本報(bào)告中，LSSB是指固含低于30%的SB底色漆，HSSB是指固含高于40%的SB底色漆，WBBC是指固含介于18-24%之間的WB底色漆8。對(duì)于罩光清漆，與其相關(guān)的術(shù)語(yǔ)1K和2K在汽車行業(yè)比較常用。1K罩光清漆通常是指涂料系統(tǒng)運(yùn)送到汽車OEM時(shí)其配方中可以同時(shí)含有樹脂和交聯(lián)劑;2K罩光清漆通常是指涂料配方中的樹脂和交聯(lián)劑必須單獨(dú)裝運(yùn)，并在準(zhǔn)備噴涂到車體時(shí)才進(jìn)行混合。一個(gè)典型的2K罩光清漆例子是羥基官能樹脂與聚異氰酸酯反應(yīng)形成聚氨酯交聯(lián)涂層8。
下面圖2是一個(gè)高度簡(jiǎn)化的涂裝工藝示意圖，它概括了在涂裝車間噴涂和固化整個(gè)涂料系統(tǒng)的過(guò)程。傳統(tǒng)的涂裝工藝被稱為“3涂2烘”(3C2B)，是指該工藝含有三個(gè)噴涂步驟和兩個(gè)烘干步驟。類似地，緊湊型涂裝工藝被稱為“3涂1烘”(3C1B)。
緊湊型工藝在應(yīng)用中涂漆、底色漆和罩光清漆時(shí)采用“濕碰濕碰濕”法(3濕);在此情況下，中涂漆層和底色漆層通常稱為B1和B2層。3C1B和3C2B之間的主要區(qū)別是，緊湊型工藝不需要中涂漆烘烤爐。在目前的3C1B技術(shù)中，HSSB技術(shù)(用3C1B-SB-1K表示)需要的投資成本和運(yùn)營(yíng)成本通常低于WB緊湊型技術(shù)。
溶劑的選擇直接影響每個(gè)涂層的閃干要求。WB涂層需要加熱閃干，SB涂層可以在室溫條件下閃干。電泳涂裝后的設(shè)備由輸送機(jī)搬運(yùn)通過(guò)經(jīng)空氣溫濕度調(diào)節(jié)的噴漆室(配備機(jī)器人噴涂設(shè)備)、閃干區(qū)和烘烤爐。減排系統(tǒng)包括洗滌器、濃縮器和蓄熱式熱氧化器等設(shè)備。
已有研究
在決定進(jìn)行LCA研究后，伊士曼檢索了相關(guān)文獻(xiàn)和現(xiàn)有的LCA數(shù)據(jù)庫(kù)。除了前面提到的福特和巴斯夫/杜爾的演示報(bào)告，并沒(méi)有檢索到其他關(guān)于汽車涂料或涂裝車間工藝的LCA研究。
伊士曼使用了GaBiLCA軟件中的一個(gè)涂料數(shù)據(jù)庫(kù)9，其中包含關(guān)于3C2B水性技術(shù)場(chǎng)景(2K罩光清漆)產(chǎn)品體系的生命周期清單數(shù)據(jù)集。雖然該數(shù)據(jù)集反映的是德國(guó)的情況且只考慮單一的技術(shù)場(chǎng)景，但它提供了一個(gè)近似的基準(zhǔn)。
此外，美國(guó)國(guó)家制造科學(xué)中心(NCMS)已出版了10一個(gè)基于Excel的LCA工具，稱為“涂料顧問(wèn)”(CoatingsCounselor)。該項(xiàng)目由美國(guó)環(huán)保局資助，參與者包括汽車OEM以及供應(yīng)商和專業(yè)學(xué)者。Excel模型的設(shè)計(jì)旨在計(jì)算汽車OEM涂裝車間“從搖籃到大門”的GHG和VOC清單。該工具提供了一個(gè)有較大涵蓋范圍的計(jì)算平臺(tái)，但很多計(jì)算所需的數(shù)據(jù)欄是空白等待填充。
缺乏高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是伊士曼開(kāi)展LCA研究的主要障礙，因此伊士曼簽訂協(xié)議聘請(qǐng)IHS汽車行業(yè)解決方案(IHSAutomotive Industry Solutions)作為顧問(wèn)，為我們提供具有代表性的行業(yè)數(shù)據(jù)。IHS的數(shù)據(jù)被編輯到Excel電子表格中，伊士曼在其中添加了GHG和VOC的LCA計(jì)算結(jié)果。
研究目標(biāo)
目標(biāo)和范圍
伊士曼研究的目標(biāo)是完成一項(xiàng)獨(dú)立的關(guān)于OEM汽車涂料的生命周期評(píng)價(jià)，重點(diǎn)探討五種涂裝技術(shù)系統(tǒng)在GHG影響和VOC排放方面的相對(duì)差異。底色漆技術(shù)的選擇是技術(shù)方案中的一個(gè)關(guān)鍵變量。本研究中分析的技術(shù)代表了2013年已被商業(yè)化的主要技術(shù)。本研究的目標(biāo)是通過(guò)比較通用工藝技術(shù)類別來(lái)幫助理解差異和制定決策，而不是對(duì)特定廠商、OEM或技術(shù)提供商進(jìn)行詳細(xì)比較。執(zhí)行該項(xiàng)研究的原因是為了使伊士曼能更好地制定自身的策略，更好地理解不同技術(shù)的差異，并能更好地與外部合作伙伴和其他相關(guān)方交流其學(xué)術(shù)見(jiàn)解。本研究所涉及的系統(tǒng)是涂層材料的生產(chǎn)及其在標(biāo)準(zhǔn)汽車表面的應(yīng)用。生命周期的邊界是“從涂料到成品車涂裝”，包括原料生產(chǎn)、涂料配方以及在涂裝車間的應(yīng)用和固化，但不包括基底(未經(jīng)涂裝的白車身)的制造生命周期。本研究的范圍僅包括涂層系統(tǒng)及其相關(guān)作業(yè)。涂裝車間的邊界包括所有的輔助系統(tǒng)，如調(diào)漆間、手工區(qū)，通風(fēng)系統(tǒng)等。減排系統(tǒng)采用IHS汽車公司(IHSAutomotive)的建議，反映的是典型設(shè)計(jì)。除非另有說(shuō)明，廢物處理系統(tǒng)也包括在研究范圍內(nèi)。VOC的排放也包含涂裝車間的逸散性排放(fugitiveemissions)。研究假定清洗溶劑(用于沖洗和清潔等)是在一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中全部回收的。由于缺乏數(shù)據(jù)，并且每輛汽車消耗的清洗溶劑較少(清洗溶劑主要在更換材料時(shí)使用)，因此車間外第三方溶劑回收過(guò)程不包括在本研究范圍內(nèi)。本研究旨在評(píng)價(jià)每個(gè)技術(shù)場(chǎng)景的代表性配置，但不反映任何明確的OEM或供應(yīng)商的設(shè)計(jì)偏好或技術(shù)。
對(duì)于VOC分析，研究范圍僅限于涂裝車間(即“門到門”)。這是因?yàn)楸狙芯恐槐容^涂裝車間的VOC排放與潛在的監(jiān)管限值。
