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真空活化吸覆工藝
1．引言
真空吸附是汽車內飾件的重要生產方法之一，現在中高檔車門內飾板就是這樣生產的，車門內飾板的基材是PP 材料，基材起骨架支撐作用，表皮為聚氯乙烯(PVC)壓延膜，將表皮真空吸附到基材上。在實際生產中由于材料、工藝、環境等因素影響，產品會產生開膠、表皮破裂、褶皺、氣泡等缺陷等質量問題。在此針對上述質量問題的產生原因提出相應解決方法。
2．工藝分析
真空吸復過程的主要影響因素有膠水活化溫度、表皮溫度、真空壓力、保壓冷卻時間4個參數。
2.1 膠水活化溫度
膠 水 的 粘 接 性 能 直 接 影響到粘結效果的好壞，在此選用的是西卡9539 膠水（SIKA9539）。將車門內飾板基材(PP 材料)通過火焰處理，使其表面張力達38 達因以上，再將西卡膠均勻噴涂在基材上，使膠水成點狀分布。根據膠水膠水活化溫度在70℃，即西卡膠水在70℃時粘接力較好。
2.2 表皮溫度
PVC 表皮溫度是整個真空吸附過程的關鍵因素。PVC 表皮的適宜溫度是由聚氯乙烯壓延膜的性質和粘接劑的性質共同決定的。由PVC 表皮性質可知PVC 表皮的烘烤溫度不能太高，高于160℃，PVC 表皮會發生分解，產生刺激性氣味；也不能太低，太低則PVC 表皮不會有足夠的軟化變形"，達不到成型要求，合理的加熱溫度應該接近它的塑化溫度。但不超過塑化溫度。此外，由于PVC 表皮的熱穩定性較差，要在烘烤中讓PVC 表皮以較快的速度達到變形溫度， 在較短的時間內成型、冷卻，對PVC 表皮保持其原有的特性有好處[3]。
2.3 真空壓力
真空壓力越大PVC 表皮與PP 基材的粘接效果越好，目前的真空泵很容易提供負壓為0. 09 MPa 以上的真空度，但由于連續生產過程的不連續性真空度會有很大波動，經驗值是真空度不小于負壓為0. 08 MPa，且采用兩個真空泵抽真空（見圖3），且增加真空罐進行儲氣，以減小連續生產時真空度的波動。
2.4 保壓冷卻時間
PVC 表皮與PP 基材粘接需在一定壓力下保持一段時間后才能有較高的初始粘接力，因此真空吸附必須經過保壓冷卻才能出模。由于此過程是在模具上完成的，保壓冷卻時間過長就會影響生產效率，過短又會影響粘接效果，易產生表皮與基材分離的缺陷。
3 缺陷分析
3.1 開膠
開膠是真空吸附常見的缺陷之一，PVC 表皮與PP 基材在真空吸附后，PVC 表皮的內應力在冷卻保壓時間內釋放不足，在存放和使用中有收縮的趨向，在拉伸變形較大的凹陷區收縮應力拉脫粘接界面形成開膠缺陷。開膠缺陷產生的原因主要為火焰處理不好基材 PP 是一種廣泛使用的聚合物，PVC 表皮通過卡西膠水與之粘結。PP 價格低廉,耐腐蝕，具有高的比強度。它是一種半結晶結構，且其中的晶體通常為球形。通過原子力顯微鏡測量，PP 塑料表面粗糙度一般在7~15nm 之間?；鹧嫣幚砑夹g利用高溫（1000℃以上）氣體火焰，使空氣中的粒子離子化。其中等離子體中的高能粒子(尤其是電子)撞擊材料表面引起塑料表面的刻蝕，再加上等離子體處理后產生的自由基和雜質的遷移造成表面結晶成分的生長，使得材料表面粗糙度變大（一般大于40nm），增加材料表面吸附力。此外，通過介質阻擋放電產生的空氣等離子體中含有的大量的高能粒子(如電子、中子等)和活性基團，如N2、N+、OH 和HO2 等。其中，電子由于質量小在電場中具有很高的速度,對打斷高聚物分子鏈，產生斷鍵具有重要作用。通常，介質阻擋放電中電子的平均能量大于聚丙烯中的C-C鍵和C-H 鍵的鍵能，因此,高能電子能斷開聚丙烯分子鍵，在表面產生不飽和鍵。這些不飽和鍵除了與等離子體中的活性基團發生各種化學反應外,還會在處理后的一段時間內吸附空氣中的氧和水。這些都會在聚合物表面生成各種含氧的極性親水基團,如羧基、羥基等，從而大大增加了材料表面張力，使PVC表皮更牢固的粘結在基材PP 上。
