淺析PVC 機器人噴涂滴膠問題的原因及解決方案

張曉清，章 健，劉曉春，強 蔚，汪 松（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

0 引言

PVC 是以聚氯乙烯樹脂為主要基料的一種塑溶膠，它主要應用于車身的底部和焊縫，具有密封、防腐、減震、隔熱、降噪的功能。隨著汽車工業的高速發展，傳統制造業都在進行精益化生產，以提升產品的競爭力。

在PVC 涂膠過程中，通常采用的是高壓無氣噴涂法，而在噴涂的過程中會產生PVC 滴膠問題［1］。該問題不僅會造成PVC 材料的浪費，而且還會導致槍嘴堵塞、漏噴、現場施工環境差等問題。因此，解決PVC 滴膠問題成為了一個重要的課題。通過分析PVC 滴膠產生的原因，從PVC 材料和噴涂工藝參數兩方面提出改善和解決PVC 滴膠問題的新思路。

1 PVC 材料及其關鍵參數對滴膠的影響

1.1 PVC 材料的簡介

PVC 是以聚氯乙烯樹脂為主要基料，添加溶劑、助劑和填料，通過物理攪拌在增塑劑中形成的一種分散體。它具有高溫固化、柔性好、密封性好，具備一定的減震性能，耐鹽霧和腐蝕性好，對電泳涂層粘附性極好的優點。

1.2 PVC 材料的關鍵參數及其與滴膠情況的關系

PVC 材料的關鍵參數是黏度和屈服值。

（1）黏度是指流體內部反抗流動的內摩擦力，與分子間的纏繞和分子間的作用力相關，單位Pa·s。

PVC 材料的黏度決定了PVC 材料的稀稠狀態，PVC 材料的黏度越低，PVC 材料越稀，PVC 在噴涂過程中越容易產生滴膠的現象。然而，PVC 材料黏度并非越高越好，當PVC 黏度過高時，會導致PVC 霧化不均，噴涂扇面打不開的現象，影響噴涂質量。

在相同的PVC噴涂軌跡、相同的噴涂溫度（26 ℃）條件下，通過改變PVC 膠的黏度（PVC 材料的施工黏度范圍為1.60～1.80 Pa·s），觀察噴涂后的滴膠情況，如表1 所示。

表1 黏度與滴膠程度關系Table 1 Relationship between viscosity and degree of dripping

由表1 可見，當黏度在1.70～1.75 Pa·s 時，滴膠情況最好，黏度過低時，滴膠情況嚴重。

（2）屈服值是指液體開始流動所需要的最小移動應力。PVC 膠的屈服值與其內部的液凝膠網狀結構的強度有關，屈服值過大，流動性會變差；屈服值過小，容易產生流掛、滴膠等現象。

在相同的PVC 噴涂軌跡、相同的PVC 膠黏度（1.70 Pa·s）及相同的噴涂溫度（26 ℃）條件下，通過改變PVC 膠的屈服值，觀察噴涂后滴膠情況，如表2所示。

表2 屈服值與滴膠程度關系Table 2 Relationship between yield value and degree of dripping

由表2 可見，當屈服值在350～450 時，滴膠情況最好，屈服值過低時，滴膠情況嚴重。

綜上所述，當PVC 材料黏度在1.70～1.75 Pa·s，屈服值在350～450 時，既能保障噴涂的霧化效果，又能改善噴涂過程中的滴膠情況。

2 PVC 涂膠工藝參數及其對滴膠的影響

在現場實際噴涂狀態下，即使PVC 材料的參數控制在最佳使用窗口內，依然會出現滴膠現象。經過跟蹤確認，PVC 滴膠情況主要有3 個關鍵特征：（1）在噴涂溫度較高時易產生滴膠；（2）噴涂較厚的固定區域易產生滴膠；（3）在結構復雜的焊縫區域易產生滴膠。

2.1 噴涂溫度對PVC 滴膠情況的影響

如前文所述，當PVC 材料黏度較低時，易產生滴膠。而PVC 材料的黏度與施工溫度存在著非線性的關系，如圖1所示。當施工溫度越高時，PVC材料的黏度越低；當施工溫度越低時，PVC材料的黏度越高。

圖1 溫度-黏度曲線Figure 1 Temperature-viscosity curve

現場PVC 噴涂設備的施工溫度一般為26～28 ℃。然而，由于受到環境溫度、設備熱交換效率等因素影響，PVC噴涂設備的溫度往往無法精準控制在該區間內。經過實驗，采用同一批次PVC材料（黏度1.74 Pa·s，屈服值389），通過改變噴涂溫度，查看滴膠情況。

