汽车塑料件漆面起泡问题分析及解决方案

何凡，袁天元，张潇东，柳星来，郭帅

（浙江吉利控股集团有限公司，浙江 宁波 315336）

随着汽车行业的发展，塑料件在汽车上的应用越来越多，塑料件涂装质量的要求随之更加严格。漆面起泡是汽车塑料件涂装过程中常见的缺陷之一，也是最严重的破坏性缺陷。当环境温度及湿度均较高时，起泡现象容易发生在塑料件漆面上(如图1 所示)，以圆形居多，有的是局部的，有的是隐性的。这些起泡可能随着塑料件存放时间延长而自动消失，也可能永久存在。针对此现象，本文从人、机、料、法、环等方面详细分析了塑料件漆面起泡的主要原因，并制定了切实可行的预防措施。

图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 漆面发生起泡的条件

(1) 漆膜渗透压(其模型如图2a 所示)。当环境温度及湿度均较高时，水或水蒸气凝结于漆膜处，产生渗透压，渗透压的存在促使水蒸气结合残余溶剂，破坏附着层，从而导致漆膜起泡。

(2) 基材表面张力(其模型如图2b 所示)[1]。若基材表面张力不足，漆膜不易在塑料基材上展开，附着力变差，则出现回缩现象，形成小水泡。

图2 渗透压模型(a)和表面张力模型(b)Figure 2 Model of osmotic pressure (a) and model of surface tension (b)

2 漆面起泡的检测方法

塑料件漆面起泡是汽车厂家和顾客均不接受的现象，因此有必要建立一种行之有效的检验方法，以便在一定程度上起到预防漆面起泡的作用。判断塑料件漆面起泡的方法见表1。

表1 塑料件漆面起泡的检测方法Table 1 Method for testing the blistering of coating on plastic part

若喷漆塑料样片耐水及耐湿热试验起泡结果均为0(S0)，则实际应用中塑料件不会发生起泡现象。

3 漆面起泡原因分析及解决方案

3.1 人员操作

车间人员在施工过程中操作不规范，未戴手套而直接裸手接触工件，尤其是高温季节施工，手流出的汗中含人体排出的油和水分，这些会在裸手接触工件时沾染在工件表面。在潮湿空气中,汗渍或油污变成溶液，渗透压的存在导致外界水蒸气通过漆膜渗透到浓溶液处，迫使漆膜在基材上的附着力削弱，漆膜在泡内气体或液体的压力作用下离开基材而鼓起，出现一片一片的小水泡，如图3a 所示。人员操作技能偏低，未经过培训，检查、包装、放置产品时过多接触产品，就可能对其造成划伤，都会导致喷漆塑料件在雨过天晴或某些特定地区的湿热环境中出现擦拭痕等形状的小水泡(如图3b 所示)。

图3 片状起泡故障件(a)和擦拭痕状起泡故障件(b)Figure 3 Flake-like blisters (a) and scratch-like blisters (b)

解决方案如下：

车间人员在施工过程中操作须遵守规范，穿戴防护用品(如防尘服、手套)进入涂装车间，禁止裸手接触塑料件，以保证塑料件的清洁。对车间人员进行定期技能培训，提升其操作规范性。

3.2 工装设备机械

注塑机或机器人漏油漏水，模具分型面有润滑油滴落和沾染灰尘，都会导致漆膜与基材无法正常附着。注塑模具分型面胶粉、胶丝，模具动作不顺畅，导致润滑油过多，成型时渗透到产品表面，遇到潮湿的空气，由于渗透作用，就会出现起泡现象。产品脱模斜度小，出模困难时，需喷脱模剂，但会引起漆面起泡。火焰处理塑料件可能有部分地方处理不均匀，令局部表面张力达不到要求，油漆就不能在塑料表面完全铺展，也有导致漆膜起泡的风险。

解决方案如下：

保证注塑设备自动化，认真执行注塑设备及模具的使用、维修保养方法与规章制度，定期检查注塑机及模具，保证它们运行良好，并禁止使用脱模剂。定期检查火焰机器人，保证火焰处理运行良好。

3.3 塑料基材

塑料原材料中混入杂质，如灰尘、汗渍、油水等，会导致塑料件喷涂后漆膜起泡。塑料原材料中混入回料，回料粒大小不一或太细，供料过程混入空气，也会致使塑件喷漆后漆膜出现起泡现象。若塑料基材中含有多孔原材料，多孔性基材较强的吸水性和吸收溶剂的能力，会导致基材存在过多的水分和溶剂，随着漆膜表面温度的变化，残留在基材孔中的水溶剂产生足够的蒸汽压，使漆膜起泡。

