雷敬欽

（東風柳州汽車有限公司，柳州 545005）

1 前言

為保證密封性并防止生銹，汽車五門一蓋的包邊位置會涂布焊縫密封膠。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)會有差異，比如膠邊易出現(xiàn)油漆起泡、增塑劑析出導致油漆縮孔或附著力不良等問題。本文通過某次車門密封膠上油漆褶皺問題的分析和驗證，研究褶皺產(chǎn)生的原因，并提出相應對策。

2 密封膠上油漆褶皺

某涂裝車間的面漆噴涂后，車門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)

該褶皺問題只出現(xiàn)在車門內(nèi)板或車門門框的密封膠涂布區(qū)域，密封膠周圍鈑金上的油漆未發(fā)現(xiàn)異?！，F(xiàn)場多種顏色均出現(xiàn)褶皺問題，同一顏色不同部位嚴重程度不同，且同一顏色的同一部位也并非100%出現(xiàn)。核對同一顏色出現(xiàn)褶皺和未出現(xiàn)褶皺車身過面漆線時的溫濕度曲線，噴涂現(xiàn)場溫度為25～26 ℃，相對濕度為68%～72%，噴涂環(huán)境穩(wěn)定。追溯油漆、密封膠更換批次的時間，與油漆褶皺開始出現(xiàn)的時間也沒有關聯(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，判斷褶皺問題是油漆噴涂在密封膠上潤濕不良，局部油漆抽縮、金屬粉聚集導致。

3 潤濕不良原因

3.1 密封膠和涂料配套性

該涂裝生產(chǎn)線已投產(chǎn)5 年，新線建設時做過密封膠和中面涂配套確認，并無異常。試生產(chǎn)、投產(chǎn)后4 年內(nèi)未出現(xiàn)潤濕不良反饋，密封膠與涂料體系匹配無問題。取現(xiàn)場密封膠和色漆、清漆涂料，實驗室制作密封膠樣板，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，車身涂膠后進入膠烘房預烘干，烘干完成后到噴涂面漆之前需停留60 min。為驗證是否為密封膠有增塑劑析出造成油漆噴涂后潤濕不良，逐臺檢查面漆擦凈后的車門密封膠區(qū)域，未見溶劑等異物。使用無水乙醇進行間接擦拭驗證，擦拭無水乙醇和不擦拭無水乙醇的都出現(xiàn)膠上油漆返粗現(xiàn)象，起皺問題與密封膠底材不相關，判斷密封膠未析出導致潤濕不良的異物。

3.3 膠預烘烤程度的影響驗證

檢查膠烘房各區(qū)溫度，實際值較設置值高5～10 ℃，利用BYK 爐溫儀測量膠烘房爐溫曲線，結(jié)果顯示各部位烘烤達到溫度為140 ℃，烘烤時間達10 min 以上，符合工藝要求。為進一步驗證膠預烘干影響，現(xiàn)場進行膠烘干后再噴漆驗證。涂膠后車身首次到達面漆線時不噴涂面漆，過烘房烘干密封膠，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濕不良無關。

3.4 密封膠配方影響驗證

為驗證密封膠不同配方對潤濕不良的影響，密封膠供應商在配方范圍內(nèi)制作了多個不同配比的密封膠樣品進行制板噴涂驗證。驗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，但嚴重程度因配方不同、噴漆人員不同而差異，部分驗證結(jié)果匯總?cè)绫? 所示。

表1 不同配方膠品反粗現(xiàn)象驗證

3.5 不同噴涂狀態(tài)驗證

潤濕不良的嚴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，重新開展現(xiàn)場密封膠和油漆的配套性驗證，主要驗證不同膜厚的色漆-清漆梯度下的潤濕不良情況。制作足量密封膠扁膠樣板，預烘干后噴涂面漆，面漆噴涂時，固定噴槍流量和走槍速度，通過噴涂次數(shù)實現(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，閃干后對板子進行重新分組，每一組都包含所有的色漆梯度，再對重新分組后的試板分別噴涂2～4 道清漆，實現(xiàn)色漆-清漆梯度交叉驗證。驗證結(jié)果如表2 所示。

