淺談涂裝過程水性色漆對縮孔的影響

姚欣 何金蓉 張發(fā)暉

摘 要：本文結(jié)合汽車涂裝生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)驗，闡述了排查和分析漆膜縮孔的原因，提出了有效的解決辦法，為減少漆膜縮孔提供了一定的方法思路。

關(guān)鍵詞：汽車涂裝 水性色漆 漆膜縮孔

1 引言

汽車涂裝是汽車生產(chǎn)過程中極為重要的工藝之一，其過程往往伴隨著能源和材料的高消耗、污水廢渣的高污染以及汽車高返修率[1]等問題。特別是汽車高返修率的問題，不僅會增加能源的消耗，還會嚴重影響企業(yè)的生成產(chǎn)本。因此如何降低返修率，控制車輛的生產(chǎn)成本，是眾多汽車生產(chǎn)企業(yè)一直關(guān)注的主要問題。而造成汽車返修的主要原因，大多是由于車身縮孔引起的漆膜缺陷。 縮孔是汽車涂裝現(xiàn)場最常見的漆膜弊病之一。汽車涂裝過程若出現(xiàn)縮孔，不僅嚴重影響車身涂膜外觀，還有可能形成底漆的外漏，從而破壞了汽車涂膜的完整性，導(dǎo)致汽車表面容易被腐蝕。而一般的縮孔處理方法，如打磨和拋光等都無法將縮孔消除。由于形成縮孔的原因有很多種，從查找縮孔污染源到消除污染源， 都需要投入很大的人力物力。本文結(jié)合汽車涂裝現(xiàn)場案例，著重介紹了水性色漆引起縮孔的原因。

2 縮孔缺陷產(chǎn)生的原因分析

形成漆膜縮孔的原理是因為底漆材料表面組成成分不均一，導(dǎo)致涂料涂上去后引起局部區(qū)域上的濕膜鋪展系數(shù)小于零，從而使?jié)衲は蛩闹芑乜s，造成總表面能降低產(chǎn)生縮孔[2]。漆膜縮孔一般都是露出底漆的且呈圓形的缺陷，直徑大小約為0.5-3mm。在涂裝現(xiàn)場中，大多數(shù)是由于被涂物上、涂裝介質(zhì)或涂料中存在有機硅化合物、潤滑脂、油、表面活性劑、水等污染物，使其表面張力與涂料相差較大，導(dǎo)致融合效果較差或被涂面濕潤不均，從而使涂料局部收縮的現(xiàn)象[3]。

3 案例分析

3.1 問題描述

近期，某汽車涂裝生產(chǎn)線上出現(xiàn)較多水性色漆縮孔，主要集中在發(fā)蓋、前門和翼子板等地方，且連續(xù)多天縮孔數(shù)目高居不下，如圖1所示，導(dǎo)致汽車故障率高達56%，嚴重影響車輛的合格下線率，無形之中加重了生產(chǎn)成本。

3.2 問題調(diào)查分析

水性色漆縮孔形成是由于色漆涂膜局部，存在疏水性低表面張力的物質(zhì)富集，導(dǎo)致清漆涂膜局部無法潤濕流平，從而形成清漆露底縮孔（如圖2所示）。而影響水性色漆形成縮孔的因素一般包括涂料顏色特性、涂料配方、涂料循環(huán)穩(wěn)定性。涂料顏色特性形成縮孔原因多數(shù)是因為：1）高彩度/高珠光含量的色漆中，珠光包裹及分散效果相對較差;2）水性色漆的噴涂霧化較難、濕膜流平性較差;3）因霧化/流平難，易出現(xiàn)局部低表面張力物質(zhì)富集，清漆涂膜無法流平潤濕，則出現(xiàn)縮孔異常。涂料配方因素對縮孔的影響表現(xiàn)在為保證現(xiàn)場工程遮蓋，所需涂層顏色中的珠光含量較高，尤其是紅、藍色疏水性顏料含量較高，容易引起體系中疏水性物質(zhì)發(fā)生聚集，從而形成縮孔。涂料循環(huán)穩(wěn)定性造成縮孔現(xiàn)象主要因為涂料在系統(tǒng)中長時間循環(huán)，在低產(chǎn)量時，無新涂料進行更新置換，也容易出現(xiàn)疏水性物質(zhì)的局部富集。

