消了中涂及中涂烘干工序，以喷涂二道色漆层达到中涂+色漆的效果，如图1所示。

3 免中涂工艺间对比

各厂家免中涂工艺对比见表1。

注：B或者BC是Base coat（色漆）的缩写；

B1或BC1指表面喷涂的第一层色漆；

B2或BC2指表面喷涂的第二层色漆。

由表1中工艺流程差异对比可知：

（1）IPⅡ、B1B2 及IPP的喷涂方式是外─内─外；

（2）Eco-concept的喷涂方式是内─外─外。

4 免中涂材料对比

在传统3C2B涂装体系中，中涂层是一个非常重要的涂层，主要有五大功能，分别是：（1）填充功能；（2）吸收紫外线功能；（3）抗石击功能；（4）发色功能；（5）遮蔽功能。如果取消中涂层，紫外线会透过面漆层（底色漆+清漆）照射到电泳底漆层，使电泳涂层产生光氧化分解和粉化，造成电泳层与面漆层结合力的降低，最终导致面漆层龟裂和剥离。在免中涂工艺中，“中涂”其实并没有真正消失，只是采用第一道底色漆涂层替代中涂功能。同样是第一道底色漆涂层，各厂家材料及组成也各有不同，如表2所示。

IPⅡ、B1B2及IPP工艺中，第一层底色漆（B1）是用的功能性涂料，其中加入了UV防护颜料和界面稳定剂等成分，其涂层功能体现在抗石击、抗紫外（可见光）、填充和部分预着色等方面；第二层底色漆（B2）用的是装饰性涂料，其涂层功能主要是赋予整个涂层色彩和绚丽效果。

从表2可以看出，这3种工艺中，B1和B2是不同的材料，B1为单组分实色漆，不需要预烘，23 ℃闪干5 min即可，一般有白和灰2种颜色，B1与B2的搭配主要根据颜色而定，大多数遮盖力好的颜色（如银色、灰色、黑色、蓝色、褐色等）可以都搭配一个浅灰色B1即可，对于遮盖力较差的颜色（如白色、红色、黄色等）根据具体颜色情况，供应商会推荐使用同色的B1，以实现对颜色的控制；而Eco-concept工艺中，B1为双组分色漆，由色漆和固化剂组成，混合体积比一般为1∶01。

B2是单组分色漆，不需加入固化剂，除个别高穿透率颜色外，B2和B1相同的材料。对于黑、白等实色漆，无论是IPⅡ、B1B2、IPP工艺，还是Eco-concept工艺，都可以实现第二道色漆一站喷涂（所谓一站喷涂指的是本来需要各喷涂一次B1和B2的情况，现在关闭B1工位，仅用B2工位便可一次喷涂而成）。

目前，IPII、B1B2、IPP水性免中涂工艺都必须使用双组分（2K）清漆，在缺失中涂的情况下，喷涂清漆前的表面粗糙状态略差于传统工艺，故用2K清漆能弥补缺失中涂的不足，漆膜外观明显好于单组分清漆。

5 免中涂与其他工艺VOC排放对比

HJ/T 293—2006《清洁生产标准 汽车制造业（涂装）》中要求：VOC排放量要求≤40 g/m²； 《重点区域大气污染防治“十二五”规划》提出：新建机动车制造涂装项目，小型乘用车单位涂装面积的VOC排放量要求≤35 g/m²。广东省地方标准《表面涂装（汽车制造业）挥发性有机化合物排放标准》中涂装生产线单位涂装面积的VOC排放量限值要求Ⅱ时段（2013年1月1日起）排放量≤20 g/m²。

2013年9月10日国务院印发“大气污染防治行动计划”强调节能环保准入，全面推行清洁生产，对重点行业进行清洁生产审核。

免中涂与其他工艺VOC排放量对比见表3。

由表3可见，免中涂较其他传统工艺VOC排放有较大的优势，完全能满足国家及地方的VOC排放要求。

6 免中涂与传统3C2B水性成本对比

免中涂成本降低对比见表4。

免中涂工艺可取消传统工艺中的中涂喷涂及烘干工序，因此可减少和中涂工艺相关的人力、物力、设备、资源等的投入。

（1）人力及运营：

①减掉了中涂工段的中涂内表面喷涂及中涂后打磨擦净工人；

②减掉了中涂工段的消耗品（中涂涂料、过滤器材、砂纸、粘性擦布、手套等）；

③减掉了中涂车间的清洁维护费用；

④减掉了中涂线（机器人、烘干炉、喷漆室、机械化等）的维修费用。

（2）先期设备：

①减掉了中涂机器人和输漆系统；

②减掉了中涂喷漆房、闪干区和烘房；

③减掉了中涂的打磨间和擦净区；

④减掉了中涂的场地和位置。

（3）能耗：

①减掉了中涂工段喷漆间的全部水、压缩空气和能源消耗（空调送排风等）；

②减掉了中涂工段烘房的能源消耗。

由表4可见，从成本考虑，免中涂较其他传统工艺有较大的优势，在设备、人员、能源及运营等其他方面都降低了约15%，增加了整车利润率。

7 免中涂工艺控制难点

颜色实现性较差。颜色在实验室阶段设计并开发成功后，很难在免中涂的线体中完全实现。由于底色漆1、底色漆2为“湿碰湿”工艺，相互混溶，经常会出现设计的颜色和最终量产的颜色偏离较大的现象。采用同色底色漆1，可以有效改善各种颜色的实现。

基础底材粗糙度影响最终外观，需要严格控制底材和电泳涂层的粗糙度。底面粗糙度较差，且底色漆1涂层的填充性不足，会导致板材、电泳涂膜表面粗糙度会直接影响面漆外观，所以必须将电泳涂层表面粗糙度控制在Ra≤0.4 μm（量程为17.5 mm），并建议辅助长短波监控，长波小于35，短波小于40，电泳涂层不能挂灰，否则会严重影响涂膜外观和涂层性能，且必须配套使用双组分清漆以改善涂膜外观质量。

免中涂工艺使用的是双组分清漆，且艾仕得的第一道色漆也是双组分色漆，需要特别注意对雾化器的清理。雾化器如不及时清洗或清洗不彻底，产生的凝胶将导致继续喷涂时极易产生涂膜胶状颗粒或气泡，严重影响涂膜质量，长时间停台会直接导致雾化器固化堵塞，无法正常工作。

为保证涂膜耐紫外线能力，必须严格控制色漆涂膜膜厚。由于缺少中涂层，如果日光中的紫外线不能被色漆层中的抗紫外助剂和颜料吸收，就会透过色漆层而进入电泳层，最终导致电泳层和底色漆层分离剥落。不同的免中涂供应商的色漆设计膜厚略有差别，但只要按照供应商的产品设计要求进行膜厚的控制，一般不会出现耐紫外后涂膜剥落的现象，故上海大众等公司生产线喷房内色漆脱水后设有专门检测色漆湿膜膜厚的机器人工位，对每一台车进行膜厚监测。

8 结语

免中涂工艺在涂膜质量满足汽车涂层各项性能指标的基础上，免去了中涂工序，达到了节能、减耗、环保、降成本的目的，是未来汽车涂装技术的发展趋势。

作者简介：高伟峰（1986—），男，本科，主要从事汽车涂装方面的研究。

长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心。

来源：《涂料工业》2015年第3期，参考文献略

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