表2 不同膜厚梯度下潤濕不良的嚴重程度

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

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

3.6 機器人噴涂狀態(tài)研究

選取色漆內(nèi)噴R12 機器人，在不同工況下測量其噴涂黑色和灰色的噴幅，結(jié)果如表3 所示。不同油漆、不同時段的機器人噴涂形狀不一致，說明噴涂狀態(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，噴涂膜厚波動會變化極大，膜厚偏薄時就會出現(xiàn)褶皺，且難以通過修改軌跡參數(shù)來解決。

表3 不同條件下內(nèi)噴噴幅

4 對策

由以上驗證判斷，潤濕不良直接成因是機器人噴涂波動時造成油漆膜厚偏薄。受杯頭磨損、密封圈老化、成型環(huán)臟污影響，機器人噴涂難以做到狀態(tài)時刻相同、波動情況完全一致。通過不斷更換備件、加大清洗頻次等措施解決噴涂波動問題，成本較高。因此，提升涂料抗?jié)櫇癫涣嫉娜哂嗄芰?，是解決褶皺的有效方案。

4.1 涂料調(diào)整對策

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阻力。

4.1.1 極性調(diào)整

通過調(diào)整涂料酸性助劑量，改善涂料極性，調(diào)整涂料表面張力，并通過接觸角對2 種改良前后的涂料進行對比，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

通過更換粘度調(diào)整劑（樹脂A），使其與涂料主體形成的氫鍵結(jié)構(gòu)更多且更緊密，最終實現(xiàn)涂料附著粘度的提高。通過測定升溫粘度曲線，確認涂著粘度的變化，結(jié)果如圖2 所示。從測量結(jié)果看，改良后的涂料涂著粘度高于現(xiàn)行品；當溫度升高時，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比

4.2 改善效果確認

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 ℃和時間為5 min 條件下閃干，閃干后噴涂清漆，按照溫度為140 ℃和時間為20 min 烘干后確認膠面狀態(tài)。調(diào)整噴涂流量，制得不同色漆、清漆膜厚的試驗板，匯總試驗結(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結(jié)果

通過膠樣、色漆梯度和清漆梯度的交叉驗證，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)潤濕不良，噴車驗證，烘干后確認整車外露密封膠區(qū)域，膠上漆膜均勻，目視無返粗缺陷，判定改善方案有效，后續(xù)供應商按灰色漆的改善思路對其他顏色進行改良。

4.3 防再發(fā)生對策

4.3.1 現(xiàn)場控制對策固化

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項目，做到早發(fā)現(xiàn)、早反饋和早處理，避免潤濕不良缺陷流出。

4.3.2 涂料出貨控制

涂料供應商參考灰色，對其他顏色進行涂著粘度和潤濕性能調(diào)整，改良品現(xiàn)場試噴合格后固化涂料配方和生產(chǎn)工藝。后續(xù)新批次涂料到達涂裝現(xiàn)場后，抽樣開展?jié)櫇癫涣紘姲弪炞C。

4.3.3 膠和油漆材料變更控制

修訂涂裝現(xiàn)場材料變更控制標準，完善密封膠和涂料配套性驗證的項目，在膠材料變更或者引入新顏色時的作業(yè)性驗證時增加潤濕不良問題確認。通過膠試板上噴涂3 個色漆膜厚梯度和3個清漆膜厚梯度的交叉驗證，確保材料變化后不會出現(xiàn)潤濕不良，消除材料變更質(zhì)量隱患。

5 結(jié)束語

密封膠上潤濕不良，原因是機器人噴涂波動導致膜厚異常產(chǎn)生，但機器人噴涂穩(wěn)定性是相對的，無法做到絕對穩(wěn)定。針對密封膠潤濕不良，本文嘗試多種方案并最終通過提升涂料潤濕性能解決該問題。因此，在實際生產(chǎn)過程中，在保養(yǎng)維護提升機器人噴涂穩(wěn)定性的同時，提升材料的容錯能力，也能極大減少現(xiàn)場問題的產(chǎn)生。通過細化機器人保養(yǎng)基準、完善涂裝用材的準入標準，從源頭上預防相似問題再次發(fā)生。