汽車水轉(zhuǎn)印裝飾條氣味改善研究

賈毅超，白小松，李俊賢，袁磊磊

汽車水轉(zhuǎn)印裝飾條氣味改善研究

賈毅超，白小松，李俊賢，袁磊磊

（北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300）

汽車市場的低端車型普遍采用水轉(zhuǎn)印工藝制作內(nèi)飾裝飾件，但其氣味性能較差，無法滿足車企的技術(shù)要求。文章分別對水轉(zhuǎn)印裝飾條的各個生產(chǎn)工序后的產(chǎn)品氣味性能進(jìn)行研究，驗(yàn)證了素材件、噴底漆后狀態(tài)、水轉(zhuǎn)印后狀態(tài)、成品的氣味性能。結(jié)果表明，水轉(zhuǎn)印裝飾條的氣味主要來源于素材件和油漆。并通過改善注塑原材料、油漆及增加氣味后處理工藝的方式，確定出合理的用材及后處理工藝組合方案，實(shí)現(xiàn)了水轉(zhuǎn)印裝飾條氣味性能的優(yōu)化。

水轉(zhuǎn)?。粴馕缎阅?；汽車內(nèi)飾件；后處理工藝

前言

車內(nèi)空氣質(zhì)量直接影響人體健康，車內(nèi)氣味品質(zhì)也影響了消費(fèi)者的駕乘感受，因此車內(nèi)氣味成為了消費(fèi)者判斷車內(nèi)空氣質(zhì)量最直觀的方式。隨著消費(fèi)者的消費(fèi)理念更加綠色環(huán)保，維權(quán)意識明顯增強(qiáng)，車內(nèi)氣味也成為了影響消費(fèi)者選車的主要考量因素之一。

目前，車企使用大量的水轉(zhuǎn)印裝飾條來提升汽車內(nèi)飾的視覺效果。傳統(tǒng)的水轉(zhuǎn)印工藝大量使用油漆，導(dǎo)致裝飾條自身氣味較大，且在高溫狀態(tài)下氣味會有刺鼻感，對車內(nèi)環(huán)境、駕乘人員的身體健康都有很大的傷害。雖然汽車行業(yè)內(nèi)開始推廣和使用INS、IMD生產(chǎn)工藝和免噴涂材料等替代傳統(tǒng)的水轉(zhuǎn)印工藝，但由于水轉(zhuǎn)印零部件具有成本相對較低、產(chǎn)品缺陷少等優(yōu)勢，目前仍在中、低端車型上廣泛使用，且短期內(nèi)無法被完全取代。因此，需要通過優(yōu)化原材料及增加后處理等方式來優(yōu)化水轉(zhuǎn)印裝飾條的氣味性能。

1 水轉(zhuǎn)印用材及生產(chǎn)流程

水轉(zhuǎn)印工藝是借助水的壓力將帶轉(zhuǎn)印膜紙上的裝飾花紋轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品上，它的原理是將轉(zhuǎn)印膜紙浸入裝有活化劑的水槽內(nèi)，利用高分子水解原理使膜紙上的圖層活化并與載體薄膜分離，在水壓的作用下將圖案轉(zhuǎn)印于汽車裝飾條表面。為了滿足零部件的色彩效果和表面耐刮擦等性能，還需要在水轉(zhuǎn)印工序前、后分別噴涂底漆和清漆。汽車水轉(zhuǎn)印裝飾條的制作是水轉(zhuǎn)印與噴漆相結(jié)合的生產(chǎn)工藝，其制造工藝流程主要為：注塑件→噴底漆→烘烤（油漆固化）→水轉(zhuǎn)印→水洗→烘干→噴清漆→烘烤（油漆固化）→成品，如圖所示1。

圖1 水轉(zhuǎn)印生產(chǎn)流程

由上述水轉(zhuǎn)印生產(chǎn)工序可知，水轉(zhuǎn)印裝飾條主要用材分為：注塑件、油漆、水轉(zhuǎn)印層，應(yīng)分別排查各材料對成品氣味的貢獻(xiàn)量。

