1　創建綠色涂裝工廠的意義

　　隨著現代化和工業化的發展，各種工業污染源對地球環境的污染越來越嚴重，涂裝工業產生的污染尤為突出。如果再不進行有效的預防和治理，將會嚴重影響人類的生存環境和國民經濟的持續發展。創建“綠色涂裝工廠”是涂裝工業發展的必然趨勢。綠色涂裝工廠的建設和投入使用實現了減少VOC排放量，降低各種廢棄物排量，減少CO₂排放量，降低能源資源耗量，降低設備裝機功率，提高生產效率，改善人類職業健康。因此，在保證涂裝質量的基礎上，創建綠色涂裝工廠，造福于人類的健康和生存具有極其重要的意義。

2　綠色涂裝工廠應用技術

2.1　綠色涂裝工廠建設思路

　　綠色涂裝工廠的建設目標是在涂裝過程中產生更少的能源輸入、涂料消耗、溶劑消耗、水消耗、VOC排放、CO₂排放、廢水排放、顆粒物排放、各種廢棄物排放；具有更高的生產效率和更優良的工作環境。

　　建設綠色涂裝工廠需要選擇節能、環保和最優的人機工程涂裝工藝技術方案，通過技術進步，應用新工藝、新材料、新裝備、節能環保技術和先進的科學管理，優化和簡化工藝及工序實現最終目標。

2.2　綠色涂裝工廠集成技術

　　所謂“綠色涂裝工廠”就是具有節能、減排、環保、省資源、降成本等功效的涂裝車間。它應用的涂裝材料、工藝和裝備主要包括：前處理轉化膜材料（氧化鋯和硅烷）、水性涂料、粉末涂料等，水性漆3C1B工藝、水性漆免中涂工藝（雙底色工藝）和粉末涂裝工藝等，滾浸輸送設備、新型輸送系統（滑橇、摩擦鏈）、干式噴漆室、全自動機器人噴漆及先進的換色技術、節能型烘干室、智能化生產能耗監控優化技術等

。

⑴綠色涂裝工藝

　　氧化鋯轉化膜處理工藝

　　氧化鋯轉化膜處理工藝是無磷酸鹽前處理技術，取消表調工序，縮短了成膜處理時間和設備長度；沉渣減少90%以上，消除了P、Ni、Mn，與磷化處理工藝比較F離子減少到小于1/8。

　　ZrO轉化膜工藝與磷化工藝比較結果見下表。

　　ZrO轉化膜與磷化比較

　　硅烷轉化膜處理工藝

　　硅烷轉化膜處理工藝是無磷酸鹽前處理技術，取消了表調和鈍化工序，縮短了工藝時間和設備長度；適用多種金屬底材（冷軋板、鍍鋅板、鋁板、預涂板）的混線處理。消除了重金屬P、Ni等，出渣少，耗水少，廢水少；具有環保、節能、操作簡便、低成本等優點。

　　電泳工藝

　　新型節能低溶劑低沉降電泳漆，很好的控制了顏料沉降。電泳涂裝停產時，槽液停止攪拌可達10天。取消備用電源，節約攪拌能耗、維護和廢棄物處理費用，減少了CO₂排放。

　　水性漆3C2B工藝

　　采用水性涂料和粉末涂料替換溶劑型涂料。

　　① 水性漆3C2B涂裝工藝：陰極電泳（CED）涂料+水洗中涂漆+水性底色漆+2K溶劑型清漆涂裝工藝體系，實現每平方米被涂面積VOC排放量少于35克。

　　② 水性漆粉末涂料3C2B涂裝工藝：陰極電泳（CED）涂料+粉末中涂+水性底色漆+粉末清漆涂裝工藝體系，使每平方米被涂面積VOC排放量少于10克成為可能。

　　水性漆“三濕”工藝

　　水性漆“三濕”（3-wet）工藝即為3C1B涂裝工藝。取消中涂烘干和中涂后的打磨工序，使工藝簡化和緊湊，提高生產效率，實現節能減排。

　　水性漆免中涂工藝

　　水性漆免中涂工藝即為雙底色工藝（2C1B），使涂裝工藝更簡化、緊湊、精益、降成本，更節能減排。大眾公司推行的“2010工藝”屬于這種工藝。此工藝更有推廣價值。

　　水性漆2C1B與3C2B工藝比較的結果見下表。

　　水性漆2C1B與標準3C2B比較

　　粉末工藝

　　粉末工藝作為車身涂裝工藝，主要用于中涂和罩光清漆涂裝。粉末工藝環保性最好，組合涂裝體系是實現節能減排目標的重要方法之一。

⑵綠色涂裝裝備技術

　　前處理電泳翻轉輸送技術

　　翻轉輸送技術主要包括RoDip、SHUTTLE（多功能穿梭機）、J-Flex輸送系統，它具有比推桿鏈、擺桿鏈輸送系統長度短，節省投資、運行和維護保養費用，節省投槽時的化學品用量，節水，節電，節能等優點；日后的清潔維護工作量和廢水排放量顯著減少。新型RoDip V和E│SHUTTLE都是單臂式承載輸送結構，節能減排更佳。

