淺析PVC 機(jī)器人噴涂滴膠問(wèn)題的原因及解決方案

張曉清，章 健，劉曉春，強(qiáng) 蔚，汪 松（上汽大眾汽車(chē)有限公司，上海 201805）

0 引言

PVC 是以聚氯乙烯樹(shù)脂為主要基料的一種塑溶膠，它主要應(yīng)用于車(chē)身的底部和焊縫，具有密封、防腐、減震、隔熱、降噪的功能。隨著汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)制造業(yè)都在進(jìn)行精益化生產(chǎn)，以提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

在PVC 涂膠過(guò)程中，通常采用的是高壓無(wú)氣噴涂法，而在噴涂的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生PVC 滴膠問(wèn)題［1］。該問(wèn)題不僅會(huì)造成PVC 材料的浪費(fèi)，而且還會(huì)導(dǎo)致槍嘴堵塞、漏噴、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境差等問(wèn)題。因此，解決PVC 滴膠問(wèn)題成為了一個(gè)重要的課題。通過(guò)分析PVC 滴膠產(chǎn)生的原因，從PVC 材料和噴涂工藝參數(shù)兩方面提出改善和解決PVC 滴膠問(wèn)題的新思路。

1 PVC 材料及其關(guān)鍵參數(shù)對(duì)滴膠的影響

1.1 PVC 材料的簡(jiǎn)介

PVC 是以聚氯乙烯樹(shù)脂為主要基料，添加溶劑、助劑和填料，通過(guò)物理攪拌在增塑劑中形成的一種分散體。它具有高溫固化、柔性好、密封性好，具備一定的減震性能，耐鹽霧和腐蝕性好，對(duì)電泳涂層粘附性極好的優(yōu)點(diǎn)。

1.2 PVC 材料的關(guān)鍵參數(shù)及其與滴膠情況的關(guān)系

PVC 材料的關(guān)鍵參數(shù)是黏度和屈服值。

（1）黏度是指流體內(nèi)部反抗流動(dòng)的內(nèi)摩擦力，與分子間的纏繞和分子間的作用力相關(guān)，單位Pa·s。

PVC 材料的黏度決定了PVC 材料的稀稠狀態(tài)，PVC 材料的黏度越低，PVC 材料越稀，PVC 在噴涂過(guò)程中越容易產(chǎn)生滴膠的現(xiàn)象。然而，PVC 材料黏度并非越高越好，當(dāng)PVC 黏度過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致PVC 霧化不均，噴涂扇面打不開(kāi)的現(xiàn)象，影響噴涂質(zhì)量。

在相同的PVC噴涂軌跡、相同的噴涂溫度（26 ℃）條件下，通過(guò)改變PVC 膠的黏度（PVC 材料的施工黏度范圍為1.60～1.80 Pa·s），觀察噴涂后的滴膠情況，如表1 所示。

表1 黏度與滴膠程度關(guān)系Table 1 Relationship between viscosity and degree of dripping

由表1 可見(jiàn)，當(dāng)黏度在1.70～1.75 Pa·s 時(shí)，滴膠情況最好，黏度過(guò)低時(shí)，滴膠情況嚴(yán)重。

（2）屈服值是指液體開(kāi)始流動(dòng)所需要的最小移動(dòng)應(yīng)力。PVC 膠的屈服值與其內(nèi)部的液凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有關(guān)，屈服值過(guò)大，流動(dòng)性會(huì)變差；屈服值過(guò)小，容易產(chǎn)生流掛、滴膠等現(xiàn)象。

在相同的PVC 噴涂軌跡、相同的PVC 膠黏度（1.70 Pa·s）及相同的噴涂溫度（26 ℃）條件下，通過(guò)改變PVC 膠的屈服值，觀察噴涂后滴膠情況，如表2所示。

表2 屈服值與滴膠程度關(guān)系Table 2 Relationship between yield value and degree of dripping

