（汽车产业分析）汽车制造业塑料的表面处理浅析

1、汽车产业分析报告汽车产业分析报告汽车制造业塑料的外表处理浅析 在汽车制造流程中，塑料外表处理技术作为确保产品外观质量的重要工序之一已不可或缺。随着以塑代钢趋势的不断深入，这一技术正引起汽车制造商的广泛关注和重视。 来自不同侧面的信息说明，可在线处理、处理效果好、本钱低、节能环保以及可监控性强的外表处理技术将受到欢送。 通常，汽车的内、外饰件如仪表盘、保险杠等在被喷涂、植绒或粘接前，需要先对其进行外表预处理，以提高塑料零部件的外表性能，从而确保部件在喷涂、植绒或粘接后的长期稳定性和可靠性。塑料外表处理的方式有多种类型，不同的材料、不同的产品或者不同的加工制程需要采用不同的外表处理工艺。 过去在对

2、内、外饰件进行喷涂前，通常采用喷淋式外表处理工艺。该工艺是通过化学处理的方式去除塑料件外表的油污、脂类和异物等，以确保制品获得良好的喷涂性。这种方法实际上是参考了车身涂装前的外表处理模式，即：预脱脂-脱脂-水洗1-水洗2-循环纯水洗-新鲜纯水洗-烘干。这样设计的外表处理工艺通常要求投入整条前处理生产线，不仅设备投资较大，而且在日常的生产过程中，要求对工艺参数、条件及槽液等进行经常性的调整，还要对设备进行经常性的维护保养。这些烦琐的管理工程不仅增加了工作负担，而且增加了管理难度，其效率极为低下。更重要的是，这种外表处理工艺使水和电的消耗量极大，大量的废水排放和能源消耗不仅使生产本钱居高不下，而且

3、不利于环保。 目前，广州本田主要生产4个系列的车型，包括：本田雅阁、奥德赛、飞度和思迪。为确保整车涂装品质的一致性，该公司将内、外饰件的涂装工序纳入公司内部的生产流程中。广州本田针对自身产品特点，自制了用于大型塑料件主要是保险杠和仪表盘的涂装生产线，该生产线在早期设计阶段就充分考虑了涂装前的外表处理工艺。针对目前的两条涂装生产线，该公司都是采用“溶剂擦拭加吹扫的外表处理方式，不仅简单易行，而且经济可靠，自生产线投产以来，一直处于较稳定的良好运行状态，涂装合格品率也一直保持较高水平。鉴于此，几年前日本本田公司也停用了使用多年的喷淋式前处理生产线，改为“溶剂擦拭加吹扫的外表处理方法。 相比之下，作

4、为零部件企业的江南模塑科技股份采取的那么是“水冲洗+火焰处理的外表处理方法。据说这是目前国内汽车制造企业在喷涂生产线上普遍采用的一种外表处理方法。就处理效果而言，这种方法较好地满足了喷涂工艺的要求。 作为国内最大的汽车外饰系统的制造及开发供给商之一，江南模塑的核心产品包括：前、后保险杠总成、门槛总成、门防擦条总成、扰流板总成以及格栅总成等，主要为SGM、SVW、武汉神龙、华晨金杯、华晨宝马、北京奔驰和奇瑞汽车等配套。2021年，该公司为整车厂配套了大约120万套的保险杠，约占国内乘用车市场40%的份额。 针对不同客户的需求，江南模塑主要采用两种不同的喷涂油漆系统，即高温烘烤油漆系统和低温烘烤油

5、漆系统。高温烘烤是采用单组分或双组分的清漆，在喷涂完成后，产品在120的条件下进行30min左右的烘烤。低温烘烤那么是使用双组分油漆，在喷涂完成后，使产品在85的条件下进行30min左右的烘烤。为保证油漆的附着力，在喷涂前，首先要对塑料部件进行强力水冲洗，以使外表得到脱脂和清洁，然后由火焰处理机器人对塑件外表进行1200左右的火焰瞬时处理，以提高外表活性，满足最终的油漆附着要求。经上述外表处理后，即对产品外表进行涂装。 据江南模塑研发中心介绍，对于采用TPO类材料的汽车保险杠等塑料部件而言，江南模塑采用“强力水冲洗+火焰处理的外表处理方法，很好地满足了国内中高端汽车厂商对汽车外饰零部件在外观和

