低VOC（高固体分）涂料在商用车涂装中的应用

何逸峰¹，董涛¹，赵楠^2*，王恩生²

(1. 山东嘉泰涂料有限公司，山东济南250200；2. 伊士曼（中国）投资管理有限公司，上海201210）

近年来，国家和地方政府相继颁布了多项法规用于治理汽车行业VOCs的排放，尤其是多个地方政府不仅颁布了地方规章，而且根据各地实际颁布了汽车涂装VOCs排放地方标准。

工信部、财政部于2016年发布了《重点行业挥发性有机物削减行动计划》，指出鼓励水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料、无溶剂涂料、辐射固化涂料等绿色涂料。随后多个省市据此相继发布了本省市重点行业挥发性有机化合物的削减计划。

2017版《环境保护综合名录（2017 年版）》将溶剂型汽车涂料（高固体分含量的溶剂型汽车涂料除外）列入高污染产品，并认为高固含溶剂型汽车涂料涂装过程释放低水平的VOCs，还可以通过富集回收或焚烧处理，每平米VOCs排放量可达20g以下（旧线改造不高于35g）。这意味着传统溶剂型汽车涂料及其使用都会受到限制，甚至不允许使用，但高固体分含量的溶剂型涂料依然是可行的。

2017年9月，环保部等六部委联合发布了《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，指出推广使用高固体分、水性涂料，配套使用“三涂一烘”“两涂一烘”或免中涂等紧凑型涂装工艺。

2018年1月1日开始实施的《环境保护税法》，对大气污染物、水污染物、固体废物和噪声征收环境税。其中，苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、酚类等几十个大气污染物被纳入征收范围，有明确的税目税额。从企业角度看，缴纳税额越高，意味着污染排放成本越高。生产效率低、污染排放多的企业将缴纳更多环境税；但生产效率高、污染排放少的企业可从中获得竞争优势，高排放污染物的企业会被挤出市场。

2018年6月27日国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》明确指出，重点区域禁止建设生产和使用高VOCs含量的溶剂型涂料、油墨、胶粘剂等项目。2019年底前，完成涂料、油墨、胶粘剂、清洗剂等产品VOCs含量限值强制性国家标准制定工作。2020年，VOCs排放总量较2015年下降10%以上。

可以看出，在改善大气环境工作中，加强源头涂料中VOCs的控制，越来越受到政府部门的高度关注。

1、项目简介

商用车的涂装工艺与乘用车基本一致，但涂装装备却相差较大，给商用车现有线环保合规性改造带来了很大困难，如由于生产场地及原有装备的限制，企业无法改成水性涂装工艺，只能改成高固含涂装工艺。

为达到国家和山东省关于VOCs减排计划的要求，山东嘉泰涂料有限公司根据国内某知名重卡公司的要求，开展研发低VOCs环保涂料，按照相关流程完成进行线上试验和逐步的切换工作。

新开发的低VOCs涂料项目总体要求如下：施工状态下VOCs排放量（包括涂料自身降低的VOCs和由于固体分提高导致涂料用量减少降低的VOCs）较现使用的产品降低30%以上；现有的涂装工艺和生产设备不需进行任何改造；各漆膜性能指标等于或优于现用产品。

表1中描述了某国内卡车厂涂装生产线的工艺布局。从表1中我们可以看出，现有涂装设备为ABB公司的液体涂料涂装机器人，整个生产线布局紧凑，没有空间增加水性色漆在清漆前的预脱水工位。

卡车公司要求不能改变现有生产设备和涂装工艺。我们在实验室做了认真研究，对比了水性涂料、低VOCs溶剂型涂料和粉末涂料对施工工艺和施工装备的要求，提出使用低VOCs溶剂型涂料替换现有普通溶剂型涂料产品的方案，并得到了该卡车公司的认可，涂装工艺布局见表1。涂装线总长54m，其中擦净区12m，色漆人工预补站6m，色漆机器人站14m，清漆人工预补站8m，本色面漆/清漆机器人站10m，流平区4m。

2 项目开发及VOCs减排

粘度是涂料施工中影响涂料的流平和雾化的重要指标，高施工粘度会导致外观性能下降。普通溶剂型涂料在提升施工固含时会导致更高的施工粘度。图1是普通溶剂涂料在低粘度施工和高粘度施工下的外观对比，明显看出普通溶剂型涂料在高粘度施工下漆膜的外观质量远低于低粘度施工。如何获得高固体分低粘度产品并在施工中保证漆膜外观质量，成为开发低VOCs溶剂性涂料的最大挑战。

美国伊士曼公司的Tetrashield？高固体份耐候性聚酯树脂体系和高固体份醋酸纤维素Solus？产品，给出了满足高施工固含下保证外观质量且不降低漆膜其他性能的技术路线。在伊士曼公司的大力协助下，我公司开发了商用车驾驶室面漆低VOCs含量的系列涂料产品HSG。

表2中列出了HSG系列涂料和卡车厂现用中低固含MC系列涂料的施工参数及施工状态下VOCs含量。比较HSG系列和MC系列涂料， HSG涂料在本色面漆、金属底色漆和罩光清漆中施工条件下仅VOCs含量就有了10-20%的降低。

低VOCs含量的涂料实际施工VOCs的减排效果，不只来源于涂料本身VOCs含量的降低。由于低VOCs涂料较传统溶剂型涂料有更高的固含，在同样的干膜膜厚下，使用低VOCs涂料能节省更多的涂料使用量，可以一步减少VOCs的排放。

以豪瀚H-18型卡车涂装为例，将原来的中低固MC系列切换低VOCs 涂料HSG系列，后者具有明显的VOCs减排效果。表3给出了使用HSG产品，在相同的干膜厚下，能使金属漆减少排放VOCs56.4%，清漆减少排放38.8%，本色白面漆减少排放 32.6%。总体上看，通过使用低VOCs涂料替代原有的中低固涂料，完全可以达到VOCs减排>30%的效果。

3、漆膜性能

低VOCs涂料HSG系列产品在减排VOCs的同时，漆膜质量也完全达到现用产品MC所得的技术指标。表4中给出了应用HSG与原MC涂料产品生产的商用车的外观性能，表5给出了应用HSG涂料涂装的商务车其他技术指标。研究表4和表5可以得出，HSG系列涂料在满足VOCs 减排的同时，完全满足商务车的漆膜质量，技术指标没有任何降低。目前HSG系列涂料已经顺利在国内部分生产线完成了线试，在有些生产线开始正式投入使用。

4、结语

本公司基于伊士曼Tetrashield 高固体聚酯树脂及醋酸纤维素Solus产品的高固体系的解决方案，开发的HSG系列涂料满足了商用车厂对VOCs减排>30%的要求，外观等技术指标达到中低固溶剂涂料同等水平，同时较好控制了整体成本的综合要求。随着中国日趋严格的VOCs减排法规，低VOCs环保型溶剂涂料是商用车厂合规减排所能采用的有效解决方案。

（详情见《现代涂料与涂装》2018-11）