密封膠上油漆褶皺的分析與對策

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不同、表面狀態不一致，油漆噴涂在電泳層和焊縫密封膠上的狀態會有差異，比如膠邊易出現油漆起泡、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褶皺，主要表現為油漆目視不平、手感粗糙，如圖1 所示。

圖1 不同顏色油漆褶皺狀態

該褶皺問題只出現在車門內板或車門門框的密封膠涂布區域，密封膠周圍鈑金上的油漆未發現異常。現場多種顏色均出現褶皺問題，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。核對同一顏色出現褶皺和未出現褶皺車身過面漆線時的溫濕度曲線，噴涂現場溫度為25～26 ℃，相對濕度為68%～72%，噴涂環境穩定。追溯油漆、密封膠更換批次的時間，與油漆褶皺開始出現的時間也沒有關聯性。使用高倍顯微鏡觀察褶皺部位的油漆，發現褶皺部位色漆不連續、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

該涂裝生產線已投產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、投產后4 年內未出現潤濕不良反饋，密封膠與涂料體系匹配無問題。取現場密封膠和色漆、清漆涂料，實驗室制作密封膠樣板，噴涂色漆、清漆并烘干，密封膠上未出現潤濕不良現象，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膠上油漆返粗現象，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，結果仍然有褶皺出現。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，部分驗證結果匯總如表1 所示。

表1 不同配方膠品反粗現象驗證

3.5 不同噴涂狀態驗證

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），結果體現為噴涂膜厚的不同。為此，重新開展現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，通過噴涂次數實現膜厚梯度變化。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，實現色漆-清漆梯度交叉驗證。驗證結果如表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，極易出現潤濕不良；當色漆膜厚大于16 μm 時，潤濕不良現象消除。

由于內表面型面復雜且非對色區域，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。如機器人噴涂出現波動，密封膠區域的膜厚會有所降低，導致油漆褶皺。

3.6 機器人噴涂狀態研究

選取色漆內噴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，說明噴涂狀態在不斷變化，可能出現偏峰（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褶皺，且難以通過修改軌跡參數來解決。

表3 不同條件下內噴噴幅

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、成型環臟污影響，機器人噴涂難以做到狀態時刻相同、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，提升涂料抗潤濕不良的冗余能力，是解決褶皺的有效方案。

4.1 涂料調整對策

要從涂料上提升抗潤濕不良的能力，一是調整色漆極性，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 極性調整

通過調整涂料酸性助劑量，改善涂料極性，調整涂料表面張力，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 涂著粘度調整

通過更換粘度調整劑（樹脂A），使其與涂料主體形成的氫鍵結構更多且更緊密，最終實現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，結果如圖2 所示。從測量結果看，改良后的涂料涂著粘度高于現行品；當溫度升高時，改良品的粘度升高速率比現行品高。

圖2 同一顏色現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。調整噴涂流量，制得不同色漆、清漆膜厚的試驗板，匯總試驗結果如表5 所示。

表5 同一顏色現行品和改良品的試板確認結果

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潤濕不良，噴車驗證，烘干后確認整車外露密封膠區域，膠上漆膜均勻，目視無返粗缺陷，判定改善方案有效，后續供應商按灰色漆的改善思路對其他顏色進行改良。

4.3 防再發生對策

4.3.1 現場控制對策固化

涂膠區域油漆質量的濕膜檢查作業，增加油漆褶皺的確認項目，做到早發現、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整，改良品現場試噴合格后固化涂料配方和生產工藝。后續新批次涂料到達涂裝現場后，抽樣開展潤濕不良噴板驗證。

4.3.3 膠和油漆材料變更控制

修訂涂裝現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潤濕不良，消除材料變更質量隱患。

5 結束語

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生，但機器人噴涂穩定性是相對的，無法做到絕對穩定。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，在實際生產過程中，在保養維護提升機器人噴涂穩定性的同時，提升材料的容錯能力，也能極大減少現場問題的產生。通過細化機器人保養基準、完善涂裝用材的準入標準，從源頭上預防相似問題再次發生。