浅析PVC机器人喷涂滴胶问题的原因及解决方案.pdf

上海涂料SHANGHAI COATINGS第61卷第 4 期2023 年 7 月Vol.61 No.4July.2023浅析P V C机器人喷涂滴胶问题的原因及解决方案张晓清，章 健，刘晓春，强 蔚，汪 松 （上汽大众汽车有限公司，上海 201805）摘要：从材料和喷涂工艺两方面分析了PVC机器人喷涂过程中滴胶产生的原因及其影响因素，并且提出了滴胶问题的解决方案。关键词：PVC涂胶；滴胶；黏度；屈服值；温度中图分类号：TQ 639.3 文献标志码：A 文章编号：1009-1696（2023）04-0059-03收稿日期 2023-03-10作者简介 张晓清（1989），男，硕士，工程师，主要从事PVC涂装机器人仿形优化改进和PVC工艺优化。0 引言PVC是以聚氯乙烯树脂为主要基料的一种塑溶胶，它主要应用于车身的底部和焊缝，具有密封、防腐、减震、隔热、降噪的功能。随着汽车工业的高速发展，传统制造业都在进行精益化生产，以提升产品的竞争力。在PVC涂胶过程中，通常采用的是高压无气喷涂法，而在喷涂的过程中会产生PVC滴胶问题1。该问题不仅会造成PVC材料的浪费，而且还会导致枪嘴堵塞、漏喷、现场施工环境差等问题。因此，解决PVC滴胶问题成为了一个重要的课题。通过分析PVC滴胶产生的原因，从PVC材料和喷涂工艺参数两方面提出改善和解决PVC滴胶问题的新思路。1 PVC材料及其关键参数对滴胶的影响1.1 PVC材料的简介PVC是以聚氯乙烯树脂为主要基料，添加溶剂、助剂和填料，通过物理搅拌在增塑剂中形成的一种分散体。它具有高温固化、柔性好、密封性好，具备一定的减震性能，耐盐雾和腐蚀性好，对电泳涂层粘附性极好的优点。1.2 PVC材料的关键参数及其与滴胶情况的关系PVC材料的关键参数是黏度和屈服值。（1）黏度是指流体内部反抗流动的内摩擦力，与分子间的缠绕和分子间的作用力相关，单位Pa s。PVC材料的黏度决定了PVC材料的稀稠状态，PVC材料的黏度越低，PVC材料越稀，PVC在喷涂过程中越容易产生滴胶的现象。然而，PVC材料黏度并非越高越好，当PVC黏度过高时，会导致PVC雾化不均，喷涂扇面打不开的现象，影响喷涂质量。在相同的PVC喷涂轨迹、相同的喷涂温度（26）条件下，通过改变PVC胶的黏度（PVC材料的施工黏度范围为1.601.80 Pa s），观察喷涂后的滴胶情况，如表1所示。表1 黏度与滴胶程度关系Table 1 Relationship between viscosity and degree of dripping黏度/（Pa s）1.601.651.701.751.80滴胶程度*严重少量无滴胶无滴胶雾化不均注：滴胶程度中的严重是指滴胶质量50 g；少量是指滴胶质量为2550 g。由表1可见，当黏度在1.701.75 Pa s时，滴胶情况最好，黏度过低时，滴胶情况严重。实用技术Practical Technology上海涂料60第 61 卷（2）屈服值是指液体开始流动所需要的最小移动应力。PVC胶的屈服值与其内部的液凝胶网状结构的强度有关，屈服值过大，流动性会变差；屈服值过小，容易产生流挂、滴胶等现象。在相同的PVC喷涂轨迹、相同的PVC胶黏度（1.70 Pa s）及相同的喷涂温度（26）条件下，通过改变PVC胶的屈服值，观察喷涂后滴胶情况，如表2所示。表2 屈服值与滴胶程度关系Table 2 Relationship between yield value and degree of dripping屈服值300350400450500滴胶程度*严重无滴胶无滴胶无滴胶雾化不均注：滴胶程度中的严重是指滴胶质量50 g由表2可见，当屈服值在350450时，滴胶情况最好，屈服值过低时，滴胶情况严重。综上所述，当PVC材料黏度在1.701.75 Pa s，屈服值在350450时，既能保障喷涂的雾化效果，又能改善喷涂过程中的滴胶情况。2 PVC涂胶工艺参数及其对滴胶的影响在现场实际喷涂状态下，即使PVC材料的参数控制在最佳使用窗口内，依然会出现滴胶现象。经过跟踪确认，PVC滴胶情况主要有3个关键特征：（1）在喷涂温度较高时易产生滴胶；（2）喷涂较厚的固定区域易产生滴胶；（3）在结构复杂的焊缝区域易产生滴胶。2.1 喷涂温度对PVC滴胶情况的影响如前文所述，当PVC材料黏度较低时，易产生滴胶。而PVC材料的黏度与施工温度存在着非线性的关系，如图1所示。当施工温度越高时，PVC材料的黏度越低；当施工温度越低时，PVC材料的黏度越高。现场PVC喷涂设备的施工温度一般为2628。然而，由于受到环境温度、设备热交换效率等因素影响，PVC喷涂设备的温度往往无法精准控制在该区间内。经过实验，采用同一批次PVC材料（黏度1.74 Pa s，屈服值389），通过改变喷涂温度，查看滴胶情况。图1 温度-黏度曲线Figure 1 Temperature-viscosity curve表3 喷涂温度与滴胶程度的关系Table 3 Relationship between spraying temperature and degree of dripping喷涂温度/22242628303234滴胶程度*雾化不均 雾化不均 无滴胶 无滴胶少量严重严重注：滴胶程度中的严重是指滴胶质量50 g；少量是指滴胶质量为2550 g。由表3可见，现场设备喷涂的最优温度为2628；当温度在2830 时，滴胶问题逐渐出现；当喷涂温度高于30 时，滴胶问题严重。