Automobile Technology & Material
保险杠水性面漆涂装工艺的难点及应对方案探讨
摘要：与车身水性面漆涂装工艺对比，保险杠（塑料件）水性面漆涂装工艺在涂装基材、色漆膜厚、清漆种类以及喷涂姿态的方面具有明显的差异。针对这些差异点及其引发的重点课题进行梳理，明确了保险杠（塑料件）水性面漆材料开发和量产使用过程中所面临的课题，提出了材料以及工艺在设计、开发、测试及量产各阶段的对应方向。
关键词：保险杠涂装 水性面漆 塑料件中图分类号：U466 文献标识码：B 10.19710/J.cnki.1003-8817.20210197 DOI: Discussion on the Difficulties and Countermeasures of Bumper Waterbased Finish Coating Technology
Shang Junhu, Gou Tiansheng, Hou Ying, Zheng Xuan, Yang Lang
（Dongfeng Honda Automobile Co., Ltd., Wuhan 430000） Abstract：compared with the coating process of the auto body water-based topcoat, the bumper (plastic parts) water-based topcoat coating process differs obviously in coating substrate, color paint film thickness, varnish type and spraying posture. This article sorts out these differences and the key topics arise therefrom, clarifies the issues faced in the development and mass production of bumper (plastic parts) water- based topcoat materials, and puts forward direction of the materials and processes in phases of design, development, testing and mass production. Key words: Bumper coating, Water-based topcoat, Plastic part
下文从保险杠水性涂装工艺与车身水性涂装工艺的差异点出发，浅析保险杠水性面漆涂装工艺布局要点以及水性面漆开发测试的评价方法，供读者参考。
2.1基材的差异
2.1.1
基材表面张力的差异在基材表面张力方面，由于塑料基材相对于金属基材的表面张力低很多，且水性漆的表面张力又比溶剂型涂料高很多，因此水性漆对基材润湿能力相对较差，在水性漆喷涂过程中容易出现对基材润湿不良的问题。
2.1.2
基材边缘形状的差异在基材的注塑成型过程中，由于模具本体固
90°
有的结构特性，导致基材边缘出现 直角（一般称为段差），涂料在基材边缘段差处比表面积大，挥发速度快，导致与正常面出现溶质的浓度差而产生定向流动。其次，在段差处，由于漆膜的收缩特性，也容易导致段差处的漆膜向平面收缩。
2.1.3
基材边缘与平面的表面张力差异
PP
由于 树脂在模具型腔的流动过程中，在远
离浇口的一端，压力低、流速慢、温度相对较低，PP
树脂拉伸变形相对较小。因此，远离浇口端的树
PP
脂内应力小，且 树脂的结晶度较高，表面张力相对于近浇口端低。
以上各种因素综合在一起，导致了水性面漆在保险杠基材边缘膜厚偏薄的问题，产生遮蔽不
2
良。图 是市场上已量产的保险杠水性涂装线边缘漏黒的实物图。
同时，调研市场上武汉某合资公司、天津某合资公司、广州某合资公司保险杠水性漆商品车后保险杠均存在此不良。
2.2 色漆漆膜厚度的差异
车身水性涂装的涂层中，一般有多种颜色的中涂。中涂在提供整体漆膜机械性能的同时，也对
· 19 ·
