1 车用塑料件涂装的功用
随着合成化学工业的发展 ,塑料品种增多 ,性能不断地提高 ,采用工程塑料代替各种金属材料是一种技术进步的趋势。塑料的耐蚀性能好 ,密度小 ,有些工程塑料的力学性能不亚于金属材料 ,现代汽车上有很多的部件都是塑料制品。汽车要省油 ,就要轻量化 ,因此 ,塑料在汽车上的应用在全球呈增长的趋势。当初塑料仅应用于汽车内饰件 ,现已发展到制造外饰件和车身的外观件 ,如车身的保险杠、 挡泥板的外沿、 车轮罩、 车门、 水箱面罩、 散热器护栅、 仪表板、 装饰板等 ,塑料件在轿车上的用量已占总量的 15%以上。由于塑料具有美观、 质量轻、便于加工等优点 ,它已成为车身制造的重要材料。
汽车塑料件涂装的目的是提高其外表装饰性和耐候性 ,车身外观装饰塑料件涂层 ,要求与车身的相同 ,能消除表面缺陷和改善表面性能 (提高耐候性、 耐药品试剂性等 )。但因塑料品种、材质和软硬不一 ,除少量的品种外 ,一般不耐高温 , 100 ℃以上易变形或分解 ,不能按现行车身工艺涂装。因现行的工艺是高温 (中间涂层为 140～170 ℃,面漆120～150 ℃)烘干 ,因而塑料涂装成了难点。另外 ,现用汽车涂层的弹性不足 ,受冲击易开裂 ,汽车用涂料所含的溶剂也可能会引起某些塑料开裂;聚合系列塑料的表面能低 ,表面极性小 ,涂料的湿润性差 ,往往造成涂膜的附着力差。针对上述塑料的特性和涂装上的难点及汽车工业对塑料件涂装的要求 ,必须开发专用的塑料用涂料系列和塑料涂装工艺 ,以适应汽车工业涂装的需要。
涂料可赋予塑料件多种表面性能 ,并保护塑料件表面不被老化 ,起到良好的装饰美化效果。涂料既可按照人们的要求赋予塑料件各种颜色和光泽 ,且比塑料件直接着色经济得多;也可保护塑料件免受紫外线的照射 ,减少老化 ,延长使用寿命 ,取得良好的经济和环保效益。塑料件在使用过程中 ,虽不像钢铁件那样容易产生锈蚀 ,但却容易产生老化和破损等现象。因此 ,必须掌握和了解塑料部件修补涂装方法。
2 汽车塑料件涂装的常用涂料与配套
汽车塑料用涂料应具有以下性能:柔软性良好 ,在不使塑料底材变形和分解的温度下固化;与车身涂漆的颜色完全一致;耐久性、 耐候性与车身涂膜完全等同;在保护塑料件的同时覆盖表面缺陷(如气丝等 )。通常使用低温或常温固化的双组分丙烯酸聚氨酯涂料。
解决涂层与塑料结合力不好的措施 ,可归纳为以下三方面:一是涂装前对表面能低的塑料进行特殊预处理 (如火焰法、 电晕放电、 低温液浆、 苯酚液结合紫外照射处理、 硫酸和铬酸混合液处理、 有机溶剂蒸气处理等 ) ,经表面预处理使聚乙烯、 聚丙烯表面能增大 ,这样甚至使水性涂料对它也能润湿。表面极性大的塑料在涂装前只需进行一般预处理 ,洗净即可。二是对塑料进行改性 ,加入能增加涂层附着力的添加剂。三是选用和开发某种塑料专用配套涂料 (底漆、 面漆或底面合一涂料 )。
