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发表于 2020-2-18 08:51:36 | 显示全部楼层 |阅读模式

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商用车ABS及PP材质塑料件常见涂装质量缺陷及提升措施

徐青梅 陈大荣 王岩
(一汽解放青岛汽车有限公司,青岛266200)
【中国汽车材料网】摘要:介绍了ABS及PP材质塑料件涂装过程中常见的质量缺陷,通过试验分析了问题的产生原因,结果表明不同供货商的塑料白坯件供货质量不稳定,导致现生产用底漆与部分白坯件附着力差;现生产中底漆层在不打磨的情况下直接喷面漆,导致底漆与面漆之间附着力较差。为此,采取了两项针对性措施,一是建立了塑料白坯件供货稳定性的控制流程;二是根据目前所有供货商的白坯件材质调整了底漆配方,提升了白坯件与底漆、底漆与面漆之间的配套性。对提升效果进行跟踪验证,证实问题得以解决,并获得了客观的经济收益。
关键词:商用车 ABS PP 塑料件 涂装线

1 前言

顺应汽车轻量化的发展趋势,车身上越来越多的钢铁外饰件被非金属件所取代。载货车非金属外饰件种类多、材质不同、形状复杂,有些车型的非金属外饰件比例超过60%。非金属件装配后大多位于车身的A区及B区,与驾驶室本体涂层之间的匹配性要求很高。因此,商用车配套塑料件涂装质量是影响整车外观质量的重要因素之一。


2 塑料件涂装线基本情况

某塑料件涂装线承担公司全系列车型配套塑料件的涂装生产任务,主要有3种材质(PP、ABS、SMC)的塑料件进行混流生产,目前在生产车型的配套塑料件约有380种,其中PP及ABS材质件约占总量的50%。图1为涂装工艺流程,PP材质因表面能较低,喷漆前需喷PP水增加底材与底漆的附着力。

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图1 塑料件涂装工艺流程

3 涂装过程中常见的质量问题及解决措施
3.1 质量问题描述

底漆与底材之间、底漆与面漆之间附着力差,出现漆膜脱落是发生率最高的质量缺陷。漆膜脱落见图2。

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图2 漆膜脱落


3.2 原因分析

a.第1阶段:在涂装生产线进行各种潜在失效模式的工艺试验,初步判定造成底材与底漆、底漆与面漆之间附着力差的原因。

b.第2阶段:与油漆供应商及塑料件供应商配合进行验证,最终确认导致漆膜脱落的原因。


3.2.1 第1阶段

在涂装生产线共计进行了4种失效模式的工艺试验。


3.2.1.1 底材与底漆的附着力试验

PP白坯件及ABS白坯件由7家不同公司供货。白坯件的进厂检验仅对外形尺寸、装配孔位置及材料厚度等外观及装配项目进行检测,而对于白坯件的母料配方及注塑成型工艺等均无控制措施及反馈机制。图3为目前塑料白坯件供货状态,从中可见,同一家供货商的同一种白坯件的外观也不一致。

为验证白坯件底材对底漆附着力的影响,针对不同供应商的PP白坯件及ABS白坯件进行了底漆与底材的配套性试验。结果表明,底漆不能适应不断变化的塑料白坯件,导致白坯件与底漆之间的附着力差(图4),证明塑料白坯件底材质量是影响底漆附着力的原因之一。

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图3 塑料白坯件

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图4 底材与底漆的附着力试验

3.2.1.2 底漆与面漆的附着力试验

将保险杠分为两段,一段打磨底漆、另一段不打磨底漆(图5a),按照正常生产工艺条件进行涂装,进行对比试验。结果表明,底漆打磨后与面漆的附着力满足要求;如果底漆不打磨,则与面漆的附着力差(图5b)。证明需要调整底漆配方,提升与面漆的层间附着力,是真因之二。


