马自达“Aqua-tech”水性涂装技术

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马自达汽车株式会社(以下简称马自达)宣布，将在位于中国江苏省南京市的马自达汽车生产基地“长安马自达汽车有限公司”(以下简称CMA)导入自主研发的“Aqua-tech涂装”水溶性涂装技术。继2012年完成马自达位于日本宇品第1工厂的首次技术导入之后,CMA将是海外首个导入该技术的汽车生产基地。 目前，汽车涂装工艺上采用的是稀料等含有大量具有可挥发性的有机化合物(以下简称VOC)油性涂料，现如何减少涂装工厂的VOC排放量成为各汽车制造商需面临的最大课题之一。通常以更换水溶性涂料作为降低VOC排放的措施，但水溶性涂装中的水分蒸发需要大量能源，导致CO2的排放量大幅增加。马自达自主研发的“Aqua-tech涂装” 水溶性涂装技术通过对涂装工艺的革新，显著提升了涂料和能源的利用率，实现了同时降低存在制约关系的VOC排放量和CO2排放量。 “Aqua-tech涂装”通过“三喷一烘(Three Layer Wet Paint System，即中层喷涂、上层喷涂和上光工序集于一体的涂装工艺)”涂装技术的应用，马自达已经获得了世界领先的低二氧化碳排放量等级。之后马自达公司把研发目标放在了，如何使得挥发性有机化合物的排放也达到世界领先水准。 相比于传统溶剂型涂料，水性涂料含有的挥发性有机化合物总量较少，因此有助于降低挥发性有机化合物的排放。但是水作为稀释液，必须利用干燥处理工艺进行蒸发，整个过程会消耗大量的电能。与之相关的上游发电过程会产生大量的二氧化碳，远远超过溶剂型涂装系统造成的排放量。 马自达涂装系统研发团队需要解决的核心问题是，如何在利用水性涂料大幅度降低挥发性有机化合物排放量的同时，控制与干燥工艺消耗能量对应的二氧化碳排放量。为了应对这项挑战，马自达发掘了两种方法。 一是在现有涂装工艺基础上，开发出功能性更强的全新涂料。马自达给Aqua-tech涂装系统带来了两种全新类别的顶级涂层涂料：水性着色底层涂料和氨基甲酸乙酯透明涂层涂料(第一次被日本汽车制造企业使用)。通过两种创新涂料的应用，挥发性有机化合物的排放量达到了行业内最低的等级，比三喷一烘涂装工艺减少57%，比普通水性涂装系统降低50%。 除此之外，这两款高功能性顶级涂层涂料展现出的一些附加特性，往往是常规基底涂料才具备的，使得马自达可以把多种喷涂工艺整合起来。最终能量消耗也就明显缩减，高二氧化碳排放量的问题得以改善。创新涂料的高功能性特点还保证了产品一如既往地可靠性和耐久性，另外平滑度、光泽度、不易脱落性等得到了进一步优化。 为了让涂料能够稳定贴合车身表面，在涂料被喷到车身上起就要精确控制水含量，只有这样才可以确保下一层涂装工序前的理想黏度，因此维持一个稳定的干燥速率非常重要。常规的水性涂料系统喷涂车间需要利用空气调节系统控制环境温度和湿度等级，又因为喷装室要拥有足够大的空间放置整个车身，所以空气调节系统的功率也很大，会消耗大量电能，特别是在高温夏季和严寒冬季。 马自达全新开发的空气调节系统实时监控着外界环境状况，最小化喷涂室内的温度和湿度调整程度，最优控制水蒸气吸收量。结果显示，涂装过程的电能消耗量出现了明显的下降。 基层和罩面涂层之间采用了预热闪蒸干燥工艺，在表层涂料喷涂之前，先蒸发掉基底涂料多余的水分，有助于提高车身面漆的品质。 通常情况下，闪蒸工艺会把温度提高到80摄氏度，直到基底涂料充分干燥。不过在表层涂料应用之前，温度必须要调整到40摄氏度。如果车身温度太高，表层涂料分散开之前就已经干燥，终产品的平滑度将大打折扣。传统加热系统将热风直接吹入涂装室中，但是这种方法不仅加热了涂料，而且加热了钢材质车身，随后车身的降温过程也会消耗很多能量。 为了解决上述问题，Aqua-tech涂装系统的预热闪蒸工艺选用了红外线加热装置。热量仅仅作用在涂料表面，水分蒸发的时候并不会造成钢材质车身温度的上升。加热装置可以在开关两种状态迅速切换，因此提供的热量能够根据车身尺寸和涂料颜色进行最优化调节。 该创新技术意味着在消耗最少电能条件下，涂料中的水分可以得到有效移除;相比于普通闪蒸工艺，新系统减少了17%的二氧化碳排放量。创新的涂装系统应用到涂料颜色研发中，帮助马自达收获了魂动红等非常吸引消费者的色彩。Prime Minister首相大奖旨在表彰那些开拓性的制造加工系统技术，这也是马自达首次得到该奖项。

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