密封膠上油漆褶皺的分析與對(duì)策

雷敬欽

（東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司，柳州 545005）

1 前言

為保證密封性并防止生銹，汽車(chē)五門(mén)一蓋的包邊位置會(huì)涂布焊縫密封膠。由于焊縫密封膠和電泳涂層材質(zhì)不同、表面狀態(tài)不一致，油漆噴涂在電泳層和焊縫密封膠上的狀態(tài)會(huì)有差異，比如膠邊易出現(xiàn)油漆起泡、增塑劑析出導(dǎo)致油漆縮孔或附著力不良等問(wèn)題。本文通過(guò)某次車(chē)門(mén)密封膠上油漆褶皺問(wèn)題的分析和驗(yàn)證，研究褶皺產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)對(duì)策。

2 密封膠上油漆褶皺

某涂裝車(chē)間的面漆噴涂后，車(chē)門(mén)焊縫密封膠表面的油漆出現(xiàn)褶皺，主要表現(xiàn)為油漆目視不平、手感粗糙，如圖1 所示。

圖1 不同顏色油漆褶皺狀態(tài)

該褶皺問(wèn)題只出現(xiàn)在車(chē)門(mén)內(nèi)板或車(chē)門(mén)門(mén)框的密封膠涂布區(qū)域，密封膠周?chē)k金上的油漆未發(fā)現(xiàn)異?！，F(xiàn)場(chǎng)多種顏色均出現(xiàn)褶皺問(wèn)題，同一顏色不同部位嚴(yán)重程度不同，且同一顏色的同一部位也并非100%出現(xiàn)。核對(duì)同一顏色出現(xiàn)褶皺和未出現(xiàn)褶皺車(chē)身過(guò)面漆線時(shí)的溫濕度曲線，噴涂現(xiàn)場(chǎng)溫度為25～26 ℃，相對(duì)濕度為68%～72%，噴涂環(huán)境穩(wěn)定。追溯油漆、密封膠更換批次的時(shí)間，與油漆褶皺開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)間也沒(méi)有關(guān)聯(lián)性。使用高倍顯微鏡觀察褶皺部位的油漆，發(fā)現(xiàn)褶皺部位色漆不連續(xù)、局部漏出密封膠，判斷褶皺問(wèn)題是油漆噴涂在密封膠上潤(rùn)濕不良，局部油漆抽縮、金屬粉聚集導(dǎo)致。

3 潤(rùn)濕不良原因

3.1 密封膠和涂料配套性

該涂裝生產(chǎn)線已投產(chǎn)5 年，新線建設(shè)時(shí)做過(guò)密封膠和中面涂配套確認(rèn)，并無(wú)異常。試生產(chǎn)、投產(chǎn)后4 年內(nèi)未出現(xiàn)潤(rùn)濕不良反饋，密封膠與涂料體系匹配無(wú)問(wèn)題。取現(xiàn)場(chǎng)密封膠和色漆、清漆涂料，實(shí)驗(yàn)室制作密封膠樣板，噴涂色漆、清漆并烘干，密封膠上未出現(xiàn)潤(rùn)濕不良現(xiàn)象，排除在用涂料和密封膠不匹配的影響。

3.2 密封膠是否析出異物

該生產(chǎn)線為3C1B 工藝，車(chē)身涂膠后進(jìn)入膠烘房預(yù)烘干，烘干完成后到噴涂面漆之前需停留60 min。為驗(yàn)證是否為密封膠有增塑劑析出造成油漆噴涂后潤(rùn)濕不良，逐臺(tái)檢查面漆擦凈后的車(chē)門(mén)密封膠區(qū)域，未見(jiàn)溶劑等異物。使用無(wú)水乙醇進(jìn)行間接擦拭驗(yàn)證，擦拭無(wú)水乙醇和不擦拭無(wú)水乙醇的都出現(xiàn)膠上油漆返粗現(xiàn)象，起皺問(wèn)題與密封膠底材不相關(guān)，判斷密封膠未析出導(dǎo)致潤(rùn)濕不良的異物。

3.3 膠預(yù)烘烤程度的影響驗(yàn)證

檢查膠烘房各區(qū)溫度，實(shí)際值較設(shè)置值高5～10 ℃，利用BYK 爐溫儀測(cè)量膠烘房爐溫曲線，結(jié)果顯示各部位烘烤達(dá)到溫度為140 ℃，烘烤時(shí)間達(dá)10 min 以上，符合工藝要求。為進(jìn)一步驗(yàn)證膠預(yù)烘干影響，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行膠烘干后再?lài)娖狎?yàn)證。涂膠后車(chē)身首次到達(dá)面漆線時(shí)不噴涂面漆，過(guò)烘房烘干密封膠，再返回面漆線噴涂面漆，結(jié)果仍然有褶皺出現(xiàn)。判斷膠烘干程度與潤(rùn)濕不良無(wú)關(guān)。

