通過“三噴一烘(Three Layer Wet Paint System,即中層噴涂、上層噴涂和上光工序集于一體的涂裝工藝)”涂裝技術的應用,馬自達已經獲得了世界領先的低二氧化碳排放量等級。之后馬自達公司把研發目標放在了,如何使得揮發性有機化合物的排放也達到世界領先水準。
相比于傳統溶劑型涂料,水性涂料含有的揮發性有機化合物總量較少,因此有助于降低揮發性有機化合物的排放。但是水作為稀釋液,必須利用干燥處理工藝進行蒸發,整個過程會消耗大量的電能。與之相關的上游發電過程會產生大量的二氧化碳,遠遠超過溶劑型涂裝系統造成的排放量。
馬自達涂裝系統研發團隊需要解決的核心問題是,如何在利用水性涂料大幅度降低揮發性有機化合物排放量的同時,控制與干燥工藝消耗能量對應的二氧化碳排放量。為了應對這項挑戰,馬自達發掘了兩種方法。
一是在現有涂裝工藝基礎上,開發出功能性更強的全新涂料。馬自達給Aqua-tech涂裝系統帶來了兩種全新類別的頂級涂層涂料:水性著色底層涂料和氨基甲酸乙酯透明涂層涂料(第一次被日本汽車制造企業使用)。通過兩種創新涂料的應用,揮發性有機化合物的排放量達到了行業內最低的等級,比三噴一烘涂裝工藝減少57%,比普通水性涂裝系統降低50%。
除此之外,這兩款高功能性頂級涂層涂料展現出的一些附加特性,往往是常規基底涂料才具備的,使得馬自達可以把多種噴涂工藝整合起來。最終能量消耗也就明顯縮減,高二氧化碳排放量的問題得以改善。創新涂料的高功能性特點還保證了產品一如既往地可靠性和耐久性,另外平滑度、光澤度、不易脫落性等得到了進一步優化。
為了讓涂料能夠穩定貼合車身表面,在涂料被噴到車身上起就要精確控制水含量,只有這樣才可以確保下一層涂裝工序前的理想黏度,因此維持一個穩定的干燥速率非常重要。常規的水性涂料系統噴涂車間需要利用空氣調節系統控制環境溫度和濕度等級,又因為噴裝室要擁有足夠大的空間放置整個車身,所以空氣調節系統的功率也很大,會消耗大量電能,特別是在高溫夏季和嚴寒冬季。
馬自達全新開發的空氣調節系統實時監控著外界環境狀況,最小化噴涂室內的溫度和濕度調整程度,最優控制水蒸氣吸收量。結果顯示,涂裝過程的電能消耗量出現了明顯的下降。
基層和罩面涂層之間采用了預熱閃蒸干燥工藝,在表層涂料噴涂之前,先蒸發掉基底涂料多余的水分,有助于提高車身面漆的品質。
通常情況下,閃蒸工藝會把溫度提高到80攝氏度,直到基底涂料充分干燥。不過在表層涂料應用之前,溫度必須要調整到40攝氏度。如果車身溫度太高,表層涂料分散開之前就已經干燥,終產品的平滑度將大打折扣。傳統加熱系統將熱風直接吹入涂裝室中,但是這種方法不僅加熱了涂料,而且加熱了鋼材質車身,隨后車身的降溫過程也會消耗很多能量。
為了解決上述問題,Aqua-tech涂裝系統的預熱閃蒸工藝選用了紅外線加熱裝置。熱量僅僅作用在涂料表面,水分蒸發的時候并不會造成鋼材質車身溫度的上升。加熱裝置可以在開關兩種狀態迅速切換,因此提供的熱量能夠根據車身尺寸和涂料顏色進行最優化調節。
該創新技術意味著在消耗最少電能條件下,涂料中的水分可以得到有效移除;相比于普通閃蒸工藝,新系統減少了17%的二氧化碳排放量。創新的涂裝系統應用到涂料顏色研發中,幫助馬自達收獲了魂動紅等非常吸引消費者的色彩。Prime Minister首相大獎旨在表彰那些開拓性的制造加工系統技術,這也是馬自達首次得到該獎項。
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