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十五万套塑料件涂装线的工艺探究

1、 工艺简介
1.1塑料件涂装的目的
塑料件涂装是用化学和机械方法除去塑料件表面脱模剂、异物、污物等，去除表面界膜阻力，提高附着力，并在其表面涂覆涂料，经干燥成膜并附着于塑料件的表面，达到防护和装饰的作用。
1.2塑料件的涂装工艺过程
该生产线工艺过程可分为2段，即前处理工段和底漆、面漆工段。前处理工段采用化学处理方法，经低瘟脱脂水洗，表面活化后烘干，化学品材料采用上海汉高公司生产的塑料件清洗剂及表面活性剂，工件输送方式为普通悬链连续通过式。底漆、面漆部分采用手工空气喷涂方式，三喷两烘或三喷一烘皆可，其输送方式采用NKC反向积放式地面链。底漆、面漆材料采用PPG、杜帮公司提供的溶剂低温涂料。该线主要工艺流程如图1（三喷两烘）。

白件检查（打磨擦净） 上白件 预脱脂（脱脂剂：汉高代号2595）
脱脂 N0。水洗 循环纯水洗（含表面活性剂：汉高代号AID100）新鲜纯水洗 吹水 水分烘干 强冷、擦净 静电除尘喷底漆 晾干 烘干 强冷 底漆打磨 擦净/静电除尘 喷涂底色漆 晾干 点打磨/修补 喷清漆
晾干 烘干 强冷 修饰 交检 合格 去总装车间
不合格 点修补