3.4 密封膠配方影響驗(yàn)證

為驗(yàn)證密封膠不同配方對(duì)潤(rùn)濕不良的影響，密封膠供應(yīng)商在配方范圍內(nèi)制作了多個(gè)不同配比的密封膠樣品進(jìn)行制板噴涂驗(yàn)證。驗(yàn)證試板分為扁膠樣板和刮膠樣板，安排3 名噴漆工分別噴涂1塊扁膠樣板和1 塊刮膠樣板。4 種膠樣均出現(xiàn)膠返粗情況，但嚴(yán)重程度因配方不同、噴漆人員不同而差異，部分驗(yàn)證結(jié)果匯總?cè)绫? 所示。

表1 不同配方膠品反粗現(xiàn)象驗(yàn)證

3.5 不同噴涂狀態(tài)驗(yàn)證

潤(rùn)濕不良的嚴(yán)重程度因噴涂人員不同而不同，不同噴涂人員的主要影響是噴涂方式（流量、走槍速度不一致），結(jié)果體現(xiàn)為噴涂膜厚的不同。為此，重新開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)密封膠和油漆的配套性驗(yàn)證，主要驗(yàn)證不同膜厚的色漆-清漆梯度下的潤(rùn)濕不良情況。制作足量密封膠扁膠樣板，預(yù)烘干后噴涂面漆，面漆噴涂時(shí)，固定噴槍流量和走槍速度，通過(guò)噴涂次數(shù)實(shí)現(xiàn)膜厚梯度變化。將試板分成4組，每組分別噴涂2～4 道色漆，閃干后對(duì)板子進(jìn)行重新分組，每一組都包含所有的色漆梯度，再對(duì)重新分組后的試板分別噴涂2～4 道清漆，實(shí)現(xiàn)色漆-清漆梯度交叉驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果如表2 所示。

表2 不同膜厚梯度下潤(rùn)濕不良的嚴(yán)重程度

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，色漆、清漆膜厚都對(duì)潤(rùn)濕不良有影響，色漆膜厚影響更大。要避免潤(rùn)濕不良，試驗(yàn)中色漆膜厚度為11～12 μm 時(shí)，清漆膜厚需不低于30 μm。當(dāng)色漆膜厚降低時(shí)，極易出現(xiàn)潤(rùn)濕不良；當(dāng)色漆膜厚大于16 μm 時(shí)，潤(rùn)濕不良現(xiàn)象消除。

由于內(nèi)表面型面復(fù)雜且非對(duì)色區(qū)域，為減少流淚、起泡隱患，施工時(shí)以遮蓋底材、目視與外表無(wú)明顯色差即可，膜厚約為10～12 μm。如機(jī)器人噴涂出現(xiàn)波動(dòng)，密封膠區(qū)域的膜厚會(huì)有所降低，導(dǎo)致油漆褶皺。

3.6 機(jī)器人噴涂狀態(tài)研究

選取色漆內(nèi)噴R12 機(jī)器人，在不同工況下測(cè)量其噴涂黑色和灰色的噴幅，結(jié)果如表3 所示。不同油漆、不同時(shí)段的機(jī)器人噴涂形狀不一致，說(shuō)明噴涂狀態(tài)在不斷變化，可能出現(xiàn)偏峰（表3 第2組）、漏空（表3 第3 組）等異常。異常情況下噴涂，噴涂膜厚波動(dòng)會(huì)變化極大，膜厚偏薄時(shí)就會(huì)出現(xiàn)褶皺，且難以通過(guò)修改軌跡參數(shù)來(lái)解決。

表3 不同條件下內(nèi)噴噴幅

4 對(duì)策

由以上驗(yàn)證判斷，潤(rùn)濕不良直接成因是機(jī)器人噴涂波動(dòng)時(shí)造成油漆膜厚偏薄。受杯頭磨損、密封圈老化、成型環(huán)臟污影響，機(jī)器人噴涂難以做到狀態(tài)時(shí)刻相同、波動(dòng)情況完全一致。通過(guò)不斷更換備件、加大清洗頻次等措施解決噴涂波動(dòng)問(wèn)題，成本較高。因此，提升涂料抗?jié)櫇癫涣嫉娜哂嗄芰Γ墙鉀Q褶皺的有效方案。

4.1 涂料調(diào)整對(duì)策

要從涂料上提升抗?jié)櫇癫涣嫉哪芰Γ皇钦{(diào)整色漆極性，減少色漆和膠表面能差異，減少色漆和密封膠不相容；二是提高涂料涂著粘度，增大涂料涂著后排開(kāi)阻力。

