PP基材在外飾產(chǎn)品上噴涂凹坑缺陷的分析

羅孝輝

（延鋒彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司，上海 201805）

PP基材在外飾產(chǎn)品上噴涂凹坑缺陷的分析

羅孝輝

（延鋒彼歐汽車外飾系統(tǒng)有限公司，上海 201805）

越來(lái)越多PP基材被應(yīng)用于外飾保險(xiǎn)杠的噴涂。我們?cè)谧鯬P基材噴涂時(shí)，遇到了一種新的凹坑缺陷，這種缺陷嚴(yán)重影響了產(chǎn)品外觀質(zhì)量。本文對(duì)為什么出現(xiàn)凹坑的現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析，通過(guò)不同實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證出現(xiàn)凹坑的原因。然后針對(duì)探究出來(lái)的原因，調(diào)整材料本身的配方或者相關(guān)工藝，從而獲得優(yōu)質(zhì)的PP基材噴涂。

PP基材；保險(xiǎn)杠；噴涂；凹坑

作為汽車外飾上最常用的PP基材，它有很多優(yōu)點(diǎn)，如成本低、良好加工性、耐高溫性等，這些優(yōu)點(diǎn)的存在使越來(lái)越多企業(yè)更愿意用PP基材作保險(xiǎn)杠噴涂基料。但合成聚丙烯的工藝有很多種，不同成型工藝可生產(chǎn)出不同PP，因此選擇什么樣的PP基材做保險(xiǎn)杠顯得尤為重要，這個(gè)項(xiàng)目上遇到了一種全新的PP基材噴涂后凹陷問(wèn)題，缺陷幾乎100%發(fā)生。之前在保險(xiǎn)杠上沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)總結(jié)可供查閱，加上保險(xiǎn)杠本身在噴涂時(shí)也擁有復(fù)雜的工藝，如何去改進(jìn)pp基材的噴涂工藝和用料配方，直接關(guān)系到pp基材制成品的質(zhì)量，本文做了多組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證pp基材噴涂出現(xiàn)凹陷的原因，然后針對(duì)這些問(wèn)題，我們進(jìn)一步調(diào)整材料本身的配方及相關(guān)工藝，從而獲得最佳工藝的PP基材噴涂。

1 PP基材凹坑缺陷已驗(yàn)證方案與結(jié)果

1.1 單層油漆的排查

項(xiàng)目A產(chǎn)品 A（PP基材1）：方案a：底漆1+清漆1（未噴色漆1）；方案b：色漆1+清漆1（未噴底漆1）；方案c：底漆1+色漆1（未噴清漆1）。

為了排查單層油漆原因，第一組實(shí)驗(yàn)采用PP基材1，采用項(xiàng)目A產(chǎn)品A，分別將未噴底漆、色漆、清漆的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品A無(wú)論在哪一層油漆不噴的情況下，表面都有幾十個(gè)凹坑缺陷，因此我們基本可以排除單層油漆單因素導(dǎo)致凹坑出現(xiàn)。

1.2 不同油漆的排查

項(xiàng)目A產(chǎn)品 A（PP基材1）：方案a：底漆1+色漆1+清漆1；方案b：底漆2+色漆2+清漆2；方案c：底漆2+色漆1+清漆1。

為了排查油漆情況，第二組實(shí)驗(yàn)采用不同牌號(hào)的油漆，繼續(xù)在產(chǎn)品A上進(jìn)行驗(yàn)證，將三種不同的方式實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品A無(wú)論在噴涂哪種油漆，表面都有幾十個(gè)凹坑缺陷，因此我們基本可以排除油漆牌號(hào)因素導(dǎo)致凹坑出現(xiàn)。

1.3 模具與設(shè)備的排查

方案a：項(xiàng)目A產(chǎn)品A（PP基材1）涂裝后返噴件+底漆1+色漆1+清漆1；方案b：項(xiàng)目A產(chǎn)品A（PP基材1）注塑件打磨后+底漆1+色漆1+清漆1；方案c：項(xiàng)目B產(chǎn)品B（PP基材1）+底漆1+色漆1+清漆1。

