汽車涂裝中門折邊PVC密封膠氣泡原因分析與改善

李 梁，徐 盛 （上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東青島 266555）

0 引言

汽車用焊縫密封膠與防石擊底涂膠由聚氯乙烯樹脂、增塑劑、填料、增黏劑、稀釋劑、穩(wěn)定劑以及觸變劑等組成，其中焊縫密封膠固體分大于90%，為白色黏稠狀物質(zhì)，通常使用高壓涂膠設(shè)備實施涂覆。PVC焊縫密封膠具有良好的耐水、耐油和耐堿性，此外還具有良好的柔韌性、伸展性、硬度、耐磨性，可以起到較好的密封、隔音、防漏水等作用。PVC焊縫密封膠是非結(jié)構(gòu)性密封膠，需要在一定的烘烤條件（一般為140 ℃，20 min）下形成穩(wěn)定均勻的膠體。在塑化過程中不會產(chǎn)生起泡和體積收縮現(xiàn)象，不會對環(huán)境和操作人員產(chǎn)生危害。PVC焊縫密封膠應(yīng)具有良好的觸變性，即在施工過程中不能發(fā)生任何形變或流淌。在涂覆到任何孔洞及不規(guī)則的焊縫中時能有較好的吸附性、填充性，烘干后則呈現(xiàn)有彈性、無開裂、外觀平整的表面，不能影響中涂和面漆的顏色。

某涂裝車間PVC焊縫密封膠涂覆形狀大致分圓形膠條與扁形膠條兩類。在某新車型投產(chǎn)過程中，中門折邊處涂覆的扁形膠條在面漆烘干后出現(xiàn)了較多的膠氣泡。以每天抽檢一臺車，連續(xù)一周的抽檢方式，得出平均數(shù)據(jù)，每個中門約有5個膠氣泡。中門膠氣泡大多分布在外折邊，總裝裝車后，可視度較高，部分膠泡破裂。這樣一是會影響膠條整體的美觀度，影響用戶的感官體驗；二是破裂的膠氣泡破壞了密封膠條的密封性，降低了中門的防腐性能，因此，急需解決密封膠氣泡問題。

1 PVC膠氣泡原因分析［1-2］

車門折邊處在包邊過程中會存在兩塊板材不完全貼合的問題，外板與內(nèi)板包邊處存在一定的間隙，需要涂覆焊裝折邊膠，增加車身的整體防腐能力。焊裝折邊膠涂覆過程中，由于工藝設(shè)計與人員操作穩(wěn)定性等原因，導(dǎo)致部分車門在翻邊處未填充焊裝折邊膠，即包邊間隙未被消除。涂裝PVC焊縫密封膠后，在密封膠與折邊之間會存在一定量的空氣。在面漆烘烤過程中，此處空氣受熱膨脹，由于焊裝折邊膠隨車通過電泳烘爐，完成固化。在焊裝折邊膠不斷膠的前提下，空氣只能隨著部分空洞從焊縫密封膠處排出，導(dǎo)致焊縫密封膠鼓出，產(chǎn)生膠氣泡，如圖1所示。

圖1 密封膠氣泡產(chǎn)生示意圖Figure 1 Schematic diagram of sealant bubble generation

根據(jù)密封膠氣泡產(chǎn)生原理可知，通過提高膠條強度、控制烘爐升溫速度、減少包邊處空氣量等措施，可以有效降低膠氣泡的數(shù)量。下文對所使用的焊縫密封膠材料、膠烘烤過程、輸膠系統(tǒng)、焊裝折邊膠等因素進行分析研究，并制定有效的改進措施。

2 改進措施

2.1 調(diào)整PVC焊縫密封膠的材料配比

PVC焊縫密封膠的剛性與彈性取決于樹脂、增塑劑、填料等材料的組成比例。增塑劑的主要作用是提升密封膠的彈性，提高膠體的抗沖擊能力，降低膠黏度，但會使膠內(nèi)聚強度下降，剪切力下降，流動性增加。填料通常由超細(xì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣及滑石粉等材料組成，填料主要用于提高密封膠的固體分及膠體強度，降低熱膨脹系數(shù)，降低流動性，提高密封膠觸變性。

該涂裝車間現(xiàn)用密封膠的增塑劑含量約為27%～30%，填料含量約為35%～40%。為了提高涂膠強度，降低熱膨脹系數(shù)與涂膠彈性，減小空氣鼓起時的形變量，調(diào)整現(xiàn)用密封膠增塑劑與填料的含量，將增塑劑含量調(diào)整為25%～27%，填料含量調(diào)整為40%～45%?，F(xiàn)場使用新批次密封膠7 d內(nèi)，中門折邊涂膠氣泡數(shù)由5個降低至4.6個，目視膠氣泡體積有所減小?？梢娬{(diào)整密封膠材料的配比并不能有效地減少膠氣泡產(chǎn)生的數(shù)量，只能降低膠氣泡的嚴(yán)重程度。

2.2 控制輸膠系統(tǒng)空打頻次

該涂裝車間使用集中供膠二次增壓的輸膠方式，一次供膠壓力為1∶10，二次供膠壓力為1∶55。由全封閉的管路將PVC密封膠輸送到各使用點，系統(tǒng)包括膠桶、壓盤和氣動增壓泵等設(shè)備。日常使用中，由于換膠不及時造成輸膠泵空打、換膠時排氣不徹底、過濾網(wǎng)清洗后空氣未排凈等原因造成輸膠系統(tǒng)內(nèi)存在一定量的空氣，經(jīng)二次增壓泵的作用空氣被打散，導(dǎo)致從各槍站釋放出的膠呈蜂窩狀，最終引起密封膠條內(nèi)存在細(xì)小氣泡或者出現(xiàn)膠槍出空氣的問題。

