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UV固化涂料在汽车内饰上的应用及常见失效原因分析

胡迪航;张菊香

【摘要】综述了UV固化涂料应用于汽车内饰的基本情况,指出双重固化工艺在汽

车内饰产品上的独特优势.同时对这类涂料在耐刮擦性、耐候性等测试中出现的耐

刮擦性能不足、开裂、起泡等主要失效情况进行了较为细致的分析.结合UV固化

涂料特性与失效分析,提出了在涂料体系选择、注塑、喷涂工艺控制方面的建议.

【期刊名称】《涂料工业》

【年(卷),期】2017(047)002

【总页数】5页(P53-57)

【关键词】UV固化;PU涂料;汽车内饰;失效分析

【作者】胡迪航;张菊香

【作者单位】上汽大众汽车有限公司,上海201805;上汽大众汽车有限公司,上海

201805

【正文语种】中文

【中图分类】TQ639.8

随着汽车工业的不断发展，国内外汽车制造商对汽车内饰件材料的性能也提出了更

高的要求。内饰件在注重舒适性、安全性的同时，也需要兼具优异的装饰性。涂料

可以对内饰塑料件起到良好的保护和装饰作用。

目前汽车内饰所用涂料基本以热固化双组分聚氨酯(PU)涂料为主。聚氨酯涂料具

有较强的附着力、优异的耐化学品性、耐磨性和韧性，广泛应用于以PC、ABS、

PC/ABS为主要材料的内饰件的表面装饰。然而受制于聚氨酯树脂特性，目前汽车

内饰中使用的PU涂料的耐刮擦性有所不足。在高光内饰件上，特别是人们接触频

繁的换挡盖板、空调盖板、收音机面板等区域(见图1)，刮擦问题逐年增多。目前

比较好的解决方法是使用表面硬度更高的UV固化涂料。UV固化涂料最早是应用

于家用电器、手机、家具等领域，在汽车工业上的应用并不多见。这是因为汽车零

部件结构复杂，不便于UV固化，特别是曲面深孔结构存在固化阴影。另一方面汽

车零部件对耐候、耐光等性能要求更为严苛。随着UV固化工艺的不断成熟，以及

双重固化体系的出现，UV固化涂料在汽车内饰塑料件上的应用也逐年增加。近年

来各大主机厂对内饰件涂料质量要求的不断提升，使UV固化涂料成为了汽车内饰

涂装行业的热门话题。

1.1UV固化基本原理

UV固化涂料具有固化速度快、绿色环保、漆膜性能优异等优点[1]。目前在塑料件

上应用的UV固化涂料有单重固化(Mono-cure)和双重固化(Dual-cure)2种类型

[2]。单重固化是指纯UV固化技术，只通过紫外光照射，在数秒或者十几秒之内

完成固化，具有固化速度快、环境友好、耐磨性、耐化学品性优异等优点。然而这

一固化方式用于形状复杂的零件时会出现阴影部分难以深度固化，也无法用于部分

厚涂层和不透明介质的零件。为了克服这些困难，近几年出现了光-热双重固化体

系。在原有光固化基础上增加辅助热固化，既可以使紫外光无法完全覆盖的阴影部

分彻底固化，又能够保持UV固化涂料的涂膜特性和优点。依据不同工序又可以将

此工艺细分为先光后热双重固化和先热后光双重固化。简单工艺流程见图2。

1.2UV固化涂料在汽车内饰件上的应用要求

汽车内饰多为造型较为复杂的零件，为了使涂层性能稳定，目前UV固化涂料的应

用以双重固化体系为主。根据生产线及涂料特点可以先热固化后光固化，也可以先

光固化后热固化。以某品牌内饰UV固化喷涂工艺为例，素材经过前道处理后，喷

涂UV固化涂料，一般控制膜厚在20～30μm，经过2～5min/20℃的闪干之后，

先进行20min/70℃热固化，再以250～1400mJ/cm2的紫外光进行光固化，

最后产品下线。

汽车内饰中应用最多的是钢琴黑UV固化涂料，主要应用在汽车中央通道换挡盖板、

空调面板、收音机面板以及方向盘饰盖这些比较容易刮擦的地方。其施工工艺可以

分为单涂和双涂。单涂是指单层钢琴黑UV固化涂料，它对注塑件要求较高，需要

素材表面质量好，绝不允许有瑕疵和缺陷。因为钢琴黑本身有放大瑕疵的目视特点，

素材表面质量不好会导致单层涂料无法遮盖，表面缺陷明显。双层体系要求相对宽

松，一般使用双组分黑色PU底涂遮盖瑕疵，提高面漆与底材的附着力，底漆在

80℃下经过30min烘干后再外罩透明UV固化清漆。

1.3UV工艺质量控制

相比较为简单的热固化PU涂料喷涂工艺，UV固化涂料喷涂零件质量控制要求较

高，难度较大。除了与PU涂料喷涂一样，需控制好各个喷涂工艺参数外，在UV

固化涂料喷涂过程中应特别注意以下几点。

(1)喷涂生产线环境洁净度。对所有喷涂工艺而言，环境空气洁净等级越高