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塑料件保險杠塗裝工藝及其設備特點

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塑料件保險杠塗裝工藝及其設備特點

發布日期:2016-09-22 作者:天添盈配资 點擊:

    在汽車塗裝工业中,塑料件保險杠基材的特殊性決定了其與車身塗裝工藝及塗裝生産設備有很多不同之處。本文針對塑料件基材區别于車身金屬材料的特點,重點介紹了其塗裝工藝過程,并從工藝設計、塗料選擇及設備配備等幾方面分析了與車身塗裝的區别。

    保險杠在轎車上位置醒目,塗裝設備因而在外觀質量等方面與車身同樣重要,需要达到和車身同樣的塗層外觀性能和力学性能、化学性能。塗裝設備因此,塑料件保險杠的塗裝工藝也有着非常嚴格的要求,可以作为汽車塑料裝飾件塗裝工藝的代表。

    一、塑料件保險杠的特點

    1.塑料件基材的特點

    從塗裝的角度看,保險杠常用的塑料基材改性PP(改性聚丙烯)具備以下特點:不易導電;表面能低,塗層難以附着;熱變形溫度低,为115~155℃;強度低。

    2.保險杠的形狀特點

    保險杠的噴塗面積較車身面積小很多,且開孔較多。

    二、塑料件保險杠塗裝工藝及設備特點

    針對塑料件保險杠本身所具有的特點,塗裝作业需采取相應的處理措施,也就形成了塑料件保險杠塗裝所特有的工藝。圖1所示为塑料件保險杠的塗層組成,圖2所示为其塗裝工藝流程。

    1.不易導電

    (1)去靜電、除塵塑料件不易導電的特性導致塑料件表面靜電積存。靜電的存在使得産品易吸附灰塵,影響塗裝質量,因此噴塗前應除去靜電及灰塵。塑料件保險杠塗裝線上一般采用離子風對吹産品表面,既能除塵又能除靜電(見圖3)。多數生産線采用離子風刀裝置,可以有效增大壓縮空氣的風力,形成強力而狹窄的均勻氣流。氣流帶动離子發生器産生的高濃度正負離子吹向産品表面,移除灰塵的同時也清除了塑料件表面上的靜電荷。

    (2)導電底漆導電底漆的作用除了和普通底漆一樣,可以對底材形成一層保護膜,從而得到良好的色漆塗裝基礎外,還有一個作用就是使塗層帶電。如果色漆和清漆要進行靜電噴塗,可以采用塗導電底漆的方法来使得底層導電,從而對上部塗層進行靜電噴塗。

    2.表面張力低

    低表面張力的塗料易在高于其表面張力的表面上成膜,反之則很難成膜,因此,塑料件保險杠的表面張力低,從而導致塗料成膜困難,且塗層難以均勻地附着在産品上。

    火焰處理(見圖4)在高溫下使塑料表面的大分子發生脫氫和氧化反應在保險杠表面生成氨基、羟基和羰基等含氧極性基團及不飽和雙鍵,增加表面極性,從而增加表面張力,使塗料易于成膜。

塑料件保險杠塗裝工藝及其設備特點

    火焰處理工藝采用天然氣混合空氣燃燒,處理溫度一般高达1000~2500℃,停留時間一般为2s左右。需要注意的是,塗裝設備由于塑料基材的分子在向表面遷移,處理過後的産品如果不及時進行塗裝,一段時間(約2h)後基材内部的分子遷移到表面,表面能恢複到火焰處理前的狀态,火焰處理的效果也就消失了。因此,火焰處理後應及時進行塗裝。使用达因筆可以測量産品表面張力以确定是否适宜塗裝。

    目前有塗料廠家開發了免火焰處理塗料,这種塗料表面張力較低,可以在表面張力較低的基材上成膜,如果基材的表面張力參數符合其要求,可以免去火焰處理工序。

    3.熱變形溫度低

    (1)雙組分塗料車身用的塗料一般是高溫熱固性漆,通過高溫烘烤使塗料發生交聯反應,實現塗層的高性能要求。保險杠要为車身配套,需要达到和車身同樣的塗層外觀性能和力学性能、化学性能。而塑料件的熱變形溫度低,不能進行高溫烘烤,因而塗料的固化溫度受到限制。另外,多數單組分低溫烘烤漆的光澤度和耐侯性能較差,很難达到塗層的高質量要求。雙組分塗料則很好地解決了这個矛盾。