解决方案如下：

保证塑料基材清洁，避免杂质污染塑料原材料。同类塑料件产品统一选材，避免不同类型、不同牌号的塑料原材料混合。如掺杂部分回料，回料须破碎成均匀大小且清洁。避免选用多孔性塑料基材制作喷漆塑料件，以免涂层与基材表面附着不牢。

3.4 油漆品质

油漆品质对于塑料件的漆膜质量而言也尤为重要。若油漆中含易挥发性溶剂，不适当挥发可能会有残余溶剂，从而使漆膜变软，软漆膜具有比正常漆膜更强的透水性。涂料本身黏结不牢也会导致漆膜耐水性下降，最终漆膜出现起泡。

解决方案如下：

一方面应选择高品质油漆，在使用过程中定期检查其耐水、耐温变等性能；另一方面，底漆应根据车间环境温度、天气情况来选用适宜的固化剂及其他助剂，调整比例。

3.5 涂装工艺管控

典型的汽车塑料件涂装工艺(3C1B)流程[2]如下：

检查→上挂→预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→纯水洗→新鲜纯水洗→抖水→吹水→水分烘干→强冷→检查→吹扫→火焰处理→除静电→喷底漆→检查→流平→喷色漆→检查→流平→喷清漆→检查→流平→烘干→强冷→检查→下挂→精修、点补。

各个环节管控不当都可能导致塑料件喷漆后出现漆膜质量问题，因此要严格按规定执行涂装工艺要求。为保证涂装工艺各过程达到油漆固化条件，应定期检查整条工艺线的各个环节，如前处理线(脱脂、水洗等过程)，以及水分烘干炉与面漆烘干炉的温度[3]。定期对从业人员进行技能培训与技能提升。

3.6 塑料基材与油漆的匹配性

在塑料件喷漆的过程中，硬脂酸钙等润滑剂容易迁移到塑料制品表面，某些他助剂在高温烘烤时会分解产生小分子，油漆中含有的某些溶剂也会将基材中的小分子萃取出来。这些都属于塑料基材与油漆(主要是底漆)不匹配现象，会导致漆膜与基材的结合力下降，影响涂层性能，在潮湿环境中就易出现起泡现象。笔者曾经验证4 家不同牌号塑料基材(PP+EPDM-TD20)在同一3C1B(三涂一烘)工艺下与5 种不同油漆的匹配性，喷涂放置一个星期后进行耐水试验，结果见表2。

表2 不同牌号基材与油漆匹配后耐水性试验中的起泡评价结果Table 2 Evaluation of blistering after water resistance test for different paints on different plastics

从中不难发现在基材与油漆试验均合格的情况下，基材与油漆的匹配不良也可能会导致不合格现象的出现。

解决方案如下：

在选用塑料基材或油漆时，根据油漆成分调整塑料配方，或者根据基材成分调整油漆配方，而且一定要验证塑料基材与油漆产品匹配性，尤其是耐水性和耐湿热性。若喷漆塑料样片的耐水及耐湿热试验评价结果均为0(S0)，则实际使用过程中不会因塑料件而发生起泡现象。

3.7 工作环境

注塑生产环境恶劣、灰尘多，塑料件产品包装不合理等情况下，空气或灰尘会混入供料过程，导致塑料件喷涂后漆膜起泡。仓库保存时相对湿度不合理，车间现场空气湿度超标，会加速刚喷涂的塑料件漆膜起泡。

解决方案如下：

保持注塑生产环境清洁，保证产品包装合理，或工装车实施封闭措施，缩短物流路线，减少仓库内物流的频次。雨季期间，涂装车间现场卫生打扫取消洒水处理，涂装车间做好高温高湿施工相关检查，保证车间现场的空气湿度不超标。

4 结语

为减少和避免塑料件漆膜相关质量问题的发生，应在人、机、料、法、环、测等各方面进行管控与提升。导致塑料件表面油漆起泡的原因很多，应从人员操作、工装设备机械、塑料基材、油漆品质、涂装工艺管控方法、塑料与油漆匹配性、工作环境等方面进行分析。一旦发现塑料件油漆起泡，应从各方面进行排查，并进行相关验证，找出具体原因，制定对策。