上述三个措施在有的场合单独使用 ,有时几条措施同时采用 ,使涂层与塑料间具有最佳的结合力。在聚丙烯 ( PP)塑料上可不用单独的底漆 ,而由原来须涂底漆的工艺变为底面合一单涂层。由于塑料的种类很多 ,各种塑料的差异很大 ,没有一种涂料能够适用于多种塑料 ,因此 ,对不同的塑料要经过试验 ,选择适用的涂料。
汽车塑料件涂料与其他金属部件用涂料相似 ,也分为底漆、 底色漆、 清漆或面漆 (面漆用来代替底色漆 /清漆体系 )。底漆可直接涂在经表面处理过的塑料底材表面上 ,一般要求膜厚 30μm左右 ,以完全覆盖部件表面的流痕和缺陷。环氧 -聚酰胺双组分塑料底漆主要用于汽车前后保险杠 ,因保险杠一般是聚丙烯的 ,该底漆中还加入了少量氯化聚丙烯作为基料 ,以提高底漆的附着力。另外 ,还有溶剂型单 /双组分聚氨酯底漆用于汽车保险杠和其他塑料部件。底色漆一般多采用与金属部件用底色漆组分相同的体系 ,膜厚一般为 10～15μm。清漆主要是溶剂型双组分聚氨酯体系 ,即将聚丙烯酸酯及聚酯类与多异氰酸酯结合 ,其漆膜能达到所需的柔韧度 ,还具有高耐化学品性和良好的机械性能。清漆膜厚一般要求约 35μm,以提供色饱和度 ,并能达到与车身一致的光泽。塑料单色面漆也是采用双组分聚氨酯体系来达到与车身一致的外观和性能要求。各种汽车塑料涂料的烘烤温度均在 80 ℃ 左右。
车底涂料用于车身底板下表面 ,尤其是易受石击的轮罩、 挡泥板表面。增涂 1～2μm厚的耐磨(具有抗石击性 )涂层 ,它可以提高车底部件的耐撞击性和耐冲刷性 ,提高其耐蚀能力和汽车的使用寿命。防声涂料是为减轻因震动产生的噪音而涂装的涂料。近年来 ,汽车阻尼涂料一般采用以聚氯乙烯树脂 ( PVC)为主要基料制成的一种无溶剂的PVC系列涂料 ,其固体分一般可达到 100%。这种PVC涂料有较好的硬度、 伸长率、 剪切强度和拉伸强度 ,能很好地满足阻尼涂料的性能要求。由于塑料表面具有优良的防腐性能 ,不需要进行防腐处理 ,所以塑料涂装的目的主要集中在装饰功能上。过去依靠在塑料的母料中填加颜料着色的方法 ,随着人们越来越高的装潢要求 ,已经不能满足使用要求 ,因而需进行更多的二次表面加工 ,
以达到以下目的:使塑料制品表面具有多种颜色搭配;遮盖生产过程中的划伤等欠缺;改善塑料表面的质感 ,如制造金属感和木质感等;改善塑料制品的机械性能 ,如硬度、 抗划伤性等;改善塑料制品的耐化学品性能 ,如耐候性、 阻燃性、 耐溶剂性等;改善塑料表面的物理性能 ,如导电性能、 防静电性能等;印刷文字、 商标等。
汽车行业主要使用聚丙烯 ( PP )、 聚乙烯( PE)、 ABS、 聚氯乙烯 ( PVC)、 聚醚砜 ( PES)、 聚醚醚酮树脂 ( PEEK)、 聚氨酯 ( PU)、 尼龙 ( PA)、 不饱和聚酯 (UP)和玻璃纤维增强复合材料等 ,其用量已达整车质量的 20% ～25%。塑料的种类繁多 ,用途广泛 ,在塑料件基材与涂料的适应性方面的要求也各不相同 ,主要是根据被涂塑料件的性质与其对涂膜性能的要求而定。首先 ,所选择的涂料对塑料件应具有良好的附着力 ,其次 ,所选择的涂料不得过分溶蚀塑料表面。