汽车塑料件涂装工艺探讨

摘要： 介绍了汽车塑料件涂装的作用，讨论了汽车塑料件涂装工艺与车身涂装工艺的区别，从表面处理、底漆喷涂、面漆喷涂及面漆修饰等方面详细介绍了塑料件涂装工艺要求。
关键词： 汽车塑料件； 涂装工艺； 前处理


0　引言

随着科学技术的飞速发展，塑料在汽车制造领域得到广泛应用。同时人们对塑料件涂装质量的要求也越来越高，因此如何提高塑料件涂装的质量成为需要解决的关键课题。汽车塑料件涂层有3个作用，一是装饰作用，提高外观的鲜艳性，达到与车身相同的高级装饰性效果；二是保护作用，汽车塑料件涂装后可提高其耐候及耐酸碱、耐化学溶剂、耐盐雾性，抗老化，延长使用寿命；三是提高其抗磕碰划伤和抗石击性。塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。汽车用的的内外装饰件大部分为热塑性塑料，如保险杠、仪表板等；有的内装饰件为热固性塑料，如烟灰缸等，汽车的外饰件如保险杠和内饰件如仪表板，用的材料主要为聚丙烯（PP）；尾翼、中控面板、把手用的材料主要为ABS塑料。塑料件上的有机硅脱模剂、油污和手汗，会严重影响塑料件上涂层的附着力，涂装前必须彻底清除。另一方面，汽车用的塑料不导电，表面张力低，具有静电，湿润性较差，这些因素都会影响涂膜的附着力。所以，汽车塑料件涂装极为重要。

1　汽车塑料件与汽车车身涂装工艺的区别

汽车塑料件涂装工艺与汽车车身涂装工艺的主要区别有三：1）汽车塑料件涂装没有磷化处理和电泳；而汽车车身涂装工艺有磷化处理和电泳。这是因为汽车车身采用的是冷轧钢板，具备磷化的条件，磷化是重要的防锈手段；相反，汽车塑料件不生锈，不需要做防腐处理；2）汽车塑料件涂装没有中涂漆喷涂工序，而汽车车身涂装有中涂漆喷涂工序； 3）汽车塑料件涂装采用的是低温漆，这是因为汽车用塑料件（如PP、PE、PS、ABS、PC等）不能耐高温，变形温度在110 ～ 140 ℃之间，用高温漆烘烤时就会变形；而汽车车身涂装采用的是高温烤漆工艺。

2　汽车塑料件涂装工艺的流程

汽车塑料件涂层的构成为：“底漆+色漆+罩光清漆”三涂层体系，其涂装主要工艺流程如下：

前处理（除油、除脱模剂、清洗等） →吹擦净→火焰处理→静电除尘→喷涂塑料底漆→流平→干燥 →底漆打磨→吹擦净→溶剂擦拭→静电除尘→喷色漆→喷2K罩光漆 →流平→烘干→面漆修饰→交检。

3　 汽车塑料件涂装前的表面处理方法
3.1　化学处理法（又称化学氧化法）
3.1.1　碱液清洗处理法（脱脂处理）

汽车上用的塑料件主要采用注塑工艺成型，注塑模具内涂覆了一层以有机硅和脂肪酸类为主要成分的脱模剂。脱模剂会严重影响塑料件上涂层的附着力，容易造成漆面缩孔等缺陷，在涂装前必须彻底清除。常用的方法为四碱除油法（脱脂处理），其工艺配方见表1。

化学除油后应彻底清洗工件表面残留碱液，并用纯水清洗干净，晾干、吹干和烘干。工艺流程为：上件→预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→纯水洗→新鲜纯水洗→吹干→烘干（60 ℃）→强冷。

3.1.2　用酸溶液进行处理

对塑料表面进行氧化液处理的有PE、PP、PS和ABS塑料等。其配方如下： K2Cr2O7为4.3%，H2SＯ4为 88.4%，水为 8.2%。

用此溶液处理10 ～ 12 min，处理温度为40 ～ 45 ℃，即刻用清水冲洗干净，让其自干，或在50 ℃烘箱中烘干。这种方法是用酸性溶液对塑料表面进行处理，使塑料表面导入亲水性官能团，调整其表面张力，提高表面湿润性能，达到提高附着力的目的。

ABS塑料经脱脂后也可用较稀的铬酸和硫酸液处理，配方为： H2CrO4 420 ｇ/Ｌ， H2SO4 190 ｍＬ/Ｌ。ABS塑料在此溶液中浸泡处理4 ～ 12 ｍｉｎ，温度60 ~ 70 ℃，用水洗净、干燥。

3.2　有机溶剂处理法

有机溶剂处理法和化学处理法相比，具有工艺简单、操作方便、不需要大的设备投资、能耗低、效率高的特点；但对环境和人体健康有一定的影响，且属于易燃易爆产品，需要做好安全防范工作。

常用的有机溶剂有溶剂汽油、无水乙醇、二甲苯50%和乙醇50%混合物、异丙醇、甲苯、丙酮、丁酮等。丙酮、无水乙醇溶剂适用于聚苯乙烯及其改性品种，如ABS 和AS 等；异丙醇、溶剂汽油适合于清洗PP、PE、PS等。特别是异丙醇，由于处理效果较好，在很多公司得到广泛应用。