针对喷涂温度造成PVC滴胶问题的解决措施：（1）控制环境温度。滴胶问题在夏季尤为明显，这主要是由于夏季环境温度较高，当室温超过28 时，PVC胶管内的温度由于摩擦效应会超过30，在这种情况下，设备的温控系统热交换效率无法满足现场的实际使用需求。因此，需要将供胶间的温度稳定控制在2326。与此同时，车间温度应控制在28 以下，以确保PVC涂胶设备在施工窗口内进行喷涂。（2）保证喷涂设备热交换器的热交换效率。应制定定期的维护保养计划，至少每月一次对热交换器进行清洁，防止热交换器的管路和过滤网堵塞，确保热交换器的热交换效率，提高设备喷涂温控系统的精确性。2.2 喷涂厚度对PVC滴胶情况的影响在实际涂胶过程中发现，PVC滴胶情况较为严重的区域均为胶条重叠的部位，PVC喷涂的厚度较厚。采用同一批次PVC材料（黏度1.74 Pa s，屈服值389），在28 的喷涂温度下，进一步验证PVC厚度对PVC滴胶情况的影响，结果见表4。实用技术Practical Technology上海涂料61第 61 卷表4 喷涂膜厚与滴胶程度关系Table 4 Relationship between spray film thickness and degree of dripping喷涂膜厚/m6 0004 0003 5003 0002 5002 0001 500滴胶程度*严重少量少量不滴胶 不滴胶 不滴胶 不滴胶注：滴胶程度中的严重是指滴胶质量50 g；少量是指滴胶质量为2550 g。由表4可见，当底部胶条厚度超过3 500 m时，PVC滴胶开始出现；当PVC厚度超过4 000 m时，PVC滴胶开始大量出现。同时，为了确保车身拼缝的密封和防腐性能，现阶段车身底部的胶条膜厚应不小于2 000 m。然而，在拼缝的交接处，如有23条的PVC胶条叠加在一起，在这些区域，PVC膜厚过厚会导致PVC滴胶。针对喷涂厚度造成PVC滴胶的解决措施如下：（1）减少叠枪区域。通过对喷涂轨迹进行优化，精准地控制PVC胶条喷涂的起点和终点，避免多条PVC胶条叠加在一起；（2）提高叠枪区域枪速。在正常喷涂区域，PVC轨迹以500600 mm/s的枪速进行喷涂，至叠枪区域时，PVC轨迹以700 mm/s的枪速进行喷涂，以确保即使2条PVC胶条叠加在一起，其膜厚也小于3 000 m，避免PVC滴胶问题的产生。2.3 喷涂角度对PVC滴胶情况的影响由于PVC涂胶采用的是高压无气喷涂法，因此，当PVC涂胶设备对车身底部进行喷涂时，若PVC胶条不能以垂直的角度喷涂到车身表面，胶条与车身表面的剪切力较大时，PVC会产生滴胶现象。为了进一步验证PVC喷涂角度对PVC滴胶的影响，采用同一批次PVC材料（黏度1.74 Pa s，屈服值389），在28 的喷涂温度下，改变PVC喷涂角度，观察滴胶情况，结果见表5。表5 喷涂角度与滴胶程度关系Table 5 Relationship between spray angle and degree of dripping 喷涂角度/（）9075604530滴胶程度*不滴胶不滴胶少量少量严重注：滴胶程度中的严重是指滴胶质量50 g；少量是指滴胶质量为2550 g。由表5可见，当PVC喷涂角度与车身钣金面为7590时，PVC喷涂不会产生滴胶；当PVC喷涂角度小于60时，滴胶逐渐产生，而且喷涂角度越小，滴胶情况越严重。针对喷涂角度造成PVC滴胶的解决措施如下：（1）针对拼缝进行仿形喷涂。要求喷涂的每个轨迹点的喷涂角度与车身钣金面均在7590，确保PVC喷涂时无滴胶产生；（2）对复杂结构区域拆解喷涂轨迹。在某些拼缝结构复杂的区域，可将喷涂轨迹进行分析和拆解，对拆分区域进行喷涂，使每个区域与车身钣金面的喷涂角度为7590，在确保防腐密封的前提下，可以妥善解决PVC滴胶问题。3 结语综上所述，从PVC材料和喷涂工艺两个方面提出了影响PVC滴胶的因素。通过加强对材料的黏度和屈服值的监控，从而保障喷涂的雾化效果，改善喷涂过程中的滴胶情况；控制好喷涂温度和厚度，并对喷涂角度进行优化，可大幅改善PVC滴胶情况，减少PVC材料浪费，降低PVC废料处理费用，为精益化生产提供了新思路。参考文献1马忠魁.关于PVC机器人喷涂车身时掉胶问题的研究 J.现代涂料与涂装，2021，12（24）：48-49.张晓清，等：浅析PVC机器人喷涂滴胶问题的原因及解决方案实用技术Practical TechnologyAnalysis of the Causes and Solutions of PVC Robot Spray Dripping ProblemZhang Xiaoqing，Zhang Jian，Liu Xiaochun，Qiang Wei，Wang Song（SAIC Volkswagen Automotive Co.，Ltd.，Shanghai 201805，China）Abstract：The paper analyzed the causes and effects of dripping during PVC robotic coating from both material and spraying process，and proposed solutions to the dripping problems.Key Words：PVC spray；dripping；viscosity；yield value；temperature