汽車涂裝線用潤滑油與涂料的配套性研究

王建軍，康保山，魏轎

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

在汽車涂裝生產(chǎn)線中，為了達到車身輸送、噴涂和烘烤等目的，需要用到輸送系統(tǒng)。為了保證涂裝線輸送設(shè)備的順暢運行，通常需要使用潤滑油來維護。涂裝車間使用的潤滑油不僅要滿足不同輸送系統(tǒng)的機械潤滑需要，而且要兼顧涂料的兼容性。如果所選用的潤滑油與涂料匹配性不好，不僅會造成車身漆膜光澤降低，而且會出現(xiàn)漆面縮孔現(xiàn)象，嚴重的還會導(dǎo)致漆膜脫落。尤其是在烘干室中，一旦造成漆膜缺陷，就難以消除，即使更換了合適的潤滑油，而殘留在烘房內(nèi)、導(dǎo)軌上、鏈條上的油還會在高溫下不斷污染漆面，就算拆下鏈條進行清洗，也不能馬上消除影響，從而造成批量質(zhì)量問題。

鑒于以上原因，在涂料和潤滑油選型方面，尤其是在新涂裝車間建立時，合理選擇和使用潤滑產(chǎn)品及潤滑方法成為涂裝工程師普遍關(guān)注的問題。

涂裝線輸送系統(tǒng)的潤滑通常涉及涂裝線附屬常溫鏈條的潤滑、車身前處理、電泳部分的輸送鏈潤滑和行走滾輪軸承潤滑，烘房高溫鏈條和行走滾輪潤滑、導(dǎo)向滾輪，以及風(fēng)機軸承、滾床、升降機等部件的潤滑等。因此，在潤滑油與涂膜之間通常存在常溫滴落接觸、高溫飛濺接觸、揮發(fā)蒸氣污染等問題。

在汽車涂裝工藝中，烘干室的溫度一般設(shè)置在160～220°C 之間。高溫鏈條中使用的潤滑油在高溫情況下會發(fā)生揮發(fā)現(xiàn)象，導(dǎo)致其揮發(fā)出的氣體濃度較高，因此，潤滑油與涂料的兼容性要求嚴。另外，對于電泳車身來說，由于某些部分殘留水分，與潤滑油接觸后，水油在高溫下發(fā)生飛濺，導(dǎo)致潤滑油飛濺到涂膜上，產(chǎn)生高溫飛濺現(xiàn)象。因此，高溫鏈條用潤滑油要求與涂料兼容性好，且具有較好的高溫穩(wěn)定性。而對于升降機來說，升降機潤滑油存在常溫飛濺而接觸涂膜的風(fēng)險，故在對潤滑油進行選擇時，一般要求進行以下4 種試驗：油揮發(fā)率測量，涂膜抗?jié)櫥驼魵饽芰Γ惋w濺與涂膜匹配性試驗，以及油突沸與涂膜匹配性試驗。本文介紹潤滑油與涂料的匹配性實驗方法，以便優(yōu)選出適合于汽車涂裝輸送線的潤滑油。

1 潤滑油的揮發(fā)率測量

潤滑油揮發(fā)率的測量方法是：取定量的潤滑油，在實驗室烘干爐中進行烘烤，烘烤溫度設(shè)定為180°C，時間設(shè)置4 h，待冷卻后進行稱重，測量其減輕的質(zhì)量百分比，即為潤滑油揮發(fā)率。潤滑油揮發(fā)率測量流程如下：

其揮發(fā)率=(m2? m3)÷ (m2? m1)× 100%。式中，m1為鋁箔質(zhì)量，m2為鋁箔+潤滑油的質(zhì)量，m3為烘烤后剩余物及鋁箔的質(zhì)量，單位均為g。揮發(fā)率小于3%即合格。

對于烘干爐使用的潤滑油，希望揮發(fā)速率越低越好，這樣可以減少加油周期，節(jié)約成本。同時，烘烤通道中的油蒸氣濃度越小，對涂料的污染概率越少。以常用的潤滑油tribol290-220 和長城A 號油為例，在進行揮發(fā)率試驗中，測得兩者的揮發(fā)速率分別為1.25%和2.53%，屬于合格范圍。

2 涂料抗?jié)櫥驼魵饽芰υ囼灧椒?/h2>

將潤滑油盛入器皿中，在試板上制作涂料濕膜，濕膜在80°C 下進行預(yù)烘烤，然后將試板置于潤滑油器皿上方，二者同時在涂料烘烤條件下進行烘烤，使?jié)衲づc潤滑油揮發(fā)出的蒸氣直接相接觸。待烘烤完畢后，觀察單位面積縮孔凹陷數(shù)量，從而確定涂膜上的縮孔等級，不同廠家的判定標準不一，本文采用的縮孔等級判斷標準見表1，其中的縮孔數(shù)是在150 mm ×80 mm 的面積上得到的，并且試板邊緣5 mm 范圍內(nèi)的縮孔不計入。其中，9 級為合格，級數(shù)越低，污染越嚴重，以此判斷涂料抗?jié)櫥驼魵獾哪芰Α?/p>

表1 涂膜縮孔等級評價標準Table 1 Standard for evaluating the shrinkage of coating

取現(xiàn)場灰色水性中涂漆，對潤滑油tribol290-220和長城A 號油進行中涂匹配性試驗，在140°C 溫度下烘烤20 min，對試板表面的縮孔和凹陷數(shù)進行評價，其中tribol290-220 潤滑油試板上無縮孔和凹陷，判定級別為10 級，長城A 號油出現(xiàn)1 個凹陷，判定級別為9 級。這說明二者均與中涂有良好的匹配性。