对于极性强、 表面张力比较高的塑料 ,如聚氯乙烯、 ABS塑料 ,要选择具有一定极性基团 ,如羧基、 羟基、 环氧基等涂料品种 ,这样有利于提高涂膜的附着力;而对于聚乙烯 、 聚丙烯等非极性塑料应选择具有相似结构的涂料品种 ,如高氯乙烯、 石油树脂等 ,这样可在塑料与涂料的界面上产生混容层 ,有利于提高附着力;对于耐溶剂性很差的塑料 ,如聚苯乙烯、 AS、 聚碳酸酯塑料 ,应特别注意涂料中溶剂的溶解性能不能过强 ,使之在保证附着力的前提下 ,将溶剂处于塑料溶解区的近边缘附近 ,可以选择醇酸涂料、 聚氨酯改性油或以醇类溶剂为主的涂料。这样既不致过分溶蚀塑料基材 ,又可保证涂膜的附着力。在进行涂料选择时 ,还应考虑涂料与施工方式、 施工条件的适应性 ,制品与涂料的价格因素等。
3 塑料件修补涂装前的准备
与车身金属构件一样 ,塑料件在涂装前也要进行认真的表面处理 ,才能获得可靠的涂料附着力和满意的覆盖层。
(1) 塑料的类别
只有对不同种类的塑料清楚地识别 ,才能正确对塑料件进行修补涂装。否则 ,如果对塑料件识别错误 ,选用涂料不当 ,将很快导致涂层剥离、 开裂或褪色。目前汽车上使用的塑料有 100多种 ,大致可分为两大类型:一类是热塑性塑料。随着加热或冷却 ,这类塑料可以反复被软化和硬化 ,当加热时 ,它们就会变软 ,甚至熔化 ,因此是可熔的。另一类是热固性塑料。这类塑料在加热时会发生化学反应 ,其中的催化剂导致不可熔的状态 ,催化剂和树脂混合形成新的产品 ,热固性塑料是不可熔的。
(2) 柔性塑料部件的表面处理
塑料件有刚性的 (硬的 )和柔性的 (半硬的 )之分。如对柔性塑料部件进行喷涂之前 ,使用清洗剂将整个部件表面的蜡、 油脂和硅酮等清洗干净 ,然后擦干;用 320号砂纸将变形处或用腻子修补处的四周打薄 ,然后把粉尘吹掉 ,并用粘性擦布擦干净;调制并刮涂四层中等干燥的软性腻子。确保按照生产厂家的要求调配好规定的混合比例和添加剂;让表面干燥至少 1 h,然后用 400号砂纸进行打磨。再使用 400号砂纸打磨整个表面 ,以清除所有的光泽 ,为涂装面漆做好准备。由于半硬性塑料比其他材料更容易膨胀、 收缩和弯曲 ,故需要使用柔性添加剂。柔性添加剂可以保持涂膜的伸缩性 ,因此 ,可以顺应材料的变形以避免产生裂缝。
(3) 聚丙烯塑料的表面处理
喷涂聚丙烯塑料部件需要先喷涂一层特殊的底层涂料。因聚丙烯塑料是硬性的 ,使用底漆打底后才能喷涂面漆。表面处理时 ,使用清洗剂将部件表面的蜡和硅酮清洗干净;喷涂一层薄薄的聚丙烯底漆湿涂层 ,在充足光照条件下 ,观察涂层反射的光泽 ,可以确定底漆的湿度 ,一定要确保底漆遮盖住所有的边缘 ,让底漆快速干燥 1～10 min;在上述快速干燥时间内 ,喷涂普通内饰用丙烯酸面漆 ,这样可使表面涂层的附着性能最好。
(4) 玻璃纤维部件的表面处理