因為 PP 為非極性材料，吸附力很差，所以必須進行火焰處理，且要用達因筆進行測試，使其表面張力達38 達因以上。若表面張力低于38 達因，則很容易產生開膠缺陷。
3.2 表皮破裂
表皮破裂即在真空吸附過程中，PVC 表皮突然破裂的情況，會造成零件的報廢及生產中斷，設備會由于真空負壓的突然消失而出現鎖死。其原因主要有2 個，其一：模具溫度過高；其二：PVC 表皮加熱不均勻
3.2.1 模具溫度過高
表皮破裂的原因之一是模具溫度過高，通過熱傳導使基板的溫度過高，尖角處燙傷了PVC 表皮，在真空吸附的負壓作用下，內應力不斷增大，最終在尖角周圍的內應力作用下拉破表皮，這種破口一般較大且收縮成圓形，拉伸較大的一側，多伴隨粘接不良。這種缺陷可以通過調節模具溫度，從而降低基板的溫度得以解決。
3.2.2 PVC 表皮加熱不均勻
表皮破裂的另一個原因是PVC 表皮加熱不均勻。PVC 表皮加熱為石英管加熱，且為多塊石英管拼裝而成，在加熱時，由于PVC 表皮在預吹時凸起部距熱源較近，加熱最為充分，溫度會高于其他地區，因此使用這種加熱箱時，必須調整好加熱時基材的擺放位置，調整好PVC 表皮對應各處適應加熱管熱傳感器的溫度。
3.3 氣泡
氣泡缺陷，即PVC 表皮與PP 基材局部未貼合，導致空氣夾雜其中。產生氣泡的原因較多，主要有局部火焰處理不良、膠水未達活化溫度、真空吸附力不夠、PVC 未充分預拉伸等原因造成。
3.3.1 局部火焰處理不良
局部火焰處理不良，因為PP 基材門內飾板形狀較為復雜，為曲面造型且溝槽較多，在火焰處理調整其表面張力時，局部凹陷部位或溝槽部位火焰處理的不夠，致使局部表面張力未達到38 達因，從而粘結力較差導致真空吸附后氣泡產生。
3.3.2 膠水未達活化溫度
膠水未達活化溫度或超過活化溫度，膠水活化溫度為70℃，依據膠水活化曲線可以看出膠水溫度低于65℃或高于75℃時，其活性都明顯不足，所以當溫度不合適時，其粘結力不足，從而容易導致氣泡缺陷產生。
真空吸附是汽車內飾件的重要生產方法之一，現在中高檔車門內飾板就是這樣生產的，車門內飾板的基材是PP 材料，基材起骨架支撐作用，表皮為聚氯乙烯(PVC)壓延膜，將表皮真空吸附到基材上。在實際生產中由于材料、工藝、環境等因素影響，產品會產生開膠、表皮破裂、褶皺、氣泡等缺陷等質量問題。在此針對上述質量問題的產生原因提出相應解決方法。
2．工藝分析
真空吸復過程的主要影響因素有膠水活化溫度、表皮溫度、真空壓力、保壓冷卻時間4個參數。
2.1 膠水活化溫度
膠 水 的 粘 接 性 能 直 接 影響到粘結效果的好壞，在此選用的是西卡9539 膠水（SIKA9539）。將車門內飾板基材(PP 材料)通過火焰處理，使其表面張力達38 達因以上，再將西卡膠均勻噴涂在基材上，使膠水成點狀分布。根據膠水膠水活化溫度在70℃，即西卡膠水在70℃時粘接力較好。
2.2 表皮溫度
PVC 表皮溫度是整個真空吸附過程的關鍵因素。PVC 表皮的適宜溫度是由聚氯乙烯壓延膜的性質和粘接劑的性質共同決定的。由PVC 表皮性質可知PVC 表皮的烘烤溫度不能太高，高于160℃，PVC 表皮會發生分解，產生刺激性氣味；也不能太低，太低則PVC 表皮不會有足夠的軟化變形"，達不到成型要求，合理的加熱溫度應該接近它的塑化溫度。但不超過塑化溫度。此外，由于PVC 表皮的熱穩定性較差，要在烘烤中讓PVC 表皮以較快的速度達到變形溫度， 在較短的時間內成型、冷卻，對PVC 表皮保持其原有的特性有好處[3]。
2.3 真空壓力
真空壓力越大PVC 表皮與PP 基材的粘接效果越好，目前的真空泵很容易提供負壓為0. 09 MPa 以上的真空度，但由于連續生產過程的不連續性真空度會有很大波動，經驗值是真空度不小于負壓為0. 08 MPa，且采用兩個真空泵抽真空（見圖3），且增加真空罐進行儲氣，以減小連續生產時真空度的波動。
