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减少VOC排放80% “以水代油”奥秘何在?

当前世界各国环保法规的日趋严苛,对汽车节能减排要求越来越高,随着国内车市的日益成熟,车内空气质量也受到越来越多人的重视。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,现如何减少汽车涂装工厂和车内VOC排放量成为各汽车制造商需面临的最大课题之一。

针对这一问题,科思创推出多种车用绿色水性技术及解决方案,有效帮助车辆实现节能减排,提升了车内空气质量。科思创涂料、粘合剂及特殊化学品业务部技术应用开发亚太区副总裁李金旗日前在汽车水性技术领域,就车企关心的节能减排、车内空气质量问题,进行了技术交流和分享。

减少VOC排放80% “以水代油”奥秘何在?

多种水性技术应用汽车制造工艺

实现整车的水性化是科思创在汽车领域的创新方向。据李金旗介绍,最初水性化是从汽车车身漆的中涂、面漆开始,当前国内主流厂商已实现了中涂和面漆的水性化。随后延伸到汽车配件,如在汽车保险杠上已推出最新的水性涂料解决方案。进一步将拓展到整车水性化,包括汽车内饰胶水性化的推广,以及汽车座椅聚氨酯合成革的水性化。“科思创通过产品创新,通过与我们的客户以及下游的终端使用企业合作,包括喷涂设备供应商等,来实现整车的水性化。提高性能、降低排放、提高消费者的舒适度,这是我们的目标。”李金旗表示。

针对汽车实际生产需求,科思创研发出多种水性产品应用于车身涂装,比如水性树脂Bayhydrol®和水性固化剂Bayhydur®。在汽车内饰胶应用领域,推出Dispercoll®U系列,可满足高性能内饰胶的要求。在海绵粘接方面开发出性能卓越的Dispercoll®C。在水性聚氨酯合成革应用上则推出Impranil® 。“我们携手富乐针对凯迪拉克CT6车型展开水性胶合作,在汽车原厂漆也有与涂料企业和整车厂的合作。因为现在国内主流的企业,无论是合资品牌还是国产的品牌,其实都在做水性化,我们的产品通过客户其实已出现在投放市场的很多车辆上。”

当前水性聚氨酯涂料在中国轨道交通领域应用逐渐广泛。作为水性聚氨酯原材料的发明者,科思创不仅发明了水性聚氨酯树脂和羟基树脂,同时也发明了水性聚氨酯固化剂。基于这些原材料,科思创在中国推广了一套水性易喷涂技术体系,可满足轨道交通企业对更简单涂装的要求,同时也能满足涂料生产厂商对配方优化的要求。从2008年至今,科思创在国内轨道交通包括客车领域已经涂装了超过四万两千辆的车,在国内始终保持着领导地位。对此,李金旗坦言,“我们不单单跟我们自己的涂料客户合作,同时也走进下游客户。我们去过很多的车辆厂,去现场帮助他们实现水性化的喷涂施工。我们也去过轨道车辆厂,去现场进行一些试喷涂活动,帮助他们实现更好的水性涂料施工。整个施工环境的问题,以及后期的性能,或者生产过程中一些其他问题,我们都会一块来解决。”

从全生命周期实现车辆节能减排

在汽车领域,科思创通过创新车身水性化技术大幅降低了碳排放,很大程度减少了有机溶剂的用量。车身的中涂和面漆固含一般分别在50%和20%左右,通过采用中涂和面漆水性化技术,VOC排放降低了80%以上。双组份高固含聚氨酯清漆的推广也大幅降低了清漆的排放。据李金旗介绍,科思创目前在做整体车身的水性化,不仅是原厂车身,还包括一些塑料件,如水性保险杠底漆和水性保险杠面漆,这方面对未来的车身减排有很大的贡献。在车体内部通过用水性胶来替代油性胶大幅降低了排放。科思创已与知名粘合剂生产商富乐合作,将水性聚氨酯胶技术应用于降低车内饰胶水的有机溶剂排放。最近合作的车型就是凯迪拉克CT6。

