Куда ведет будущее технологий окраски?

Материалы для окраски, технологии окраски, оборудование для окраски и управление окраской — это четыре основных элемента автомобильной окраски, которые взаимно дополняют друг друга, способствуя прогрессу и развитию технологий и процессов окраски.

21-й век называют новым веком, ориентированным на окружающую среду, охрана окружающей среды привлекает внимание всего мира и стала одной из самых актуальных тем для исследования человечества. Окраска автомобилей и их компонентов является одним из этапов производства автомобилей с наибольшими затратами энергии и наибольшим количеством отходов. Поэтому снижение загрязнения от окраски, снижение затрат на окраску и повышение качества окраски всегда были темой развития технологий окраски.

Применение новых материалов для окраски. Применение новых материалов для окраски является предвестником прогресса в технологии окраски, при постоянном удовлетворении требований к производительности покрытия основная цель заключается в использовании материалов, которые могут снизить загрязнение и снизить затраты на окраску. Дегидраторы на основе биодеградируемых активных веществ, безникелевые фосфатные жидкости, фосфатные жидкости без нитритов, безхромовые пассивирующие агенты, низкотемпературные дегидраторы (температура обработки 43°C), низкотемпературные (35°C) фосфатные жидкости с низким содержанием осадка (на 10-30% ниже обычных), безсвинцовые и безоловянные катодные электрофоретические покрытия и катодные электрофоретические покрытия с низкой температурой отверждения (160°C 10 мин), низким уровнем нагрева (менее 4) и низким уровнем летучих органических соединений (0.4-0.8) были широко применены в Европе и Японии на протяжении многих лет. В Северной Америке и Европе уже начали применять вторичные электрофоретические покрытия, которые могут заменить традиционные промежуточные покрытия. В Европе некоторые автомобильные компании в последние годы полностью перешли на водные покрытия на новых линиях окраски, и уровень выбросов летучих органических соединений уже ниже 35 г/м2, как требует законодательство (TA-Luft, Германия, 1995 год). С начала 90-х годов все новые линии окраски используют электрофоретические грунтовки или порошковые покрытия, промежуточные покрытия используют водные покрытия или материалы с высоким содержанием твердых веществ, а верхние покрытия используют водные грунтовки с высоким содержанием твердых веществ. В настоящее время порошковые лаки уже начали применяться для окраски кузовов легковых автомобилей. После промышленного применения порошковых лакокрасочных материалов, порошковые металлические грунтовки также были коммерциализированы. В Северной Америке порошковые промежуточные покрытия уже применяются в промышленности на протяжении многих лет, в то время как водные верхние покрытия быстро распространяются в последние годы, а применение промежуточных и верхних покрытий с высоким содержанием твердых веществ также довольно распространено. Технология применения ультрафиолетовых (UV) отверждаемых покрытий в автомобильной окраске в Европе и США уже близка к зрелости. Япония также активно разрабатывает и продвигает водные покрытия, покрытия с высоким содержанием твердых веществ и покрытия с очень высоким содержанием твердых веществ.

С ухудшением глобальной окружающей среды мы должны значительно повысить устойчивость автомобильных покрытий к кислотным дождям и устойчивость к царапинам. В последние годы широко применяются электрофоретические грунтовки с высокой проницаемостью и низким содержанием пигмента, устойчивые к кислотным дождям и царапинам верхние покрытия, многоцветные промежуточные покрытия и покрытия с использованием технологии контроля вязкости. Крупные автомобильные компании в нашей стране по применению материалов для предварительной обработки и электрофоретических покрытий не сильно отстают от международного уровня, но поскольку для применения водных промежуточных и верхних покрытий необходимо использовать специальное оборудование, это увеличивает затраты на окраску. Несмотря на то, что иностранные совместные предприятия обладают возможностью производить водные промежуточные и верхние покрытия в стране, в автомобильной окраске все еще используются традиционные промежуточные и верхние покрытия на основе растворителей с низким и средним содержанием твердых веществ, а выбросы летучих органических соединений в процессе окраски значительно отстают от Европы. Технология и оборудование для окраски. За последние десять лет прогресс в технологии и оборудовании для окраски в основном проявляется в применении экологически чистых материалов для окраски, снижении выбросов сточных вод и отходов, снижении затрат и оптимизации производственного процесса автомобилей. Благодаря прогрессу в материалах для окраски, проектирование системы покрытия кузова также претерпело революционные изменения, несколько типичных новых систем окраски и новых технологий уже используются или будут использоваться в промышленном производстве. В настоящее время уровень технологий и оборудования для окраски в нашей стране в целом соответствует уровню Европы и США десять лет назад, некоторые предприятия на новых линиях окраски применяют некоторые современные международные передовые технологии.