2.4 保壓冷卻時間
PVC 表皮與PP 基材粘接需在一定壓力下保持一段時間后才能有較高的初始粘接力，因此真空吸附必須經過保壓冷卻才能出模。由于此過程是在模具上完成的，保壓冷卻時間過長就會影響生產效率，過短又會影響粘接效果，易產生表皮與基材分離的缺陷。
3 缺陷分析
3.1 開膠
開膠是真空吸附常見的缺陷之一，PVC 表皮與PP 基材在真空吸附后，PVC 表皮的內應力在冷卻保壓時間內釋放不足，在存放和使用中有收縮的趨向，在拉伸變形較大的凹陷區收縮應力拉脫粘接界面形成開膠缺陷。開膠缺陷產生的原因主要為火焰處理不好基材 PP 是一種廣泛使用的聚合物，PVC 表皮通過卡西膠水與之粘結。PP 價格低廉,耐腐蝕，具有高的比強度。它是一種半結晶結構，且其中的晶體通常為球形。通過原子力顯微鏡測量，PP 塑料表面粗糙度一般在7~15nm 之間?；鹧嫣幚砑夹g利用高溫（1000℃以上）氣體火焰，使空氣中的粒子離子化。其中等離子體中的高能粒子(尤其是電子)撞擊材料表面引起塑料表面的刻蝕，再加上等離子體處理后產生的自由基和雜質的遷移造成表面結晶成分的生長，使得材料表面粗糙度變大（一般大于40nm），增加材料表面吸附力。此外，通過介質阻擋放電產生的空氣等離子體中含有的大量的高能粒子(如電子、中子等)和活性基團，如N2、N+、OH 和HO2 等。其中，電子由于質量小在電場中具有很高的速度,對打斷高聚物分子鏈，產生斷鍵具有重要作用。通常，介質阻擋放電中電子的平均能量大于聚丙烯中的C-C鍵和C-H 鍵的鍵能，因此,高能電子能斷開聚丙烯分子鍵，在表面產生不飽和鍵。這些不飽和鍵除了與等離子體中的活性基團發生各種化學反應外,還會在處理后的一段時間內吸附空氣中的氧和水。這些都會在聚合物表面生成各種含氧的極性親水基團,如羧基、羥基等，從而大大增加了材料表面張力，使PVC表皮更牢固的粘結在基材PP 上。
因為 PP 為非極性材料，吸附力很差，所以必須進行火焰處理，且要用達因筆進行測試，使其表面張力達38 達因以上。若表面張力低于38 達因，則很容易產生開膠缺陷。
3.2 表皮破裂
表皮破裂即在真空吸附過程中，PVC 表皮突然破裂的情況，會造成零件的報廢及生產中斷，設備會由于真空負壓的突然消失而出現鎖死。其原因主要有2 個，其一：模具溫度過高；其二：PVC 表皮加熱不均勻
3.2.1 模具溫度過高
表皮破裂的原因之一是模具溫度過高，通過熱傳導使基板的溫度過高，尖角處燙傷了PVC 表皮，在真空吸附的負壓作用下，內應力不斷增大，最終在尖角周圍的內應力作用下拉破表皮，這種破口一般較大且收縮成圓形，拉伸較大的一側，多伴隨粘接不良。這種缺陷可以通過調節模具溫度，從而降低基板的溫度得以解決。
3.2.2 PVC 表皮加熱不均勻
表皮破裂的另一個原因是PVC 表皮加熱不均勻。PVC 表皮加熱為石英管加熱，且為多塊石英管拼裝而成，在加熱時，由于PVC 表皮在預吹時凸起部距熱源較近，加熱最為充分，溫度會高于其他地區，因此使用這種加熱箱時，必須調整好加熱時基材的擺放位置，調整好PVC 表皮對應各處適應加熱管熱傳感器的溫度。
3.3 氣泡
氣泡缺陷，即PVC 表皮與PP 基材局部未貼合，導致空氣夾雜其中。產生氣泡的原因較多，主要有局部火焰處理不良、膠水未達活化溫度、真空吸附力不夠、PVC 未充分預拉伸等原因造成。
3.3.1 局部火焰處理不良
局部火焰處理不良，因為PP 基材門內飾板形狀較為復雜，為曲面造型且溝槽較多，在火焰處理調整其表面張力時，局部凹陷部位或溝槽部位火焰處理的不夠，致使局部表面張力未達到38 達因，從而粘結力較差導致真空吸附后氣泡產生。
3.3.2 膠水未達活化溫度
膠水未達活化溫度或超過活化溫度，膠水活化溫度為70℃，依據膠水活化曲線可以看出膠水溫度低于65℃或高于75℃時，其活性都明顯不足，所以當溫度不合適時，其粘結力不足，從而容易導致氣泡缺陷產生。
