汽车市场竞争日趋激烈和国际上对环保要求的日益驱使汽车制造不断向高质量、低成本和低污染方向发展，这也决定了汽车涂装技术的应用和发展。

图1 混合材料的涂装和装配模式

汽车制造商、设备和原材料等的供应商正为高质量、低成本、低污染的汽车制造共同努力，汽车涂装相关的供应商们当然也在积极改进涂装材料、涂装设备和工艺。

油漆材料供应商在注重改进漆膜外观（如更好的流平性、更艳丽的颜色和良好的闪烁效果等）的同时，也在不断改进漆膜的内在品质，以使其具有更好的耐腐蚀性、耐擦伤性能和耐候性来更多地抵御用户使用过程中对漆膜的伤害，延长使用寿命。

在成本控制方面，相关供应商则通过减少喷涂区域、开发低膜油漆、提高油漆的使用率（如全旋杯喷涂采用全新的换色和清洗系统）来降低单车消耗，而新的涂装工艺，如无中涂工艺（Ecoconcept）、喷涂漆湿碰湿碰湿工艺（3C1B）等，都可以简化工序、减少设备投资和人员费用。

无铅无锡电泳、水性和粉末中涂、水性色漆，水性和粉末清漆的采用则极大地减少了VOC排放，使汽车涂装更环保。

本文将就汽车车身材料、各涂层涂料和一些新涂装工艺在国外汽车厂的应用和发展作简单阐述。

车身材料

汽车车身材料日趋多样性。冷轧钢板、镀锌钢板和铝合金等金属件是整车框架的主要材料,塑料件由于其低廉的成本和复杂几何构造的可塑性被越来越多地引入到车身材料中，不再像以往一样仅仅作为外设，如保险杠、车镜等。

图2  采用低温漆系统混合材料的涂装和装配模式

随着塑料件的不断引入，混合材料（金属件车身和塑料件）的涂装和装配模式也在不断发展。随着车身用中低温烘烤涂料的开发和应用，塑料件也慢慢由现阶段塑料件供应商涂装向与整车一起喷涂发展。现阶段，混合材料（金属件车身和塑料件）的涂装和装配模式如图1所示，成熟的工艺、大批量生产中相对较低的成本是该方式的优点，但是该工艺漆膜外观和颜色匹配容易出现问题,对生产工艺和不同油漆批次间的稳定性依赖度较高。如采用低温漆系统（90℃），混合材料的涂装和装配模式如图2，该方式在现有的技术条件下完全可行。由于塑料件和金属件采用完全相同的喷涂材料和烘烤工艺，采用该方式可以获得良好的颜色和漆膜外观匹配性, 但生产时间会比以往长，同时，现阶段大批量生产成本相对较高。

随着中高温烘烤涂料(130℃～150℃)的出现和高转化温度塑料件的应用，将来混合材料的涂装和装配模式如图3示。

图3 采用中高温烘烤涂料混合材料的涂装和装配模式

电泳漆

目前，电泳漆的泳透力和边角效果已得到了进一步改善，同时，电泳漆正迅速由传统的有铅有锡向有铅无锡和无铅无锡等低VOC方向转化，以符合日益提高的环保要求。在欧洲，现在有65%（电泳槽数量）的电泳漆为无铅电泳漆。

双层电泳漆的技术也已被开发出来并已在一些汽车零部件涂装线上使用。这种漆的第一层为黑色的导电电泳，第二层电泳用于取代原来的中涂漆。双层电泳漆通过简化工艺来减少人员、提高油漆的利用率以节约成本的同时，VOC的排放也进一步降低。

人们对低烘烤温度（130℃～150℃）电泳漆的研究和开发不但节约了能源，也为车身混合底材尤其是塑料件的大量采用创造了条件。

耐紫外（耐候性）的电泳漆也正在被开发之中，其目的是在不需对传统的底色漆进行过多改进的情况下全面取消中涂涂层，以进一步降低成本，减少VOC排放。

附表1是几家国际汽车制造商所用电泳漆的状况。从表中不难看出，环保是国外各大汽车制造厂商逐步采用低VOC排放涂料最大的驱动力。

中涂

在传统的汽车涂装工艺中，中涂是很重要的一个环节，它不但要对电泳表面有良好的填充作用，从而为最终的漆膜外观打基础，同时还需要达到一定的耐候性和紫外线隔绝性能用于保护电泳漆，因为紫外光线会穿过传统的底色漆层。

目前最常见的中涂有溶剂型聚氨酯改性中涂、水性聚氨酯改性中涂、粉末中涂等，粉末中涂现已经在通用和戴姆勒-克莱斯勒的一些生产厂应用。

溶剂型聚氨酯改性中涂具有良好的附着力、抗击性、流平性、相对较低的烘烤温度和较低的成本，同时可根据需要调配成很多不同的颜色，但由于VOC排放较高，不利于环保，现在已逐步被淘汰。

水性聚氨酯改性中涂已发展到第二代，在具有与溶剂型同样性能的同时，水性聚氨酯改性中涂VOC排放（约4g/m2）较溶剂型(约20g/m2)有很大的改善。由于环保方面的优势，水性聚氨酯改性中涂现在在欧洲和北美已被广泛采用。

粉末中涂具有良好的附着力和非常良好的流平性，VOC排放几乎为零，但是与溶剂型及水性中涂相比，它需要较高的膜厚和烘烤温度，因而成本较高。由于技术方面的原因，目前粉末中涂在颜色方面还有较多的局限性。

图4  Durr公司的Eco bell旋杯

低膜厚中涂也已被研发出来了。通常，中涂的膜厚控制在35μm左右才能对底材有良好的填充性和流平性，而低膜厚中涂可以将膜厚降到20μm左右就能起到相同的作用。中低温烘烤温度的中涂研发则可以在节约能源的同时使车身设计时可以更多地引入塑料件，从而达到降低成本的目的。

