畢超君，華云*，賈鵬鵬，安永強(qiáng)

（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）

PVC焊縫密封膠起泡問題的解決

畢超君，華云*，賈鵬鵬，安永強(qiáng)

（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）

分析了汽車五門一蓋PVC焊縫密封膠起泡原因，通過空出R角以形成排氣通道，較好地解決了該問題。指出了相關(guān)注意事項。

汽車；焊縫密封膠；折邊膠；包邊；起泡

隨著汽車由過去的奢侈品發(fā)展為今天的必需品，各大汽車廠為了提高市場占有率，對汽車外觀質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格。對汽車四大工藝而言，涂裝是決定外觀質(zhì)量最關(guān)鍵的一環(huán)。膠泡是涂覆在五門一蓋包邊處的焊縫密封膠進(jìn)行烘烤固化后，其上出現(xiàn)鼓包甚至破裂產(chǎn)生孔洞的現(xiàn)象。它不僅會影響焊縫密封膠的美觀性，而且會降低密封性，嚴(yán)重時存在膠條開裂甚至脫落的風(fēng)險，影響到車身密封質(zhì)量和生產(chǎn)的正常進(jìn)行[1-2]，是新車型調(diào)試時影響涂裝提升外觀質(zhì)量的頑固性難題。本文分析了膠泡的成因，詳細(xì)闡述了筆者在某新車型調(diào)試過程中對膠泡問題的解決方法。

1 膠泡成因的探討

膠泡產(chǎn)生的根源是密封膠與包邊縫隙處存在水或空氣，在烘烤固化過程中水或空氣受熱，發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致該位置壓強(qiáng)變大，將密封膠頂出鼓泡甚至開裂，如圖1所示。因包邊另一側(cè)為焊裝涂覆的折邊膠或折邊結(jié)構(gòu)膠，已在電泳烘房中烘烤固化，其固化后強(qiáng)度高，故膠泡會出現(xiàn)在沒有烘烤的焊縫密封膠一側(cè)。

圖1 膠泡產(chǎn)生原因示意圖Figure 1 Schematic diagram showing the reason for blistering

通常焊縫密封膠的標(biāo)準(zhǔn)固化條件為140 °C × 30 min。單位體積的空氣在體積不變的情況下從常溫T1變化到固化溫度T2時，壓強(qiáng)P變化情況如下：

由PV=nRT(其中V為氣體體積，n為物質(zhì)的量，R為理想氣體常數(shù)，T為絕對溫度)得P2/P1=T2/T1= (140 + 273.15) / (25 + 273.15) = 1.39(P1和P2分別為常溫和140 °C時的壓強(qiáng))?？梢?，單位體積的空氣在體積不變的情況下從25 °C加熱至140 °C時，其壓強(qiáng)是原來的1.39倍。

已知水的摩爾質(zhì)量為18 g/mol，密度為1 g/cm3，理想氣體的摩爾體積為22.4 L/mol。在體積不變的情況下，設(shè)1 cm3常溫(T1)的水轉(zhuǎn)化為水蒸汽并加熱至T2(即140 °C)時的壓強(qiáng)為P3，相對于25 °C空氣的壓強(qiáng)變化倍數(shù)為P3/P1= (n3T2) / (n1T1) = [1/18 × (140 + 273.15)] / [1/(22.4 × 103) × (25 + 273.15)] = 1 724.44(倍)。

2 膠泡問題的對策

通過探討膠泡的成因，可以得出解決膠泡問題的實質(zhì)就是消除焊縫密封膠與內(nèi)外板包邊處的空腔。密封膠與車門包邊形成空腔有2種原因。

2. 1 包邊翹邊而形成空腔

包邊過程中出現(xiàn)包邊貼合不實、翹邊甚至立邊，導(dǎo)致包邊位置存在較大空腔。之后涂覆密封膠，形成空腔，再經(jīng)烘烤出現(xiàn)膠泡，圖2為此類膠泡發(fā)生部位的剖解狀態(tài)。針對這類問題，通過調(diào)試焊裝折邊機(jī)/滾邊機(jī)的包邊壓力、角度等參數(shù)，降低翹邊的程度，就可以減小膠泡發(fā)生的概率。

2. 2 折邊膠未填充完全而形成空腔

車門內(nèi)外板包合后，折邊膠涂覆不均，其中有些部位未完全填充，因此該部位的R角及翻折區(qū)域形成空腔，如圖3所示。折邊膠經(jīng)電泳烘烤后已固化，再在中涂烤房烘烤時，空腔內(nèi)空氣體積膨脹，將未固化的焊縫密封膠頂出，形成膠泡。