2.1 油飛濺試驗

油飛濺試驗分為兩種情況，一種是潤滑油飛濺在濕涂膜上，另外一種是潤滑油飛濺在噴涂前車身上。針對此兩種情況，有不同的試驗方法。

2.1.1 油飛濺試驗1

制作濕膜試板至少5 塊，尺寸為150 mm × 80 mm。取待試驗油約300 mL，在180°C 烘烤30 min，然后用吸管將熱油注滿在油刷上，在一張足夠大的紙上每隔25 cm 左右放置一塊沒有烘干的濕膜試板，用手指撥動油刷3 次，使試驗油飛濺在濕膜上，如圖1。將濺上油的試板烘干，然后對烘烤后的試板上的縮孔數(shù)量進行評價，要求100 cm 處的試板的縮孔數(shù)達到9 級標準。

圖1 潤滑油飛濺實驗示意圖Figure 1 Schematic diagram of lubricant splashing test

2.1.2 油飛濺試驗2

在尺寸為300 mm × 400 mm 的試板上先滴16～20 個潤滑油點，均勻排布，然后在上面噴涂涂料，烘烤后統(tǒng)計其周圍的凹陷和縮孔的數(shù)量。要求每個油點周圍的縮孔數(shù)量不多于3 個，并允許在點滴部位出現(xiàn)輕微起皺現(xiàn)象(只要漆膜潤濕良好，則視為無縮孔)。

2.2 油突沸試驗

用鋁箔做成小容器，注入潤滑油和水的混合物(質(zhì)量比為1∶1)。取尺寸為 150 mm × 80 mm 的板噴漆，將裝有潤滑油和水的混合物的鋁箔放在濕板上，然后將板子放入180°C 烘箱內(nèi)烘烤加熱，當(dāng)鋁碗內(nèi)的油水混合物突沸后飛濺到濕膜上時，即對涂膜縮孔進行確認，依據(jù)縮孔數(shù)量進行級別判斷，要求達到9 級以上。

如某涂裝線體電泳車身裙邊下部出現(xiàn)大面積縮孔，縮孔數(shù)目平均為3 個/m2。通過目視，發(fā)現(xiàn)縮孔直徑1～3 mm，縮孔周邊凸起，中間偶有異物。經(jīng)過排查，發(fā)現(xiàn)烘干室升降機潤滑油為新采購潤滑油，于是對升降機油進行油飛濺和突沸實驗。同時取潤滑油tribol290-220 做對比實驗，實驗結(jié)果如表2 所示。從表2 可以看出，升降機油A 易分散，在油飛濺試驗中縮孔超標，在油突沸試驗中盡管試板1 和試板2 合格，但是試板3 超標，說明該潤滑油與電泳漆配套性差(這是造成此次縮孔的主要原因)。而tribol290-220 不易分散，不容易產(chǎn)生縮孔，與電泳漆的配套性好。因此，在生產(chǎn)中改用tribol290-220 潤滑油。

表2 潤滑油飛濺試驗及突沸試驗結(jié)果Table 2 Results of lubricant splashing test and boiling test

2.3 其他方法

各公司在對潤滑油與涂料的配套實驗中，雖然試驗方法不同，但是試驗原理基本相同。另外，還有推薦使用刮涂法，即用鏈條油在試板上刮涂一條有一定寬度的油帶，然后在上面噴涂涂料，觀察縮孔狀況。而且在輸漆系統(tǒng)上所用的潤滑油還需要做污染涂料試驗，即向試驗涂料中添加0.1%(質(zhì)量分數(shù))的潤滑油，攪拌均勻后噴涂制板，烘烤后統(tǒng)計試板上凹陷和縮孔的數(shù)量。以上試驗尚無統(tǒng)一的判斷標準，均需要主機廠結(jié)合自身的設(shè)備情況，安排合理的試驗，同時為了試驗的精準性，往往也需要進行空白對照試驗。

3 結(jié)語

潤滑油品種繁多，故潤滑油型號的選擇非常重要。tribol290-220 潤滑油在涂裝車間得到了廣泛應(yīng)用，其與BASF、關(guān)西、杜邦、PPG 等廠家生產(chǎn)的涂料配套性好，沒有出現(xiàn)縮孔問題。同時，為了保證涂裝品質(zhì)，應(yīng)規(guī)范潤滑油型號以及設(shè)備維護保養(yǎng)標準，從而避免因潤滑油導(dǎo)致的涂膜缺陷等問題。例如，在前處理、電泳輸送鏈下方，應(yīng)設(shè)置接油盤，且每月清理1 次；烘干室潤滑油需在室體外加注，而且應(yīng)該嚴格按照每周1 次、每處1 滴的要求進行。

俗話說“三分油漆，七分施工”，涂裝質(zhì)量的保證對工藝和設(shè)備以及管理都有嚴格的要求，所以在點檢設(shè)備時，不僅要定期檢查油脂是否處于有效的潤滑狀態(tài)，而且要關(guān)注與涂料的匹配性。這就要求在采購過程中避免更換潤滑油型號。如需更換，則需要做配套性試驗，應(yīng)盡量采用原設(shè)備推薦的潤滑油產(chǎn)品，以避免不必要的麻煩和降低損失。