由表2 可見(jiàn)，當(dāng)屈服值在350～450 時(shí)，滴膠情況最好，屈服值過(guò)低時(shí)，滴膠情況嚴(yán)重。

綜上所述，當(dāng)PVC 材料黏度在1.70～1.75 Pa·s，屈服值在350～450 時(shí)，既能保障噴涂的霧化效果，又能改善噴涂過(guò)程中的滴膠情況。

2 PVC 涂膠工藝參數(shù)及其對(duì)滴膠的影響

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際噴涂狀態(tài)下，即使PVC 材料的參數(shù)控制在最佳使用窗口內(nèi)，依然會(huì)出現(xiàn)滴膠現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)跟蹤確認(rèn)，PVC 滴膠情況主要有3 個(gè)關(guān)鍵特征：（1）在噴涂溫度較高時(shí)易產(chǎn)生滴膠；（2）噴涂較厚的固定區(qū)域易產(chǎn)生滴膠；（3）在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊縫區(qū)域易產(chǎn)生滴膠。

2.1 噴涂溫度對(duì)PVC 滴膠情況的影響

如前文所述，當(dāng)PVC 材料黏度較低時(shí)，易產(chǎn)生滴膠。而PVC 材料的黏度與施工溫度存在著非線(xiàn)性的關(guān)系，如圖1所示。當(dāng)施工溫度越高時(shí)，PVC材料的黏度越低；當(dāng)施工溫度越低時(shí)，PVC材料的黏度越高。

圖1 溫度-黏度曲線(xiàn)Figure 1 Temperature-viscosity curve

現(xiàn)場(chǎng)PVC 噴涂設(shè)備的施工溫度一般為26～28 ℃。然而，由于受到環(huán)境溫度、設(shè)備熱交換效率等因素影響，PVC噴涂設(shè)備的溫度往往無(wú)法精準(zhǔn)控制在該區(qū)間內(nèi)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，采用同一批次PVC材料（黏度1.74 Pa·s，屈服值389），通過(guò)改變噴涂溫度，查看滴膠情況。

由表3可見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備噴涂的最優(yōu)溫度為26～28 ℃；當(dāng)溫度在28～30 ℃時(shí)，滴膠問(wèn)題逐漸出現(xiàn)；當(dāng)噴涂溫度高于30 ℃時(shí)，滴膠問(wèn)題嚴(yán)重。

表3 噴涂溫度與滴膠程度的關(guān)系Table 3 Relationship between spraying temperature and degree of dripping

針對(duì)噴涂溫度造成PVC 滴膠問(wèn)題的解決措施：

（1）控制環(huán)境溫度。滴膠問(wèn)題在夏季尤為明顯，這主要是由于夏季環(huán)境溫度較高，當(dāng)室溫超過(guò)28 ℃時(shí)，PVC 膠管內(nèi)的溫度由于摩擦效應(yīng)會(huì)超過(guò)30 ℃，在這種情況下，設(shè)備的溫控系統(tǒng)熱交換效率無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際使用需求。因此，需要將供膠間的溫度穩(wěn)定控制在23～26 ℃。與此同時(shí)，車(chē)間溫度應(yīng)控制在28 ℃以下，以確保PVC 涂膠設(shè)備在施工窗口內(nèi)進(jìn)行噴涂。

（2）保證噴涂設(shè)備熱交換器的熱交換效率。應(yīng)制定定期的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，至少每月一次對(duì)熱交換器進(jìn)行清潔，防止熱交換器的管路和過(guò)濾網(wǎng)堵塞，確保熱交換器的熱交換效率，提高設(shè)備噴涂溫控系統(tǒng)的精確性。

2.2 噴涂厚度對(duì)PVC 滴膠情況的影響

在實(shí)際涂膠過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，PVC 滴膠情況較為嚴(yán)重的區(qū)域均為膠條重疊的部位，PVC 噴涂的厚度較厚。采用同一批次PVC 材料（黏度1.74 Pa·s，屈服值389），在28 ℃的噴涂溫度下，進(jìn)一步驗(yàn)證PVC 厚度對(duì)PVC 滴膠情況的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 噴涂膜厚與滴膠程度關(guān)系Table 4 Relationship between spray film thickness and degree of dripping