中涂、底色漆和清漆的湿碰湿碰湿工艺（3C1B）正在被福特公司采用。与传统的中涂喷涂、烘干，再底色漆和清漆喷涂、烘干工艺不同，这种新工艺取消了中涂烘干工艺，从而节约了烘箱设备、能源和中涂打磨人工成本。新工艺中，中涂的配方已被全新设计用于防止中涂和底色漆接触面的互相干扰。中涂和底色漆之间采用自然闪干，时间为90s。色漆和清漆的工艺和传统工艺并无区别。该工艺下的漆膜在机械性能检测和耐候性方面与传统涂装工艺下的漆膜没什么差异。无中涂工艺（ECO-Concept，见图5）也已在德国大众试运行。

图5  无中涂工艺

底色漆

传统的溶剂型底色漆即使采用中高固体份技术，其高VOC排放（约60g/m2）依然很严重，不符合日益提高的环保要求，而工艺已经成熟的低VOC排放的水性底色漆（VOC排放为约10g/m2）已被越来越多的国外汽车厂商所采用，尤其是德国的汽车厂已100％采用水性底色漆。

为了控制成本，新的工艺，如ESTA/ESTA金属漆施工工艺、无中涂色漆工艺（ECO-Concept）等，也已被一些汽车厂采用。ESTA/ESTA金属漆施工工艺已被福特公司用于降低底色漆单耗并提高一次报交合格率。与传统的金属漆ETSA/气喷涂工艺相比，新工艺将第二站的气喷涂也改为ESTA喷涂。经对比，新工艺的采用可以使每台车的油漆用量降低0.7kg，同时，一次报交合格率可以提高2%～4％。

用于取代第二站气喷涂的旋杯和第一站使用的并不一样，因为传统的高速旋杯不能满足颜色方面的要求。各大设备制造商对原有的旋杯系统进行改良并开发出了全新的可以取代传统气喷涂的金属漆用旋杯系统，如ABB公司的G1（或叫做Metabell）、Durr公司的Eco bell M（如图4）、Sames公司的Vortex等。新的旋杯系统的转速可以达到75000r/min，成型空气的流量可以达到800L/min, 而普通旋杯的转速通常为20000～50000r/min， 成型空气的流量为100～150L/min，同时，新型旋杯的直径也比普通的要大，旋杯的边角角度更小。这些改进可以使金属漆在雾化后包含铝粉的漆粒更干、粒径更小（由原来的10～80μm降到10～40μm），从而得到与气喷涂相似的闪烁效果。

在使用同样油漆的情况下，与传统的金属漆ETSA/气喷涂工艺相比，新工艺下，色漆对底材颜色的遮盖力会变差，同时，闪烁效果也会变差，所以新工艺下使用的金属漆和传统的漆相比需要有更好的遮盖力和更多的效果颜料（铝粉、珠光粉）。

图5所示的无中涂色漆工艺已在德国大众公司试运行。该工艺完全取消了传统汽车涂装中的中涂涂层，直接在电泳漆上面喷涂底色漆和清漆。但是由于目前使用的电泳漆不具有足够的耐候性和耐紫外光线性能，所以该工艺中使用的底色漆和传统的底色漆有所不同，需要使用更多的对紫外光起阻断作用的颜料，如钛白粉和碳黑，同时对铝粉的粒径和形状也有一定的要求。该工艺使用的清漆和目前水性色漆上用的双组份清漆完全相同。与传统的水性底色漆有些不同，目前采用该工艺的旋杯喷涂涂层需添加10％的异氰酸酯作为稳定剂。

传统水性金属底色漆旋杯涂层膜厚为7～10μm, 气喷涂膜厚在7μm左右，单色底漆的膜厚为25μm左右。而Ecoconcept金属底色漆旋杯涂层的膜厚为15～18μm，气喷涂涂层的膜厚为7μm左右，而单色底漆的膜厚为25～35μm，Ecoconcept中底色漆的膜厚要求比传统水性底色漆要高的目的是为了隔绝紫外光线对电泳涂层的破坏。

由于取消了中涂涂层，所以有关中涂的喷房、涂装设备、油漆输送、能源、施工人员等都不再需要，从而可以极大地节约成本。虽然底色漆的用量有所增加，但由于中涂的取消，每台轿车可节约油漆1.2kg左右。

随着人们对耐候性电泳的进一步研究和开发，将来Ecoconcept工艺可不需对传统水性底色漆作过多的改进。

清漆
目前清漆从性质和组分可分为溶剂型单组份、溶剂型双组份、水性单组份、水性零VOC单组份、水性双组份和粉末清漆，不同清漆技术的VOC含量对比如表1所示。

成熟的工艺和较低成本的双组份溶剂型清漆仍是国外各大车厂使用最广泛的油漆，但从材料性能上较以往更注重耐候性、防擦伤性和酸雨及鸟粪的防护来保持油漆的光亮度。

即使是高固体份的溶剂型的清漆也仍有较高的VOC排放而不利于环保，所以水性清漆和粉末清漆也逐步被一些汽车厂采用，如通用和戴姆勒-克莱斯勒的一些汽车厂，戴姆勒-克莱斯勒新建的工厂已不再使用溶剂型清漆，宝马则全面采用粉末清漆。

随着环保要求的日益提高和技术进步带来的成本降低，低VOC排放的粉末清漆将会越来越多地被汽车厂所采用。

在国内，上海通用正在建造的涂装车间将使用水性漆，上海大众和一汽大众1999年之后建造的涂装车间也都为水性漆应用做了预留。随着中国对环保要求的日益提高，低VOC排放的涂料势必会被逐步引入。