2 水轉(zhuǎn)印裝飾條氣味來源分析

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

以某車型儀表板水轉(zhuǎn)印裝飾條為例，并基于水轉(zhuǎn)印各生產(chǎn)工序，依次對注塑件（材質(zhì)為PC/ABS）、噴底漆狀態(tài)（噴涂底漆并固化后）、水轉(zhuǎn)印狀態(tài)（經(jīng)水洗和烘干后）、完成品（噴涂清漆并固化后）4種狀態(tài)的產(chǎn)品開展氣味性能驗(yàn)證。裁取200cm2材料，放置于1L玻璃瓶中進(jìn)行（80±2）℃、2h±10min環(huán)境中進(jìn)行處理，加熱結(jié)束后冷卻至60℃進(jìn)行氣味評價。依據(jù)汽車行業(yè)通用的1～6級氣味標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分，具體評分準(zhǔn)則參見表1描述。

表1 氣味性能評分準(zhǔn)則

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 儀表板水轉(zhuǎn)印裝飾條氣味實(shí)驗(yàn)結(jié)果

儀表板水轉(zhuǎn)印裝飾條4種狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，按照該產(chǎn)品初期選材方案，完成品氣味等級為5.5級，嚴(yán)重超出車企≤3.5級的限值要求。單一注塑件的氣味等級不合格、有明顯的塑料焦糊味，產(chǎn)品噴底漆后氣味等級明顯升高，呈現(xiàn)出非常刺鼻的溶劑味，水轉(zhuǎn)印工序后產(chǎn)品氣味性能未出現(xiàn)明顯變化。因此，需要重點(diǎn)對注塑件及油漆進(jìn)行改善。

3 水轉(zhuǎn)印飾條氣味改善方案

3.1 注塑件改善方案

儀表板在車內(nèi)位置處于陽光直射位置，其表面溫度較高，因此裝飾條一般選擇耐熱性能高的PC/ABS作為基材。影響其氣味性能的揮發(fā)物主要源自于ABS部分，ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中苯乙烯含量占材料成分60%左右，且占比約高材料氣味性能越差。原因是在材料的加工過程中，未完全反應(yīng)的低分子量苯乙烯會殘留在產(chǎn)品內(nèi)，其分子活躍度較高，會在高溫環(huán)境下不斷釋放出來，導(dǎo)致產(chǎn)品氣味較差。此外，在材料改性過程中，會加入多種助劑，也會對材料氣味產(chǎn)生一定影響?；谏鲜鲈蚍治?，制定改進(jìn)方案如下：

3.1.1 延長烘料時間

在零部件注塑前對粒料進(jìn)行85℃、4h烘烤并同時進(jìn)行攪拌，不僅可以去除水份，提升注塑產(chǎn)品品質(zhì)，還可以預(yù)先釋放出一部分材料中的揮發(fā)物。

3.1.2 加入吸附劑

吸附劑是一種多孔結(jié)構(gòu)的載體，內(nèi)部有很多空穴和通道，具有很大的開放性，對游離態(tài)的低分子有機(jī)物親和力強(qiáng)，可以主動吸附未完全反應(yīng)的苯乙烯及材料改性助劑帶入的小分子殘留物，并經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成較穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而抑制了材料中苯乙烯的揮發(fā)性能，降低揮發(fā)物總量。經(jīng)研究加入少量的吸附劑可以改善材料氣味，提高吸附劑使用量無法進(jìn)一步提高氣味性能。同時為了不改變材料本身性能，選擇加入1%的吸附劑作為材料氣味改善方案。

3.2 油漆改善方案

油漆主要由三部分成分組成，分別是：色漆、固化劑、稀釋劑，通過氣味類型的判斷，確定成品件中刺鼻的溶劑味主要來源于稀釋劑成分。其主要原因是稀釋劑配方中使用的有機(jī)溶劑沸點(diǎn)較高、揮發(fā)速率較慢，在有限的油漆噴涂及固化過程中有機(jī)溶劑未能釋放完全，從而將大部分有機(jī)溶劑帶入成品中，導(dǎo)致零部件產(chǎn)生刺鼻性的氣味?；谏鲜鲈蚍治觯贫ǜ倪M(jìn)方案如下：