根據(jù)水性色漆形成原理，現(xiàn)場采取以下措施：如將涂料珠光材質(zhì)的升級，珠光包裹與分散過程進行優(yōu)化，調(diào)整親/疏水溶劑比例，提高疏水性物質(zhì)的分散和均一性。但是縮孔現(xiàn)象并未得到改善。初步懷疑是涂裝工序設(shè)備出現(xiàn)污染源，導(dǎo)致漆膜縮孔。

為進一步找出產(chǎn)生縮孔的污染源，對整個涂裝工藝過程進行了頭腦風(fēng)暴，通過從人、機、料、法、環(huán)等方面排查可能引起漆面縮孔問題的原因制定以下查找方向和措施，如表1所示。

降級驗證是指當(dāng)其中一臺噴涂機器人發(fā)生故障時，通過調(diào)整噴涂程序，改由其他機器人負責(zé)噴涂原來由故障機器人噴涂的區(qū)域（如圖3所示），確保生產(chǎn)繼續(xù)進行[4]。由降級驗證實驗找出有故障的機器人B5，從而確定機器人存在污染源。猜想可能由于機器人循環(huán)管路和旋杯潔凈度不夠?qū)е驴s孔。一般涂裝機器人所安裝的系統(tǒng)包括自動清洗和吹掃功能，其完成的清洗程序包括循環(huán)管路清洗和旋杯清洗[5]。

噴涂機器人在噴完每一臺車身后需要及時對旋杯進行清洗，而完成一定量的車型噴涂時必須對管路進行清洗，防止造成涂料粘附管壁，變干后形成漆渣堵塞旋杯形成漆孔，從而影響下一臺車的噴涂效果。為確定引起縮孔的原因是否由機器人循環(huán)管路和旋杯引起，對其循環(huán)管路和旋杯清洗前后縮孔數(shù)目進行了對照試驗，如表2所示，由此可知，漆膜縮孔發(fā)生的原因主要是因為機器人循環(huán)管路和旋杯受到了污染而導(dǎo)致縮孔。

4 改善措施

根據(jù)以上試驗可知，當(dāng)循環(huán)管路或旋杯上清洗溶劑沒有被壓縮空氣吹掃干凈時，循環(huán)管路管壁和旋杯上容易殘留溶劑，造成機器人噴涂過程中夾帶清洗劑噴涂在車身上，從而形成縮孔現(xiàn)象。針對噴漆機器人可能導(dǎo)致的漆膜縮孔，可采取以下措施來減少縮孔形成：1）通過及時清理機器人循環(huán)管路和旋杯，確保機器人工作環(huán)境的潔凈度，可有效較少漆膜縮孔的產(chǎn)生;2）通過延長清洗時壓縮空氣的吹掃時間，減少清洗溶劑流量，可有效減少漆膜縮孔的形成;3）清洗過程中合理分配旋杯內(nèi)外清洗的時間和清洗溶劑的用量，確保旋杯清洗效果。

5 結(jié)束語

水性色漆縮孔是汽車涂裝過程中常見的弊病之一，產(chǎn)生原因比較復(fù)雜，若不能及時查找原因，容易造成批量質(zhì)量問題。本文闡述了漆膜縮孔的產(chǎn)生原理，重點對產(chǎn)生縮孔的機器人工序進行了分析研究，并提出通過控制機器人循環(huán)管路和旋杯的潔凈度來對漆膜縮孔進行治理，可有效減少涂裝漆膜縮孔現(xiàn)象的產(chǎn)生。

基金項目：文章為2020年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項目“汽車涂裝過程中出現(xiàn)電泳縮孔問題的研究分析”研究成果，項目編號：2020KY37007， 主持人：姚欣。

參考文獻：

[1]吉國光，轎車漆膜顆粒分析與防治方法. 鈑金與噴涂.

[2]康志新，汽車水性面漆縮孔缺陷問題探討. 中國涂料.

[3]王錫春，漆膜縮孔缺陷及其防治. 汽車工藝與材料.

[4]錢昱，噴涂機器人降級模式在汽車涂裝生產(chǎn)中的應(yīng)用. 生產(chǎn)裝備.

[5]翟長龍，汽車涂裝噴涂機器人的換色及清洗. 重點報道.