林树莹 丁华 欧阳琰 梁孝可 孙军辉 卢芝劲
广汽本田汽车有限公司 广东省广州市
摘要：本文针对汽车四门两盖包边位密封胶鼓泡不良问题进行剖析，从密封胶鼓泡形成原理、鼓泡形成过程展开描述，提取导致四门两盖包边位鼓泡的影响要素，探究折边后包边厚度、四门两盖包边内焊接黑胶涂布方式、密封胶材料本体、涂布状态以及烘烤温度等对鼓泡不良的影响，并分析改善方面。同时，阐述了对应包边位密封胶鼓泡不良的修复处理方法，提升整车车身四门两盖包边位外观品质。
关键词：包边位、密封胶、鼓泡不良、包边空隙
1、前言
汽车生产中涂装领域通常包括密封胶涂布工序，主要是在焊接后的车身夹缝处涂布密封胶用于密封夹缝，起防水、防锈作用。焊接后的车身四门两盖边缘包边后也需要涂布密封胶，且该区域处于裸露状态，对外观要求极高。涂装领域的密封胶本体材料主要包含PVC树脂、增塑剂、填料、稀释剂及吸湿剂，并且需要经过密封胶烘烤完成固化。
热塑性密封胶材料固化过程中经常会出现鼓泡不良等缺陷，严重影响整车外观品质并且对返修出荷造成不小压力。本文从密封胶鼓泡形成机理作为切入点，探究折边后包边厚度、四门两盖包边内焊接黑胶涂布方式、密封胶本体材料、密封胶涂布状态及烘烤温度等对鼓泡不良的影响，并分析改善方向。此外，本文对四门两盖包边位密封胶鼓泡的修复处理方法也进行说明。旨在从源流削减包边位密封胶鼓泡不良、提高鼓泡不良返修效率并改善包边位密封胶外观品质。
2、密封胶鼓泡不良形成机理
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图1 是密封胶未出现鼓泡不良的正常状态，此时包边位整体包边平整、折边位黑胶填充饱满，压边后延展性、流动性强使黑胶完全填充，包边位间隙小，空气含量极低，故不会产生鼓泡。而图2、3 均为鼓泡不良状态，图2是黑胶填充量不足导致包边后延展不足从而形成较大包边空隙；图3为折边位包边压紧不良，包边间隙偏大使得折边位空隙大，空气含量高，密封胶涂布后局部形成一个存有空气的空腔。涂布密封胶后当经过烘炉烘烤时，空气受热膨胀而气体无法排出从而形成鼓泡不良，如图4；若密封胶材料韧性不足，鼓泡后可能导致鼓泡位开裂、穿孔（图5）；若密封胶材料韧性较大，空气受热膨胀形成鼓泡不良后，环境温度下降后使得空气收缩，导致鼓泡位置凹陷（图6）。
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3、密封胶鼓泡不良影响要素及改善方向
（1）四门两盖折边位黑胶填充量：
折边位黑胶填充量是直接影响包边间隙空气含量的关键因素，而影响黑胶填充量的工艺要素则包括黑胶喷涂工艺、黑胶吐出量、黑胶与折边边距、黑胶宽度及密度等。如图7为黑胶旋喷工艺，自动化旋喷工艺可以提高黑胶吐出量的均匀性及喷涂稳定性。提高黑胶吐出量、缩小黑胶与折边边距、增大黑胶宽度和密度均对削减密封胶鼓泡是有利的，但同时可能会导致包边后过多黑胶溢出，诱发其他不良。若黑胶吐出量不足、与折边边距大、黑胶较稀疏时包边压紧后包边间隙内黑胶填充量不足，将会形成空腔，空腔间隙内藏有空气，烘烤后诱发密封胶鼓泡。因此，黑胶涂布需要在保障包边后黑胶不溢出与尽量将包边位填满黑胶两者之间取得平衡。
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图7
（2）四门两盖包边厚度：
四门两盖焊接折边工艺是指通过将冲压外板的上翻或者下翻折边与内板结合在一起的合成工艺，既可以保证合成总成件后的机械强度，又使得四门两盖外观平滑且美观。主要包含压边及滚边两种，两种技术均应用广泛。
四门两盖包边厚度指的是折边位包紧后两层板材的整体厚度，可以由此推断包紧程度及包边间隙大小。通过四门两盖折边位黑胶填充量及包边厚度结合可以反映局部包边内空腔的空气含量。对应到不同车型不同车门的结构，包边后会有相应的包边厚度管理基准。当包边厚度超基准上限，密封胶涂布后会直接导致空腔增大，空腔中空气含量增多从而诱发密封胶鼓泡不良产生；当包边厚度低于基准要求，包边压紧后将会直接导致折边位钣金，影响外观，因此需要严格按包边基准进行管理。
（3）密封胶材料本体性能：
密封胶涂布在四门两盖包边位之后是呈湿胶状态，不允许触碰且放置长时间后会下坠，因此密封胶涂布后需要经过一道密封胶炉进行烘烤使其固化。热塑性密封胶固化过程是一个不可逆的凝胶过程，并且固化后再受热仍会出现软化，密闭的鼓泡会继续二次鼓泡。因此，为削减密封胶鼓泡不良，可以从密封胶本体硬度、塑化温度、熔融状态下触变性三大方面考虑。
