車漆那點事兒

李爾欣

對于在車身外表面刷油漆這事，起先并未讓汽車制造商感到頭疼，畢竟這是流傳自馬車時代的熟練手藝。但自從福特汽車在20世紀初啟用流水線生產模式后，之前那些以天然亞麻籽油樹脂為黏合劑的主流車漆，便成為影響交貨效率的主要不利因素—哪怕是干燥時間最短的黑色漆亦需耗費一周的時間，以至于倉庫堆滿油漆未干的半成品。為此，福特汽車的創(chuàng)始人HenryFord 在當時說出那句著名的“The customer canget the Model T painted in any color he wants，so long as it’s black！” ，意思是，福特只提供黑色的Model T。

福特當然不可能只發(fā)售黑色車型，其他車廠也不會這么做。但若庫存長期居高不下，就會增加企業(yè)的運營成本，甚至導致資金周轉不靈。因此，如何縮短油漆的干燥時間也就成為車廠在那時急需解決的難題。

幸運的是，杜邦化工于20世紀20年代發(fā)明出一種名為“Duco”的新型涂料。這種硝基纖維素涂料以內含約15%樹脂固體的低黏度合成漆樹脂為基礎，因此，不僅比此前的天然油性樹脂涂料更耐磨，還更易著色，尤為關鍵的是，其干燥時間可縮短到數(shù)小時以內。而自從通用汽車率先在生產線上廣泛應用Duco涂料后，歐美地區(qū)的各大汽車制造商也陸續(xù)引入Duco涂料或其他品牌的硝基涂料，汽車世界自此正式變得絢麗多姿。

值得一提的是，在20世紀20年代后期，美國的汽車制造商已在生產線上用人工噴涂系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的手工涂刷技藝，從而使整車的涂裝時間縮減至原來的1/3。不僅如此，均勻漆膜的形成，也讓汽車底漆技術的商業(yè)化成為可能。

最早實現(xiàn)商業(yè)化的汽車底漆出現(xiàn)于20世紀30年代，其核心系由鄰苯二甲酸酐、甘油和亞油酸合成的醇酸涂料。之后，具有出色薄膜性能的醇酸樹脂涂料便逐漸成為車漆系統(tǒng)里的重要組成部分，并沿用至今。

不過，當醇酸涂料作為色漆使用時，卻極易受光氧化，進而在數(shù)月之內褪色。為此，汽車制造商于20世紀50年代引入以熱塑性丙烯酸樹脂為黏合劑的新型汽車涂料。

盡管熱塑性丙烯酸樹脂需要多次噴涂才能形成足夠穩(wěn)定的薄膜，但作為一種高分子人造樹脂，熱塑性丙烯酸樹脂可在70攝氏度時發(fā)生玻璃化轉變，即該溶液的黏度會變大，并且終將硬化。因此，可在丙烯酸涂料里加入金屬薄片，再于低黏度時讓金屬片隨著流動的丙烯酸樹脂平鋪車身，然后迅速提升黏度固定住金屬片，從而使車身呈現(xiàn)出鮮亮的金屬色彩。這便是最早的金屬漆。

但無論色漆有多艷麗，也終究只是表面功夫，即便再加上面漆，也難以對底下那套金屬車身提供周到的防護。而金屬車身一旦被腐蝕或者生銹，就會讓水汽乘機侵入，進而導致彩色涂層起泡、皸裂，乃至剝落。

然而，僅憑磷化處理以及醇酸涂料底漆，并不能挽回金屬車身被腐蝕的命運。事實上，直至改用電泳底漆之后，金屬車身才真正獲得既耐腐蝕又防銹的保護膜。

說到用于汽車生產的電泳技術，PPG匹茲堡工業(yè)涂料公司厥功甚偉：先是在1964年成功用陽極電泳漆填充單個零部件；而后，又于1973年推出滲透力更強，同時耐腐蝕性也更好的陰極電泳產品，并由此將電泳技術推廣至整個汽車行業(yè)。目前，已有95%的汽車制造商采用陰極電泳技術來為車身上底漆。

然而，陰極電泳漆在紫外線的照射下會發(fā)生降解，為此，自20世紀80年代起，汽車制造商便在電泳漆固化后，再噴涂一層“釉漆”覆蓋其上。這便是中涂層的由來。不過，近年隨著環(huán)保要求的提升，各大主流車廠已陸續(xù)通過改善板件沖壓工藝，以及優(yōu)化電泳漆的粗糙度等手段，在涂裝流程中實現(xiàn)免中涂工藝。

