摘要：汽车内饰塑料件表面涂装是当今汽车内饰设计的一大亮点和趋势。通过对汽车内饰件表面涂装工艺的分析，从材料和涂料选择、前处理要求、空气洁净度要求、工艺流程规划、工艺参数控制、常见缺陷分析等方面找出了该工艺中的关键影响因素。只有加强对这些特殊特性的监控，才能保证生产过程的稳定，杜绝油漆色差、开裂、磨损等质量问题，提高企业的制造水平和市场竞争力。
随着汽车的发展，人们对汽车内饰件的外观要求越来越高，各种新工艺、新材料得到了广泛应用。除了非金属注塑，皮革涂层、搪塑、TPU发泡、水转印、模具转印、红木、表面电镀、表面喷漆等多种工艺丰富了内饰件的外观，满足了人们对汽车内饰件高品质质感的需求。其中，内饰部分的表面喷漆工艺应用于仪表板出风口、装饰条、方向盘中的开关按钮、空调控制头的旋钮和手球装饰罩等装饰条和罩盖部分。如图1所示，可以根据每辆车的风格和外形设计成黑色、银色、钢琴白、钢琴黑等不同颜色，还有哑光漆和软触漆，增加视觉和手感。本文以手球上装饰罩为例，分析了内饰件表面涂装的工艺及质量控制。
图1内饰油漆零件示意图
1.材料
1.1材料
用于装饰条的材料通常是PC/ABS、ABS和PP等。TPU发泡、水转印、模具转印、红木、表面电镀、PC/ABS由于耐热性好，常用于阳光直射区域的零漆，丰富了内饰件的外观，满足了人们的要求，但成本相对较高。ABS(丙烯腈、丁二烯和苯)是汽车内饰件高品质质感的需求。乙烯三元共聚物)是一种热塑性树脂塑料，在内饰件表面涂装工艺应用于内饰件仪表板时，具有较高的机械强度和良好的加工性能，但硬度较低，耐候性和耐出风口、装饰条、方向盘中的开关键、空调控制头的溶剂旋转性较差。可以通过塑料表面的二次加工来改善，比如装饰条、装饰套如纽扣、手球装饰套等，如图1。根据不同的耐热等级，在不同的地区选用。因其与油漆的亲和力，可根据每辆车的风格和造型设计成黑色、银色和强钢琴，广泛应用于汽车内饰的饰条和覆盖物。由于PP白、钢琴黑等不同颜色，以及亚光漆、软触漆等，增加的成本相对较低，也会用在一些低端车上，属于无极材质视觉和手感。本文以手球上盖为例，分析了与油漆亲和力差、涂装前需要活化的内饰件表面材料，以及面漆的工艺和质量控制。工艺稳定性难以控制，应尽量避免。以ABS材料的表面涂装为例，说明其前处理和涂装的一些特殊要求。
1.2油漆
目前汽车内饰使用的涂料可分为溶剂型涂料和水性涂料。由于水性稀释剂与固化剂混合后只能使用很短的时间，所以必须使用双组分混合系统进行在线调漆，这样才能保证充分混合，不损害油漆性能。调漆系统整体需要防腐材料、计量准确的电子流量计(流量计需要定期校准)、供漆泵、喷枪和供漆系统，不能与溶剂型涂料共用。如果喷涂系统关闭超过10分钟，必须清洗混合器和后涂层，并且不能再次使用。烘箱内壁要求不锈钢，固化前要求预烘30 ~ 60/5 ~ 6 min。水基涂料比溶剂型涂料需要更高的基材表面张力。因此，水性漆零件的施工成本相对较高，目前仍广泛用作溶剂。根据涂料固化的类型，又可分为热固性、光固化型和自干型等。一般用热固性的，有些特殊的UV漆是光固化的。光固化型涂料的表面可以实现镜面高光，在一些汽车上也有使用。自干型只用于修补漆，不用于零件量产。目前广泛使用的是热固性。本文以热固性为例进行介绍。
2过程分析
图2显示了内部零件的传统喷漆过程。
传统内饰部件的喷漆过程
2.1材料注射成型
一个喷漆零件的外观质量，50%由后续喷漆工艺控制，50%由材料注射工艺决定，可见注射工艺在零件成型过程中的重要性。锁定A面形状时，要考虑产品结构要有利于后续的注塑和涂装工艺。在设计模具结构时，充分利用模流分析对注射过程进行模拟，为模具结构的浇口位置、型腔数量、填充时间、冷却时间、变形分析、温度分布和熔接痕位置的设计提供依据。表面需要喷漆的所有注塑件的分型线和熔接线是最重要的。分模线尽量不要放在可视面上，但由于其造型的局限性，必须放在可视面上，会增加后续的打磨工作量。由于分型线在曲面上，抛光时尺度很难把握，往往导致零件废品率很高。针对材料的外观问题，通常需要采用多道次磨削。先用800钼砂纸打掉毛刺和飞边，再用1500钼砂纸磨平焊缝，再用更细的砂纸进行局部修边。抛光往往是涂装过程中批量能力不足影响零件外观的瓶颈工序。模具评审时，需要评估是否使用热流道和顺序阀，以减少后续油漆预处理的工作量。零件背面的夹脚通常是容易产生应力集中的区域，日后会导致油漆开裂。塑料表面张力测试仪可用于测试塑料薄膜的表面润湿张力。一般塑料件的润湿张力小于36 dy/cm，油漆或表面处理后表层容易脱落。如果表面润湿张力小于40 dy/cm，复合牢度会受到影响。
