0.引言
半個(gè)多世紀(jì)以來，塑料工業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各類工程塑料以其質(zhì)輕、耐腐蝕、易加工成型等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)60年代，為提高汽車的碰撞**性，開始使用塑料保險(xiǎn)杠；近年來，為了滿足汽車輕量化以及汽車零部件材料回收(環(huán)境保護(hù)要求可循環(huán)利用)的需要，汽車零部件塑料化的比例越來越大，目前一輛車的塑料件用量已達(dá)到200kg左右，日本汽車則占到了整車質(zhì)量的30%～40%。外飾塑料件也從保險(xiǎn)杠擴(kuò)大到后視鏡殼、門把手、擾流板、側(cè)裙護(hù)板、水箱格柵、牌照燈護(hù)板、防擦條、輪轂罩等(見圖1)。也有報(bào)導(dǎo)：在國外一些大汽車公司的新車設(shè)計(jì)中，發(fā)動機(jī)罩、行李箱蓋、葉子板等部件也有采用塑料件，塑料化趨勢很明顯。
圖1典型的汽車塑料件
1—保險(xiǎn)杠；2—門玻璃護(hù)板、防擦條；3—裙邊；4—后視鏡罩；5—門把手；6—輪轂蓋
汽車外飾使用較多的塑料種類有：PP、ABS、PA、GFP等幾種。常見的表面處理方式有：模壓上色、噴涂油漆、裝飾防護(hù)性亮鍍(鉻)等，而在塑料表面噴涂一層或多層油漆的工藝應(yīng)用*多。下面將就塑料件油漆的功能要求、涂裝工藝、質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)目以及常見的失效模式等進(jìn)行探討。
1.塑料件涂裝的目的
盡管塑料件本身不會生銹，具有耐腐蝕性和一定的裝飾性，但在塑料件上噴涂合適的涂料，可以延長使用壽命，提高相關(guān)性能，總的來說塑料件涂裝的目的主要有以下3方面：(1)裝飾作用：達(dá)到外觀高光澤、與車身同色或異色等高裝飾性效果；(2)保護(hù)作用：提高塑料件的耐紫外線、耐溶劑、耐化學(xué)品、耐光老化等性能；(3)特種功能：通過涂裝耐劃傷涂料，提高零件表面的抗劃傷性能等。
2.典型塑料件涂裝工藝
目前，國內(nèi)的大部分汽車塑料件涂裝線采用的都是手工噴涂，涂層結(jié)構(gòu)大多為“底漆+色漆+清漆”三涂層體系，如保險(xiǎn)杠等；也有對于ABS等表面能高的材料直接噴涂色漆+清漆的兩涂層結(jié)構(gòu)，如后視鏡罩等。典型的塑料件涂裝工藝流程如下：
前處理(除油、除脫模劑、清洗等)———噴底漆(1K底漆晾干或2K底漆烘干)———噴色漆———噴清漆(2K清漆)———烘干———面漆修飾———交檢。
根據(jù)不同塑料材料的特性，塑料件涂裝存在以下工藝難點(diǎn)：
(1)塑料底材的表面能低，影響漆膜的附著力；
(2)塑料的熱變形溫度低，涂料干燥固化加熱溫度受限制；
(3)塑料注塑成型時(shí)使用的脫模劑等污染物不易清洗干凈，造成縮孔等漆膜弊病，甚至不成膜，影響附著力等；
(4)手工噴涂的不穩(wěn)定性，膜厚及色差控制存在一定困難。
一般來說，ABS材料的表面能高，涂裝附著力比較好，但其耐熱性能差，烘干溫度較低；而PP材料由于表面能低，相對不易涂裝。所以使用何種油漆，需根據(jù)基材材料的種類針對性選擇。
3.塑料件油漆質(zhì)量評價(jià)
塑料件油漆作為裝飾保護(hù)材料使用，其本身是半成品，必須適應(yīng)被涂物塑料的材質(zhì)性能要求，良好附著于基材，與之結(jié)合成為一體，才能發(fā)揮作用。
因此，塑料件油漆質(zhì)量的評價(jià)分為以下幾個(gè)方面。
