【中國涂料采購網(wǎng)】隨著水性色漆的大力推廣和應(yīng)用，其生產(chǎn)過程中的各種問題也隨之而來，“針孔”是水性漆最常見的涂膜缺陷之一，表現(xiàn)為固化的涂層上出現(xiàn)(可見)針尖狀小洞，其占到了水性漆所有現(xiàn)場問題的30%～40%，嚴(yán)重影響了汽車的涂膜質(zhì)量、生產(chǎn)節(jié)拍。本研究針對水性色漆“針孔”問題做了全面地分析，提供了解決方案。
現(xiàn)象描述
車身涂裝工藝為：前處理、電泳→烘干→打磨→人工噴涂水性中涂→機器人噴涂水性中涂→烘干→濕打磨→擦凈→人工噴涂水性色漆→機器人噴涂水性色漆→預(yù)烘干→人工噴涂清漆→機器人噴涂清漆→烘干→涂膜檢驗→涂膜修整。在涂膜檢驗工序發(fā)現(xiàn)車身門框、車門交鏈及下邊梁門檻處涂膜有大量針孔(見圖1)，發(fā)生概率約30%。
原因分析
1.針孔出現(xiàn)位置分析
為分析產(chǎn)生針孔的原因，實驗對涂膜缺陷發(fā)生的位置進行了剖面分析，部面圖見圖2。得出結(jié)論為：涂膜缺陷發(fā)生的位置無污染物，是由于清漆層被空氣頂出而形成的空氣針孔。
2.針孔形成原因分析
水性色漆采用純水作為稀釋劑，水在噴涂后不容易揮發(fā)，沒有揮發(fā)的水在100℃的情況下會出現(xiàn)沸騰，所以在高溫下會出現(xiàn)大面積的針孔等缺陷。為保證水性涂料的涂膜質(zhì)量，需增加預(yù)烘系統(tǒng)，讓涂層中的水分在50～90℃的溫度下溫和、充分揮發(fā)。一般而言，水性涂料在進行下一道噴涂工序或進入高溫烘爐之前，其脫水率應(yīng)達到80%～90%，而色漆的脫水率要求≥85%。
3.預(yù)烘干工藝
預(yù)烘干工藝分為2段烘烤。第1段為60℃下烘烤2min，第2段為80℃下烘烤1min。采用天燃氣加熱，熱風(fēng)循環(huán)加熱方式。
4.針孔位置脫水率的測定
(1)脫水率的測定方法
a.試驗設(shè)備及用品
分析天平：精確到0.0001g;鋁箔紙：200mm×100mm;高溫膠帶;鑷子;酒精;鼓風(fēng)恒溫干燥箱：可滿足(0～200)℃范圍烘烤，溫度可調(diào)，溫控精度不超過±1℃。
b.試驗步驟
將鋁箔紙用酒精擦拭干凈，放入80℃的烘烤箱內(nèi)，干燥15～20min，取出后在干燥器內(nèi)使其冷卻至室溫。稱量潔凈干燥的鋁箔紙質(zhì)量，稱得質(zhì)量G1。在現(xiàn)場噴涂待測樣品前，將鋁箔紙用耐高溫膠帶粘貼在針孔發(fā)生的車身部位，然后進行噴涂。在現(xiàn)場預(yù)烘干設(shè)備內(nèi)進行預(yù)烘干處理，取下噴有待測樣品的鋁箔紙進行稱量，得質(zhì)量G2。將噴有待測樣品的鋁箔紙放入140℃的烘烤箱內(nèi)，烘烤20min，取出鋁箔紙移至干燥器內(nèi)，干燥15～20min，進行稱量，稱得質(zhì)量G3。
c.計算
水性漆脫水率M按式(1)計算。
(2)針孔位置脫水率試驗結(jié)果
由表1數(shù)據(jù)可知，門框、車門交鏈、下邊梁門檻處水性色漆脫水率遠低于色漆脫水率≥85%的要求。再通過實驗室針孔剖面圖加以佐證，分析產(chǎn)生色漆針孔的主要原因是因為車身局部位置特殊，受熱溫度較車身外表面低，水性色漆預(yù)烘干后，沒有達到脫水率的要求，在高溫下水性色漆涂膜中殘留的水分劇烈逸出，清漆涂層被頂破，造成涂膜表面出現(xiàn)大面積針孔。
措施與效果
1.提高預(yù)烘干溫度