圖2 翹邊形成的空腔Figure 2 Cavity caused by edge lifting

圖3 折邊膠填充不均形成的空腔Figure 3 Cavity caused by nonuniformity of folded edge adhesive

針對此情況，確保折邊膠能夠完全填充所有R角，使其及翻折區(qū)域無空腔即可解決問題。但在現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，雖然理論上折邊膠完全填充折邊R角可以解決膠泡問題，但在實際作業(yè)中，由于受到涂覆區(qū)域形面不規(guī)則、壓緊過程中受擠壓力度不一致等因素制約，完全填充且不溢膠的狀態(tài)不易實現(xiàn)。

在分析了現(xiàn)場折邊膠涂覆工藝后，筆者所在團(tuán)隊考慮將R角完全空出以形成連通的空腔，便于烘烤時空氣的順利流動，利用熱空氣往上走的原理，R角內(nèi)的空氣受熱后會上升并且可在內(nèi)板折邊膠涂覆缺口處逸出(見圖4)，從而保證空腔內(nèi)氣壓與外界一致，避免某一部位壓強(qiáng)過大而頂出密封膠，形成膠泡。

圖4 氣體流通路徑示意圖Figure 4 Schematic diagram of air flow path

表1列出了以上兩種折邊膠涂覆方案優(yōu)缺點?？梢姺桨敢恢猩婕霸黾尤斯ぜ肮の唬黾恿藛闻_成本，同時由于折邊型面多樣，要達(dá)到理想狀態(tài)，工藝上很難實現(xiàn)；而方案二只需調(diào)整涂覆軌跡即可，操作方便，簡單易行。

表1 折邊膠涂覆方法的比較Table 1 Comparison between coating methods of folded edge adhesive

考慮到折邊膠不僅起密封作用，而且起到防銹作用，在為R角設(shè)計排氣通道時，并沒有用折邊膠填滿折邊外板和內(nèi)板之間的縫隙，存在生銹的隱患。如果車輛在使用過程中有水汽滲入，則會造成生銹。因此，需要控制涂裝焊縫密封膠的質(zhì)量，以保證R角排氣道在折邊膠和焊縫密封膠的保護(hù)下避免水汽進(jìn)入。工藝上對此作出如下要求(見圖5)：折邊膠長度超過內(nèi)板R角2 mm以上，保證內(nèi)外板之間無水汽進(jìn)入；另外焊縫密封膠在包邊兩側(cè)長度均達(dá)到2 mm以上，以隔絕外部的水汽。

圖5 折邊膠涂布的注意事項Figure 5 Notice of coating for folded edge adhesive

3 結(jié)語

PVC焊縫密封膠起泡問題受焊裝車間及涂裝車間的共同影響，其復(fù)雜的成因?qū)е陆鉀Q難度大。通過在R角處形成排氣的空腔，在某新車型試制階段成功地將整車膠泡數(shù)量由平均的9個/臺減為零，同時兼顧了整車防銹的要求，有效地解決了困擾涂裝外觀質(zhì)量提升的膠泡難題，也為其他車型的膠泡問題解決提供了思路。值得注意的是，解決膠泡的同時需要兼顧防銹作用，如果內(nèi)外板為非鍍鋅板，從防銹的角度出發(fā)，還需要進(jìn)行更深入的研究。

[1] 楊學(xué)巖, 林曉澤. PVC膠產(chǎn)生氣泡的原因及控制措施[J]. 汽車工藝與材料, 2011 (3): 13-16.

[2] 彭文. 汽車涂裝過程中PVC涂料施工工藝簡介[J]. 上海涂料, 2010, 48 (3): 10-12.

[ 編輯：杜娟娟 ]

A solution to blistering of PVC weld adhesive //

BI Chao-jun, HUA Yun*, JIA Peng-peng, AN Yong-qiang

The cause for blistering of PVC weld adhesive on five doors and the engine cover of an automobile was analyzed. The problem can be solved through emptying the R corner to form an exhaust passage. The matters needing attention were pointed out.

automobile; weld adhesive; folded edge adhesive; coated edge; blistering

Great Wall Motor Co., Ltd., Technology Center, Hebei Automotive Engineering Technology Research Center, Baoding 071000, China

TQ639.8

B

1004 – 227X (2017) 10 – 0542 – 03

10.19289/j.1004-227x.2017.10.009

2016–05–08

2016–10–31

畢超君（1990–），男，河北滄州人，本科，從事汽車涂裝工藝設(shè)計工作，研究方向為涂裝同步工程分析、汽車涂裝工藝規(guī)劃。

華云，工程師，(E-mail) hy13832247045@126.com。