玻璃纤维在进行喷涂面漆前的表面处理与车身钢材的处理方法相似。表面处理时 ,使用干净的擦布蘸上酒精对部件表面进行清洗;用清洗剂将部件表面的蜡和油脂彻底清洗干净;打磨暴露的玻璃纤维表面。用手工打磨时选择 220号或 280号砂纸;用机械打磨时选择 80号或 120号砂纸。重新清洗部件表面 ,并用干净的擦布擦干净;按要求涂敷腻子 ,干燥后使用细砂纸打磨光滑 ,以减少砂痕。用压缩空气吹除表面上的灰尘 ,并用黏性擦布擦拭干净。
4 硬质塑料部件修补面漆的喷涂
汽车上塑料件一般可以使用丙烯酸清漆、 丙烯酸磁漆以及丙烯酸磁漆基层 /透明层组合涂料喷涂面漆。半硬性的塑料比其他材料更容易膨胀、 收缩和弯曲 ,需要在喷涂层中附加使用柔性剂。柔性剂可使漆膜柔软 ,以适应材料的变形而不会产生裂纹。大多数刚性 (硬性 )塑料一般不需要喷涂底层涂料 ,涂料与塑料可以牢固附着。
5 车用软质塑料件的喷涂
多数柔质或半硬性的塑料部件需要添加一定量的柔性剂 ,以使塑料件弯曲时不产生裂纹。
(1) 喷涂底涂层罩透明涂层柔性面漆使用 400号砂纸将整个塑料件彻底打磨 ,使用清洗剂把表面清洗干净。按照生产厂家的要求 ,将底漆、 柔性剂和推荐的溶剂混合在一起 ,先将底漆和柔性剂充分混合 ,然后再根据车间的温度 ,加入适量的溶剂。混合量不宜过多 ,因为经过稀释的漆不能存放。将喷枪的气压调整到规定值 ,喷涂足量的双层湿涂层 ,以便获得完全的遮盖和颜色的充分协调。喷涂双层湿涂层时 ,第一次喷涂应从左向右进行;第二次喷涂应沿着第一次喷涂的路线从右向左进行。喷涂时喷嘴要低 ,使 50%的喷漆范围与上一层涂层的下半部分重叠;每两层涂层之间一定要有快速干燥的时间。让底层干燥 30～60 min后喷涂透明涂层。喷涂透明涂层前不必打磨底涂层。如果不喷涂面漆 ,可在空气中干燥约 4 h,然后将塑料件安装到汽车上。如果底层上有缺陷 (如有灰尘或流挂 ) ,应该用 400号砂纸或者更细的砂纸打磨 ,然后清洗干净 ,再喷涂一层底漆 ,并让它干燥。
(2) 喷涂透明漆层按照标签上的规定 ,混合和稀释透明涂料 (清漆或磁漆 )。根据涂料生产厂家建议 ,确定是否添加柔性剂;过滤混合后的涂料 ,将喷枪气压调整到规定值 ,喷涂 2～3层 ,每一层涂层都应充分地快速干燥后才可喷涂下一层。喷涂结束后 ,应该在空气中至少干燥 4 h或在 80 ℃下干燥 30 min,然后该塑料件才能投入使用。
6 车用聚丙烯塑料件的喷涂
最常见的聚丙烯塑料件是保险杠。聚丙烯保险杠对漆层的要求与金属表面的不同 ,需要加入黏性剂和柔性剂。必须使用聚丙烯专用底漆作为内涂层 ,并在面漆中加入弹性剂 ,以免脱皮。
(1) 采用丙烯酸磁漆作面漆
如果聚丙烯保险杠受到严重的损坏 ,应予更换。备用保险杠通常已涂过底漆 ,可以直接喷涂面漆。如果未涂底漆 ,应在整个保险杠上喷涂聚丙烯专用底漆。开始喷漆前 ,一定要先用清洗溶剂清洗表面。如果只需要喷涂一般的面漆 ,可按下列方法进行:按照生产厂家的要求 ,喷涂经过稀释的、 混合均匀的聚丙烯底漆;干燥 1～2 h,然后喷涂面漆;稀释、 混合好丙烯酸磁漆和固化剂进行喷涂。面漆中不能加柔性剂。干燥 8 h以上 ,以确保涂层的硬度。