在排除油漆因素后，接下來(lái)驗(yàn)證噴涂前零件的情況。方案a采用和第一二組相同的塑件及PP基材，在噴涂一次后重新上件進(jìn)行第二次噴涂，相同的油漆（底漆1、色漆1、清漆1），實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，產(chǎn)品A涂裝返噴件表面只有9個(gè)凹坑點(diǎn)。返噴件在噴涂后的凹坑明顯減少，說(shuō)明凹坑在第二層油漆覆蓋后有一定程度的遮蔽，且凹坑沒(méi)有在噴涂后出現(xiàn)更大程度的擴(kuò)散，基本排除了油漆因素，同時(shí)也將問(wèn)題導(dǎo)向塑件本身。方案b則在產(chǎn)品A注塑件上打磨后來(lái)驗(yàn)證是否由于模具型腔表面拋光不良導(dǎo)致。加上底漆1、色漆1、清漆1，結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)本次實(shí)驗(yàn)后，產(chǎn)品A表面仍有45個(gè)凹坑點(diǎn)，遠(yuǎn)比方案a實(shí)驗(yàn)要多得多，方案C，采用和第一二組相同的塑件及PP基材，在產(chǎn)品B注塑件噴底漆1、色漆1、清漆1，結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)本次實(shí)驗(yàn)后，產(chǎn)品B表面凹坑數(shù)量也非常多，因此，我們基本排除了模具型腔拋光不良及不同注塑設(shè)備的因素，塑件本身帶有凹坑缺陷幾率更大。

1.4 工藝環(huán)節(jié)的排查

項(xiàng)目A產(chǎn)品A（PP基材1）：方案a：烘烤+底漆1+色漆1+清漆1；方案b：底漆1+色漆1+清漆1（第一圈）/（第二圈）/（第三圈）

為了排查兩點(diǎn)：第一，注塑件在噴涂前是否存在一定程度的內(nèi)應(yīng)力，噴涂過(guò)程中應(yīng)力釋放產(chǎn)生缺陷；第二，在不同的噴涂環(huán)境下是否會(huì)存在不同的效果，因此，我們依然采用和前三組一樣的注塑件材料，加上底漆1和色漆1以及清漆1，但是在方案a中，我們提前將注塑件加入烘烤環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，產(chǎn)品A表面有29個(gè)凹坑點(diǎn)。因此，我們認(rèn)為，注塑件內(nèi)應(yīng)力在噴涂前釋放對(duì)于噴涂凹坑沒(méi)有直接的貢獻(xiàn)，可以排除注塑件內(nèi)應(yīng)力原因。方案b中，跟蹤不同時(shí)間噴涂的零件，發(fā)現(xiàn)缺陷的一致性非常高，無(wú)論哪一天或者哪一圈噴涂的零件，表面都有凹坑缺陷，因此可以排除涂裝環(huán)境的影響。

1.5 不同類型基材排查

PP基材、PC基材、ABS基材、鐵板。

為了排查基材原因，我們采用產(chǎn)品B（PP）、產(chǎn)品C（PC）、產(chǎn)品D（ABS）、產(chǎn)品E（鐵板），噴涂底漆1、色漆1、清漆1，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品B有超過(guò)30個(gè)凹坑點(diǎn)，產(chǎn)品C/D/E都沒(méi)有出現(xiàn)凹坑，因此，我們基本鎖定是原材料原因?qū)е掳伎尤毕莸漠a(chǎn)生。

1.6 不同牌號(hào)原料排查

項(xiàng)目A產(chǎn)品A：PP基材1、PP基材2、PP基材3。

第六組實(shí)驗(yàn)是為了排查基材因素，我們分別采用PP基材1（熔脂 33 g/min、灰分22%、密度 1.05 g/ cm3）、PP基材2（熔脂13 g/min、灰分10%、密度0.96 g/cm3）、PP基材3（熔脂22 g/min、灰分15%、密度1.02 g/cm3）分別制作出產(chǎn)品A，生產(chǎn)工藝保持一致，使用底漆1、色漆1、清漆1對(duì)三種PP基材的產(chǎn)品A噴涂，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在PP基材2和PP基材3上產(chǎn)品A表面噴涂后沒(méi)有出現(xiàn)凹孔，因此，我們確定該缺陷是由于PP基材1導(dǎo)致。

1.7 批次排查

項(xiàng)目A產(chǎn)品A：PP基材1（生產(chǎn)批次1（熔脂33 g/ min、灰分22%、密度1.05 g/cm3）、生產(chǎn)批次2（熔脂34 g/min、灰分21.7%、密度1.044 g/cm3）、生產(chǎn)批次3（熔脂35 g/min、灰分22.2%、密度1.06 g/ cm3）。

第七組實(shí)驗(yàn)是為了排查PP基材1在不同生產(chǎn)批次下是否存在差異，我們分別采用PP基材1（生產(chǎn)批次1/2/3）分別制作出產(chǎn)品A，生產(chǎn)工藝保持一致，使用底漆1、色漆1、清漆1對(duì)三種不同批次的PP基材1產(chǎn)品A進(jìn)行噴涂，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不論哪一種批次，產(chǎn)品A表面噴涂后都出現(xiàn)大量的凹孔，因此，我們確定該缺陷是由于PP基材1本身的特性導(dǎo)致。