底漆打磨返工

1.2. 1前处理工段
1.2.1.1脱脂
脱脂主要目的就是除去塑料表面的油污、脱模剂等，主要依靠脱脂剂的浸润、分散及乳化作用达到除去油污的效果，去除界面阻力，提高附着力。一般采用环形压力喷洗。这道工序主要控制以下工艺参数。
a、 总酸/PH值
塑料件脱脂和整车脱脂不同，车身脱脂一般为碱性脱脂，而塑料件遇到碱性溶液会发生化学反应，破坏工件表面结构，影响表面质量，因面塑料件脱脂槽液PH一般控制在6.0±1.0，总酸控制在4.8±1.0点。
b、 脱脂温度
一般来说温度越高脱脂效果越好越彻底，但塑料件耐热性一般较差，温度过高会导致塑料件变形，考虑到此脱脂剂活性温度（50℃左右活性最佳），将脱脂工艺温度控制在55±5℃。
c、 脱脂时间和压力
脱脂过程中，必须保证有足够的喷洗时间，清洗时间太短会造成脱脂不净，这条线的脱脂时间为0.8min，清洗方式采用压力喷淋，喷淋管路采用环形布置，保证工件各个面能得到彻底喷洗，喷嘴喷射方向和状况需定期调整，对喷射效果影响较大。
喷洗压力一般控制在0.1~0.2Mpa之间，脱脂过程中当脱脂液喷射到工件表面进，在强力作用下脱脂液与工件有较好的接触，促使脱脂剂渗透和破坏油膜，并可冲洗掉工件表面已乳化的油污。
d、 槽液的更换周期
由于塑料件脱脂是喷淋脱脂，槽体较小。在长期循环使用后乳化、皂化油污越聚越多，有利于菌类、藻类物质的污染，在正常生产一段时间后要及时排放槽液，一般脱脂槽液一周排放一次，若生产间隙时间矿长，建议开班前再重新配槽。
1.2.1.2水洗及表面活化
脱脂后一般要经过4道水洗，主要目的是洗净工件表面残留的脱脂液、表面的颗粒杂质的有害离子，并活化表面。一般前2道水洗为工业水灞洗，后2道为纯水洗，工艺时间0.5~1.0min，喷洗压力0.2~0.4Mpa。第3道循环纯水洗电导率一般控制在30μs/cm以下，槽液中需不断补加表面活性剂，新鲜纯水的电导率控制在10μs/cm以下。
1.2.1.3吹水
吹水工序是在前处理后，通过风嘴用压缩空气吹净工件表面和边角夹缝中的水珠，一般吹水时间为0.5min，压缩空气压力为0.5~0.6Mpa，压缩空气的压力和风嘴方向是本道貌岸然工序的控制要点，若调整不好将会影响后续的烘干效果。
1.2.1.4水分烘干及强冷
吹水后经过一段时间的沥水，工件进入水分烘干室烘干。考虑到塑料件的耐热性能，烘干温度一般控制在60~70℃之间，烘干时间15~20 min。
1.2.2底漆、面漆喷涂工段
1.2.2.1底漆喷涂
塑料件喷涂方式有手工喷涂和自动喷涂2种，奇瑞汽车有限公司塑料件涂装线采用手工空气喷涂，手工空气喷涂不仅对操作者的操作技能要求较高，而且施工环境参数（喷漆室工艺参数、油漆施工参数）必须要严格控制。
喷漆室手工喷涂区风速一般设定在0.4~0.5m/s，工艺温度一般控制在18~35℃，该线冬季喷漆室温度一般不低于18℃，而夏季因其空调机组无制冷系统有时最高温度达到40℃左右，对空调系统进行改选增加了一套加湿系统后，夏季温度基本可控制在35℃以下，相对温度一般控制在60%~70%。喷漆室空气洁净度一般要求大于5μm料径的微料含量小于1×105个/L。
采用单罐供漆系统，油漆施工压力一般控制在0.2~0.3Mpa，雾化空气压力一般控制在0.5~0.6Mpa，底漆采用2道喷涂，第1道闪干50s后喷漆第2道，膜厚控制在35~40μm。
1.2.2.2底漆晾干
底漆喷涂后，湿漆膜中含有大量的有机溶剂，若直接进入烘干室中烘烤，就会因溶剂挥发过快造成涂膜表面针孔、气泡等缺陷。在晾干过程中，伴随着溶剂的挥发，油漆得以充分流平、展开，晾干时间、风速对流平效果影响较大，易产生流平不良、桔皮等漆膜缺陷，晾干时间一般控制在5~7min，风速一般为0.2~0.3m/s。
1.2.2.3底漆烘干
塑料件使用的底漆涂料是双组分涂料，目前被使用的底漆涂料有快干型和普通型2种，快干型可自然指干，但普通型施工后其自身不能自然快速固化，因而需要采取加热化方法，目的是缩短涂料烘干时间和提高涂层性能，同时要考虑到塑料件自身耐热性能及易变形的特点，烘干温度不宜过高，一般控制在80℃左右，工艺时间一般为20~30min。
1.2.2.4底漆打磨
底漆表面或多或少存在油漆缺陷，为了给下道工序提供良好的油漆涂层表面，有必要对底漆件的表面进行打磨处理，打磨材料一般采用600~800号水砂纸，打磨一般缺陷时用800号砂纸，打磨较大缺陷时用600号砂纸。
1.2.2.5面漆喷涂
面漆采用湿碰湿工艺，先喷底色漆再喷清漆，底色漆采用单组分油漆，色漆喷涂厚度因油漆品种不同而不同，金属色漆一般为12~18μm，素色漆一般为25~35μm。喷涂工艺参数和底漆相同，底色漆喷涂后一般晾干5~7min后进入清漆喷漆室，在喷涂清漆前可对色漆表面的颗粒或较小的缺陷用1200号抛光补喷色漆。处理完成后进行清漆喷涂，清漆喷涂时各工艺参数和底漆相同。
1.2.2.6面漆晾干和烘干
面漆晾干工艺要求同底漆晾干，烘干工艺参数为工艺温度一般控制在80±5℃，工艺时间一般控制在25~35min。
1.2.2.7修饰交检
部分面漆表面存在一些缺陷，需通过打磨（一般用1500与梅花砂纸）抛光消除缺陷。不合格件若缺陷较小，可通过点修补消除，若缺陷较大且难处理，必须送到底漆打磨上大线反修。
1.2.3各工序主要参数表
各工序主要参数见表1
表1
序号
工序名称
处理方式
工艺时间/min
工艺温度/℃
材料
备注
1
挂件
人工
—
室温

2
预脱脂
喷淋
0.8
55±5
专用清洗剂
压力0.1～0.2MPa,PH值5～7
3
脱脂
喷淋
2
55±5
专用清洗剂
压力0.1～0.2MPa,PH值5～7
4
一次水洗
喷淋
0.8
室温
自来水
压力0.2～0.4MPa
5
二次水洗
喷淋
0.8
室温
自来水
压力0.2～0.4MPa
6
循环纯水洗
喷淋
0.8
室温
去离子水+表面活性剂
压力0.1～0.3MPa，电导＜30μs/cm
7
新鲜纯水洗
喷淋
0.8
室温
去离子水+
压力0.1～0.3MPa，电导＜30μs/cm
8
吹水
吹压缩空气
0.5
室温
压缩空气
压缩空气压力≥0.6MPa
9
水分烘干
热风循环
15
75±5