3.2.1.3 面漆与固化剂不同比例的工艺试验

面漆与固化剂比例误差的工艺要求范围是≤5%,针对两者的不同比例进行试验。

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图5 底漆与面漆的附着力试验

a.按固化剂比例分别超差5%、10%、15%、20%、30%进行工艺试验,底漆与面漆之间的附着力均合格(图6a);

b.按面漆比例分别超差5%、10%、15%、20%、30%进行工艺试验,底漆与面漆之间的附着力均合格(图6b)。

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图6 面漆与固化剂不同比例的工艺试验

上述试验证明面漆与固化剂的比例即使超出工艺要求范围,对底漆与面漆之间的附着力也没有影响。


3.2.1.4 烘干温度稳定性的工艺验证试验

为验证烘干炉温度是否超出工艺要求,并对底漆与面漆之间的附着力造成影响,对炉温进行了跟踪试验(图7)。结果表明炉温稳定,烘干工艺要求为(70~80)℃×(30~50)min,实际烘烤时间为70℃×45min,满足工艺要求。

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图7 炉温跟踪试验

3.2.2 第2阶段:用油漆供应商进行的确认试验

3.2.2.1 塑料白坯件与底漆的配套性试验

请目前供货的7家塑料白坯件供应商提供ABS及PP两种材质的塑料白坯件,共计55件(分别用于5种车型)。将55件塑料白坯件(为方便多次实验,分割成426块)的样件分3批次寄给油漆供应商,用于底漆与塑料白坯件之间的附着力工艺试验,涂装工艺条件参照实际生产线。结果证实了目前使用的底漆不能适应所有的白坯件,导致了底漆与白坯件附着力的有关问题(图8)。

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图8 塑料白坯件的附着力试验

3.2.2.2 底漆与面漆之间的配套性试验

涂装工艺条件参照实际生产线,按照底漆打磨与不打磨两种试验方式进行验证,结果见图9。

3.2.3 确定附着力差的原因

生产线工艺试验与油漆供货商验证试验得出的结论一致,具体如下。

a.塑料白坯件供货质量不稳定,底漆不能适应不断变化状态的塑料白坯件,导致底漆与底材的附着力差;

b.底漆不打磨直接喷面漆,导致底漆与面漆之间的附着力差。


3.3 改进目标和整改措施

3.3.1 改进目标

a.底漆与底材附着力划格试验达到0~1级;b.底漆与面漆附着力划格试验达到0~1级。

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图9 底漆与面漆的附着力试验

3.3.2 整改措施

3.3.2.1 白坯件的整改措施

a.统一规定白坯件的颜色为灰色或者白色(按照样板供货);

b.建立塑料白坯件质量状态改变后正式投产前的反馈及与底漆的配套性验证机制。3.3.2.2油漆的整改措施

a.根据试验结果调整底漆配方,以适应目前所有塑料白坯件材质;

b.面漆配方保持不变,调整底漆的配方,提升底漆与面漆的附着力。

3.3.3 验证整改措施的有效性

3.3.3.1 试验室验证

调整底漆配方后,在试验室验证了底漆与ABS(图10a)及PP(图10b)底材的附着力,底漆与面漆(图10c、10d)之间的附着力。结果表明,底漆与现有的ABS白坯件及PP白坯的附着力合格,底漆与面漆的附着力合格。

3.3.3.2 生产线验证

加强底漆与白坯件的附着力、底漆与面漆的附着力的检验频次,每天对每种材质件的塑料件进行附着力划格试验检查、记录,验证时间为半年。结果表明附着力合格。采取改进措施后,半年统计数据表明,ABS及PP材质件再未发生1例因附着力造成的“掉漆”质量缺陷,因“掉漆”造成的大返修率下降3%,节约油漆材料成本40元/台,降低能耗20元/台。

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图10 底漆与面漆的附着力试验

4 结束语

a.因塑料件极性小、结晶大、表面张力低、润湿性差等,导致塑料件涂层附着力差,提高塑料件涂层的附着力是塑料件涂装的关键问题。

b.底漆在塑料件底材与面漆之间起到承上启下的作用,必须保证塑料白坯件、油漆供货质量的稳定以及二者之间的配套性。

c.定期开展工艺纪律检查,针对阶段性的质量问题开展工序普查。

d.开展非金属材料的工艺性能研究,逐步建立非金属材料的技术管理体系。


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