3.2.1 調(diào)整油漆及稀釋劑配方

原油漆配方中高沸點(diǎn)溶劑占比為15%，現(xiàn)使用10%的低沸點(diǎn)溶劑和5%的中沸點(diǎn)溶劑的混合物替代原配方，并且在配方中加入5%的促進(jìn)劑，用以提升油漆內(nèi)有機(jī)溶劑的釋放速率。

3.2.2 增加后處理工藝

由于油漆自身的特性對有機(jī)溶劑結(jié)合能力較強(qiáng)，即便是使用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑也不能在生產(chǎn)過程中完全釋放，仍然會在零部件存放或裝車后進(jìn)行緩慢釋放。因此，為了進(jìn)一步降低水轉(zhuǎn)印裝飾條在裝車后釋放氣味揮發(fā)物，且減少成品件生產(chǎn)后晾置帶來的庫存成本，提高供應(yīng)商產(chǎn)能，還需要在零部件常規(guī)生產(chǎn)工序后增加高溫烘烤后處理工藝輔助油漆內(nèi)的殘留物快速釋放。

由于儀表板裝飾條較長，產(chǎn)品上下邊緣有較大的曲率的弧面，在高溫環(huán)境下容易產(chǎn)生變形，影響零部件裝配，因此需要嚴(yán)格控制后處理的環(huán)境溫度。經(jīng)過對裝飾條75℃～95℃、4h烘烤驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境溫度超過85℃時，零部件因變形導(dǎo)致的廢品率達(dá)到5%左右，因此需將后處理溫度設(shè)置為80℃。

4 改善方案驗(yàn)證

表3 儀表板水轉(zhuǎn)印裝飾條改善后驗(yàn)證

綜合上述原材料的改善措施，使用調(diào)整后的用材方案制作產(chǎn)品，并分別進(jìn)行2h、4h、6h、8h不同時間的后處理。各工藝處理后的樣品氣味性能詳見表3，并使用改善前的裝飾條進(jìn)行相同條件后處理作為數(shù)據(jù)對比，改善后的裝飾條氣味性能有很大改善。使用80℃、6h后處理方案，可以使裝飾條氣味性能達(dá)標(biāo)，再繼續(xù)延長烘烤時間，轉(zhuǎn)飾條氣味性能未出現(xiàn)明顯改善。

5 結(jié)論

儀表板水轉(zhuǎn)印裝飾條在不改變生產(chǎn)工藝的情況下，通過優(yōu)化材料本身性能并增加后處理工藝除氣味的方法，成功地使原裝飾條氣味性能5.5級降低至3.5級，實(shí)現(xiàn)了水轉(zhuǎn)印工藝的氣味性能優(yōu)化。

[1]何昀軒,楊昭君,賈璇.基于水轉(zhuǎn)印技術(shù)的汽車內(nèi)飾設(shè)計探究[J].技術(shù)應(yīng)用,2017,(10): 74.

[2] 唐裕標(biāo).淺析水轉(zhuǎn)印工藝[J].廣東印刷,2015,(6): 31-33.

[3] 尹建偉.無底漆水轉(zhuǎn)印技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用淺析[J].上海塑料,2018, (3): 45-49.

[4] 陳曉東,劉小林.低氣味、低散發(fā)PC/ABS合金的研究[J].中國塑料,2018,32 (8):72-77.

Study On Odor Performance Improvement For Water Transfer Printing Trimming

Jia Yichao, Bai Xiaosong, Li Junxian, Yuan Leilei

( BAIC Motor Corporation LTD. R&D Centre, Beijing 101300 )

Water transfer printing process is usually used on interior trimming of most low-end vehicle, but odor performance of water transfer printing trimming is so poor, cannot meet required. In this paper, evaluate separately the odor performance of interior trimming after each step of water transfer printing process, including plastic part, part after base primer only, part after water transfer printing, finished part. The result show that the odor of water transfer printing trimming is caused from plastic part and print, and it can be reduced obviously by improvement plastic material, paint, and adding heating treatment.

Water transfer printing; Odor performance; Auto interior part; Post treatment

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1671-7988(2019)21-175-03

U466

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賈毅超，就職于北京汽車股份有限公司汽車研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.063

CLC NO.: U466