10
转挂
人工
—

11
检查、打磨
人工
1.5

12
擦净
人工
1.5

粘性擦布

13
静电除尘
人工
1.5

静电除尘器
14
喷底漆
人工
3
18—35
双组分漆
漆压0.15～0.30 MPa，输气压0.5～0.6MPa,漆膜厚度30～40μm
15
晾干

挥发
7
18—35

16
烘干
热风循环
25

17
强冷
风冷
4

18
底漆打磨
人工
1.5

砂纸等

19
擦净/静电吹
人工
1.5

粘性擦布

20
喷涂底色漆
人工
3

单组分漆
与底漆相同
21
晾干
挥发
7

22
点打磨/修补
人工
1.5

抛光片

23
喷清漆
人工
3

双组分漆
与底漆相同
24
晾干
挥发
10

25
烘干
热风循环
45

26
强冷
风冷
7

27
修饰
人工

砂纸羊毛抛光膏

28
交检
人工

结束语
这条十五万套塑料件涂装线建成投产6年来,从运行状况来看该生产线可靠性好、质量稳定,达到当初设计要求,虽然单层同一平面工艺布置可节约大量投资,但洁净度和施工环境需加大控制力度.
参考文献：[1]王锡春,等.最新汽车涂装技术[M].北京：机械工业出版社,1997.
[2]王锡春.汽车涂装工艺技术[M].北京：化学工业出版社,2005.
作者简介：
张国忠,男,1997年毕业于合肥工业大学,现任涂装车间主任.
吕正芳,男,2000年毕业于安徽化工学校,现任涂装车间工艺员.

PALADIN塑料件涂装设计得失
张阳，程风宏
（郑州宇通重工有限公司，河南 郑州 450051）
摘要：PALADIN（帕拉丁）塑料件涂装线具有投资小、施工周期短、能耗低、涂装线室体小等优点。但同时也存在悬链轨道在流平室内有转弯、喷漆室长度不足、擦净室长度不足、挂具干涉、漆膜附着力差等问题。提出在设计此类涂装线时，必须避免在湿膜时轨道有转弯；每道漆之间有3~~4min闪干时间。加上喷漆时间20~~30s。以此来设计喷漆室的长度等。
关键词：塑料件；涂装线
1 前言
随着汽车工业的飞驰发展，汽车外观装饰性要求逐步提高。近年来汽车外观装饰件大量采用塑料制品，如今、后保险杠、轮眉、门把手、装饰条等，且大都采用和车身颜色一致的涂层，以保持和车身协调美观。因此，汽车塑料件的涂装在业界逐步得到广泛的重视。塑料件的涂装和车身金属涂装在工艺、涂装材料等方面有很大不同，主要是由于塑料件和金属材料在物理化学性能上有着巨大的差异。因此，塑料件涂装一般不和车身涂装混线生产。
2 涂装线设计
2.1设计前提
因郑州日产涂装线产能有限，其PALADIN塑料件喷涂由郑州轻型汽车制造厂代工。PALADIN塑料件共有16个件号，见图1。

图1
工件最大尺寸为1100mm×200mm×80mm，保险杠除外。
涂装工艺如下：上件→清洁剂檫拭→吹离子风→喷塑料底漆→闪干→喷珠光漆基色漆（吹普通金属漆省去此步）→闪干→喷金属漆/珠光漆→闪干→喷清漆→闪干→烘干（800C×30min）→空冷→下件→检查修补→包装。
因郑轻汽没有合适的场地新建涂装线，考虑到塑料件体积较小，且资金有限，故决定建一条小型水帘式喷涂线（总投资60余万）。体积较大的保险杠，和皮卡车车体涂装混线生产。
2.2PALADIN塑料件涂装线
线体位置在涂装车间内前处理线下部，见图2

图2

因受场地限制,流平室,烘干室主体在前处理线槽体与车间墙壁之间,宽度只有1.6m,长度分别为7m和18m,擦净室长3m,喷漆室 采用水帘式,在 前处理线 吹水平台下,长9m,见图 3.

烘干室 采用的是桥式,见图4,工件从同一端口进出,另一端封闭,故阿烘干效果很好,升温速度快,仅仅需要10分钟就达到80℃.

输送方式采用 的是悬挂链输送方式,链条速度1.05m/min,生产节拍6.6min,产量达到1.5万台/年.班(251天/年,408 min/班)
挂具采用二次挂具,见图5,上面是接油盘,下面是钢丝网,直径6mm,工件通过多个钢丝网上的挂钩固定.