1. Технология экономии воды и утилизации отходов. Предварительная обработка и электрофорез являются этапами, на которых расходуется наибольшее количество воды и выбрасывается наибольшее количество сточных вод в процессе окраски автомобилей. С развитием технологий мембран стало возможным использовать мембранные технологии (UF и RO) для утилизации дегидраторов, регенерации воды для мойки и сточных вод предварительной обработки, что позволяет реализовать действительно замкнутый цикл мойки электрофореза. В настоящее время мембранные технологии уже начали применяться. В последние годы, с промышленным применением экологически чистых покрытий в развитых странах, также были применены некоторые технологии повторного использования покрытий (такие как технологии повторного использования порошковых суспензий, технологии утилизации порошковых грунтовок и лаков, технологии флокуляции и сушки отработанных красок, технологии утилизации водных красок с помощью ультрафильтрации, охлаждения и электростатической адсорбции, технологии утилизации водных красок с помощью распыления и т.д.), что позволило значительно повысить коэффициент использования покрытий на линиях окраски и максимально сократить выбросы отработанных красок. В настоящее время в нашей стране недостаточно внимания уделяется экономии воды и комплексному использованию отходов в процессе окраски, а в применении новых технологий мы относительно отстаем.

2. Несколько новых технологий окраски кузова. Обратный процесс: сначала на внешнюю поверхность кузова наносят порошковое покрытие, затем после термического плавления выполняется электрофоретическая окраска, после чего порошковое и электрофоретическое покрытия одновременно сушатся. Использование этой технологии позволяет сократить расход электрофоретических покрытий примерно на 60%, заменяя электрофоретическую грунтовку и промежуточный слой на внешней поверхности кузова порошковым покрытием толщиной 70 м, отменяя промежуточный слой и процесс сушки, что позволяет сэкономить материалы и энергозатраты, а также снизить выбросы летучих органических соединений. Вторичный электрофорез: используется двухслойный электрофоретический материал, второй слой электрофореза (35-40 м) заменяет промежуточный слой. Автоматизация процесса электрофореза обеспечивает высокую стабильность и надежность, высокий процент первого прохода, высокий коэффициент использования материалов и низкие капитальные вложения (не требуется система кондиционирования), что позволяет сэкономить до 48% затрат, снизить частоту ремонтов и выбросы отработанных красок и летучих органических соединений от традиционных промежуточных покрытий. Интегрированная технология окраски (концепция трехслойного покрытия): используется функциональный слой (15 м) того же цвета, что и верхнее покрытие, заменяющий промежуточный слой, между функциональным слоем и верхним покрытием не требуется сушка, промежуточный слой отменяется, что значительно повышает производительность и снижает выбросы летучих органических соединений.

3. Технология покрытия вместо окраски пластиковых деталей. Технология покрытия представляет собой предварительно изготовленное покрытие, подходящее для термоформования, его свойства и внешний вид после термоформования очень близки к традиционным покрытиям, полученным методом обжига. Эта технология в основном применяется в производстве пластиковых деталей, с использованием технологии прессования с формовкой или внутренней формовки, предварительно изготовленное композитное покрытие формуется одновременно с формованием пластиковых деталей, образуя бездефектные окрашенные детали. Каркас кузова изготавливается с использованием традиционной технологии штамповки и сварки, в покрасочной камере окрашивается только каркас кузова, а верхнее покрытие наносится с использованием технологии порошкового распыления. Поскольку площадь внешней поверхности каркаса кузова относительно мала, цвет верхнего покрытия не обязательно должен совпадать с цветом покрывающих деталей, достаточно одного темного и одного светлого цвета. Большие покрывающие детали изготавливаются с использованием технологии покрытия, и цвет может быть в тысячах вариантов. Это значительно упрощает технологию окраски кузова, снижает затраты на окраску и позволяет снизить выбросы летучих органических соединений до 7 г/м2, что значительно ниже требований европейского законодательства по выбросам.

4. Концепция окраски кузова P2ZERO. Концепция P2Zero подразумевает безотходное производство в покрасочной камере. При соблюдении строгих экологических требований и требований качества пользователей, снижаются затраты на обработку отходов, уменьшаются операционные затраты покрасочной камеры и упрощается технология окраски. Антикоррозийная грунтовка кузовных стальных листов наносится до изготовления деталей, кузов, поступающий в покрасочную камеру, не требует повторного нанесения грунтовки, достаточно нанести один слой порошковой основы и один слой порошкового лака, что позволяет максимально сократить время ожидания в процессе, отменить традиционную смешивальную камеру, сделать процесс более гибким, исключить антикоррозийную обработку от стального листа до окрашенного кузова, полностью устранить проблемы с антикоррозийной защитой традиционных сварных швов и полостей, сэкономить площадь покрасочной камеры, снизить затраты на обработку отходов, исключить систему отработанных красок и систему утилизации, отсутствие вытяжки из покрасочной камеры, загрязнение воздуха и твердые отходы стремятся к нулю, отсутствие жидких выбросов, эффективность производства и использования красок более 95%, отсутствие запаха и опасности.