改進措施：加料時應(yīng)盡量排盡壓盤與料筒之間的空氣，清洗維修過濾器后先將過濾器中的空氣排出，再將PVC膠輸入主管路。出現(xiàn)折邊密封膠氣泡后，在集中供膠間安裝換膠報警裝置，安排專人負(fù)責(zé)換膠。換膠時將壓盤排氣孔排膠時間由5 min延長至8 min。實施該措施后，中門折邊膠氣泡數(shù)量并未減少，說明控制輸膠系統(tǒng)空打頻次，并不能有效減少涂膠氣泡。

2.3 調(diào)整涂膠烘干速度

該涂裝生產(chǎn)線使用水性中涂與水性色漆，采用3C1B的涂裝工藝，即中涂、色漆采用閃干烘烤，降低漆膜表面含水率，噴完清漆后統(tǒng)一過面漆烘爐。涂膠完成后，如果濕膠與水性中涂、色漆濕碰濕涂裝會導(dǎo)致面漆產(chǎn)生痱子、針孔等缺陷。所以在中涂前設(shè)計了膠烘爐，過膠烘爐后可以使膠條達(dá)到表面干燥的目的，避免了膠條與面漆濕碰濕涂裝產(chǎn)生二次缺陷。

膠烘爐設(shè)計為3個烘干區(qū)，溫度分別設(shè)定為100 ℃、110 ℃、95 ℃，車身溫度 80 ℃保溫 13 min（工藝要求10 min）。涂完密封膠車身過膠烘爐后，中門折邊膠開始出現(xiàn)膠氣泡，平均數(shù)量為2個。為降低膠氣泡數(shù)量，將膠烘爐1區(qū)、2區(qū)的烘烤溫度分別降低10 ℃、5 ℃，3區(qū)溫度提升5℃，車身溫度80 ℃保溫11 min，滿足工藝要求。驗證過車一周。中門折邊膠氣泡數(shù)由2個下降到1.2個，車身密封膠膠泡數(shù)，由4.6個下降到3.6個。說明調(diào)整烘爐升溫速度可以有效降低涂膠氣泡數(shù)。

2.4 調(diào)整焊裝折邊膠工藝

焊裝折邊膠主要用于白車身四個車門、發(fā)動機罩蓋、行李箱蓋等折邊部分的粘接，起到防腐作用。該車型中門焊裝折邊膠采用人工擠涂的方式施工，施工過程波動較大。工藝要求折邊膠涂膠直徑2～4 mm，折邊膠與翻邊涂膠間距8～10 mm?，F(xiàn)場抽檢結(jié)果顯示均在控制范圍內(nèi)。但從車門解剖圖中發(fā)現(xiàn)，車門折邊翻邊處無折邊膠覆蓋，導(dǎo)致此處空氣較多。

為減少包邊處的空氣量，將焊裝折邊膠涂膠直徑由2 mm調(diào)整到3 mm，與翻邊涂膠間距由9 mm調(diào)整到8 mm，包邊后焊裝折邊膠輕微溢膠。過烘烤線后，焊縫折邊膠的涂膠氣泡數(shù)由3.6個下降到2.1個。說明調(diào)整焊裝折邊膠涂膠工藝，盡量減少包邊處的空氣量，可以有效地減少膠氣泡問題。

2.5 焊裝折邊膠斷膠

根據(jù)膠氣泡產(chǎn)生原理，包邊處空氣無法通過焊裝折邊膠排向車門內(nèi)側(cè)，只能通過包邊空洞處向焊縫密封膠處排出，造成密封膠條鼓包。針對此問題，考慮在內(nèi)焊裝折邊膠人為制造氣體通道，引導(dǎo)氣體排向車體內(nèi)側(cè)，從而降低密封膠氣泡產(chǎn)生的數(shù)量與嚴(yán)重程度。將焊裝折邊膠在折邊上部斷膠2 cm，驗證5臺車。驗證車密封膠氣泡平均數(shù)為0.8個，證明此措施有效。

由于焊裝折邊膠涉及車身的防腐能力，該車型車門均使用冷軋鋼板，經(jīng)防腐模擬，斷膠后容易進水汽，腐蝕嚴(yán)重，此項措施未能大批量實施。

3 結(jié)語

通過驗證分析表明，涂裝扁形焊縫密封膠膠氣泡控制與密封膠材料配比、輸膠系統(tǒng)等因素沒有太大關(guān)系。影響最大的因素為焊裝折邊膠涂膠工藝，此因素決定了焊縫密封膠與焊裝折邊膠間的空氣量的多少，通過增大焊裝折邊膠涂膠直徑，減小折邊膠與翻邊的距離，減少空氣量，進而減少密封膠氣泡的產(chǎn)生幾率，通過調(diào)整涂膠工藝，膠泡數(shù)量下降41.6%。另外通過減緩密封膠條在膠烘爐中的升溫速度，降低密封膠與折邊膠之間氣體的膨脹速度，使氣體伴隨密封膠表面固化過程緩慢膨脹，也可改善密封膠氣泡問題，通過該項措施膠泡數(shù)量下降21.7%。此外，通過焊裝折邊膠斷膠亦可有效降低密封膠膠泡數(shù)量，但涉及防腐性能，僅在使用防腐性好的板材，如鎂鋁合金等材料的車型上，方可實施此項措施。