4.1.1 極性調(diào)整

通過(guò)調(diào)整涂料酸性助劑量，改善涂料極性，調(diào)整涂料表面張力，并通過(guò)接觸角對(duì)2 種改良前后的涂料進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4 所示。

表4 不同涂料接觸角變化

4.1.2 涂著粘度調(diào)整

通過(guò)更換粘度調(diào)整劑（樹(shù)脂A），使其與涂料主體形成的氫鍵結(jié)構(gòu)更多且更緊密，最終實(shí)現(xiàn)涂料附著粘度的提高。通過(guò)測(cè)定升溫粘度曲線，確認(rèn)涂著粘度的變化，結(jié)果如圖2 所示。從測(cè)量結(jié)果看，改良后的涂料涂著粘度高于現(xiàn)行品；當(dāng)溫度升高時(shí)，改良品的粘度升高速率比現(xiàn)行品高。

圖2 同一顏色現(xiàn)行品和改良品的涂著粘度對(duì)比

4.2 改善效果確認(rèn)

分別制作密封膠刮膠樣板和扁膠樣板，按照溫度為140 ℃，烘烤時(shí)間為10 min 烘烤后，分別噴涂灰色現(xiàn)行品油漆和改善品油漆，溫度為80 ℃和時(shí)間為5 min 條件下閃干，閃干后噴涂清漆，按照溫度為140 ℃和時(shí)間為20 min 烘干后確認(rèn)膠面狀態(tài)。調(diào)整噴涂流量，制得不同色漆、清漆膜厚的試驗(yàn)板，匯總試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表5 同一顏色現(xiàn)行品和改良品的試板確認(rèn)結(jié)果

通過(guò)膠樣、色漆梯度和清漆梯度的交叉驗(yàn)證，在色漆膜厚和清漆膜厚偏低的情況下，改良品噴涂樣板均未出現(xiàn)潤(rùn)濕不良，噴車(chē)驗(yàn)證，烘干后確認(rèn)整車(chē)外露密封膠區(qū)域，膠上漆膜均勻，目視無(wú)返粗缺陷，判定改善方案有效，后續(xù)供應(yīng)商按灰色漆的改善思路對(duì)其他顏色進(jìn)行改良。

4.3 防再發(fā)生對(duì)策

4.3.1 現(xiàn)場(chǎng)控制對(duì)策固化

涂膠區(qū)域油漆質(zhì)量的濕膜檢查作業(yè)，增加油漆褶皺的確認(rèn)項(xiàng)目，做到早發(fā)現(xiàn)、早反饋和早處理，避免潤(rùn)濕不良缺陷流出。

4.3.2 涂料出貨控制

涂料供應(yīng)商參考灰色，對(duì)其他顏色進(jìn)行涂著粘度和潤(rùn)濕性能調(diào)整，改良品現(xiàn)場(chǎng)試噴合格后固化涂料配方和生產(chǎn)工藝。后續(xù)新批次涂料到達(dá)涂裝現(xiàn)場(chǎng)后，抽樣開(kāi)展?jié)櫇癫涣紘姲弪?yàn)證。

4.3.3 膠和油漆材料變更控制

修訂涂裝現(xiàn)場(chǎng)材料變更控制標(biāo)準(zhǔn)，完善密封膠和涂料配套性驗(yàn)證的項(xiàng)目，在膠材料變更或者引入新顏色時(shí)的作業(yè)性驗(yàn)證時(shí)增加潤(rùn)濕不良問(wèn)題確認(rèn)。通過(guò)膠試板上噴涂3 個(gè)色漆膜厚梯度和3個(gè)清漆膜厚梯度的交叉驗(yàn)證，確保材料變化后不會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)濕不良，消除材料變更質(zhì)量隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

密封膠上潤(rùn)濕不良，原因是機(jī)器人噴涂波動(dòng)導(dǎo)致膜厚異常產(chǎn)生，但機(jī)器人噴涂穩(wěn)定性是相對(duì)的，無(wú)法做到絕對(duì)穩(wěn)定。針對(duì)密封膠潤(rùn)濕不良，本文嘗試多種方案并最終通過(guò)提升涂料潤(rùn)濕性能解決該問(wèn)題。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在保養(yǎng)維護(hù)提升機(jī)器人噴涂穩(wěn)定性的同時(shí)，提升材料的容錯(cuò)能力，也能極大減少現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的產(chǎn)生。通過(guò)細(xì)化機(jī)器人保養(yǎng)基準(zhǔn)、完善涂裝用材的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，從源頭上預(yù)防相似問(wèn)題再次發(fā)生。