生命周期评价（LCA）是一种评价产品系统的环境影响以及环境权衡的标准化方法。伊士曼化工公司完成了一项“从涂料到成品车涂装”的LCA研究，在该研究中，我们比较了五种有代表性的OEM汽车涂装车间工艺配置的温室气体（GHG）影响和挥发性有机化合物（VOC）排放性能。涂装车间数据由IHS提供。这些工艺配置包括：1)三涂两烘（3C2B）水性（WB）底色漆和1K罩光清漆；2)3C2BWB底色漆和2K罩光清漆；3)3C2B低固含溶剂型底色漆和1K罩光清漆；4)三涂一烘（3C1B）高固含溶剂型底色漆和1K罩光清漆；5)3C1BWB底色漆和1K罩光清漆。本研究的目标是通过比较通用工艺技术类别来帮助理解差异和制定决策。本研究的结论是，3C1B高固含溶剂型工艺可以实现最低的GHG释放量，同时达到欧洲现行的VOC排放限值35g/m2。但是，如果世界上某些地区的OEM选择不采用VOC减排技术，那么为了达到排放限值35g/m2，需要采用WB技术。这项LCA研究表明，高固含溶剂型技术是对环境影响最小，有利于可持续性发展的技术，建议政策制定者和利益相关者予以考虑。

背景

可持续性发展已成为全球关注的焦点之一。尽管其内涵纷繁复杂，不同利益相关者对其理解各不相同，但大多数人认为可持续性发展是通过加强环境管理、承担社会责任和促进经济增长，为现在和将来创造价值。可持续性发展包括在不同利益之间作出均衡选择，并追求对社区、国家、企业乃至全世界最有利的解决方案。为达成见解，促进对环境效益、负担和权衡更全面的了解，使用生命周期评价（LCA）等严格的环境评价工具至关重要。生命周期评价方法对于决策者和各级利益相关者大有裨益。

过去30年里，全世界OEM汽车涂装车间在运营监管方面发生了显著变化1。最初，有关环境问题的争论主要集中在挥发性有机化合物（VOC）的排放及相关的空气质量问题上。许多地区纷纷颁布各种控制VOC排放的法规，而满足性能标准的相关技术却迟迟未能出现。为了符合日益严格的VOC标准，欧洲OEM采用水性（WB）底色漆技术替代传统的低固含量溶剂型（LSSB）技术。为了满足地方空气质量法规的要求，各涂装车间设施需要采用诸如蓄热式热氧化法等（regenerative thermal oxidation）VOC减排技术，但需要的程度有所不同。WB底色漆技术已经帮助一些车间设施减少或消除了对减排的需求2,3。

最近几年，现代涂装车间开始应用紧凑型涂装工艺，包括高固含量溶剂型（HSSB）和WB两种配置。据称，相对于传统的SB和WB工艺，紧凑型涂装工艺可显著降低能耗。

凭借在汽车制造业的巨大增长潜力，中国目前已成为全球关注的焦点。2012年，中国OEM涂装车间的监管情况经历了巨变，这一年工业和信息化部(MIIT)颁布法规，要求所有新乘用车涂装车间必须采用WB底色漆技术4。2013年国家发展和改革委员会（NDRC）探讨了涂装车间的VOC排放限值，借鉴欧洲的规定设定了排放限值，但并不强制达到限值所采取的技术。随着公众对环境问题的关注度越来越高，中国规定的排放限制可能比欧洲现行的排放限值535g/m2VOC更为严格。对于涂装车间而言，最突出的环境问题通常是VOC排放（影响当地的烟雾和气味）和能源消耗（影响温室气体的排放，以及能源和水资源等自然资源的消耗）。

LCA工具非常适合评价不同的涂装车间技术对环境造成的影响。根据Ford Motor Company（福特汽车公司）6、BASF（巴斯夫公司）7和Durr（德国杜尔公司）最近几年提供的LCA评价结果，我们发现相对于WB技术，HSSB技术能够满足现代VOC法规的要求并减少能源消耗和温室气体(GHG)的影响。为了更深刻地了解各种涂装工艺对环境的综合影响，同时确认以前的行业研究结果，伊士曼赞助了这项独立的LCA研究项目，该研究比较了五种主要的OEM汽车涂装车间工艺配置对环境的影响。

汽车涂料和涂装车间基础知识

为了使不熟悉该行业的读者能够有一个大致的了解，这里先谈谈汽车涂装车间技术的基础知识。

未经涂装的汽车焊接车身，包括车门、引擎盖、甲板或行李箱盖，被称为白车身(BiW)或壳体。BiW没有装配任何内饰、底盘、传动系统组件，而是从焊接车间直接运送到涂装车间，先进行清洗以清除污垢、油污和其他污染物，再进行最终涂装。

传统的汽车涂装包括四层：电泳底漆、中涂漆（又名“二道底漆”）、底色漆和罩光清漆。每个涂层都有特殊用途（如图1所示）且具有独特的配方。如底色漆的配方包括溶剂、树脂、流变控制剂、颜料和其它添加剂。溶剂可能包括有机物和/或水。需要注意的是，目前的WB涂料确实含一些有机溶剂，WB底色漆配方中的溶剂含量通常从10%到16%8（重量百分比）不等。中涂漆和底色漆可以是SB或WB。罩光清漆目前绝大多数是SB。罩光清漆有1K和2K之分。

本报告中，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%之间的WB底色漆8。对于罩光清漆，与其相关的术语1K和2K在汽车行业比较常用。1K罩光清漆通常是指涂料系统运送到汽车OEM时其配方中可以同时含有树脂和交联剂；2K罩光清漆通常是指涂料配方中的树脂和交联剂必须单独装运，并在准备喷涂到车体时才进行混合。一个典型的2K罩光清漆例子是羟基官能树脂与聚异氰酸酯反应形成聚氨酯交联涂层8。

下面图2是一个高度简化的涂装工艺示意图，它概括了在涂装车间喷涂和固化整个涂料系统的过程。传统的涂装工艺被称为“3涂2烘”（3C2B），是指该工艺含有三个喷涂步骤和两个烘干步骤。类似地，紧凑型涂装工艺被称为“3涂1烘”（3C1B）。

紧凑型工艺在应用中涂漆、底色漆和罩光清漆时采用“湿碰湿碰湿”法（3湿）；在此情况下，中涂漆层和底色漆层通常称为B1和B2层。3C1B和3C2B之间的主要区别是，紧凑型工艺不需要中涂漆烘烤炉。在目前的3C1B技术中，HSSB技术（用3C1B-SB-1K表示）需要的投资成本和运营成本通常低于WB紧凑型技术。

溶剂的选择直接影响每个涂层的闪干要求。WB涂层需要加热闪干，SB涂层可以在室温条件下闪干。电泳涂装后的设备由输送机搬运通过经空气温湿度调节的喷漆室（配备机器人喷涂设备）、闪干区和烘烤炉。减排系统包括洗涤器、浓缩器和蓄热式热氧化器等设备。

已有研究

在决定进行LCA研究后，伊士曼检索了相关文献和现有的LCA数据库。除了前面提到的福特和巴斯夫/杜尔的演示报告，并没有检索到其他关于汽车涂料或涂装车间工艺的LCA研究。

伊士曼使用了GaBiLCA软件中的一个涂料数据库9，其中包含....