密封胶本体填料含量增大、粒径增粗可以提高材料硬度，有利于抑制密封胶鼓泡不良，但同等粘度下，填料含量增大会降低可喷涂性，影响密封胶枪嘴出胶；填料粒径增大，也会使得本体中碳酸钙更容易析出，导致密封胶发黑不良显著。而决定塑化温度的关联因素为增塑剂含量，当密封胶PVC树脂在烘烤过程中，增塑剂将逐渐分散进入密封胶粒子中，可吸收、渗透等分子相互作用，此过程中流动性逐渐减低，凝胶逐渐形成，即为固化。当增塑剂含量增大，塑化温度低，密封胶胶膜更易产生力学性能，韧性增大从而有利于抑制鼓泡；但增塑剂含量偏大也会导致增塑剂析出，体现在密封胶涂胶固化后，较薄的位置出现发黑不良，返修难度也极大。当然也可以选择具有较低凝胶化温度的增塑剂，使树脂材料在低温时吸收增塑剂后变得更膨润，流动性减弱来提高抗鼓泡能力。
熔融状态下触变性由附着力促进剂种类及含量决定，不同种类附着力促进剂熔融状态下触变性存在差异，考虑密封胶本体体系，需要选择与系统匹配的附着力促进剂；当附着力促进剂用量偏低，熔融状态下触发性也会降低，有利于抑制鼓泡产生；但同时会出现附着力减弱的风险，而对密封胶性能而已，附着力是一个关键性能，通过减少附着力促进剂含量来抑制鼓泡非可行方案。
针对鼓泡现象，密封胶本体材料可调整的方向主要是填料含量、粒径以及增塑剂含量及种类，但可能会次引发密封胶发黑、增塑剂析出等不良。
（4）密封胶涂布状态及烘烤温度：
若上述四门两盖折边位黑胶填充量不足，四门两盖包边厚度超基准时则极大可能导致密封胶涂布后包边位形成局部空腔，藏有空气，经烘烤后出现鼓泡不良。此时只能通过优化密封胶涂布状态来起到减缓作用，无法从源流上杜绝。当产生鼓泡时可以通过增大密封胶厚度来减少密封胶鼓泡的尺寸，因为密封胶的抗变形能力可以随着厚度的增大而增大，一定程度上有利于减缓鼓泡的形成，从而减小鼓泡直径。
在密封胶固化烘烤时，随着温度逐渐上升，密封胶力学强度随之增大，此时空隙内空气压力也在逐渐增大并且同温度T呈线性关系：P（压）=nRT/V。当密封胶力学强度大于空气压力则可以减缓鼓泡产生。即升温缓慢有利于抑制鼓泡，但在生产过程中难以实现，需要牺牲生产稼动及车间内空间，且若固化不充分也会对后工序的施工作业带来极大麻烦，如碰花密封胶、作业后导致车身密封胶粘附等。
4、密封胶鼓泡修复处理办法
（1）打磨工序开孔以减少面涂炉后密封胶鼓泡不良恶化趋势
前文提过热塑性密封胶固化过程是一个不可逆的凝胶过程，并且固化后再受热仍会出现软化，密闭的鼓泡会继续二次鼓泡。因此在密封胶烘烤后的打磨工序已可以初步看到鼓泡不良，为减少后工序返修压力，可采用在打磨工序利用尖针先将鼓起的气泡刺穿，挤压掉空腔内的空气再补上微量湿胶填平再进行后工序的加工。该方式可以遏制密封胶泡的继续增大，减少后工序修复包括喷漆作业工时。
（2）常规密封胶鼓泡修复方法
针对上述说到的鼓泡位开裂、鼓泡后穿孔、鼓泡位置凹陷等不良均可采用以下常规修复手法：（a）将鼓泡不良部位纵向切除（图7）；（b）填充密封胶（图8）；（c）风筒表干（图9）；（d）面漆喷涂及烘烤。
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（3） 仿形工具修复方法
仿形工具修复法适用于采用机器人打胶工艺的涂装车间（图11），因其喷涂稳定性高、密封胶胶形、胶径固定，因此可以采用仿形工具提高密封胶填充效率及返修后外观。修复操作手法与常规方法相同，仅是在填充密封胶步骤时采用该工具将密封胶拉延成形即可（图12）。
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5、总结
整车四门两盖包边位密封胶鼓泡不良一直以来都是困扰涂装领域的大难题，因其形成机理复杂，跨领域关联因素多，难以完全杜绝其不良产生。因此需要通过不断探究、结合现场经寻找主因及变化点，进行有效调整并使其维持稳定，从源流上削减密封胶鼓泡不良的发生率或减小鼓泡程度。同时还需要不断创新、尝试返修处理办法，尽可能减少返修工序的作业工时，提高返修效率及品质。因此，密封胶鼓泡不良课题是一项需要不断研究、持续改善的品质工作。
参考文献：
【1】张连胜，邓志锋，陈晨光. 车门折边处密封胶涂布方式的分析及改进[J]. 汽车材料与涂装2020.22.047.
【2】曹伟,任孝静,王彦龙. PVC气泡问题的产生及预防控制措施[J].汽车工艺与材料,2015(12):36-37.
【3】乔辉, 增塑剂与密封胶糊凝胶化性能关系的研究[J], 精细石油化工, 1991，（2）：17-22.
作者简介
林树莹，女，硕士研究生，汽车制造涂装领域工程师，就职于广汽本田汽车有限公司涂装三科，主要从事汽车涂装领域现场工艺、品质及材料管理。