2 產(chǎn)品凹坑已驗(yàn)證結(jié)果分析總結(jié)

通過(guò)上文分析，我們得出以下幾個(gè)重要結(jié)論。

（1）油漆不是導(dǎo)致凹坑缺陷的主因，多層油漆的噴涂反而可以淡化凹坑缺陷。

（2）注塑工藝、模具型腔、注塑設(shè)備、涂裝工藝等不是導(dǎo)致凹坑缺陷的原因。

（3）PP基材1材料的配方及加工工藝為凹坑缺陷的根本原因。

為了進(jìn)一步證明以上結(jié)果：即凹坑為材料配方導(dǎo)致，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用了同一批次的PP基材1材料打塑料板分析。

圖1 顯微鏡凹坑缺陷放大率×200

從圖1中，發(fā)現(xiàn)在板材表面注塑后已經(jīng)存在一定程度的凹坑缺陷，進(jìn)一步證明了凹坑與材料本身有關(guān)，并且在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以被復(fù)制。

3 調(diào)整材料本身的配方相關(guān)措施

3.1 材料分析

借助掃描電鏡SEM和x-射線能譜分析EDX檢測(cè)的方法對(duì)凹坑缺陷和其周圍區(qū)域進(jìn)行了成分分析。如圖2所示。

圖2 凹坑缺陷處元素分析示意圖

從圖2中可以看到，在所有情況下，元素組分都相同，一層聚合物的存在無(wú)法清楚地識(shí)別缺陷的來(lái)源。

3.2 材料配方中關(guān)鍵影響因子的排查驗(yàn)證

為了更準(zhǔn)確地找到材料中哪一種成分導(dǎo)致該缺陷的產(chǎn)生，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)，分別將材料中的主要成分中的一種去除后，在實(shí)驗(yàn)室制板，顯微鏡觀察（表1）。

表1 多因素材料成分的排查

從5種樣板的制作測(cè)試發(fā)現(xiàn)，只要存在此種PP基材，凹坑缺陷就存在。也進(jìn)一步確認(rèn)了材料中的PP成分是導(dǎo)致該凹坑缺陷產(chǎn)生的根本原因。

3.3 材料中PP基料的工藝對(duì)比驗(yàn)證

我們嘗試通過(guò)調(diào)整丙烯的合成工藝條件，制備了工藝1、工藝2下的聚丙烯基材，并做了擠塑膜上成型的對(duì)比驗(yàn)證。如圖3所示。

圖3 不同PP基料生產(chǎn)工藝下擠塑膜對(duì)比效果

從圖3中，工藝1下的PP基材擠塑后表面有明顯的顆粒（擠塑過(guò)程中發(fā)生凝膠現(xiàn)象），而工藝2下的PP基材擠塑膜表面光滑，無(wú)顆粒。從而我們找到了導(dǎo)致涂裝凹坑缺陷的根本原因系PP基料聚合反應(yīng)過(guò)程中工藝控制的不同造成。

我們將工藝2下的PP基材用于項(xiàng)目A產(chǎn)品A的試制生產(chǎn)并噴涂，產(chǎn)品表面的凹坑缺陷消除。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)分析，我們找到了涂后凹坑問(wèn)題的根本原因，聚丙烯在丙烯單體聚合過(guò)程中，在不同工藝條件下可形成不同狀態(tài)的聚丙烯，另外在不同的工藝條件下丙烯還會(huì)與其他單體及聚合物發(fā)生二元共聚反應(yīng)，造成微交聯(lián)現(xiàn)象，反應(yīng)到一定程度時(shí)，體系粘度變得很大，導(dǎo)致部分熔體流動(dòng)速率降低，聚合反應(yīng)及攪拌產(chǎn)生的氣泡無(wú)法從體系中溢出，出現(xiàn)凝膠或不溶性聚合物。通過(guò)對(duì)原材料本身的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定PP基材1中的PP基料生產(chǎn)工藝為凹坑缺陷的根本原因。問(wèn)題的調(diào)查分析及解決過(guò)程，將會(huì)成為今后PP基材在外飾產(chǎn)品上大量應(yīng)用的重要依據(jù)。

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Properties and application of carbon black fi lled polymeric PTC conductive composite material

TQ63

1009-797X（2016）02-0072-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.02.025

羅孝輝（1983-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)槠囃怙棶a(chǎn)品工程開發(fā)。

2015-12-01