汽车塑料件的涂装工艺

AT&M视界2010年第12期7汽车工艺与材料AT&MAT&MFIELDOFVISION随着材料技术的发展，塑料在汽车上的应用日益广泛。对塑料零部件进行涂装可以提高其装饰性和耐久性。介绍了塑料件的涂装工艺流程，着重对涂装的重要工序、涂层的主要质量问题及解决措施进行了说明。汽车塑料件的涂装工艺奇瑞汽车股份有限公司乘用车一厂李鹏李康张安扩1汽车塑料件用涂料1.1底漆底漆主要影响漆膜的附着力、抗水性、抗化学品性、耐冷/热冲击性、耐热水冲击性和耐汽油性等性能，底漆有单组分和双组分两种。（1）单组分底漆优点：快干、可打磨、对底材附着力好；缺点：对面漆有选择，柔韧性较差、耐水性一般。（2）双组分底漆优点：与面漆附着力好、弯曲柔韧好；缺点：需要加入固化剂、底漆需低温烘烤才能打磨。1.2基色漆基色漆是与罩光面漆进行“湿碰湿”配套涂装的底漆。基色漆分为基色闪光漆和基色实色漆。（1）基色闪光漆基色闪光漆由树脂、铝粉或/和珠光粉颜料、溶剂、助剂等组成，是有金属或/和珠光效果的基色底漆。有较快的表干速度及抗溶剂性，能满足“湿碰湿”施工的要求。（2）基色实色漆基色实色漆由树脂、有机颜料和无机颜料、溶剂、助剂等组成。有较快的表干速度及抗溶剂性，能满足“湿碰湿”施工的要求。1.3清漆清漆用于对基色漆进行罩光，为双组分，一般是2K聚氨酯漆，一种组分由羟基丙烯酸树脂、助剂和溶剂组成，另一种组分为异氰酸酯固化剂。两种组分在使用前按比例混合，涂装于基色漆上，有很高的光泽、丰满度及优异的综合性能。1.4涂层结构及膜厚要求汽车塑料件的涂层结构及膜厚要求见表1。表1汽车塑料件的涂层结构及膜厚要求涂层种类涂料中树脂的主要成分膜厚/µm清漆层2K聚氨酯即羟基丙烯酸/异氰酸酯30基色漆层CAB/聚酯/三聚氰胺CAB/羟基丙烯酸/聚酯/异氰酸酯15底漆层丙烯酸/聚酯/异氰酸酯聚烯烃（氯化聚烯烃/接枝改性的氯化聚烯烃）/聚氨酯15~20（双组分）10~15（单组分）底材PP、PE、ABS、POM等AT&MFIELDOFVISIONAT&M视界汽车工艺与材料AT&M2010年第12期82塑料件涂装工艺流程2.1适用于溶剂型涂料的三喷两烘（3C2B）工艺上件→预脱脂→脱脂→一次水洗→二次水洗→新鲜DI水洗→吹水→水分烘干→强冷→自然冷却→火焰处理→上遮蔽→手工除静电/检查→自动除静电→喷底漆→底漆流平→底漆烘干→强冷→自然冷却→底漆检查、打磨、擦净→除静电→喷底色漆（BC）、面漆→流平→喷罩光漆（CC）→流平→面漆烘干→强冷→自然冷却→成品检查/下件，不合格品返修。2.2适用于溶剂型涂料和水性涂料的三喷一烘（3C1B）工艺上件→预脱脂→脱脂→一次水洗→二次水洗→新表2烘烤型和“湿碰湿”型双组分低温底漆涂料施工条件的对比产品3C2B烘烤型双组分低温底漆涂料3C1B“湿碰湿”型双组分低温底漆涂料固体分（NV）/%＞49.7＞47施工粘度/s20～22（DIN4号杯，23℃）16～18（Ford4号杯，25℃）产品:固化剂100:30100:20推荐膜厚（干膜）/μm15～2010～15烘干条件80℃烘干25min25℃闪干5～10min鲜DI水洗→吹水→水分烘干→强冷→自然冷却→火焰处理→上遮蔽→手工除静电/检查→自动除静电→喷底漆→底漆流平→喷底色漆（BC）→流平→喷罩光漆（CC）→流平→面漆烘干→强冷→自然冷却→成品检查/下件，不合格品返修。与传统的3C2B涂装工艺相比，3C1B涂装工艺取消了底漆烘干工序，即喷涂塑料底漆后经晾干直接喷涂底色漆和罩光清漆，然后塑料底漆、底色漆和罩光清漆3层连续涂装的湿态涂层一起烘干。2.3两种涂装工艺流程的对比某公司采用3C2B烘烤型双组分低温底漆涂料和采用3C1B“湿碰湿”型双组分低温底漆涂料施工条件的对比见表2。2.4重点工序介绍2.4.1涂装前的表面预处理一般采用普通悬链悬挂喷淋式前处理设备（见图1），并配备循环脱脂槽。优点：前处理质量好；速度快、机械化程度高；槽液可以反复循环利用、用水量少、环保性好；适合大批量流水线生产。