(2) 采用底层加透明涂层的组合涂料
如果使用底层加透明涂层的组合涂料 ,应仔细阅读漆罐上的标签说明 ,并按照下列方法进行喷涂:喷涂经过适当稀释和混合的底漆 ,干燥 30～60min,然后喷涂丙烯酸漆。不可使用弹性剂。喷涂经过稀释并混合均匀的丙烯酸漆;干燥 15～30min,然后喷涂透明层;喷涂经过适当稀释和混合好的丙烯酸磁漆和氨基甲酸乙酯磁漆透明硬化剂。干燥 8h以上 ,以确保涂层硬化。
(3) 氨基甲酸乙酯保险杠的喷涂
氨基甲酸乙酯保险杠可分为两种。一种是经过喷漆的彩色保险杠 ,另一种是经过染色的黑色保险杠。尽管两种保险杠都是使用氨基甲酸乙酯制成的 ,但黑色保险杠中加入了添加剂 ,能够防止日晒和雨淋造成的损坏。如果对黑色保险杠喷漆 ,由于添加剂的作用会使保险杠发生变色。因此 ,黑色保险杠是不可喷涂的。
7 车内乙烯基塑料件和乙烯树脂顶棚表面的喷涂
(1) 车内乙烯基塑料件和 ABS塑料件的喷涂常用的乙烯基塑料 (聚氯乙烯 )是人造革。汽车仪表板外罩、 坐椅外罩、 车门装饰物、 车顶篷内罩和遮阳板等一般都是这种塑料。在乙烯基塑料件和 ABS塑料件上喷涂的面漆主要是乙烯基漆 ,这种漆的黏度适合于喷涂 ,不需要稀释 ,不需要喷涂底漆和其他内涂层。喷涂乙烯基漆的方法:一是需要喷涂的塑料件上不能沾有灰尘、 油污等脏物 ,应使用人工合成的塑料处理剂或乙烯基塑料清洗剂清洗塑料表面。如果表面特别脏 ,可以先用水和清洗剂清洗 ,然后再用溶剂清洗 ,并要等水分完全挥发后才可开始喷漆。由于油脂清除剂挥发速率太慢 ,会造成黏合性
(2) 乙烯树脂顶棚表面的喷涂
损坏的乙烯树脂顶棚经修复后 ,其外部可采用乙烯基漆进行喷涂。喷涂方法是:先用漂白型清洗剂、 刷子和大量的水清洗旧顶棚 ,用清水将顶棚和全车彻底冲洗。将顶棚上所有的裂纹或裂缝用高压气吹干净 ,必要时再用黏性擦布擦一遍。对非喷涂件要仔细地进行遮盖 ,因乙烯基漆粘合性能较强 ,一旦喷涂到其他零部件上将很难清除。然后以低气压和较小的喷漆直径喷涂带状涂层 ,对车窗与顶棚接合处的排水槽和缝隙处进行喷涂。将气压调高到规定值 ,并将喷漆直径调整到正常的范围。从车的边缘向中心喷涂乙烯基漆;换到车身的另一边 ,从中间开始向外喷涂湿涂层;使每个行程中喷漆范围的 50% ～70%与上一个行程均匀地重叠 ,以保持涂层完全湿润。尽可能保持喷枪与顶棚垂直 ,将软管放在肩上和背上 ,以控制其位置。
喷涂第二层湿涂层 ,应完全遮盖住第一层 ,并注意湿润程度应一致。调整喷枪距离和移动速度 以便获得理想的漆面结构。如果出现条纹或局部干燥 ,可喷涂一层优质的丙烯酸漆稀释剂 ,用以湿润干燥处 ,并使漆层均匀。对于最终涂层 ,最好用200%稀释的乙烯基漆喷涂整个乙烯树脂顶棚 ,以获得一致的外观。等干燥 1h后 ,撕开顶棚遮盖纸。此后应该再干燥至少 4 h,才能对车辆进行下一步维修。
参考文献略
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