汽車塑料件漆面起泡問題分析及解決方案

何凡，袁天元，張瀟東，柳星來，郭帥

（浙江吉利控股集團有限公司，浙江 寧波 315336）

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，塑料件在汽車上的應(yīng)用越來越多，塑料件涂裝質(zhì)量的要求隨之更加嚴格。漆面起泡是汽車塑料件涂裝過程中常見的缺陷之一，也是最嚴重的破壞性缺陷。當環(huán)境溫度及濕度均較高時，起泡現(xiàn)象容易發(fā)生在塑料件漆面上(如圖1 所示)，以圓形居多，有的是局部的，有的是隱性的。這些起泡可能隨著塑料件存放時間延長而自動消失，也可能永久存在。針對此現(xiàn)象，本文從人、機、料、法、環(huán)等方面詳細分析了塑料件漆面起泡的主要原因，并制定了切實可行的預(yù)防措施。

圖1 漆面正常的塑料件(a)和起泡故障件(b)Figure 1 Plastic parts with normal paint finish (a) and blister defect (b)

1 漆面發(fā)生起泡的條件

(1) 漆膜滲透壓(其模型如圖2a 所示)。當環(huán)境溫度及濕度均較高時，水或水蒸氣凝結(jié)于漆膜處，產(chǎn)生滲透壓，滲透壓的存在促使水蒸氣結(jié)合殘余溶劑，破壞附著層，從而導(dǎo)致漆膜起泡。

(2) 基材表面張力(其模型如圖2b 所示)[1]。若基材表面張力不足，漆膜不易在塑料基材上展開，附著力變差，則出現(xiàn)回縮現(xiàn)象，形成小水泡。

圖2 滲透壓模型(a)和表面張力模型(b)Figure 2 Model of osmotic pressure (a) and model of surface tension (b)

2 漆面起泡的檢測方法

塑料件漆面起泡是汽車廠家和顧客均不接受的現(xiàn)象，因此有必要建立一種行之有效的檢驗方法，以便在一定程度上起到預(yù)防漆面起泡的作用。判斷塑料件漆面起泡的方法見表1。

表1 塑料件漆面起泡的檢測方法Table 1 Method for testing the blistering of coating on plastic part

若噴漆塑料樣片耐水及耐濕熱試驗起泡結(jié)果均為0(S0)，則實際應(yīng)用中塑料件不會發(fā)生起泡現(xiàn)象。

3 漆面起泡原因分析及解決方案

3.1 人員操作

車間人員在施工過程中操作不規(guī)范，未戴手套而直接裸手接觸工件，尤其是高溫季節(jié)施工，手流出的汗中含人體排出的油和水分，這些會在裸手接觸工件時沾染在工件表面。在潮濕空氣中,汗?jié)n或油污變成溶液，滲透壓的存在導(dǎo)致外界水蒸氣通過漆膜滲透到濃溶液處，迫使漆膜在基材上的附著力削弱，漆膜在泡內(nèi)氣體或液體的壓力作用下離開基材而鼓起，出現(xiàn)一片一片的小水泡，如圖3a 所示。人員操作技能偏低，未經(jīng)過培訓(xùn)，檢查、包裝、放置產(chǎn)品時過多接觸產(chǎn)品，就可能對其造成劃傷，都會導(dǎo)致噴漆塑料件在雨過天晴或某些特定地區(qū)的濕熱環(huán)境中出現(xiàn)擦拭痕等形狀的小水泡(如圖3b 所示)。

圖3 片狀起泡故障件(a)和擦拭痕狀起泡故障件(b)Figure 3 Flake-like blisters (a) and scratch-like blisters (b)

解決方案如下：

車間人員在施工過程中操作須遵守規(guī)范，穿戴防護用品(如防塵服、手套)進入涂裝車間，禁止裸手接觸塑料件，以保證塑料件的清潔。對車間人員進行定期技能培訓(xùn)，提升其操作規(guī)范性。

3.2 工裝設(shè)備機械

注塑機或機器人漏油漏水，模具分型面有潤滑油滴落和沾染灰塵，都會導(dǎo)致漆膜與基材無法正常附著。注塑模具分型面膠粉、膠絲，模具動作不順暢，導(dǎo)致潤滑油過多，成型時滲透到產(chǎn)品表面，遇到潮濕的空氣，由于滲透作用，就會出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。產(chǎn)品脫模斜度小，出模困難時，需噴脫模劑，但會引起漆面起泡。火焰處理塑料件可能有部分地方處理不均勻，令局部表面張力達不到要求，油漆就不能在塑料表面完全鋪展，也有導(dǎo)致漆膜起泡的風(fēng)險。

解決方案如下：

保證注塑設(shè)備自動化，認真執(zhí)行注塑設(shè)備及模具的使用、維修保養(yǎng)方法與規(guī)章制度，定期檢查注塑機及模具，保證它們運行良好，并禁止使用脫模劑。定期檢查火焰機器人，保證火焰處理運行良好。

3.3 塑料基材

塑料原材料中混入雜質(zhì)，如灰塵、汗?jié)n、油水等，會導(dǎo)致塑料件噴涂后漆膜起泡。塑料原材料中混入回料，回料粒大小不一或太細，供料過程混入空氣，也會致使塑件噴漆后漆膜出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。若塑料基材中含有多孔原材料，多孔性基材較強的吸水性和吸收溶劑的能力，會導(dǎo)致基材存在過多的水分和溶劑，隨著漆膜表面溫度的變化，殘留在基材孔中的水溶劑產(chǎn)生足夠的蒸汽壓，使漆膜起泡。