前处理脱脂主要依靠脱脂剂的浸润、分散及乳化作用达到除去油污和界面阻力、提高附着力的效果。一般采用环形压力喷洗。水洗及表面活化一般要经4道水洗，一般前两道为工业水喷洗，后两道为纯水洗；吹水则是通过风嘴用压缩空气吹净工件表面和边角夹缝中的水珠。图1喷淋式前处理设备AT&M视界2010年第12期9汽车工艺与材料AT&MAT&MFIELDOFVISION2.4.2火焰处理火焰处理是使用高温火焰对塑料件板材进行高温加热处理，以去除表面的油污、脱模剂，并选择性地除去低分子物和各种非晶成分，使塑料件表面粗糙、多孔，从而提高涂膜的附着力。可用煤气或乙炔气-氧气的氧化焰，处理温度一般为10002800℃。为了避免工件被烤发生变形，应控制火焰烘烤时间在10s以下，而且塑料件被烘烤后应立即冷却。2.4.3手工/自动除静电塑料件是绝缘体，容易因带静电而吸附纤维和粉尘等而影响漆膜外观。不同塑料材质因介电常数不同而带不同电荷，比如PP和PE的介电常数小（见表3），极易带负电荷，而PET和PA极易带正电荷。一般采用吹离子风的方法消除静电，离子风主要由高压离子和压缩空气组成，离子风中有正、负离子，利用异种电荷相吸的原理中和塑料件所带的静电。2.4.4喷涂工艺（1）3C1B喷涂工艺（溶剂性涂料）a.底漆分为两道喷涂，通常两道膜厚的比例为1:1，底漆膜总厚度控制在1015μm，经510min晾干。b.色漆分为两道喷涂，一次性喷涂的厚度不能过厚，否则会出现底漆被面漆“咬起”的缺陷。本色漆膜厚度控制在30μm左右，金属闪光底色漆膜厚度控制在1520μm，喷涂后须经57min的晾干再喷涂罩光清漆。c.清漆分为两道喷涂，一次性喷涂的厚度不能过厚，否则会出现流挂缺陷，漆膜厚度控制在3040μm，喷涂后须经510min晾干。（2）3C1B喷涂工艺（中涂和底色漆为水性漆，清漆为溶剂型漆）a.底漆分为两道喷涂，通常两道膜厚之间的比例为1:1，底漆膜总厚度控制在30μm左右，喷涂后需预热57min。b.色漆分为两道喷涂，一次性喷涂的厚度不能过厚，否则会出现底漆被面漆“咬起”的缺陷。本色漆膜厚度控制在30μm左右，金属闪光底色漆膜厚度控制在1520μm，喷涂后须经57min的晾干再喷涂罩光清漆。c.清漆分为两道喷涂，一次性喷涂的厚度不能够过厚，否则会出现流挂缺陷，膜厚度控制在3040μm，喷涂后须经510min的晾干。（3）主要的喷涂工艺参数喷漆室的温度和湿度需根据涂料的要求而定，喷漆室内的风速为0.40.5m/s，喷枪的空气压力为0.450.55MPa，输出涂料的压力为0.250.35MPa，空气洁净度：无粒径大于5μm的微粒、5μm以下的微粒＜1×105个/L。3塑料件涂装主要质量问题及解决措施3.1色差控制色差即颜色与标准颜色之间的差异。塑料件浅色金属油漆（如亮黄）、本色漆（如白色）容易出现色差问题，需重点控制。通常导致塑料件涂装产生色差的因素主要有涂装材料、施工工艺及施工参数3个方面。（1）涂装材料a.每个批次的油漆按照色差控制标准进行检验（一般DE≤1.7），生产线根据实际情况进行微调。b.按照油漆正常的施工工艺（底漆+色漆+清漆）施工，色漆膜厚达到遮盖力要求，可以避免因材质差别而产生的色差。c．塑料件的几何形状复杂，应注意油漆施工的表3常见聚合物的介电常数聚合物介电常数ε聚丙烯（PP）2.2聚乙烯（PE）2.3～2.4聚苯乙烯（ABS）2.5～3.1聚碳酸酯树脂（PC）3.0～3.1聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）3.0～4.4聚氯乙烯树脂（PVC）3.2～3.6聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）3.3～3.9尼龙（聚酰胺）（PA）3.8～4.0AT&MFIELDOFVISIONAT&M视界汽车工艺与材料AT&M2010年第12期10技术细节问题，如在整车与塑料件的接合处颜色要有合理过渡（DE≤1.4）。（2）施工工艺a.