有机溶剂处理的方法比较简单，就是用干净抹布蘸取溶剂，在塑料件的喷漆表面擦拭2遍左右，使油污、脱模剂彻底清除干净。

3.3　火焰处理法（又称火焰氧化法）

塑料表面极性低、张力小，如不进行恰当的处理，涂装后漆膜的附着力就达不到工艺要求。采用火焰处理法对塑料表层进行加氧的极性化处理，使塑料表层分子带上—C　O、—COOH等亲水基团，显著提高塑料表面的极性，提高对涂料的润湿性和展布性，燃料为天然气。火焰处理的温度高达1 000 ～ 2 000 ℃，可瞬间改变塑料表面的性能。火焰处理效果比较彻底，环境污染小。

3.4　等离子处理法

等离子处理法简称为静电处理，等离子设备主要由等离子发生器、气体输送系统、等离子喷头等组成。其工作原理是安装一台静电离子发生器（产生离子风），通过摩擦、感应、剥离、挤压的作用使空气产生大量的正负电荷，形成一股正负电荷的气流，以消除塑料件表面的静电，将带有电荷的粉尘吸附掉，风速0.25 ｍ/ｓ。

4　喷涂底漆

汽车塑料件用底漆和车身钢铁件用底漆有很大的区别，目前最常用的是单组分丙烯酸塑料专用底漆，喷涂平均膜厚5 ～ 12 μm，塑料底漆的膜厚和车身钢铁件底漆厚度相比要薄一些，这是由于塑料制品的材质不生锈，且硬度和强度低所决定的。如果漆膜过厚就容易开裂，硬度、强度降低，影响涂层的物理机械性能，缩短其使用寿命。采用空气喷涂塑料底漆，空气压力0.4 ～ 0.6 MPa，涂料压力0.4 ～ 0.7 MPa，喷涂枪距150 ～ 300 mm，喷幅250 ～ 350 mm，涂料吐出量 200 ～ 500 mL/min，喷枪运行速度0.4 ～ 0.8 m/ｓ，室内温度20 ～ 28 ℃，相对湿度50% ～ 75%，垂直风速0.3 ～ 0.4 m/s， 施工黏度符合温度-黏度曲线。

5　喷涂面漆

汽车塑料件喷涂的面漆， 各生产存企业均使用丙烯酸聚氨酯低温色漆，喷涂色漆后用双组分清漆进行罩光。色漆分金属漆和实色漆（也叫素色漆）。喷涂丙烯酸聚氨酯低温漆的工艺参数为：空气压力0.5 ～ 0.7　MPa，涂料压力0.4 ～ 0.8 MPa，枪距１50 ～ 300 mm，喷幅250 ～ 350 mm，涂料吐出量200 ～ 500 mL/min，室内温度20 ～ 28 ℃，相对湿度50% ～ 75%，风速0.3 ～ 0.4 m/s。膜厚：金属漆11 ～ 20 μm，实色漆15 ～ 25 μm，罩光漆30 ～ 40 μm，漆膜总厚度60 ～ 75 μm（底漆+色漆+罩光清漆）。

双组分丙烯酸聚氨酯面漆施工时要注意的事项：1）漆和固化剂要严格按比例进行调配，固化剂加入量过少，就不能和漆完成交联反应，涂层不
能完全固化干燥，保证不了质量；2）漆和固化剂必须搅拌均匀，熟化期为1５ min。如果提前使用就会产生气泡、斑点等缺陷；３）配好后的油漆必须在4 ｈ以内用完，否则就会作废不能再用，造成浪费。

汽车塑料件的漆膜不能过厚，原因主要是：1）汽车塑料件（如保险杠）普遍采用PP塑料，底材硬度较低，如果底漆较厚，会影响涂层的硬度，漆膜物理性能就会大打折扣；2）塑料件涂层没有中涂漆，这是和车身钢板生锈材料喷涂的区别之一。

喷涂塑料件底漆、面漆也可使用机器人喷涂作业，方法是喷涂面漆和罩光漆左右各２台喷涂机器人（喷涂底漆左右各１台喷涂机器人），工艺参数为：静电喷涂电压≤85 ｋV，枪距150 ～ 300 mm，喷幅250 ～ 350 mm，涂料吐出量200 ～ 500 mL/min，旋杯转速15 ～ 30 kr/min，室内温度20 ～ 28 ℃，相对湿度50% ～ 75%，风速0.3 ～ 0.4 m/s，接地电阻<1 MΩ 。

6　面漆修饰

面漆修饰工艺比较简单，工艺流程为：打磨→ 抛光→检查。

打磨：对颗粒、渣点、橘皮、粗糙无光、杂漆污染、虚漆等缺陷用2000#水砂纸蘸水打磨至光滑。注意不要碰划伤漆面，不要磨透漆膜。

抛光：对水打磨部位涂少许抛光液，而后用抛光机进行抛光，直至达到和车身面漆无明显的光泽差异。然后擦净抛光残液。

检验：检查手段为目视。外观不得存在明显影响外观的缺漆、露底、流挂、橘皮、发花、颗粒、渣点、粗糙无光、杂漆污染、颜色不一致、裂纹、鼓包、痱子、砂眼、缩孔、针孔、碰划伤等质量缺陷。

7　结语

汽车用塑料件按涂装工艺区别，分为两大类，一是外饰件，二是内饰件。以上着重介绍了汽车用外饰件的涂装工艺，内饰件的涂装工艺与外饰件的涂装工艺有一定的区别。比如汽车内饰件涂层有亚光和无光之分，所以用的油漆材料有所不同。有的内饰件不需要喷涂塑料底漆，进行表面处理后直接喷涂驼色皮纹漆。这是由塑料件所处的的环境决定的。如何制定合理的塑料件涂装工艺，要充分考虑工艺的可行性、科学性、合理性，还要考虑涂装成本、涂装质量、涂装材料、涂装设备、环境等诸多因素。

（详情见《现代涂料与涂装》2015-10期）