汽車水轉印裝飾條氣味改善研究

賈毅超，白小松，李俊賢，袁磊磊

汽車水轉印裝飾條氣味改善研究

賈毅超，白小松，李俊賢，袁磊磊

（北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300）

汽車市場的低端車型普遍采用水轉印工藝制作內飾裝飾件，但其氣味性能較差，無法滿足車企的技術要求。文章分別對水轉印裝飾條的各個生產工序后的產品氣味性能進行研究，驗證了素材件、噴底漆后狀態、水轉印后狀態、成品的氣味性能。結果表明，水轉印裝飾條的氣味主要來源于素材件和油漆。并通過改善注塑原材料、油漆及增加氣味后處理工藝的方式，確定出合理的用材及后處理工藝組合方案，實現了水轉印裝飾條氣味性能的優化。

水轉印；氣味性能；汽車內飾件；后處理工藝

前言

車內空氣質量直接影響人體健康，車內氣味品質也影響了消費者的駕乘感受，因此車內氣味成為了消費者判斷車內空氣質量最直觀的方式。隨著消費者的消費理念更加綠色環保，維權意識明顯增強，車內氣味也成為了影響消費者選車的主要考量因素之一。

目前，車企使用大量的水轉印裝飾條來提升汽車內飾的視覺效果。傳統的水轉印工藝大量使用油漆，導致裝飾條自身氣味較大，且在高溫狀態下氣味會有刺鼻感，對車內環境、駕乘人員的身體健康都有很大的傷害。雖然汽車行業內開始推廣和使用INS、IMD生產工藝和免噴涂材料等替代傳統的水轉印工藝，但由于水轉印零部件具有成本相對較低、產品缺陷少等優勢，目前仍在中、低端車型上廣泛使用，且短期內無法被完全取代。因此，需要通過優化原材料及增加后處理等方式來優化水轉印裝飾條的氣味性能。

1 水轉印用材及生產流程

水轉印工藝是借助水的壓力將帶轉印膜紙上的裝飾花紋轉移到產品上，它的原理是將轉印膜紙浸入裝有活化劑的水槽內，利用高分子水解原理使膜紙上的圖層活化并與載體薄膜分離，在水壓的作用下將圖案轉印于汽車裝飾條表面。為了滿足零部件的色彩效果和表面耐刮擦等性能，還需要在水轉印工序前、后分別噴涂底漆和清漆。汽車水轉印裝飾條的制作是水轉印與噴漆相結合的生產工藝，其制造工藝流程主要為：注塑件→噴底漆→烘烤（油漆固化）→水轉印→水洗→烘干→噴清漆→烘烤（油漆固化）→成品，如圖所示1。

圖1 水轉印生產流程

由上述水轉印生產工序可知，水轉印裝飾條主要用材分為：注塑件、油漆、水轉印層，應分別排查各材料對成品氣味的貢獻量。

2 水轉印裝飾條氣味來源分析

2.1 實驗方法

以某車型儀表板水轉印裝飾條為例，并基于水轉印各生產工序，依次對注塑件（材質為PC/ABS）、噴底漆狀態（噴涂底漆并固化后）、水轉印狀態（經水洗和烘干后）、完成品（噴涂清漆并固化后）4種狀態的產品開展氣味性能驗證。裁取200cm2材料，放置于1L玻璃瓶中進行（80±2）℃、2h±10min環境中進行處理，加熱結束后冷卻至60℃進行氣味評價。依據汽車行業通用的1～6級氣味標準進行評分，具體評分準則參見表1描述。

表1 氣味性能評分準則

2.2 實驗結果

表2 儀表板水轉印裝飾條氣味實驗結果

儀表板水轉印裝飾條4種狀態實驗結果如表2所示，按照該產品初期選材方案，完成品氣味等級為5.5級，嚴重超出車企≤3.5級的限值要求。單一注塑件的氣味等級不合格、有明顯的塑料焦糊味，產品噴底漆后氣味等級明顯升高，呈現出非常刺鼻的溶劑味，水轉印工序后產品氣味性能未出現明顯變化。因此，需要重點對注塑件及油漆進行改善。

3 水轉印飾條氣味改善方案

3.1 注塑件改善方案

儀表板在車內位置處于陽光直射位置，其表面溫度較高，因此裝飾條一般選擇耐熱性能高的PC/ABS作為基材。影響其氣味性能的揮發物主要源自于ABS部分，ABS是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中苯乙烯含量占材料成分60%左右，且占比約高材料氣味性能越差。原因是在材料的加工過程中，未完全反應的低分子量苯乙烯會殘留在產品內，其分子活躍度較高，會在高溫環境下不斷釋放出來，導致產品氣味較差。此外，在材料改性過程中，會加入多種助劑，也會對材料氣味產生一定影響。基于上述原因分析，制定改進方案如下：