由表4 可見(jiàn)，當(dāng)?shù)撞磕z條厚度超過(guò)3 500 μm 時(shí)，PVC 滴膠開(kāi)始出現(xiàn)；當(dāng)PVC 厚度超過(guò)4 000 μm 時(shí)，PVC 滴膠開(kāi)始大量出現(xiàn)。同時(shí)，為了確保車(chē)身拼縫的密封和防腐性能，現(xiàn)階段車(chē)身底部的膠條膜厚應(yīng)不小于2 000 μm。然而，在拼縫的交接處，如有2～3 條的PVC 膠條疊加在一起，在這些區(qū)域，PVC 膜厚過(guò)厚會(huì)導(dǎo)致PVC 滴膠。

針對(duì)噴涂厚度造成PVC 滴膠的解決措施如下：

（1）減少疊槍區(qū)域。通過(guò)對(duì)噴涂軌跡進(jìn)行優(yōu)化，精準(zhǔn)地控制PVC 膠條噴涂的起點(diǎn)和終點(diǎn)，避免多條PVC 膠條疊加在一起；

（2）提高疊槍區(qū)域槍速。在正常噴涂區(qū)域，PVC軌跡以500～600 mm/s 的槍速進(jìn)行噴涂，至疊槍區(qū)域時(shí)，PVC 軌跡以700 mm/s 的槍速進(jìn)行噴涂，以確保即使2條PVC膠條疊加在一起，其膜厚也小于3 000 μm，避免PVC 滴膠問(wèn)題的產(chǎn)生。

2.3 噴涂角度對(duì)PVC 滴膠情況的影響

由于PVC 涂膠采用的是高壓無(wú)氣噴涂法，因此，當(dāng)PVC 涂膠設(shè)備對(duì)車(chē)身底部進(jìn)行噴涂時(shí)，若PVC 膠條不能以垂直的角度噴涂到車(chē)身表面，膠條與車(chē)身表面的剪切力較大時(shí)，PVC 會(huì)產(chǎn)生滴膠現(xiàn)象。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證PVC 噴涂角度對(duì)PVC 滴膠的影響，采用同一批次PVC 材料（黏度1.74 Pa·s，屈服值389），在28 ℃的噴涂溫度下，改變PVC 噴涂角度，觀察滴膠情況，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 噴涂角度與滴膠程度關(guān)系Table 5 Relationship between spray angle and degree of dripping

由表5 可見(jiàn)，當(dāng)PVC 噴涂角度與車(chē)身鈑金面為75°～90°時(shí)，PVC 噴涂不會(huì)產(chǎn)生滴膠；當(dāng)PVC 噴涂角度小于60°時(shí)，滴膠逐漸產(chǎn)生，而且噴涂角度越小，滴膠情況越嚴(yán)重。

針對(duì)噴涂角度造成PVC 滴膠的解決措施如下：

（1）針對(duì)拼縫進(jìn)行仿形噴涂。要求噴涂的每個(gè)軌跡點(diǎn)的噴涂角度與車(chē)身鈑金面均在75°～90°，確保PVC 噴涂時(shí)無(wú)滴膠產(chǎn)生；

（2）對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)區(qū)域拆解噴涂軌跡。在某些拼縫結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域，可將噴涂軌跡進(jìn)行分析和拆解，對(duì)拆分區(qū)域進(jìn)行噴涂，使每個(gè)區(qū)域與車(chē)身鈑金面的噴涂角度為75°～90°，在確保防腐密封的前提下，可以妥善解決PVC 滴膠問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，從PVC 材料和噴涂工藝兩個(gè)方面提出了影響PVC 滴膠的因素。通過(guò)加強(qiáng)對(duì)材料的黏度和屈服值的監(jiān)控，從而保障噴涂的霧化效果，改善噴涂過(guò)程中的滴膠情況；控制好噴涂溫度和厚度，并對(duì)噴涂角度進(jìn)行優(yōu)化，可大幅改善PVC 滴膠情況，減少PVC 材料浪費(fèi)，降低PVC 廢料處理費(fèi)用，為精益化生產(chǎn)提供了新思路。