确定调色方向，即选定一种颜色作为标准色，一般选定有较为稳定的工艺色差值的颜色。b.对塑料件面漆进行调色，用标准试验挂板模拟在手工或静电喷涂环境下做喷涂、烘烤等工艺试验（35组），测量色差值数据，然后将得出的数据与标准色差值比较，按照色差评定标准计算，并选择昀小色差值的方案作为生产调色方案。若结果不理想，需按照上述步骤反复喷板，直到符合色差标准为止。c.确保选定方案的可行性，通常试生产12套塑料件，与整车油漆车身做目视比对，作为验证方案的昀终手段。3.2常见漆膜质量问题及其防治塑料件广泛使用的双组分低温涂料涂装产生的涂膜缺陷的原因及防止方法与一般单组分涂料的涂装有所不同。下面介绍双组分漆膜常见质量问题、主要影响因素及预防措施。3.2.1流挂、流淌（1）现象在喷漆和干漆过程中，垂直或斜面涂膜形成的流痕或下边缘增厚的现象，包括下沉、流挂滴流和流淌等。（2）主要影响因素a.喷枪运行速度太慢，喷距太近或雾化不良。b.一道喷涂过厚。c.涂料粘度太低。d.溶剂挥发太慢，涂膜固化太慢。（3）预防措施a.调整和掌握喷涂操作要点，更换喷枪。b.控制喷涂膜厚。c.适当提高涂料的粘度。d.选择合适的固化剂。3.2.2缩孔、鱼眼、凹洼等系列漆膜弊病（1）现象由于被涂物表面存在的或混入涂料中的异物（如油、水和硅硐等）的影响，油漆不能均匀附着，产生抽缩而露出被涂面或涂膜坑洼不平的现象称为缩孔系列涂膜弊病。呈圆形（直径多为0.12mm）的称为缩孔；在圆孔内有颗粒的称为“鱼眼”；像火山口那样的、未露出被涂面的凹穴（直径为0.53mm）称为凹洼、陷穴或坑/麻点。（2）主要影响因素a.修补漆膜时，旧漆膜表面有导致缩孔的物质（如蜡、有机硅化合物、油水等）。b.压缩空气中的浊水未除净。c.涂装环境不净。d.涂料的抗缩孔性差或混入异物。（3）预防措施a.用脱脂剂将旧漆膜表面擦洗干净。b.使用好的压缩空气净化器。c.保持涂装环境清洁。d.确保涂料的清洁度。3.2.3发花、银粉、起花（1）现象面漆层的光泽、颜色不匀，银粉漆面产生“鸳鸯”色调等现象。（2）主要影响因素a.一道喷涂过厚，漆膜喷涂不均，喷涂距离太远。b.清漆的粘度太低。c.喷枪不好，喷流不均。d.底层色斑未清除掉。e.底色漆干燥时间长，溶剂选用不当。（3）预防措施a.掌握喷涂操作要点，使膜厚均匀不过厚。b.增大喷幅的重叠面（约2/3左右）。c.更换喷枪。d.有底层色斑时，表面先预喷遮盖，同时提高面漆膜厚。e.准确选择固化剂和溶剂。AT&M视界2010年第12期11汽车工艺与材料AT&MAT&MFIELDOFVISION3.2.4桔皮（1）现象涂膜表面呈现类似桔皮状的皱纹，皱纹的凹凸度约3μm左右。（2）主要影响因素a.溶剂挥发速度太快。b.涂料粘度太高。c.涂料雾化不良。d.喷涂过厚，喷枪距离工件太远。（3）预防措施a.准确选用稀释剂。b.调整好涂料粘度。c.调整好气压、出漆量和喷幅，控制好走枪速度和距离。3.2.5气泡（1）现象在涂装过程中，涂膜表面泡状鼓起或涂膜中有气泡的现象。这种缺陷是由搅拌引起的气泡或由溶剂蒸发产生的气泡在涂装成膜过程中未消失而残留于干涂膜中而导致的。（2）主要影响因素a.烘干前晾干时间太短或升温（相对工艺要求而言）太快。b.施工粘度太高，涂膜太厚。c.溶剂选用不当。（3）预防措施a.烘干前晾干时间不少于10min，缓慢升温。b.一道涂膜厚不大于30μm。c.按要求选用溶剂，调整好涂料粘度。3.2.6“咬起”（1）现象喷涂面漆后，涂层被“咬”脱离基体，产生皱纹、胀起和起泡等现象。喷涂含强溶剂油漆（如硝基漆）易产生这种现象。（2）主要影响因素a.底涂层质量差，不耐面漆溶剂。b.面漆重涂时，前层面漆未干或处在半干不干状态。（3）预防措施a.选用合适的底漆材料。b.采用“湿碰湿”工艺时要注意底漆和面漆的配套性，采用传统工艺时底漆必须完全干燥后再喷面漆。3.2.7无光、失光（1）现象有光泽的涂层在干燥后没有达到应有的光泽或涂装后不久涂层出现光泽下降、雾状朦胧的现象。（2）主要影响因素a.底涂层干燥不好，或