3.1原材料理化性能
主要評價(jià)項(xiàng)目有：黏度、稀釋比例、固體分、密度、細(xì)度、貯存穩(wěn)定性、閃點(diǎn)等。其中，固體分、黏度、貯存穩(wěn)定性指標(biāo)直接體現(xiàn)油漆材料的施工、成本及貯存性能。
(1)固體分：將少量試樣置于干燥及準(zhǔn)確稱量的器皿內(nèi)，使試樣均勻流布于器皿的底部，在規(guī)定的溫度下經(jīng)烘干后，恒質(zhì)量、稱量，計(jì)算剩余物質(zhì)量與試樣質(zhì)量的比值。
(2)黏度：目前比較常用也很方便的一種方法是使用流出杯測定流出時(shí)間來表示材料的黏度，具體見GB/T6753.4—1998標(biāo)準(zhǔn)。
(3)貯存穩(wěn)定性：一般采用在自然條件或人工加速條件下貯存，測定相關(guān)性能變化。
3.2施工性能
施工性能是油漆在施工過程中應(yīng)具備的性能，表現(xiàn)為施工方式、施工條件以及施工過程中的油漆表現(xiàn)等方面情況，其優(yōu)劣主要反映在施工的難易程度上。施工性能會影響涂裝效率及成本，故油漆的施工性能評價(jià)越來越重要。目前，油漆的施工性能指標(biāo)基本都是根據(jù)涂裝工藝的實(shí)際情況而設(shè)定。
(1)遮蓋力：指色漆遮蓋其底色的能力，它直接關(guān)系著色漆厚度的控制。一般來說白色、黃色、紅色等面漆遮蓋力較差，基本上在30μm(黑白格)以上，更有一些在60μm(黑白格)以上。施工中噴涂至其能夠遮蓋底色時(shí)的厚度有時(shí)在工藝上不可行，如達(dá)不到其遮蓋水平，顏色一致性將難保證，故遮蓋力的高與低對色差的控制有很大的影響。目前，對色漆遮蓋力的測試，基本上使用黑白格紙測定法，以其遮蓋住黑白格時(shí)的膜厚表示遮蓋力，也有在底漆上測定施工情況下的工程遮蓋力，應(yīng)滿足工藝質(zhì)量的要求。
(2)流掛極限、針孔極限：在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下產(chǎn)生流掛(針孔)時(shí)對應(yīng)的漆膜厚度，即表示該油漆的流掛(針孔)極限或抗流掛(針孔)性能。該性能控制對塑料件清漆的施工尤為重要。
(3)返修性能：模擬當(dāng)漆膜表面有不可接受的嚴(yán)重外觀缺陷時(shí)，進(jìn)行返修，考察其返修施工的難易程度(如色差控制等)及返工后漆膜的性能保證等。
(4)打磨性：主要考察塑料件底漆表面有臟點(diǎn)、顆粒等漆膜缺陷需要進(jìn)行打磨的效果。
(5)對環(huán)境的敏感性：塑料件底漆、清漆的施工過程中，體現(xiàn)在抗環(huán)境影響產(chǎn)生縮孔弊病的性能等方面。
3.3漆膜性能
漆膜性能主要有裝飾方面、機(jī)械強(qiáng)度方面、抵抗外來介質(zhì)和抵抗氣候老化破壞的各種性能，主要考察項(xiàng)目有以下幾點(diǎn)：
(1)漆膜的外觀性能：作為裝飾性的重要體現(xiàn)，很受用戶的關(guān)注。一般轎車外飾塑料件漆膜的20°光澤(使用光澤儀測量)應(yīng)≥85，鮮映性DOI(使用BYK橘皮儀DOI測量)應(yīng)≥80，與車身的色差應(yīng)盡可能小，保持協(xié)調(diào)一致。
(2)機(jī)械性能：附著力是漆膜*基本的性能，必須首先保證，如果附著力差，漆膜的其他性能再好也是徒勞。測定漆膜附著力的方法比較多，目前常用且簡便的方法是劃格測試法?？垢邏呵逑丛囼?yàn)是模擬用高壓水槍洗車時(shí)漆膜抵抗破壞性能的一個(gè)考察項(xiàng)目，一般來說，該項(xiàng)目不合格與漆膜附著力不足有一定關(guān)系，該試驗(yàn)更加貼合實(shí)際可能發(fā)生的情況。漆膜的抗劃傷性能與硬度有一定的聯(lián)系，因此漆膜的硬度也必須達(dá)到一定的要求，一般鉛筆硬度測試應(yīng)≥H。
