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水性漆“针孔”问题分析与对策
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水性漆“针孔”问题分析与对策
一、现象描述
????????车身涂 装工艺为:前处理、电泳→烘干→打磨→人工喷涂水性中涂→机器人喷涂水性中涂→烘干→湿打磨→擦净→人工喷涂水性色漆→机器人喷涂水性色漆→预烘干→人工 喷涂清漆→机器人喷涂清漆→烘干→涂膜检验→涂膜修整。在涂膜检验工序发现车身门框、车门交链及下边梁门槛处涂膜有大量针孔(见图1),发生概率约 30%。
二、原因分析
????????2.1针孔出现位置分析
????????为分析产生针孔的原因,实验对涂膜缺陷发生的位置进行了剖面分析,部面图见图2。得出结论为:涂膜缺陷发生的位置无污染物,是由于清漆层被空气顶出而形成的空气针孔。
????????2.2针孔形成原因分析
????????水性色 漆采用纯水作为稀释剂,水在喷涂后不容易挥发,没有挥发的水在100℃的情况下会出现沸腾,所以在高温下会出现大面积的针孔等缺陷。为保证水性涂料的涂膜 质量,需增加预烘系统,让涂层中的水分在50~90℃的温度下温和、充分挥发。一般而言,水性涂料在进行下一道喷涂工序或进入高温烘炉之前,其脱水率应达 到80%~90%,而色漆的脱水率要求≥85%。
????????2.3预烘干工艺
????????预烘干工艺分为2段烘烤。第1段为60℃下烘烤2min,第2段为80℃下烘烤1min。采用天燃气加热,热风循环加热方式。
????????2.4针孔位置脱水率的测定
????????2.4.1脱水率的测定方法
????????(a)试验设备及用品
????????分析天平:精确到0.0001g;铝箔纸:200mm×100mm;高温胶带;镊子;酒精;鼓风恒温干燥箱:可满足(0~200)℃范围烘烤,温度可调,温控精度不超过±1℃。
????????(b)试验步骤
????????将铝箔 纸用酒精擦拭干净,放入80℃的烘烤箱内,干燥15~20min,取出后在干燥器内使其冷却至室温。称量洁净干燥的铝箔纸质量,称得质量G1。在现场喷涂 待测样品前,将铝箔纸用耐高温胶带粘贴在针孔发生的车身部位,然后进行喷涂。在现场预烘干设备内进行预烘干处理,取下喷有待测样品的铝箔纸进行称量,得质 量G2。将喷有待测样品的铝箔纸放入140℃的烘烤箱内,烘烤20min,取出铝箔纸移至干燥器内,干燥15~20min,进行称量,称得质量G3。
????????(c)计算
????????水性漆脱水率M按式(1)计算。
????????2.4.2针孔位置脱水率试验结果
????????表1为不同位置色漆的脱水率。
????????由表1 数据可知,门框、车门交链、下边梁门槛处水性色漆脱水率远低于色漆脱水率≥85%的要求。再通过实验室针孔剖面图加以佐证,分析产生色漆针孔的主要原因是 因为车身局部位置特殊,受热温度较车身外表面低,水性色漆预烘干后,没有达到脱水率的要求,在高温下水性色漆涂膜中残留的水分剧烈逸出,清漆涂层被顶破, 造成涂膜表面出现大面积针孔。
三、措施与效果
????????3.1提高预烘干温度
????????将第1 段预烘干温度由之前的60℃提高至80℃,第2段预烘干保持80℃不变,可较好解决局部针孔问题。但此问题出现在两个不同的生产基地,1号生产基地预烘干 设备可以升温至80℃,2号生产基地预烘干设备因设备老化及送热效率不足,一段预烘干不具备升温能力。强行把第2段预烘干升温至90℃后,不仅没有解决针 孔缩孔问题,还因为色漆预烘干后涂膜表面温度过高(经强冷后,涂膜表面温度要求≤30℃,实际涂膜表面达到了35℃),喷涂清漆后,涂膜目视外观质量下 降,故盲目提升第2段预烘干温度的方式不可取,需采用其他方式解决此问题。
????????3.2降低生产节拍
????????减慢生 产节拍可以延长预烘干的烘烤时间,第1段预烘干由之前的60℃下烘烤2min增加至3min,第2段预烘干由之前的80℃下烘烤1min增加至 15min,针孔现象也得到了控制,但降低了车间的产量,只能作为临时措施实施,需要采取其他措施,从根本上解决问题。
????????3.3增加车门开门角度
????????不同位置不同开门角度的色漆脱水率见表2。
????????从表2 可知,用电泳的车门限位器将车门由之前的开门角度5°增加至15°,提高了水性色漆的脱水率,且消除了大面积针孔的现象,但增加开门角度,会导致整个车门 与旋杯的喷涂角度不垂直,喷涂膜厚不均匀,尤其是银色漆铝粉排布不规则,影响了涂膜外观质量;开门角度大,旋杯喷涂边缘静电效应较明显,使门边色漆上漆率 增加,引起了色漆边角流挂和肥边的现象,故增加车门开门角度方式不适用于此问题的解决。
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