　　電泳設備逆向流循環技術

　　電泳槽循環系統實現槽液逆向流循環，槽兩端設溢流槽，槽液流動與工件運行方向相反，顯著提高電泳質量。循環次數和能耗減半。

　　烘干設備廢氣凈化技術

　　推廣使用的直通型烘干室，解決了進出口熱損失耗能問題。廢氣焚燒采用TAR或RTO系統，有毒物質被處理；使廢氣余熱回收再利用，排煙溫度顯著降低，實現節能減排。

　　干式噴漆室節能減排技術

　　應用新型干式漆霧捕集分離器技術節能減排，其優點是低運行成本、維護成本，低作業環境噪音；無廢水處理，噴漆室用水節省80～90％；噴漆室中使用90%～95%的循環風和5%～10%的新風；與濕式噴漆室比較能耗節省60%～70％；無惡臭氣味，改善了工廠環境和員工工作條件。

　　干式與濕式噴漆室節能減排比較見下表。

干式與濕式噴漆室節能減排比較

　　全自動機器人噴漆及換色技術

　　應用機器人噴涂車身內外表面，使涂層質量提高約25%左右。應用彈夾式或線性換色閥技術自動換色，油漆損失小于10ml。可以取消編組功能，縮小生產面積，實現省材料，節能減排。

　　智能化生產能耗監控優化技術

　　涂裝工廠智能化生產能耗監控技術日趨成熟，記錄生產過程中各種有關數據，分析、評估實際能耗情況。通過對各個生產區域能耗的自動監控、識別和調整，實現對能耗過高的區域制定節能對策，及時優化節能。如DURR公司新開發的EcoEMOS Energy軟件模塊。

⑶土建公用節能減排

　　重視建筑節能

　　重視采用節能型建筑和使用節能材料，加強墻壁和屋面保溫；廠房空間盡量減少凈空高度，提高節能效果。

　　公用節能減排

　　廠房采暖通風采用節能溫控系統自動調節，變頻技術控制送排風量，空調裝置設回風系統，合理利用回風量，節省空調能耗。

　　加熱源應用太陽能、地源熱泵等節能技術。

　　變壓器盡可能靠近負荷中心，降低運行中的低壓損耗。

　　合理延長涂裝設備的預熱時間，減少最大耗能量，降低能源供應負荷。

　　污水處理采用中水回用系統，合理利用水資源減少排放。

　　公用設備的選用充分考慮節能減排優質產品。

⑷典型的綠色涂裝工廠

　　① DURR公司為大眾公司建設的綠色涂裝工廠

　　采用綠色涂裝工藝（大眾2010工藝）、RoDip滾浸輸送設備、EcoDryScrubber干式噴漆室、全自動機器人噴漆以及換色技術(EcoBell2 /EcoBell3霧化系統、EcoICC線性換色器)、TAR烘干廢氣焚燒凈化技術、熱回收技術、EcoEMOS優化能源管理技術等。工廠每年CO₂排放量減少30%，天然氣減少30%，生產用水減少80%，電量減少50%,VOC排放量減少70%。綜合能耗降低40%～50%。

　　② EISENMANN公司推薦的綠色涂裝工廠

　　采用綠色涂裝工藝、多功能穿梭機（E│SHUTTLE新型單臂翻轉）、E│SCRUB干式噴漆室、全自動機器人噴漆以及新型換色技術、BlueMAX Burner燃燒器廢氣焚燒凈化技術、熱回收技術、工廠太陽能供熱技術等。在節省熱能方面效果十分顯著，單車涂裝能耗下降40%。

　　③ GEICO公司推薦的綠色涂裝工廠

　　采用綠色涂裝工藝、J-Flex翻轉輸送系統、Dryspin干式噴漆室、全自動機器人噴漆以及換色技術、節能烘干技術等，顯著降低了運行成本。僅對滾浸輸送系統和干式噴漆室與擺桿輸送系統和濕式噴漆室兩項比較，可實現單車減少能耗115千瓦時。

3　綠色涂裝工廠創建啟示

　　從減少污染氣體（VOC、CO₂）排放，減少涂裝污水和廢棄物排放，減少涂料和溶劑的消耗，降低運行成本和能耗，提高生產效率，營造優良的人機工程工作環境已經達到的諸多效果看，這是未來涂裝發展的必然趨勢。