3.1.1 延長烘料時間

在零部件注塑前對粒料進行85℃、4h烘烤并同時進行攪拌，不僅可以去除水份，提升注塑產品品質，還可以預先釋放出一部分材料中的揮發物。

3.1.2 加入吸附劑

吸附劑是一種多孔結構的載體，內部有很多空穴和通道，具有很大的開放性，對游離態的低分子有機物親和力強，可以主動吸附未完全反應的苯乙烯及材料改性助劑帶入的小分子殘留物，并經化學反應形成較穩定的化學鍵，從而抑制了材料中苯乙烯的揮發性能，降低揮發物總量。經研究加入少量的吸附劑可以改善材料氣味，提高吸附劑使用量無法進一步提高氣味性能。同時為了不改變材料本身性能，選擇加入1%的吸附劑作為材料氣味改善方案。

3.2 油漆改善方案

油漆主要由三部分成分組成，分別是：色漆、固化劑、稀釋劑，通過氣味類型的判斷，確定成品件中刺鼻的溶劑味主要來源于稀釋劑成分。其主要原因是稀釋劑配方中使用的有機溶劑沸點較高、揮發速率較慢，在有限的油漆噴涂及固化過程中有機溶劑未能釋放完全，從而將大部分有機溶劑帶入成品中，導致零部件產生刺鼻性的氣味。基于上述原因分析，制定改進方案如下：

3.2.1 調整油漆及稀釋劑配方

原油漆配方中高沸點溶劑占比為15%，現使用10%的低沸點溶劑和5%的中沸點溶劑的混合物替代原配方，并且在配方中加入5%的促進劑，用以提升油漆內有機溶劑的釋放速率。

3.2.2 增加后處理工藝

由于油漆自身的特性對有機溶劑結合能力較強，即便是使用低沸點的有機溶劑也不能在生產過程中完全釋放，仍然會在零部件存放或裝車后進行緩慢釋放。因此，為了進一步降低水轉印裝飾條在裝車后釋放氣味揮發物，且減少成品件生產后晾置帶來的庫存成本，提高供應商產能，還需要在零部件常規生產工序后增加高溫烘烤后處理工藝輔助油漆內的殘留物快速釋放。

由于儀表板裝飾條較長，產品上下邊緣有較大的曲率的弧面，在高溫環境下容易產生變形，影響零部件裝配，因此需要嚴格控制后處理的環境溫度。經過對裝飾條75℃～95℃、4h烘烤驗證發現，當環境溫度超過85℃時，零部件因變形導致的廢品率達到5%左右，因此需將后處理溫度設置為80℃。

4 改善方案驗證

表3 儀表板水轉印裝飾條改善后驗證

綜合上述原材料的改善措施，使用調整后的用材方案制作產品，并分別進行2h、4h、6h、8h不同時間的后處理。各工藝處理后的樣品氣味性能詳見表3，并使用改善前的裝飾條進行相同條件后處理作為數據對比，改善后的裝飾條氣味性能有很大改善。使用80℃、6h后處理方案，可以使裝飾條氣味性能達標，再繼續延長烘烤時間，轉飾條氣味性能未出現明顯改善。

5 結論

儀表板水轉印裝飾條在不改變生產工藝的情況下，通過優化材料本身性能并增加后處理工藝除氣味的方法，成功地使原裝飾條氣味性能5.5級降低至3.5級，實現了水轉印工藝的氣味性能優化。

[1]何昀軒,楊昭君,賈璇.基于水轉印技術的汽車內飾設計探究[J].技術應用,2017,(10): 74.

[2] 唐裕標.淺析水轉印工藝[J].廣東印刷,2015,(6): 31-33.

[3] 尹建偉.無底漆水轉印技術的開發及應用淺析[J].上海塑料,2018, (3): 45-49.

[4] 陳曉東,劉小林.低氣味、低散發PC/ABS合金的研究[J].中國塑料,2018,32 (8):72-77.

Study On Odor Performance Improvement For Water Transfer Printing Trimming

Jia Yichao, Bai Xiaosong, Li Junxian, Yuan Leilei

( BAIC Motor Corporation LTD. R&D Centre, Beijing 101300 )

Water transfer printing process is usually used on interior trimming of most low-end vehicle, but odor performance of water transfer printing trimming is so poor, cannot meet required. In this paper, evaluate separately the odor performance of interior trimming after each step of water transfer printing process, including plastic part, part after base primer only, part after water transfer printing, finished part. The result show that the odor of water transfer printing trimming is caused from plastic part and print, and it can be reduced obviously by improvement plastic material, paint, and adding heating treatment.

Water transfer printing; Odor performance; Auto interior part; Post treatment

B

1671-7988(2019)21-175-03

U466

B

1671-7988(2019)21-175-03

賈毅超，就職于北京汽車股份有限公司汽車研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.063

CLC NO.: U466