汽车涂装中门折边PVC密封胶气泡原因分析与改善

李 梁，徐 盛 （上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司，山东青岛 266555）

0 引言

汽车用焊缝密封胶与防石击底涂胶由聚氯乙烯树脂、增塑剂、填料、增黏剂、稀释剂、稳定剂以及触变剂等组成，其中焊缝密封胶固体分大于90%，为白色黏稠状物质，通常使用高压涂胶设备实施涂覆。PVC焊缝密封胶具有良好的耐水、耐油和耐碱性，此外还具有良好的柔韧性、伸展性、硬度、耐磨性，可以起到较好的密封、隔音、防漏水等作用。PVC焊缝密封胶是非结构性密封胶，需要在一定的烘烤条件（一般为140 ℃，20 min）下形成稳定均匀的胶体。在塑化过程中不会产生起泡和体积收缩现象，不会对环境和操作人员产生危害。PVC焊缝密封胶应具有良好的触变性，即在施工过程中不能发生任何形变或流淌。在涂覆到任何孔洞及不规则的焊缝中时能有较好的吸附性、填充性，烘干后则呈现有弹性、无开裂、外观平整的表面，不能影响中涂和面漆的颜色。

某涂装车间PVC焊缝密封胶涂覆形状大致分圆形胶条与扁形胶条两类。在某新车型投产过程中，中门折边处涂覆的扁形胶条在面漆烘干后出现了较多的胶气泡。以每天抽检一台车，连续一周的抽检方式，得出平均数据，每个中门约有5个胶气泡。中门胶气泡大多分布在外折边，总装装车后，可视度较高，部分胶泡破裂。这样一是会影响胶条整体的美观度，影响用户的感官体验；二是破裂的胶气泡破坏了密封胶条的密封性，降低了中门的防腐性能，因此，急需解决密封胶气泡问题。

1 PVC胶气泡原因分析［1-2］

车门折边处在包边过程中会存在两块板材不完全贴合的问题，外板与内板包边处存在一定的间隙，需要涂覆焊装折边胶，增加车身的整体防腐能力。焊装折边胶涂覆过程中，由于工艺设计与人员操作稳定性等原因，导致部分车门在翻边处未填充焊装折边胶，即包边间隙未被消除。涂装PVC焊缝密封胶后，在密封胶与折边之间会存在一定量的空气。在面漆烘烤过程中，此处空气受热膨胀，由于焊装折边胶随车通过电泳烘炉，完成固化。在焊装折边胶不断胶的前提下，空气只能随着部分空洞从焊缝密封胶处排出，导致焊缝密封胶鼓出，产生胶气泡，如图1所示。

图1 密封胶气泡产生示意图Figure 1 Schematic diagram of sealant bubble generation

根据密封胶气泡产生原理可知，通过提高胶条强度、控制烘炉升温速度、减少包边处空气量等措施，可以有效降低胶气泡的数量。下文对所使用的焊缝密封胶材料、胶烘烤过程、输胶系统、焊装折边胶等因素进行分析研究，并制定有效的改进措施。

2 改进措施

2.1 调整PVC焊缝密封胶的材料配比

PVC焊缝密封胶的刚性与弹性取决于树脂、增塑剂、填料等材料的组成比例。增塑剂的主要作用是提升密封胶的弹性，提高胶体的抗冲击能力，降低胶黏度，但会使胶内聚强度下降，剪切力下降，流动性增加。填料通常由超细碳酸钙、轻质碳酸钙、重质碳酸钙及滑石粉等材料组成，填料主要用于提高密封胶的固体分及胶体强度，降低热膨胀系数，降低流动性，提高密封胶触变性。

该涂装车间现用密封胶的增塑剂含量约为27%～30%，填料含量约为35%～40%。为了提高涂胶强度，降低热膨胀系数与涂胶弹性，减小空气鼓起时的形变量，调整现用密封胶增塑剂与填料的含量，将增塑剂含量调整为25%～27%，填料含量调整为40%～45%。现场使用新批次密封胶7 d内，中门折边涂胶气泡数由5个降低至4.6个，目视胶气泡体积有所减小。可见调整密封胶材料的配比并不能有效地减少胶气泡产生的数量，只能降低胶气泡的严重程度。

2.2 控制输胶系统空打频次

该涂装车间使用集中供胶二次增压的输胶方式，一次供胶压力为1∶10，二次供胶压力为1∶55。由全封闭的管路将PVC密封胶输送到各使用点，系统包括胶桶、压盘和气动增压泵等设备。日常使用中，由于换胶不及时造成输胶泵空打、换胶时排气不彻底、过滤网清洗后空气未排净等原因造成输胶系统内存在一定量的空气，经二次增压泵的作用空气被打散，导致从各枪站释放出的胶呈蜂窝状，最终引起密封胶条内存在细小气泡或者出现胶枪出空气的问题。

