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电泳底漆重涂配套性不良的事故分析

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    1引言

      为确保整车尤其是底盘部件在海运中的防锈质量,目前各大汽车厂在对出口商用车整车采取喷蜡防护的同时,对底盘件的涂层也制定了严格的标准,以不断提升涂层质量。本公司根据多年出口车的防锈经验和海外市场需求,对出口车底盘件要求涂层总厚度不小于40μm,涂层综合性能满足出口车质量标准。为满足该出口车标准要求,本厂对出口车部分底盘件采用“电泳底漆+高压静电粉末喷涂”的方式,其工艺流程如下:电泳前处理(脱脂→水洗→表调→磷化→水洗→水分烘干)→电泳及后冲洗→电泳漆烘干(180℃,30min)→转挂→高压静电粉末喷涂→粉末固化(180℃,25min)采用该生产工艺,漆膜总厚度为70~100μm,附着力为0级,中性盐雾试验超过800h,涂层综合性能优异,并且涂层质量一直稳定。但在2009年10月中旬,粉末重涂后零件出现大面积严重缩孔,且主要集中在零件的拐角处,漆膜附着力极差。漆膜缺陷如图1所示。针对问题出现的时间和状况,通过对生产线的工况进行逐一分析,并结合相关文献资料[1],可能有如下几个原因造成粉末重涂时涂层出现缩孔现象:①压缩空气不干净,含油、水过多;②电泳底漆固化不充分;③电泳底漆漆膜接触外界污物,被污染;④电泳漆中的某种成分在烘干过程中释放出来附着在电泳漆膜表面,改变了漆膜表面性质。

      2事故试验分析与验证

      针对上述可能造成粉末涂层出现缩孔的因素,通过试验逐步进行分析研究。

      2.1压缩空气不干净,含油、水过多

      本厂采用WZG-6/8型无热再生空气干燥器,压缩空气经除油、干燥气处理后,各项参数均能满足粉末喷涂的要求,其具体指标如下:压力为0.6~0.8MPa,露点温度不大于-40℃,油、水等杂物满足标准要求。同时,进行如下试验:采用同型号的零件,一部分电泳后再喷涂粉末,其余零件经过前处理后直接喷涂粉末。试验结果为:电泳后再喷涂粉末的零件,漆膜表面出现大面积缩孔、附着力极差;而直接进行粉末喷涂的零件,漆膜外观良好、附着力优异。据此可排除压缩空气不干净,含油、水过多造成的缩孔。

    2.2电泳底漆固化不充分

      电泳涂装过程中,若烘干工艺控制不严格,如烘干温度或时间达不到最低要求,就可能造成解封后含异氰酸酯基团的固化剂反应不完全而存留在电泳漆膜表面,造成电泳漆膜表面性质发生变化而导致与面漆配套不佳[1]。为验证此因素,对电泳后漆膜质量进行检查,其硬度为2H,附着力为0级,漆膜质量完全满足原漆技术指标;同时,用蘸有丙酮的脱脂棉在电泳漆膜上用力(约9.8N)反复擦拭10次后,涂层表面状态良好、纱布上无任何漆膜;再将电泳漆后的底盘件在粉末喷涂线油漆固化炉中进行180℃、25min的二次固化,最后再进行粉末重涂,发现漆膜依然存在大面积缩孔、附着力极差。据此可排除电泳底漆固化不充分造成的缩孔。 

      2.3电泳底漆漆膜接触外界污物被污染

      为验证电泳底漆漆膜接触外界污物被污染,采取了如下验证方案:①对电泳底漆漆膜用二甲苯擦拭,晾干后再进行粉末喷涂;②取电泳槽槽液在实验室制电泳样板,然后再进行粉末重涂。二甲苯擦拭后的零件,重涂漆膜外观质量有所改善,但依然存在严重缩孔,附着力基本无改善;在实验室制作的电泳样板,粉末重涂后其效果与电泳线生产线的情况完全一样:大面积缩孔,附着力极差。据此可排除电泳底漆漆膜接触外界污物被污染造成的缩孔。

      2.4电泳漆中的某种成分在烘干过程中释放出来附

      着在漆膜表面,改变了漆膜表面性质在多方查找原因未果的情况下,与电泳漆生产厂家沟通得知:电泳线最近使用的是10月20批次原漆,厂家在检验发现外观质量不佳的情况下加入了台湾德谦公司的435流平剂,于是怀疑有可能是该流平剂导致的缩孔及附着不良。为验证该因素,进行如下试验:分别取10月20批次原漆和9月10批次原漆(不含435流平剂),重新制作电泳漆样板,再进行粉末重涂,10月20批次原漆存在大量缩孔,并且附着力极差,与现场反映的情况一致;而9月10批次原漆正常,据此基本可判断是435流平剂造成电泳后重涂性不良,结果见图2。 

      3结果分析与讨论

      流平剂是涂料助剂之一,它能赋予涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。435流平剂的主要成分为改性聚硅氧烷,属于有机硅树脂类助剂,该助剂具有较低的表面张力,通过在主链的侧基接入带有反应性的官能团羟基进行的改性[2]。 

    该流平剂可用于解决金属、聚合物及木质底材由于脱膜剂和润滑油等污染引起的涂料表面缩孔问题,加入涂料中,可显著降低涂料的表面张力,减少涂膜表面张力梯度,促进涂膜流平性能,防止发花、橘皮,提高对底材的润湿性,增加附着力,减少缩孔、针孔等涂膜表面弊病。但由于采用反应性官能团进行改性,其在成膜过程中与树脂或固化剂发生交联反应,在漆膜表面富集大量的甲基基团,漆膜表面张力变得极低。根据液体展布理论:当重涂涂料的表面张力大于底漆漆膜的表面张力时,会造成湿膜润湿展布困难,漆膜产生弊病,严重影响重涂涂层的外观和层间附着力[3]。为了系统了解435流平剂添加量对粉末喷涂重涂性的影响,做了不同添加量(从无到0.3‰)的电泳板,再进行粉末喷涂观察重涂性情况。 

      4结语 

    重涂配套性的影响因素有很多,其中涂层表面张力是一个极其重要的因素。如果底漆的表面张力过低,将给后续重涂配套性带来很大问题,甚至无法进行重涂。根据本次质量事故和对有机硅类流平剂的重涂配套性研究,笔者认为:电泳底漆中应尽)量不加入对涂层表面张力影响较大的助剂,如有机硅类流平剂,特别是未改性的聚硅氧烷、反应性官能团改性的聚硅氧烷,因为该类流平剂在含量仅为0.025‰时,重涂附着力明显下降、漆膜外观开始变差。之外,用户在对电泳底漆进行检验时也应根据使用情况抽查其重涂配套性,涂料厂家在变更流平剂类助剂配方时应与用户提前沟通并做好相关的工艺试验,确保重涂配套性,以免出现不可挽回的损失。




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