2.2材料预处理
塑料表面的油污会大大降低油漆的附着力，油污中含有去除剂添加剂(增塑剂、抗静电剂、润滑剂、抗氧化剂和阻燃剂)和其他(润滑油和灰尘)。每个
零件在摆放到治具上前需用异丙醇浸泡再人工用IPA 异丙醇擦拭零件表面，将零件表面污物去除，由于人工擦拭的原因，经常导致质量不稳定，必须先浸泡再擦拭，对擦拭布应明确定义擦多少零件需强制更换，这是质量控制的有效保证，防止已擦脏的布再次污染塑料件。在控制计划中明确异丙醇的牌号及厂家，擦拭布的牌号及有效使用次数，从工艺试验开始到试验通过，所有用的辅料状态在量产后不能改变，状态变更后需重新进行工艺试验。表面清洁后的零件随线进入静电除尘工序，可采用人工控制，静电除尘枪压力（0.6±0.05）MPa，工件与电极距离∶10～15 cm，，枪扫过零件表面的轨迹。静电除尘柜零件通过输送链流过该工位，无论是人工还是输送链的方式，该工位下方必须有水流过，将除尘落下的灰尘带走。2.3 空气洁净度控制
内饰零件油漆线空气洁净度有强制性要求，所有进入油漆车间的物流和人流需分道，操作工进入喷涂车间需穿连体静电衣，无尘鞋，进车间先风淋，物流需进行二次风淋后方可进到预处理区域，摆放零件的料箱表面清洁，不能采用易起灰尘的黄板纸，油漆喷房区域需处于正压状态，便于空气中的灰尘、颗粒从换气装置排出。里面处于微正压，对进入的空气需有送风系统，送风系统中有多层过滤网，保证线内空气质量，过滤网需定期进行更换，更换周期可利用空气洁净度测量仪对空气质量进行监控，以选定合理的周期，如果空气洁净度超标，则应缩短滤网的更换周期，反之则可适当延长更换周期。一般要求达到10万级以上，具体要求如表1所示。用空气洁净度测量仪每班开始生产前及生产线维护保养后测量，颗粒数量测量点需覆盖工件所在区域范围，并做好相应的记录，*及 如达不到要求则需更换滤网，进行换气。
表1 空气洁净度等级（美联邦 209F）
2.4 环境温、湿度控制
喷房采用循环水幕及送、排风系统吸收漆雾，静电喷漆室风速为0.2～0.3 m/s。区域的进风系统内须配置温、湿度调节设备，使进入以上区域的温度控制在 20～25 ℃，湿度控制在50%～70%范围内;温度通过空调可以控制，湿度却是油漆供应商的一个难点，因此地表面需保持有一层水膜，因为温、湿度影响油漆的粘度，进而影响油漆的性能，因此在所有的监控点需安置温、湿度计，用以监控环境是否在要求的范围内，通常每隔2 h需检查一次，并做好相应的记录，有的厂家规定每天或开班检查都是不可取的。喷房、流平区域及烘烤房的压力有一定的要求，如图3所示。
图3 各区域风平衡示意图
2.5 油漆的配比
油漆的粘度控制需按油漆供应商提供的粘度一温度特性表， 参照油漆的实测温度用粘度杯进行配比，有些厂家规定一个固定的比例是不合理的，MMU16～17s 调漆房需有安全防爆设置。
2.6 工艺参数
2.6.1 喷枪压力及喷涂轨迹喷枪压力的设置因各油漆本身的特性差异及各喷涂系统不同而各不相同，通过工艺试验确定最终的工艺，手球饰盖 MMU喷漆（底漆）压力∶0.6～0.8MPa，角度∶45°，膜厚0.010～0.015 mm。喷漆（面漆）压力∶0.6～0.8 MPa，角度∶45°，膜厚 0.015～0.02 mm。每天定时清洁喷枪，泵及喷涂管路系统;每次换油漆时需清洁喷枪，泵及喷涂管路系统;每周清洁喷涂线除残漆。
2.6.2 自动喷线喷头的旋转速度由于手球饰盖零件形状不规则，零件较小，需采用自动喷涂线，用手工喷产量无法保证，质量稳定性也难控制，因此需设计一些工装，装零件夹持住同时还需设计一些泵带动零件旋转，为了估算出零件的旋转速度与生产链的移动速度，需进行大量的工艺验证，保证零件表面漆膜厚度达到要求，同时也能满足性能试验要求。