解決方案如下：

保證塑料基材清潔，避免雜質(zhì)污染塑料原材料。同類塑料件產(chǎn)品統(tǒng)一選材，避免不同類型、不同牌號的塑料原材料混合。如摻雜部分回料，回料須破碎成均勻大小且清潔。避免選用多孔性塑料基材制作噴漆塑料件，以免涂層與基材表面附著不牢。

3.4 油漆品質(zhì)

油漆品質(zhì)對于塑料件的漆膜質(zhì)量而言也尤為重要。若油漆中含易揮發(fā)性溶劑，不適當揮發(fā)可能會有殘余溶劑，從而使漆膜變軟，軟漆膜具有比正常漆膜更強的透水性。涂料本身黏結(jié)不牢也會導(dǎo)致漆膜耐水性下降，最終漆膜出現(xiàn)起泡。

解決方案如下：

一方面應(yīng)選擇高品質(zhì)油漆，在使用過程中定期檢查其耐水、耐溫變等性能；另一方面，底漆應(yīng)根據(jù)車間環(huán)境溫度、天氣情況來選用適宜的固化劑及其他助劑，調(diào)整比例。

3.5 涂裝工藝管控

典型的汽車塑料件涂裝工藝(3C1B)流程[2]如下：

檢查→上掛→預(yù)脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→純水洗→新鮮純水洗→抖水→吹水→水分烘干→強冷→檢查→吹掃→火焰處理→除靜電→噴底漆→檢查→流平→噴色漆→檢查→流平→噴清漆→檢查→流平→烘干→強冷→檢查→下掛→精修、點補。

各個環(huán)節(jié)管控不當都可能導(dǎo)致塑料件噴漆后出現(xiàn)漆膜質(zhì)量問題，因此要嚴格按規(guī)定執(zhí)行涂裝工藝要求。為保證涂裝工藝各過程達到油漆固化條件，應(yīng)定期檢查整條工藝線的各個環(huán)節(jié)，如前處理線(脫脂、水洗等過程)，以及水分烘干爐與面漆烘干爐的溫度[3]。定期對從業(yè)人員進行技能培訓(xùn)與技能提升。

3.6 塑料基材與油漆的匹配性

在塑料件噴漆的過程中，硬脂酸鈣等潤滑劑容易遷移到塑料制品表面，某些他助劑在高溫烘烤時會分解產(chǎn)生小分子，油漆中含有的某些溶劑也會將基材中的小分子萃取出來。這些都屬于塑料基材與油漆(主要是底漆)不匹配現(xiàn)象，會導(dǎo)致漆膜與基材的結(jié)合力下降，影響涂層性能，在潮濕環(huán)境中就易出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。筆者曾經(jīng)驗證4 家不同牌號塑料基材(PP+EPDM-TD20)在同一3C1B(三涂一烘)工藝下與5 種不同油漆的匹配性，噴涂放置一個星期后進行耐水試驗，結(jié)果見表2。

表2 不同牌號基材與油漆匹配后耐水性試驗中的起泡評價結(jié)果Table 2 Evaluation of blistering after water resistance test for different paints on different plastics

從中不難發(fā)現(xiàn)在基材與油漆試驗均合格的情況下，基材與油漆的匹配不良也可能會導(dǎo)致不合格現(xiàn)象的出現(xiàn)。

解決方案如下：

在選用塑料基材或油漆時，根據(jù)油漆成分調(diào)整塑料配方，或者根據(jù)基材成分調(diào)整油漆配方，而且一定要驗證塑料基材與油漆產(chǎn)品匹配性，尤其是耐水性和耐濕熱性。若噴漆塑料樣片的耐水及耐濕熱試驗評價結(jié)果均為0(S0)，則實際使用過程中不會因塑料件而發(fā)生起泡現(xiàn)象。

3.7 工作環(huán)境

注塑生產(chǎn)環(huán)境惡劣、灰塵多，塑料件產(chǎn)品包裝不合理等情況下，空氣或灰塵會混入供料過程，導(dǎo)致塑料件噴涂后漆膜起泡。倉庫保存時相對濕度不合理，車間現(xiàn)場空氣濕度超標，會加速剛噴涂的塑料件漆膜起泡。

解決方案如下：

保持注塑生產(chǎn)環(huán)境清潔，保證產(chǎn)品包裝合理，或工裝車實施封閉措施，縮短物流路線，減少倉庫內(nèi)物流的頻次。雨季期間，涂裝車間現(xiàn)場衛(wèi)生打掃取消灑水處理，涂裝車間做好高溫高濕施工相關(guān)檢查，保證車間現(xiàn)場的空氣濕度不超標。

4 結(jié)語

為減少和避免塑料件漆膜相關(guān)質(zhì)量問題的發(fā)生，應(yīng)在人、機、料、法、環(huán)、測等各方面進行管控與提升。導(dǎo)致塑料件表面油漆起泡的原因很多，應(yīng)從人員操作、工裝設(shè)備機械、塑料基材、油漆品質(zhì)、涂裝工藝管控方法、塑料與油漆匹配性、工作環(huán)境等方面進行分析。一旦發(fā)現(xiàn)塑料件油漆起泡，應(yīng)從各方面進行排查，并進行相關(guān)驗證，找出具體原因，制定對策。