改进措施：加料时应尽量排尽压盘与料筒之间的空气，清洗维修过滤器后先将过滤器中的空气排出，再将PVC胶输入主管路。出现折边密封胶气泡后，在集中供胶间安装换胶报警装置，安排专人负责换胶。换胶时将压盘排气孔排胶时间由5 min延长至8 min。实施该措施后，中门折边胶气泡数量并未减少，说明控制输胶系统空打频次，并不能有效减少涂胶气泡。

2.3 调整涂胶烘干速度

该涂装生产线使用水性中涂与水性色漆，采用3C1B的涂装工艺，即中涂、色漆采用闪干烘烤，降低漆膜表面含水率，喷完清漆后统一过面漆烘炉。涂胶完成后，如果湿胶与水性中涂、色漆湿碰湿涂装会导致面漆产生痱子、针孔等缺陷。所以在中涂前设计了胶烘炉，过胶烘炉后可以使胶条达到表面干燥的目的，避免了胶条与面漆湿碰湿涂装产生二次缺陷。

胶烘炉设计为3个烘干区，温度分别设定为100 ℃、110 ℃、95 ℃，车身温度 80 ℃保温 13 min（工艺要求10 min）。涂完密封胶车身过胶烘炉后，中门折边胶开始出现胶气泡，平均数量为2个。为降低胶气泡数量，将胶烘炉1区、2区的烘烤温度分别降低10 ℃、5 ℃，3区温度提升5℃，车身温度80 ℃保温11 min，满足工艺要求。验证过车一周。中门折边胶气泡数由2个下降到1.2个，车身密封胶胶泡数，由4.6个下降到3.6个。说明调整烘炉升温速度可以有效降低涂胶气泡数。

2.4 调整焊装折边胶工艺

焊装折边胶主要用于白车身四个车门、发动机罩盖、行李箱盖等折边部分的粘接，起到防腐作用。该车型中门焊装折边胶采用人工挤涂的方式施工，施工过程波动较大。工艺要求折边胶涂胶直径2～4 mm，折边胶与翻边涂胶间距8～10 mm。现场抽检结果显示均在控制范围内。但从车门解剖图中发现，车门折边翻边处无折边胶覆盖，导致此处空气较多。

为减少包边处的空气量，将焊装折边胶涂胶直径由2 mm调整到3 mm，与翻边涂胶间距由9 mm调整到8 mm，包边后焊装折边胶轻微溢胶。过烘烤线后，焊缝折边胶的涂胶气泡数由3.6个下降到2.1个。说明调整焊装折边胶涂胶工艺，尽量减少包边处的空气量，可以有效地减少胶气泡问题。

2.5 焊装折边胶断胶

根据胶气泡产生原理，包边处空气无法通过焊装折边胶排向车门内侧，只能通过包边空洞处向焊缝密封胶处排出，造成密封胶条鼓包。针对此问题，考虑在内焊装折边胶人为制造气体通道，引导气体排向车体内侧，从而降低密封胶气泡产生的数量与严重程度。将焊装折边胶在折边上部断胶2 cm，验证5台车。验证车密封胶气泡平均数为0.8个，证明此措施有效。

由于焊装折边胶涉及车身的防腐能力，该车型车门均使用冷轧钢板，经防腐模拟，断胶后容易进水汽，腐蚀严重，此项措施未能大批量实施。

3 结语

通过验证分析表明，涂装扁形焊缝密封胶胶气泡控制与密封胶材料配比、输胶系统等因素没有太大关系。影响最大的因素为焊装折边胶涂胶工艺，此因素决定了焊缝密封胶与焊装折边胶间的空气量的多少，通过增大焊装折边胶涂胶直径，减小折边胶与翻边的距离，减少空气量，进而减少密封胶气泡的产生几率，通过调整涂胶工艺，胶泡数量下降41.6%。另外通过减缓密封胶条在胶烘炉中的升温速度，降低密封胶与折边胶之间气体的膨胀速度，使气体伴随密封胶表面固化过程缓慢膨胀，也可改善密封胶气泡问题，通过该项措施胶泡数量下降21.7%。此外，通过焊装折边胶断胶亦可有效降低密封胶胶泡数量，但涉及防腐性能，仅在使用防腐性好的板材，如镁铝合金等材料的车型上，方可实施此项措施。