塑料件保險杠塗裝工藝及其設備特點

    雙組分塗料中的固化劑和塗料混合後發生交聯反應,生成長鍊的大分子,即使在不烘烤的條件下也可以形成高質量的塗層,如果進行低溫烘烤又能夠避免塗層長時間處于濕膜狀态被污染的情況。

    關于塗料的選擇,以前底漆常采用雙組分塗料,但是为了簡化工藝及管理,有些塗料廠家研制出了符合質量要求的單組分底漆,現在國内的生産線有些采用單組分底漆,也有些用雙組分底漆。由于雙組分塗料混合後的粘度會一直上升,時間長了還會變成凝膠狀态,色漆一直使用單組分底漆,尤其是金屬漆和珠光漆,塗料的粘度對金屬粉和珠光粉的排布影響很大,不适宜使用雙組分塗料。目前多數塑料件保險杠生産廠家選用雙組分聚氨酯清漆,其性能完全可以达到與車身配套的要求,烘烤條件80℃、30min即可。

    (2)集中輸調漆系統雙組分清漆的集中輸調漆系統與車身的單組分系統有所不同。對于輸調漆輸送泵的主泵,國内大多數塑料件塗裝線采用成本較低的氣动泵,而車身則采用設備成本較高的液壓泵。这主要是因为塑料件塗裝線的整體投资較低,在輸調漆系統上的投资也相應較少。但是運行時,液壓泵的液壓油一直循環,很少有消耗,其運行成本要比氣动泵低很多——約为氣动泵的1/3,選用液壓泵很快就可以收回成本,并且其噪聲小,對調漆間污染小,因此,目前一些新建的塑料件塗裝線越来越多地傾向于選擇液壓輸送方式,这種方式在塑料件輸調漆系統中已经成为一種應用趨勢。

    雙組分塗料的固化劑和塗料一旦混合,8h内就會固化,塗料廠家一般要求在2~3h内用完。塗料固化後的輸漆管道難以清洗,因此要求混合後的管道盡量短。在手工噴塗段,专用的雙組分混合裝置一般置于噴漆室附近。常用的有GRACO公司的Promix系列混合設備(見圖5)。混合後的雙組分塗料不可以進行循環,以免固化的塗料産生污染,因此,雙組分塗料的循環不像單組分塗料那樣可以循環到槍,混合後的塗料隻可以循環到塗料混合裝置之前。

塑料件保險杠塗裝工藝及其設備特點

    對于雙組分塗料的自动噴塗,機器人的換色閥(見圖6)采用雙通道設計。換色閥以前未混合的塗料可以回流循環,固化劑采用盲端式,不進行循環。換色閥以後與固化劑混合後的塗料如果未用完則必須排掉。固化劑與塗料的配比采用齒輪泵控制。固化劑的比例可以比要求的比例稍大,以达到完全反應固化的目的,但是絕對不能小,否則固化不完全,會造成塗層無法幹透的弊病。噴塗機器人的雙組分混合裝置一般置于霧化器内,目的也是縮短混合後的管路,減少塗料浪费,減輕清洗的工作負擔。

    4.強度低

    塑料件的強度較低,抗沖擊能力差。如果塗層較基材的柔韌性差,一旦受沖擊破裂,裂痕容易达到基材表面,無法起到保護基材的作用,因此,保險杠常選用具有一定彈性、柔韌性好的聚氨酯塗料。對塗層硬度要求過高必然會犧牲柔韌性,因此塑料件的塗層硬度不宜過高,要求在HB以下即可。

塑料件保險杠塗裝工藝及其設備特點

    三、保險杠形狀特點引起的塗裝工藝、設備的差異

    相對車身噴塗而言,保險杠的噴塗面積小,開孔多,采用空氣噴塗極易造成過噴,導致塗料大量浪费。同時,過噴的漆霧也使得噴漆室環境惡化,需要经常清潔噴漆室、更換濾袋等。为保證塗裝質量和噴塗環境,保險杠噴漆室的風速要求比整車塗裝噴漆室要高。

    为提高塗料利用率,色漆和清漆常采用靜電噴塗的方式。由于靜電塗裝時噴塗工具(噴槍或旋杯)與産品之間形成了一個高壓靜電場,通過電場力的作用,塗料粒子沿一定路徑運行到産品上放電沉積,顯著減少了塗料粒子的分散及回彈。相同的噴塗環境下,空氣噴塗的塗料利用率为30%~50%,靜電噴塗可以达到70%~80%。采用高壓靜電噴塗不僅大大提高了塗料利用率,又有利于改善塗裝作业環境。選用導電底漆塗裝之後,塑料件保險杠的色漆和清漆塗裝就可以進行靜電噴塗了。

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