6、性能等方面的严格要求，同时也满足了大批量生产的要求，产品的喷涂合格率及生产效率一直保持在很高的水平。由于生产效率及合格率的提升，使得产品的本钱控制与国内外同行相比，处于较高水平。但是，这种外表处理方法的缺点是前期设备投资较大。此外，在预处理时，需要使用较大量的水，污水处理的费用较高。因此，作为汽车配套厂商，他们非常希望采用更环保、更节能以及效果更佳的外表处理技术，以满足汽车制造业对环保、质量及本钱日益提高的要求。 实际上，就汽车工业兴旺国家的情况来看，近年来伴随着车用塑料材料种类的日益增多、汽车设计理念的不断进步、对产品品质的精益求精以及节能环保呼声的日益高涨，汽车制造商们对外表处理技术也有了

7、更多、更高的要求。他们在选择外表处理技术时，通常要考察以下因素： 1、外表处理效果如何？是否能满足后续工艺的要求？ 2、可否实现“在线处理？外表处理装置的处理速度是否与既有的工艺速度相匹配？ 3、外表处理工艺的稳定性、可控性和可重复性如何？其运行效果是否会受到环境或者操作人员操作技能的影响？ 4、工艺的平安性和环保性如何？废弃物的处理本钱是否很高？ 5、在外表处理的过程中，可否对工艺过程进行监控？ 6、外表处理技术的投资本钱如何？ 基于上述要求，近年来塑料的外表处理技术日趋成熟，新的技术被越来越多地应用于汽车制造流程中，其作用已不仅仅是满足了涂装、植绒或粘接前的工艺要求，而是在一定程度上促进了

8、汽车制造业对新材料的创新使用。 德国等离子处理技术Plasmatreat上海代表处对此解释说，由于大多数塑料材料的外表张力很低，因此过去的很多设计往往是迁就材料，只要在经过一定的外表处理后外表能到达了喷涂或粘接等工艺的要求，就优先考虑使用这种材料。近年来，本钱和材料的使用特性等那么日益成为产品设计的主导因素，从而使汽车制造商们开始将眼光投向了更多的塑料品种。目前，PP、PC、ABS、SMC、各种弹性体以及各种复合材料等已在汽车制造中得到了广泛应用。在这种情况下，不仅要处理好同一材料部件之间的相互粘接问题，还要解决好不同材料部件之间的相互粘接问题，而以往的外表处理方法显然难以满足这一加工制程的要

9、求。 此外，伴随着环保型水性涂料对溶剂性涂料的大量取代，传统的外表处理方法同样受到了新方法的挑战。根据水性涂料的特点，如果经外表处理后的外表能只有40mN/m左右，那么材料根本不能被水完全润湿。为了确保喷涂效果到达设计要求，此时高效的素材外表处理就显得十分重要。 就外表处理效果而言，目前所有的外表处理方法中，氟化处理的效果是最好的，它能使材料获得永久粘接力。但是，这种方法会产生大量的有害气体，对废气的处理本钱令大多数汽车厂商难以接受。加之该技术的市场准入门槛较高，因此很少有厂商使用这种方法，除非是针对一些极高要求的应用。 值得欣慰的是，目前一些新的外表处理技术在处理效果、操作的经济性和环保性等

10、方面为汽车制造商们提供了新的选择。例如，Europlasma公司推出的真空等离子处理技术就是一种既经济又环保的外表处理技术，并且经其处理后的部件外表可满足很多高标准的工艺要求。该技术是将一种环保型的处理气体导入到真空仓内，当仓内压力到达一定水平时，气体即在电磁放电的作用下转换成等离子。这些等离子可对三维工件外表进行均匀处理，从而使塑料制品的外表能得到明显提高。 测试说明，经真空等离子处理后的PE、PP、ABS和PBT+30%GF等材料的外表能分别由30mN/m、33mN/m、35mN/m和35mN/m提高到了均大于68mN/m的水平。该技术采用的真空等离子设备实际上是一个承载箱，它有多处穿孔，