(3)抗石擊性能：考察漆膜對高速細(xì)小粒子沖擊的抵抗能力。按VDA標(biāo)準(zhǔn)，一般漆膜的破損、脫落應(yīng)≤2級。
(4)耐水性的考察分為浸水試驗(yàn)與耐潮濕試驗(yàn)兩種，主要評價(jià)漆膜在與水接觸及潮濕環(huán)境中是否有失光、變色、起泡等現(xiàn)象，以及附著力等機(jī)械性能降低的狀況。
(5)耐化學(xué)介質(zhì)性：主要考察漆膜對酸、堿、有機(jī)溶劑以及其他各類車用化學(xué)品(如玻璃清洗液、防凍液等)的抵抗能力，一般有點(diǎn)滴法與浸泡法兩種測試方法。
(6)漆膜的耐氣候老化性能考察分為室內(nèi)人工加速老化及戶外暴曬兩種方法，評價(jià)漆膜在陽光輻射、雨淋、溫度、濕度等條件作用的過程中發(fā)生的各種外觀或性能的變化，要求：外觀無粉化、無起泡、無裂紋等缺陷，光澤損失、顏色變化及附著力下降等均應(yīng)在一定的范圍內(nèi)。
4.塑料件涂層常見的失效形式及分析
4.1附著力**
漆膜的附著機(jī)理有兩種：機(jī)械附著和化學(xué)附著，其中化學(xué)附著中包括靜電力、范德華吸引力、氫鍵的作用力和化學(xué)親合力等。在汽車外飾塑料件三涂層(底漆+色漆+清漆)結(jié)構(gòu)中，附著力**分為底漆與底材、色漆與底漆、清漆與色漆間3種形式。底漆與底材間附著力**———主要是由于底漆與底材不配套或底材表面前處理不好導(dǎo)致；色漆與底漆間附著力**———主要由于底漆表面污染及其他原因?qū)е碌灼岜砻婊钚渣c(diǎn)減少，一般該現(xiàn)象多發(fā)生于1K或2K免烘烤底漆噴涂后放置時(shí)間過長等情況；清漆與色漆間的附著力**———大多系色漆與清漆的配套性問題。
4.2耐水試驗(yàn)后起泡
涂層起泡基于半透膜理論的滲透壓作用：水分子透過涂膜與涂層或底材上的鹽分或吸水性物質(zhì)等結(jié)合在一起，當(dāng)水分子聚集到足夠的量形成溶液，它們會膨脹產(chǎn)生應(yīng)力，滲透壓作用促使泡不斷變大。這種起泡在涂層干燥過程中有些可以消失，有些則長久存在。起“泡”的主要原因有：基材表面處理**，殘留油污、可溶性鹽等物質(zhì)；油漆施工過程中溶劑不適當(dāng)?shù)膿]發(fā)，成膜后內(nèi)部殘留溶劑；油漆配方中可溶性顏填料的存在。
4.3耐氣候老化試驗(yàn)粉化、失光、變色
油漆材料老化是由于受到了內(nèi)外光熱自由基及氧化作用的影響，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而導(dǎo)致漆膜粉化、失光、變色。影響因素是自然氣候中的一些元素[綜述 圖片]，如陽光輻照、溫度、濕度、雨霧冰雪等。耐候性能的優(yōu)劣與油漆配方材料的抗老化性能有著直接的關(guān)系。
5.結(jié)語
隨著汽車塑料化進(jìn)程的加快，塑料件涂裝技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，對油漆質(zhì)量的要求也越來越高，評價(jià)其質(zhì)量，需根據(jù)油漆材料的特點(diǎn)，緊緊圍繞其功能要求，對原材料、施工性能、成膜后性能進(jìn)行綜合**的考察。漆膜的失效也是多種因素綜合的結(jié)果，涉及材料、工藝過程以及使用環(huán)境等，需從各方面進(jìn)行控制。