底层（电泳层）进行了遮盖并赋予一定的颜色。因此针对遮蔽能力较差的颜色，如果配置合适的中涂颜色，则会有利于降低色漆的膜厚。以某一黄色
N8 11 μm。
素色漆为例，若涂在 中涂上，要求厚为
1种
保险杠涂装受制于成本的约束，往往采用
L40
灰色颜色的底漆，一般为 底漆。单一灰色底漆既可以降低基材辅料的使用成本，又可以节省设
/换色系
备投资和后期的维护成本（输调漆系统统）。但其弊端也是很明确的，对于黑白遮盖能力差的颜色，就需要较高的漆膜厚度来遮蔽底层进而呈现出所需要的颜色。同样以某黄色素色漆为
24 μm。
例，保险杠涂装对应的色漆膜厚为
由于膜厚过厚而产生的质量缺陷在车身领域虽然已有广泛的经验积累，但是依然是行业内最常发的棘手问题之一。由于保险杠涂装的色漆膜厚要明显高于车身涂装，因此导致的涂装缺陷会更加棘手。以下列举几个在保险杠水性色漆涂装时由于厚膜引发的代表性问题。
2.2.1
针孔水性面漆膜厚越高，越容易出现针孔，这是行
[2]。由于保险杠涂装的色漆膜厚远高于车
业共识身涂装，针孔发生的概率更加大。在湿膜流平的过程中，漆膜中的水分、溶剂、气体从底部逸出至
2
表面的路径变长。这些可挥发成分的排出分为
1
个过程，第 阶段是受表面浓度控制的挥发阶段；
2
第 阶段是受漆膜中空穴数量控制的扩散阶段。对于扩散阶段来说，漆膜就像无数层网将下层的挥发成分覆盖和约束。有资料表明，漆膜中气体
的挥发难度与漆膜厚度成幂指数关系[3]
。
2.2.2
铝粉定向由于漆膜的高膜厚且水性面漆涂着固体质量分
20%左右，因此，湿膜厚度有时可以
数较低，一般在
100 μm。湿膜的流动时间和流动能
达到甚至超过
· 20 ·
力增加，金属粉受重力方向的定向排列趋势增加[4]。
以某一金属漆为例：在流动方向和相反方向使用色
差仪测量，15°明度可以相差10 1是
个点以上。表某高明度铝粉漆在不同方向的色相数据（如无特殊说明，采用以下条件进行色差数据收集：爱色丽
MA-98Ⅱ色差仪，CIE Lab色度空间，D6510
光源）。注：L为明度；a为红绿色相；b
1可以看出，对于高明度铝粉漆，15°的明
由表
20
度正反方向已经相差 个点。同时也对其它金属漆以及车身涂装金属漆进行了数据采集和分析，均表现出了以上规律。
2.2.3
雾化效果保险杠涂着效率较车身更低，为了对应高的膜厚，保险杠涂装时的流量会更大，同等条件下的雾化效果变差，不利于色相的展现和针孔的防止。
2.3 清漆种类的差异
车身清漆涂装后可采用高温烘烤，烘烤温度
180 ℃，因此常采用单组分清漆。但是，由
可达到于保险杠的热变形能力较差，因此采用低温烘烤，
80℃
一般为 ，因此常使用双组分清漆。在现场应用的过程中，双组分清漆主要注意的是控制比例和混合。
当-OH基团和-NCO
基团的比例失衡时，会带来一些列的产品商品性问题（例如失光）和机能性问题（耐水耐湿等）。
2 1
双组分清漆的混合过程控制 个关键点，第
2
是控制主剂和硬化剂的比例，第 是将主剂和硬化剂充分的混合。从微观上讲，混合的根本其实也
是控制-OH和-NCO
基团的比例。
2.4 产品形状的差异
在产品形状方面，一般情况下，保险杠的形状由于造型的差异，漆膜均一度会更差[5]。例如
4 80 mm，槽深度
在凹槽部位，如图 所示，槽宽约为
15 MM，A、B、C、D、E 5个
分别是平面处及凹槽处的点位。70 mm，转速
按照正常方式喷涂，旋杯直径
50 000 r/min，扇形半径30 cm，电压60 kv，轨迹间10 cm，枪距20 cm
距 进行喷涂。平面膜厚控制在
3
基准范围内，并重复喷涂 次以保证数据的准确性。
5
此时对以上 个点位使用光学显微镜进行膜
2
厚数据的测量和数据统计，膜厚数据如表 所示。
2
由表 的数据可知，产品的平面处膜厚正常，
30%左
凹槽棱边部位的膜厚比平面部位膜厚高了右，凹槽底部的膜厚比平面部位的膜厚降低了约
50%，整体膜厚较不均匀。如果将凹槽底部的膜厚
调整至满足产品的机械性能以及遮盖能力的最低要求，此时，凹槽棱边部位的膜厚将大幅提高，施工性大幅下降，由厚膜厚度引起的一系列问题接踵而至。
4
产品造型不仅有如图 所示的凹槽，有时也会有凸起，或者凸起与凹槽的连续性结合等，实际情况更为复杂。