11、活泼的等离子可由此穿过与工件外表发生反响。对于保险杠等大型汽车部件而言，一种带有自动门的大型真空等离子处理设备可一次同时处理6个保险杠，并且具有很强的可再现性。与火焰+底涂技术相比，该处理方法可使产品的合格率接近100%的水平，且本钱仅为前者的1/3。 无独有偶，近年来，与真空等离子处理技术具有同样经济性、环保性及处理效果的另一种等离子外表处理技术，即Openair等离子外表处理技术也以其特有的优势而在欧洲的汽车制造业中盛行起来。由于该技术能够实现“在线处理，因此减少了工艺步骤，防止了半成品的周转，从而最大程度地降低了本钱，提高了良品率。 Openair等离子外表处理技术是10年前由德国的Pl

12、asmatreat公司首先提出并实现了商业化的应用。该技术的中文含义是“常压等离子外表处理技术或者“大气压等离子外表处理技术，在台湾，人们也称其为“大气压电浆技术。常压等离子属于低温等离子的范畴，与同属低温等离子体系的真空等离子相比，其最大的区别是等离子体的产生是完全不同的。同时，这种常压等离子体对材料的处理是在普通的大气压条件下进行的，它不需要像真空等离子那样，一定要将被处理物放在一个密闭真空的柜体内进行处理。 另悉，利用Openair等离子外表处理技术对制品进行外表处理，其主要作用是外表的“精细清洗和“高效活化。清洗的目的在于去除外表静电、粉尘和油污杂质，通过这种精细化的处理，能够使制品外

13、表得到彻底清洁，哪怕是很微小的粉尘颗粒或者是“嵌入在外表孔隙结构中的油污都能够被彻底的清洗掉。活化的目的在于对塑胶材料的外表进行化学改性，增加其外表张力。当制品外表在经过“高效活化处理后，其外表张力能够到达极高的水平，一般可到达72mN/m，这是能够被水完全润湿的外表能水平。与传统的外表处理工艺相比拟，Openair等离子外表处理技术有其明显的工艺优势，具体而言主要包括： 1、不带电，可以处理各种材料和制品，包括金属或者带有电子元件的产品。 2、温度低，因此也非常适合应用于那些外表材料对温度敏感的制品。 3、不需要箱体，可以直接安装在生产线上。 4、只消耗空气和电，因此运行本钱低，操作更平安。

14、 5、不产生臭氧，没有化学污染物排放，符合环保标准的要求。 当然，该处理技术也有其局限性，比方对于非常复杂的、带有内凹形孔穴的外表，它的处理效果就不如真空等离子技术好。 目前，汽车及汽车零部件行业已成为Openair等离子外表处理技术最大的应用领域之一，从车灯、保险杠、挡风玻璃、车门、仪表盘和密封条到形形色色的汽车电子元件等，都有使用Openair常压等离子进行外表处理的成功案例。很多国际知名的汽车制造商通过引入该工艺技术，很好地解决了生产中的一些难题，例如：能够毫无顾忌地导入新材料，比方在车灯灯座或者车门上使用聚烯烃材料；进一步优化了制造工艺，使其更具环保性，如内饰件的水性涂装或者保险杠及车轮罩的免底涂作业等；提高了产品品质的可靠性，如汽车电子元件的耐环境封装；实现了工效的提高以及品质的工艺优化，如胶条的植绒以及玻璃的包边等等。 Openair常压等离子系统本身也随着应用要求的不断提高而不断得以进步。2021年，该公司还将推出新的5000系列产品。它除了保存LCM在线全过程等离子工艺监控等过程控制系统以外，还进一步增加了工艺设定的调整自由度，并且使系统对外界工况的适应性更加全面。此外，Openair常压等离子外表处理工艺还衍生出了一些新的工艺方法，比方Plasma Plus等离子镀膜技术。利用这项技术，可以进行进一步的外表设计，