由表3可見，現場設備噴涂的最優溫度為26～28 ℃；當溫度在28～30 ℃時，滴膠問題逐漸出現；當噴涂溫度高于30 ℃時，滴膠問題嚴重。

表3 噴涂溫度與滴膠程度的關系Table 3 Relationship between spraying temperature and degree of dripping

針對噴涂溫度造成PVC 滴膠問題的解決措施：

（1）控制環境溫度。滴膠問題在夏季尤為明顯，這主要是由于夏季環境溫度較高，當室溫超過28 ℃時，PVC 膠管內的溫度由于摩擦效應會超過30 ℃，在這種情況下，設備的溫控系統熱交換效率無法滿足現場的實際使用需求。因此，需要將供膠間的溫度穩定控制在23～26 ℃。與此同時，車間溫度應控制在28 ℃以下，以確保PVC 涂膠設備在施工窗口內進行噴涂。

（2）保證噴涂設備熱交換器的熱交換效率。應制定定期的維護保養計劃，至少每月一次對熱交換器進行清潔，防止熱交換器的管路和過濾網堵塞，確保熱交換器的熱交換效率，提高設備噴涂溫控系統的精確性。

2.2 噴涂厚度對PVC 滴膠情況的影響

在實際涂膠過程中發現，PVC 滴膠情況較為嚴重的區域均為膠條重疊的部位，PVC 噴涂的厚度較厚。采用同一批次PVC 材料（黏度1.74 Pa·s，屈服值389），在28 ℃的噴涂溫度下，進一步驗證PVC 厚度對PVC 滴膠情況的影響，結果見表4。

表4 噴涂膜厚與滴膠程度關系Table 4 Relationship between spray film thickness and degree of dripping

由表4 可見，當底部膠條厚度超過3 500 μm 時，PVC 滴膠開始出現；當PVC 厚度超過4 000 μm 時，PVC 滴膠開始大量出現。同時，為了確保車身拼縫的密封和防腐性能，現階段車身底部的膠條膜厚應不小于2 000 μm。然而，在拼縫的交接處，如有2～3 條的PVC 膠條疊加在一起，在這些區域，PVC 膜厚過厚會導致PVC 滴膠。

針對噴涂厚度造成PVC 滴膠的解決措施如下：

（1）減少疊槍區域。通過對噴涂軌跡進行優化，精準地控制PVC 膠條噴涂的起點和終點，避免多條PVC 膠條疊加在一起；

（2）提高疊槍區域槍速。在正常噴涂區域，PVC軌跡以500～600 mm/s 的槍速進行噴涂，至疊槍區域時，PVC 軌跡以700 mm/s 的槍速進行噴涂，以確保即使2條PVC膠條疊加在一起，其膜厚也小于3 000 μm，避免PVC 滴膠問題的產生。

2.3 噴涂角度對PVC 滴膠情況的影響

由于PVC 涂膠采用的是高壓無氣噴涂法，因此，當PVC 涂膠設備對車身底部進行噴涂時，若PVC 膠條不能以垂直的角度噴涂到車身表面，膠條與車身表面的剪切力較大時，PVC 會產生滴膠現象。

為了進一步驗證PVC 噴涂角度對PVC 滴膠的影響，采用同一批次PVC 材料（黏度1.74 Pa·s，屈服值389），在28 ℃的噴涂溫度下，改變PVC 噴涂角度，觀察滴膠情況，結果見表5。

表5 噴涂角度與滴膠程度關系Table 5 Relationship between spray angle and degree of dripping

由表5 可見，當PVC 噴涂角度與車身鈑金面為75°～90°時，PVC 噴涂不會產生滴膠；當PVC 噴涂角度小于60°時，滴膠逐漸產生，而且噴涂角度越小，滴膠情況越嚴重。

針對噴涂角度造成PVC 滴膠的解決措施如下：

（1）針對拼縫進行仿形噴涂。要求噴涂的每個軌跡點的噴涂角度與車身鈑金面均在75°～90°，確保PVC 噴涂時無滴膠產生；

（2）對復雜結構區域拆解噴涂軌跡。在某些拼縫結構復雜的區域，可將噴涂軌跡進行分析和拆解，對拆分區域進行噴涂，使每個區域與車身鈑金面的噴涂角度為75°～90°，在確保防腐密封的前提下，可以妥善解決PVC 滴膠問題。

3 結語

綜上所述，從PVC 材料和噴涂工藝兩個方面提出了影響PVC 滴膠的因素。通過加強對材料的黏度和屈服值的監控，從而保障噴涂的霧化效果，改善噴涂過程中的滴膠情況；控制好噴涂溫度和厚度，并對噴涂角度進行優化，可大幅改善PVC 滴膠情況，減少PVC 材料浪費，降低PVC 廢料處理費用，為精益化生產提供了新思路。