2.6.3 流平、烘道温度及时间控制油漆线内部，流平区域相对喷房及烘烤区域相对正压，控制风流向;流平、烘烤的时间、温度必须符合油漆供应商提供的工艺参数;需配备炉温跟踪仪，定期检查流平及烘烤的参数。根据烘道的长度计算出链速，确保零件从喷完到流平的时间满足要求，烘烤的温度及时间也满足要求，该手球饰条上所用MMU 油漆的烘烤温度75 ℃，时间 40 min;或者80 ℃ 时间 30 min 烘烤。烘道中应有足够多的传感器，以显示整个烘道各段的温度，需有平面布置图说明烘道中传感器的位置及数量，对应的温度表，如图4所示。每天开班前需用炉温跟踪仪动态跟踪从烘道进口直到出口的温度及时间曲线，以模拟零件在烘道中流过试验所烘的温度及时间，如图5所示。
图5 炉温烘烤曲线
3 质量控制
3.1 塑料件表面处理后必须进行其清洁度的检查，以保证随后的油漆质量
1）观察接触角。在处理后的塑料表面滴上液滴，完全铺展说明处理效果好，接触角小。
2）水浸润法。将处理后的塑料制品浸入水中，取出后观察水膜的完整性。
3.2 每批生产的零件需控制颜色、涂层厚度、附着力（含常温及潮湿试验后）及桔皮
1）颜色通常采用标准光源箱（Macbeth Splight Ⅲ）目测和色差仪（美能达2500C）测量相结合，对比标准色板。
2）涂层厚度对单层漆采用涂层厚度仪，多层漆需配备可区分多层油漆系统。
3）附着力采用胶带粘附力试验（DIN EN ISO 2409 Gt 0-1），胶带粘附力试验∶膜厚∶<60 μm，使用1mm 间距的刀头;胶带3M898或 tasa3450。
4）桔皮评判，使用标准桔皮板或桔皮仪。
4 缺陷分析
4.1 色差颜色问题一直是内饰零件关注的焦点，对该问题的控制要求格外严格。每个喷漆厂需持顾客签发的油漆样板，且该样板需遮光保存，用供应商色差仪对该样板上测量出的值与顾客设备测量的值进行对标。油漆供应商每批提供的油漆需附喷漆样板，每班开始生产需对零件的颜色进行测量，如零件太小无法用色差仪测量，可在工装上加测菲林片，通过测量菲林片颜色可知零件颜色是否符合要求。
4.2 开裂产生该问题的原因主要有2个方面∶
1）膜厚控制不好，即厚度过厚易产生该问题，曾经对故障件面漆厚度进行测量，结果为58 um，远超出标准要求的范围。基材注塑后应力过大，未释放完全，要确认是否有应力（前面已提及）。把从现场抽取的零件涂上冰醋酸，0.5h后如上面的薄层出现裂纹，说明有应力存在，否则没有。膜太厚，超出标准要求（底漆膜厚10～15μm;面漆膜厚15～20 μm）∶底漆膜厚20～25 μm，面漆膜厚25～35 μm。
2）表层加UV 漆，UV漆因韧性差，一般不能应用在受力区域，尤其是手球这种零件使用频次较高。如以上均没有问题，再确认喷漆工艺是否异常（如∶油漆配比和烘箱温度等），确认油漆使用牌号、配比记录及喷漆房的各种工艺参数;还有非正常原因如受到外部力量，根据与缺陷零件开裂区域相邻的区域有无碰伤痕迹，排除受外力可能性。
4.3 磨损一般油漆标准定义中干磨1000次，湿磨2 000次，对于换挡机构手柄总成表面有较高耐磨要求的装饰件，从试验开始就要进行加大耐磨要求的试验，虽不清楚在台架上磨多少次可以折算车辆使用年限，但因顾客的驾驶习惯等差异，还要提高耐磨要求。 另外，手球上饰盖类零件尽量不使用油漆，改用电镀，这样既保证外观又保证性能。
5 结语
通过对内饰塑料零件表面油漆工艺分析，影响油漆工艺的主要因素有∶油漆原材料的调配、喷漆时的压力、轨迹、流平时的温度-时间、烘烤的温度-时间。次要因素有∶素材的表面质量、表面清洁处理、整个油漆线的空气清洁度、环境的温、湿度。在试制阶段进行试验验证，找到合理的工艺参数并确定为控制计划及工艺文件中的强制要求。培训员工严格执行这些要求，并按日常质量监控的要求进行常规的检测试验，就能保证批量产品质量的稳定性。
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