5. Окраска деталей шасси. В развитых странах для окраски деталей шасси обычно используются фосфатирование, катодное электрофорез или порошковая окраска, при этом детали сначала проходят электрофорез или порошковую окраску, а затем собираются, в зависимости от необходимости, на сборку наносят верхний слой краски с низкотемпературной или комнатной сушки. Поскольку катодный электрофорез и порошковое покрытие обладают хорошими механическими свойствами, некоторые механические обработки деталей могут проводиться после окраски, что позволяет избежать коррозии деталей из-за длительного времени обработки до окраски. Каркас и детали шасси в основном изготавливаются из горячекатаных листов и отливок, перед формованием или окраской часто подвергаются обработке дробеструйной или пескоструйной. Обработка кислотами постепенно устаревает. В настоящее время в Китае масштабы производства окраски деталей в целом относительно малы и отстают. Ситуация с легковыми и другими маломестными автомобилями относительно лучше, тогда как технологии окраски и уровень используемых красок для грузовиков, автобусов и сельскохозяйственных транспортных средств не высоки.

6. Новые транспортные машины для окраски. В настоящее время в Китае для предварительной обработки и электрофореза на линиях окраски кузовов используются типичные транспортные машины, такие как толкательные цепи, качающиеся цепи и программируемые тали. У каждой из них есть свои плюсы и минусы, общим недостатком является то, что они не могут решить проблему эффективного удаления воздуха из множества полостных структур внутри кузова, особенно проблемы с воздушными мешками внутри крышки кузова. Эти участки не могут быть подвергнуты фосфатированию и электрофорезу. После появления новых многофункциональных шаттлов (Vario-Shuttle) и роликовых транспортных машин (RoDip) не только были решены эти проблемы, но и унаследованы все преимущества вышеупомянутых транспортных машин. Многофункциональный шаттл также обладает функцией реализации различных технологий на одной производственной линии, полностью соответствуя требованиям автоматизированного гибкого производства окраски. Эти два типа транспортных машин уже начали применяться на новых линиях окраски кузовов в стране.

7. Улучшение структуры и функций другого оборудования для окраски. В Европе структура оборудования для окраски в основном из нержавеющей стали, электрические схемы оборудования спроектированы внутри его структуры, исключены электрические трубопроводы, модульный дизайн оборудования и трехмерная планировка цеха максимально обеспечивают высокие требования к чистоте и безопасности. Новое поколение сушильных камер без внешних воздуховодов и внутреннего радиационного усиления конвекции значительно повышает тепловую эффективность и равномерность температуры сушки. С развитием технологий робототехники автоматические машины для окраски кузовов постепенно заменяются роботами для распыления с множеством степеней свободы, распыление и герметизация в значительной степени осуществляются автоматически, что делает их более подходящими для гибкого производства. Механические цепи передачи в основном изготавливаются из неметаллических материалов, что значительно снижает уровень шума при передаче. Управление окраской включает в себя заказ материалов для окраски, контроль качества материалов и контроль процесса выполнения работ. Из-за разнообразия материалов, используемых в автомобильной окраске, их подверженности порче в процессе хранения и транспортировки, длительности технологического процесса и множества параметров, которые необходимо контролировать, сложность управления автомобилестроением является наивысшей. В странах с развитой автомобильной промышленностью развитие материалов для окраски автомобилей способствовало прогрессу технологий окраски автомобилей. Для снижения затрат на окраску способ поставки также изменился с единственного поставки материалов на системную поставку. Системная поставка началась в начале 90-х годов XX века и в настоящее время в Европе и США уже в основном распространена. Крупные автомобильные производители всегда придавали большое значение управлению окраской, что значительно упростило управление окраской на заводах по производству автомобилей, повысило процент успешной окраски и снизило производственные затраты. В настоящее время этот способ управления в китайских автомобильных компаниях все еще находится на стадии испытаний. В последние годы некоторые сильные компании по производству материалов для окраски и оборудования для окраски также представили модель BOT, согласно которой покрасочные цеха автомобильных компаний строятся за счет инвестиций компаний по производству материалов или оборудования для окраски, которые также отвечают за управление производством, в соответствии с производственным планом автомобильной компании. Автомобильной компании поставляется качественное покрытие. Автомобильной компании необходимо лишь установить технические стандарты и контролировать качество окрашенной продукции. Это станет одной из основных тенденций в управлении окраской. Технология окраски автомобилей в нашей стране постепенно приближается к международному уровню, но развитие все еще неравномерно. Что касается обеспечения качества окраски, несколько крупных производителей легковых автомобилей уже достигли международного уровня, но в общем сравнении все еще существует разница примерно в 10 лет, в основном в области технологий чистого производства; что касается ключевых технологий оборудования для производства окраски автомобилей, наша страна, вероятно, в течение длительного времени будет в значительной степени зависеть от импорта. Ожидается, что в течение следующих 10-15 лет уровень окраски автомобилей в нашей стране полностью интегрируется с международным, ускоряя применение технологий по экономии ресурсов и охране окружающей среды.