浅析PVC 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）

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1.60～1.80 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

由表1 可见，当黏度在1.70～1.75 Pa·s 时，滴胶情况最好，黏度过低时，滴胶情况严重。

（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

由表2 可见，当屈服值在350～450 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1.70～1.75 Pa·s，屈服值在350～450 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。

图1 温度-黏度曲线Figure 1 Temperature-viscosity curve

现场PVC 喷涂设备的施工温度一般为26～28 ℃。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。

由表3可见，现场设备喷涂的最优温度为26～28 ℃；当温度在28～30 ℃时，滴胶问题逐渐出现；当喷涂温度高于30 ℃时，滴胶问题严重。

表3 喷涂温度与滴胶程度的关系Table 3 Relationship between spraying temperature and degree of dripping

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23～26 ℃。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。

表4 喷涂膜厚与滴胶程度关系Table 4 Relationship between spray film thickness and degree of dripping

由表4 可见，当底部胶条厚度超过3 500 μm 时，PVC 滴胶开始出现；当PVC 厚度超过4 000 μm 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 μm。然而，在拼缝的交接处，如有2～3 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500～600 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 μm，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

由表5 可见，当PVC 喷涂角度与车身钣金面为75°～90°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75°～90°，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75°～90°，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。