將第1段預(yù)烘干溫度由之前的60℃提高至80℃，第2段預(yù)烘干保持80℃不變，可較好解決局部針孔問題。但此問題出現(xiàn)在兩個不同的生產(chǎn)基地，1號生產(chǎn)基地預(yù)烘干設(shè)備可以升溫至80℃，2號生產(chǎn)基地預(yù)烘干設(shè)備因設(shè)備老化及送熱效率不足，一段預(yù)烘干不具備升溫能力。強行把第2段預(yù)烘干升溫至90℃后，不僅沒有解決針孔縮孔問題，還因為色漆預(yù)烘干后涂膜表面溫度過高(經(jīng)強冷后，涂膜表面溫度要求≤30℃，實際涂膜表面達到了35℃)，噴涂清漆后，涂膜目視外觀質(zhì)量下降，故盲目提升第2段預(yù)烘干溫度的方式不可取，需采用其他方式解決此問題。
2.降低生產(chǎn)節(jié)拍
減慢生產(chǎn)節(jié)拍可以延長預(yù)烘干的烘烤時間，第1段預(yù)烘干由之前的60℃下烘烤2min增加至3min，第2段預(yù)烘干由之前的80℃下烘烤1min增加至15min，針孔現(xiàn)象也得到了控制，但降低了車間的產(chǎn)量，只能作為臨時措施實施，需要采取其他措施，從根本上解決問題。
3.增加車門開門角度
不同位置不同開門角度的色漆脫水率見表2。
從表2可知，用電泳的車門限位器將車門由之前的開門角度5°增加至15°，提高了水性色漆的脫水率，且消除了大面積針孔的現(xiàn)象，但增加開門角度，會導(dǎo)致整個車門與旋杯的噴涂角度不垂直，噴涂膜厚不均勻，尤其是銀色漆鋁粉排布不規(guī)則，影響了涂膜外觀質(zhì)量;開門角度大，旋杯噴涂邊緣靜電效應(yīng)較明顯，使門邊色漆上漆率增加，引起了色漆邊角流掛和肥邊的現(xiàn)象，故增加車門開門角度方式不適用于此問題的解決。
4.降低色漆膜厚
通過對易發(fā)生針孔的位置分析發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生針孔問題的位置都是由人工噴涂完成的，且由于輪換的班次、人員手法及技能水平不同，內(nèi)板噴涂的膜厚也不同，故通過對人員進行專項培訓(xùn)，提高噴涂技能，可降低內(nèi)板色漆噴涂膜厚。在相同的預(yù)烘干條件下，較薄的膜厚更容易將色漆中的水分經(jīng)預(yù)烘干控制在脫水率要求的范圍內(nèi)，從而能有效地減少針孔現(xiàn)象的發(fā)生。
5.降低預(yù)烘干熱循環(huán)風(fēng)空氣含水量
通過檢測，預(yù)烘干熱循環(huán)風(fēng)空氣相對濕度為5%，濕度過高的熱循環(huán)風(fēng)會導(dǎo)致色漆脫水效率降低，通過設(shè)備改造，增加熱循環(huán)風(fēng)冷凝管，可使預(yù)烘干熱循環(huán)風(fēng)空氣相對濕度由之前的5%降低至1%，提高了預(yù)烘干的脫水效率，使涂膜缺陷位置脫水率完全達到了85%以上的要求，完全消除了涂膜針孔的現(xiàn)象。
近幾年，水性漆涂裝工藝在歐美汽車行業(yè)的涂裝線上已經(jīng)得到了普遍使用，在國內(nèi)合資汽車工廠中，水性漆涂裝工藝也已經(jīng)逐漸成為主流。隨著全球各國環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，在全球范圍內(nèi)，水性漆技術(shù)越來越廣泛地被汽車廠商采用。水性色漆局部“針孔”問題可通過提高第1段預(yù)烘干段的預(yù)烘干溫度或烘干時間、減少內(nèi)板色漆噴涂膜厚、降低預(yù)烘干熱循環(huán)風(fēng)空氣含水量等一系列措施得以解決。