汽車修補漆雨后起泡問題解析

       隨著汽車的保有量越來越大，汽車后市場中的漆膜修補的規(guī)模也越來越大。據新華網2013 年1 月30 日電，截至2012 年底，中國機動車保有量已達2.4億輛，機動車駕駛人達2.6 億人。其中汽車駕駛人年增長2 647 萬人，首次突破２億人。龐大的基數(shù)造就了繁榮的汽車后市場。根據慧聰網2012 年6 月26 日《2012 年我國汽車修補漆市場分析以及預測》中的報道，2012 年我國汽車產業(yè)共需要汽車涂料52 萬t 左右，其中新車用漆約27 萬t，修補漆約10.3 萬t，零部件漆和PVC 抗石擊涂料達14.6 萬t 左右。修補漆已占到涂料總用量的20%。雨后起泡是漆膜修補后容易發(fā)生的一個典型問題，其不易現(xiàn)場檢查且危害嚴重，給漆膜修補帶來了很大的困擾。通過對問題的大量調研、分析，經過兩年多的實驗及驗證，確定了問題發(fā)生的原因和解決方案，最終解決了該問題。

 

1.1 汽車漆膜修補工藝介紹

       目前各汽車修理廠對漆膜修補工藝掌握均比較成熟，工藝也比較固定。典型的修補工藝如下（帶括號的工序根據實際情況可予以省略）：

        （鈑金修整）→表面溶劑擦拭→（噴涂富鋅底漆）→閃干→（刮涂原子灰→烘干或晾干→濕打磨→烘干或晾干→溶劑擦凈）→噴涂中涂漆→烘烤→濕打磨→晾干或壓縮空氣吹干→噴涂色漆→閃干→噴涂雙組分清漆→閃干→烘干。汽車涂層的修補通常需要數(shù)小時到數(shù)十小時。

1.2 問題描述及特征

       經對起泡的漆膜樣本進行整理、歸納，有以下特征：漆膜出現(xiàn)起泡幾率根據修理廠的不同而有明顯區(qū)分，最多可達約20% ；與所用的涂料無明顯的對應關系；通常發(fā)生在夏季；雨后或下雨過程中出現(xiàn)，尤其以雷陣雨后出現(xiàn)較為明顯；有時起泡會自然消失，也會反復發(fā)生；嚴重的起泡導致漆膜層間附著力下降，挑開小泡后有時能夠發(fā)現(xiàn)漆膜上殘留白色的小點；通常發(fā)生在原子灰與中涂層之間。

1.3 問題分析

       發(fā)生漆膜雨后起泡可能的原因有：漆膜不干，殘留的溶劑在外界溫度升高時揮發(fā)形成溶劑泡；漆膜的耐水性差，水滲透入漆膜中（中涂層和面漆層是半透膜，水分子能夠滲透，但電泳層很難滲透），外界溫度升高時層間壓力增大從而導致漆膜起泡；漆膜層間存在鹽類，外界濕度大時，吸收外界的水分，當外界溫度升高時，層間壓力增大而導致漆膜起泡。通過對實物的確認，分析認為發(fā)生問題的漆膜的耐水性差，可能遭受了污染，尤其是鹽類的污染�？紤]到清漆為雙組分清漆，能夠自然干燥，部分車輛又是很長時間后才發(fā)生此問題，排除清漆漆膜不干導致的溶劑泡。通過對工藝流程的反復確認，認為過程中能夠出現(xiàn)鹽類的可能性有2 個：打磨用水和操作人員手上的汗液。打磨用水為工業(yè)用水，不同區(qū)域的工業(yè)用水電導率為130~239 μS/cm（此處指水的終端，即在出水口進行取樣），差異較大，但并無明顯的超標（涂裝前處理及打磨用水一般要求電導率在200 μS/cm 以下）。汗液的成分主要是水、NaCl、少量尿素、乳酸、脂肪酸等，其中的鹽類對涂層起泡有促進作用。

 

       主機廠在進行涂裝作業(yè)時一般不使用原子灰，雙組分清漆的使用比例也較�。�目前國內的華晨寶馬、北京奔馳、長城汽車徐水哈弗分公司等使用雙組分清漆），在工藝控制上也比較嚴格。那么，在材料和工藝過程中哪兒出現(xiàn)了問題呢？根據我們的初步分析，原子灰可以作為一個問題因素進行試驗驗證。為此，針對水質、汗液及原子灰3 個因素按全面實驗法進行耐水試驗。試驗方法和結果見表1。

全面實驗法耐水實驗結果

       通過以上實驗結果可知，涂裝材料（電泳漆、原子灰、中涂漆、面漆）本身按工藝施工并不會造成漆膜起泡；而汗液在涂層之間則會造成漆膜起泡；原子灰的存在則顯著增強了這一趨勢。通過另外的實驗證明，在中涂層表面沾有汗液會造成中涂層與面漆層之間漆膜起泡。這足以證明汗液對于涂層的危害。而原子灰雖然本身并不會導致漆膜耐水性能下降，但極大提升了汗液存在的危害。通過分析認為，原子灰本身的細度（30~50 μm）較中涂漆、實色面漆（10 μm）大，且涂層較厚（實測修補后厚度可達200~500 μm），吸收水分的能力較大，汗液更易殘留在原子灰中。由于漆膜是半透膜，外界濕度較大時水分能夠滲透進涂層，與鹽類結合，當內壓力過大時造成漆膜起泡。在此次試驗中，采用自來水進行打磨與使用純水打磨的區(qū)別不大。

 

       市售的原子灰在維修市場目前沒有理想的替代方案，通過取消原子灰來實現(xiàn)漆膜耐水性能的提升目前不可行。針對原子灰打磨時需要裸手接觸的問題，可采用戴膠皮手套來解決，但僅能保證冬季可行。根據主機廠的實際操作經驗，夏季戴膠皮手套會導致手指發(fā)白，嚴重的可發(fā)生蛻皮等現(xiàn)象，影響操作人員的健康。為此，我們采用了定期（2 h）洗手的工藝要求，體現(xiàn)在修補上，就是進行濕打磨的操作人員每次打磨前均進行洗手，洗去手部的油污及汗?jié)n。中涂或面漆前采用溶劑擦拭的工藝是增強層間附著力、減少縮孔等漆膜弊病的常用工藝，而水是能夠溶解鹽分的，且成本相對較低。因此將此3 種措施作為方案進行驗證，實驗結果見表2。

實施不同對策對漆膜起泡的影響

       由表2 的實驗結果可見，采用洗手的方式效果顯著，而采用溶劑油或純水擦拭的方式則效果不明顯。由于打磨等涂裝工序需要裸手進行，這就給汗液進入涂層提供了便利。尤其是夏季，由于天氣炎熱，人體出汗較多，很容易將汗液沾在涂層表面。實際采取措施時結合操作人員的習慣，且一般的車輛修補均需要每次進行調色，在工藝中采用每次拆下油箱門后（用于調色）進行洗手作業(yè)。采取此對策后，問題明顯下降，出現(xiàn)漆膜起泡現(xiàn)象的車輛比例不超過1%，至此，問題基本解決。

 

       對于成熟的工藝，要找出導致漆膜弊病的原因往往比較困難。此問題的解決也得益于與主機廠工藝的對比，找出了不同的因素，針對這些不同點進行了驗證，最終找出了問題的癥結所在。通過對不同的實施方案進行分析確定，最終解決了該問題。