順便一提，由于電泳技術必須使用水性漆，因此無意之中使電泳漆成為汽車涂料環(huán)保水性化的開端。

時間來到20世紀90年代，幾乎所有汽車工業(yè)發(fā)達的國家都開始要求汽車制造商從尾氣、焊裝，乃至涂裝等各方面，減少對環(huán)境的污染。具體到涂料，汽車制造商應對的第一步，便是放棄水性陽極電泳涂料，改用VOC揮發(fā)性有機化合物排放量更少的水性陰極電泳涂料。

然后，就是中涂層的水性化。像歐美及日本的車廠就在中涂層用過水性聚酯氨基樹脂或封閉聚氨酯樹脂等水性涂料。如今又開始推廣免中涂工藝，以求進一步減少對環(huán)境的污染。

接下來，就是清漆、面漆，乃至色漆的水性化。尤其是金屬漆，作為汽車涂裝過程中的VOC排放大戶，更是重點攻克對象。這還沒完。進入21世紀后，對排放物的限制更擴大到整個供應鏈，連配件供應商都不得不精簡涂裝流程，以更少的涂裝操作換取更低的涂料用量及能源消耗。諸如“免中涂”“單次烘烤”等新工藝便是這番節(jié)能運動中的產物。而為應對這些工藝的調整，杜邦、PPG等涂料供應商更是從底漆到面漆全都重新調整配方，以滿足類似中國的《GB 24409-2020車輛涂料中有害物質限量》等有關車輛涂料的環(huán)保標準。

再往后，車漆的進化趨勢卻呈現(xiàn)出大相徑庭的兩個方向。一方面，BASF巴斯夫、立邦等涂料供應商正在嘗試調整配方，以迎合可預見的未來用戶需求。比如取消使用金屬漆里的鋁粉，以防阻礙自動駕駛汽車所用雷達傳感器的探測效果；或者用生物基固化劑替代石油基的同類成分，以助新能源汽車實現(xiàn)減碳目標。

但與此同時，寶馬、奔馳等歐洲車廠似乎打算徹底放棄傳統(tǒng)車漆，改用經過新工藝處理的材料或者新型預著色材料造車，從而直接讓車輛“裸奔”。好在，就目前來看，無論走哪條進化道路，都會對環(huán)境相當友好。

所謂汽車涂裝，說到底就是兩個步驟：Coat噴涂以及Bake烘烤。以福特的“3-Wet”水性漆涂裝工藝為例，其流程便是3C1B：在經過前處理及電泳后，再依次進行中涂、色漆、表面清漆的噴涂，然后便直接烘干面漆，而不再對中涂層進行烘干及打磨，僅以熱風速干，從而使涂裝效率大幅提升，并有效減少生產成本。

順便一提，電泳之前的預處理工藝，目前正在從傳統(tǒng)的磷化處理向更為環(huán)保的無磷化處理轉變，比如用鈷鹽替代磷酸鹽作為鍍膜的主劑?；蛟S整車的涂裝流程又將迎來新的變革。

眼下，在汽車涂裝領域，以生物原料制作的可再生涂料仍處于初步應用階段。其中，從植物性廢棄物中提煉的生物基石腦油，以及從有機廢料中獲取的生物甲烷已可作為原料，用以生產基礎化學品，并將此化學品用于量產車的涂裝。

而以70%再生碳基為原料制作的汽車涂料固化劑，則還在跟車廠聯(lián)手測試之中。當然，無論哪種，都能有效減少整個汽車生產過程中的碳排放。

以前，車漆其實并不能主動變色，要么借助油漆本身的光澤特性，并配合特殊的車身曲線，來使車身顏色隨光線變化產生微妙的動態(tài)視覺效果，要么直接使用熱敏漆，讓車身跟隨不同的表面溫度變換顏色。

不過，近年亮相的多款概念車表明，在現(xiàn)實世界里已經可以利用電子墨水主動改變車身的顏色。要是今后這類電子墨水的“顯示屏”可以像量產的車身涂料一樣耐用、抗造，那“車漆”的定義將被改寫。