　　成都一汽大眾綠色涂裝工廠是目前國內外最好的樣板工廠之一：采用大眾2010工藝、第三代RO-Dip翻轉輸送系統、EcoDryScrubber 干式噴漆、車身內外部全機器人自動噴涂、EcoLCC 線性換色器供漆、TAR 廢氣焚燒爐等，VOC排放量減少到24g/m²以下，每年可以減少CO₂排放量約9000噸。

　　綠色涂裝工廠與傳統涂裝工廠的數據比較見下表。

綠色涂裝工廠與傳統涂裝工廠數據比較

　　綠色涂裝工廠與傳統涂裝工廠比較能耗和廢氣排放指標都降低40%以下。國內合資企業采用傳統涂裝工藝（CED+3C2B）、設備全部引進并且節能最好的涂裝工廠，生產轎車單車能耗約0.1943t標煤。國內大多數轎車傳統涂裝工藝涂裝線遠大于此值。

　　按照能耗降低40%，單車能耗0.1943t標煤計算，年產15萬輛轎車涂裝線至少每年可節能11658t標煤。如果我國今后都按綠色涂裝工廠建設新涂裝線，其節能總量將十分顯著。

　　據國外經驗介紹綠色涂裝工廠與傳統涂裝工廠相比，生產每一輛涂裝車身CO₂的排放量可減少100kg以上。按100kg CO₂/輛計算年產15萬輛轎車涂裝線，每年至少可減少CO₂的排放量達15000t。歐洲允許改造后采用傳統涂裝工藝VOC排放量90g/m²以下，環保涂裝工藝VOC排放量35g/m²以下，從用傳統涂裝工藝到改用環保涂裝工藝VOC排放量的減少是顯著的。可想而知，如果我國涂裝線VOC排放量降至綠色涂裝工廠水平，對保護環境的貢獻將是巨大的。因此，建設綠色涂裝工廠是國家需要和發展必然。

　　加強綠色涂裝意識，結合企業發展，在建設或改造涂裝線時，首先要選擇綠色涂裝技術（材料、工藝、裝備、管理、節能、環保），根據本企業的經營情況，可從部分選擇逐漸過渡到全部選擇。國內涂裝行業供應商需要加強研發，在涂裝材料、工藝和設備創新方面下工夫，從模仿創新到自主創新，逐漸代替進口。這是企業和供應商必須承擔的社會責任，只有國家和行業一齊努力，才有望實現綠色涂裝的目標。

4　創建綠色涂裝工廠的規劃

　　　⑴ 國內涂裝行業必須加快涂裝材料、工藝和裝備創新，加快努力創建綠色涂裝工廠的步伐。

　　⑵ 國家有關部門盡快補充制定有關法規，一經出臺，生產企業必須嚴格執行。

　　⑶ 創建綠色涂裝工廠作為企業建廠目標，企業根據實際情況在進行工廠建設時，重視采用綠色制造技術，從部分選用過度到全部選用，為企業、員工和社會造福。

　　⑷ 企業加強培養全員樹立節能減排綠色涂裝意識，由粗放生產管理轉變為精益生產管理；對涂裝質量、材料消耗、能源消耗、工時定額、倉儲物流和設備運行等的管理，應用科學方法進行科學統計和優化，實現生產線最佳開動率和有效利用率。

　　⑸新建涂裝工廠必須部分或全部應用綠色涂裝技術，推動建設綠色涂裝工廠。

　　推廣應用無磷轉化膜前處理工藝、“三濕”和免中涂水性漆涂裝工藝等。

　　推廣應用節能型的前處理電泳涂裝翻轉輸送技術、干式噴漆室、新型節能烘干室等。

　　推廣應用車身內外部全機器人噴涂和省涂料供漆系統的涂裝技術。

　　推廣應用綠色涂裝工廠的生產管理技術。

　　⑹ 跟蹤研究國外正在開發實施的綠色涂裝技術，及時吸納，有效利用。例如：火焰硅烷氣相處理工藝的“ITRO處理法”，為創建綠色涂裝工廠提供新工藝。熱泵技術作為新型高效熱源或用于加熱和冷卻或用于熱源回收，實現減少CO₂排放量和降低運行成本10%以上。

　　⑺ 重視數字化技術應用。通過數字化技術進行工藝性分析、創新產品特性分析、靜力學和動力學及流體力學方面的分析，實現產品功能驗證和優化，減少開發產品在試制過程中的改進工作量和縮短開發時間。促進實踐綠色涂裝工廠建設。

5　結語

　　建設綠色涂裝工廠有利于提高生產效率和資源利用率，提高產品競爭力，實現國家倡導的建設環境友好型、資源節約型和創新型社會的國策。借助綠色涂裝技術發展趨勢，推進我國涂裝行業應用涂裝節能減排新技術和加快建設綠色涂裝工廠的進程。

馬汝成

機械工業第九設計研究院有限公司《現代涂料與涂裝》2014-1期