图5
3.实际运行效果
该涂装线自2003年五月投产以来运行良好,基本上满足了产量,质量设计要求,当然也存在一些问题 ,这主要是缺乏塑料件涂装经验所导致,其主要优缺点如下.
优点
A投资小,仅仅60于万元,施工周期短,室内施工仅30天,施工对车间环境影响小,车间内中档皮卡车涂装质量几乎不受影响.
B 能耗低,为整个涂装线烘干电能消耗的十分之一 .
C涂装线室体小,不需要增加厂房,场地,仅用涂装车间内部的闲置空间.
3.2存在问题
A悬挂轨道在流平室内存在～转弯,其后一个转弯处给器膜质量造成很大的影响,件图6

在转弯处,接油盘和悬链轨道不在同一直线上,不能发挥作用,故部分工件在水平面室落下较多的颗粒、碎屑。
而在烘干室内的折弯基本不存在这个问题,因为此时漆膜已经过近20min烘烤,漆膜基本干燥,即使在灰尘落上去,也不会对漆膜造成大的损伤.因此,在设计此类涂装线时,必须避免在湿漆膜时轨道有转变.
b.喷漆室长度不足.因塑料件的特殊性,必须喷涂专用塑料底漆,喷涂金属漆或珠光漆即为“三涂一烘”、“四涂一烘”,而喷漆室只有9m长(因场地限制),链速为1.05m/min,这就要求在9min时间内要喷涂4道漆,每道漆之间的闪干时间只1～1.5min（珠光漆）或2～5.5min（金属漆）.因此在喷涂珠光漆时,每喷完一道漆,就必须用压缩空气强制吹干,或不得不降低链速.在喷涂单色漆时则没有这个问题,甚至可以再提高链速.根据经验,每道漆之间有3～4min闪干时间就能达到良好的效果,加上喷涂时间20～30s,以此来设计喷漆室的长度.
c.擦净室长度不足.因喷漆室短,头道底漆的喷涂在喷漆室入口即开始进行,导致擦净室雾漆较为严重,对擦试人员健康有较大影响.对擦试、试擦净室环境也造成不良影响.因此,擦净室必须有足够的长度.
d.挂具干涉.在投产以后,曾发生两次较大的挂具干涉事故,每次都导致十余副挂具缠挂在一起,工件脱落、挂具损毁.经分析,主要原因如下：钢丝网及工件挂钩(φ6m)本身易变形,加上脱漆过程中的变形、烘干室内的加热变形等,导致工件装挂不牢;在烘干室内运行中(主要上坡段或转弯段)首先是工件脱落,致使挂具晃动,导致前后挂具或与对面挂具缠挂在一起,然后多副相邻挂具相继缠挂.
对策:钢丝网挂具改为角钢(20mm×20mm)制作的方框状,需焊接挂钩的地方加角铁.其优点有:挂具沉稳,不易变形,即使工件脱落,晃动幅度也不能导致相对挂具缠挂;不具有钢丝网的网状结构,前、后挂具即使接触也不能缠挂;脱漆容易(有机溶剂溶涨).
e.漆膜附着力差.塑料底漆的质量直接影响涂层与塑料基材的附着力,最初使用的BASF934-0底漆(无色),因生产节拍快、喷涂时间短,很难发现是否差.后改为湖南关西有色底漆RC-5100,就较好地解决了漆膜附着力差的问题.

4结语
在这条涂装线设计前,我们曾到天津丰田(威驰塑料件涂装线)等企业进行调研.威驰塑料件涂装分三条线:大件—保险模杠、小件—门把手类、中型件—轮眉等.各条线根据工件大小不同、材质不同等采用的工、工工装、输送方式,甚至人员的选区配各不相同.如保险杠喷涂线,因保险杠较长(2m以上),所选配的喷涂操作工全是身高1.8m左右,身高臂长,操作起来方便、快捷.考虑之周全,值得称道.
塑料件的涂装与车身涂装有着较大的差别,塑料件涂装线的设计,必须充分考虑其涂装工艺、专用工装、工件输送方式等方面的特殊性,并尽可能到较多的相关涂装线进行调研,以了解他们的水平、特长和不足之处,以便扬长避短,设计出较为先进、实用的塑料件涂装线.

参考文献:
[1]许文红.汽车用塑料件涂装工艺[J].涂料涂装与电镀,2005(2).
[2]王锡春,等.最新汽车涂装技术[M].机械工业出版社,1998.
作者简介:
张阳(1971—),男,河南郑州人,大学本科学历,涂装工程师,长期从事汽车涂装技术及管理工作.
郑州宇通重工有限公司生产技术处
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E-mail:Zhangyiming0858@