在汽车行业,除了原厂漆水性化达到节能减排之外,汽车内饰的节能减排方案也成为科思创目前关注的方向。“以汽车内饰的纺织涂层为例,根据我们最新的LCA(生命周期评估)结果,使用科思创INSQIN®水性聚氨酯技术生产聚氨酯合成革如应用于汽车座椅等,相对于传统溶剂型技术来说,可以大幅将少碳排放。每生产一千平方的水性聚氨酯合成革的全球变暖潜能值较溶剂型聚氨酯合成革低45%,同时可以使生产用水减少95%。”李金旗介绍到,“因为溶剂型技术需要用大量的水把生产过程中的有毒溶剂DMF(二甲基甲酰胺)给洗掉,而用水性技术的话就不需要水洗这样一个工艺,所以说可以大幅度减少生产用水。同时如果把水性聚氨酯技术应用到整个纺织行业,与传统的溶剂型技术相比可以将水体和土壤酸化程度减少20%。使用INSQIN®技术生产聚氨酯合成革,对于水资源紧缺的制造业国家而言,将会产生显著的社会影响。如果整个纺织行业转而使用INSQIN®,每天节约的用水量将可满足中国近34万人口的日常用水需求。”

在科思创上海一体化基地的生产工艺中,通过利用领先技术成功实现了降耗减排。据了解,科思创近日已宣布通过排放体系催化剂升级项目,其位于科思创上海一体化基地(CISS)的硝酸工厂成功将生产中主要排放物氧化亚氮(N2O)和氮氧化物( NOX)排放分别降低65%和30%,以实际行动支持减排,保护地球。氧化亚氮是《京都议定书》规定的6种温室气体之一,可加剧全球变暖,并会破坏臭氧层;而氮氧化物包括多种化合物,主要为一氧化氮和二氧化氮,是形成雾霾、酸雨的主要物质之一。“这是我们在生产过程中做的主要行动计划。科思创全球的减排目标是以2005年为基准,到2025年将生产每吨产品产生的二氧化碳排放减少50%。”李金旗表示,“在生产原材料过程中,我们用二氧化碳作为生产用的原材料来降低化石基原材料的依赖实现减排,这个项目已经完成了商业化。”

降低VOC排放提升车内空气质量

当前世界卫生组织已将车内污染列入危害人类健康的主要污染之一,在趋严的环保形势下,如何提升车内空气质量成为汽车制造领域关注的热点。据了解,车内空气质量影响因素主要来自八项有毒物质的挥发,涂料和胶水贡献了其中两项,分别是甲醛和甲苯。相对于传统的油性解决方案,新型的水性聚氨酯黏合剂可以降低近80%甲醛和90%甲苯的排放。“科思创水性聚氨酯黏合剂的原材料不含助溶剂,如果黏合剂生产企业不再额外自行添加,几乎可以实现零排放,这对车内空气质量改善有很大的帮助。”李金旗表示,“通过油性到水性的技术切换,可以降低80%甲醛和90%甲苯的排放,产品整体性能和生产工艺都不会受到影响,传统的油性黏合剂生产线可以用来生产水性产品,也可以采用水性黏合剂生产线。”

此外在产品性能方面,据李金旗介绍,科思创的水性技术可实现更高效的黏结,水性聚氨酯粘合剂可以被应用于粘接复杂结构的内饰件,例如汽车门板等内饰件大弯曲的表层或带凹槽的表层。它也能用来粘合各式各样的内饰材料,如网布、织物,皮革和其他材料。因此该解决方案能给予设计师更大的灵活性去开发符合潮流的汽车内饰。同时,减排较为显著的应用还体现在水性涂料替代油性涂料上,主要包括车内饰的仪表盘和把手等。

此外,对于汽车座椅的海绵胶,科思创采用水性氯丁替代油性氯丁,很大地改善了车内空气质量。同时,通过采取水性聚氨酯合成革替代油性聚氨酯合成革的生产技术,不仅在生产过程中降低排放及用水量,在后期使用过程中,也有较低的排放。李金旗表示,“油性生产工艺会有溶剂的残留,例如DMF和甲苯,但是用水性聚氨酯合成革,由于在生产过程中原材料本身不含助溶剂,只要在生产过程中不额外加助溶剂,其产品本身是很环保的。”

谈到未来汽车水性技术的发展,李金旗表示,“汽车初期的水性化是从车身开始,到目前来看,塑料配件、保险杠、内饰胶、座椅合成革的水性化每年的增长速度都非常快。从车身到配件,到内饰胶、门板胶、包括汽车座椅都在转水性,汽车涂料也在水性化,这是很多机会。科思创将提供全面的水性解决方案,希望通过原材料及工艺生产的创新,帮助客户降低整体的成本,这是我们的目标。”

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