0 引言
隨著社會的進步，人們對汽車的評價不僅限于汽車的動力性能、安全性能、操作舒適性能等，還特別要求汽車漆膜的裝飾性，因此汽車的外觀質(zhì)量也成為人們評價汽車質(zhì)量的重要依據(jù)。以往對汽車漆膜涂層外觀質(zhì)量視覺效果的評估主要是通過它的顏色及肉眼的視覺效果進行，現(xiàn)在對漆膜的影像清晰度及表面是否有橘皮亦提出了要求，波紋大小不同的表面，給人的視覺感官也不同。此時，汽車廠商將漆膜橘皮列為涂裝車間下線檢查工位的必檢項目之一，但是在汽車實際生產(chǎn)過程中，由于汽車使用的板材、涂裝材料、噴涂設備、噴涂環(huán)境、現(xiàn)場工藝參數(shù)管控以及施工工藝等方面的影響，汽車涂膜難免產(chǎn)生橘皮缺陷。橘皮會導致車身鮮映性、豐滿度和平整光滑度等外觀性能下降，會直接影響中高檔轎車的漆膜外觀質(zhì)量。如何解決漆膜橘皮缺陷問題，提高漆膜外觀質(zhì)量是各大汽車廠商都會遇到的一個難題。本文將結(jié)合涂裝實際生產(chǎn)現(xiàn)場，就水性面漆涂膜橘皮的成因，檢測方法以及改善措施等進行分析和探討。
1 橘皮定義及成因
1.1 橘皮定義
橘皮是涂膜表面的一種波浪式紋路，在對車身進行噴涂時漆膜表面出現(xiàn)類似的橘子皮、柚子皮那樣的皺紋。皺紋的凹凸度約3μm左右。我們根據(jù)波長范圍不同分為長波、短波兩種，汽車漆波紋結(jié)構(gòu)的波長一般在0.1到30mm，視覺進行評估時通常用橘皮程度或紋理大小等主觀術語來描述。在高光澤表面能觀察到橘皮，即在亮暗區(qū)域交替的波紋結(jié)構(gòu)，由于表面波紋每點的傾斜度不同，造成入射光線會朝著不同方向放射，只有對應我們?nèi)搜鄯较虻姆瓷涔饩€的部分被視為亮區(qū)域，所以橘皮也可定義為“高光澤表面的波狀結(jié)構(gòu)”。在涂裝車間，車身漆膜表面的橘皮使涂層表面目視有斑紋、未流平的感官。
1.2 橘皮的成因
車身涂層的顏色、光澤、霧影度和表面結(jié)構(gòu)等影響著人們的視覺效果，光澤和影像的清晰度常用來衡量涂層的外觀。但當漆膜表面有橘皮時，細小的波紋會干擾反射影像，使圖像邊緣變得模糊且不再清晰，降低漆膜表面的明亮度或鮮映性，降低漆膜外觀質(zhì)量，所以橘皮是涂裝過程中常見又較難克服的流平性問題（主要是垂直面），影響漆膜表面橘皮的因素包括涂料本身的粘度、底材粗糙度、噴涂工藝、噴涂環(huán)境等很多方面，現(xiàn)在國內(nèi)使用的大部分涂料廠家都會選擇合適的稀釋劑用于調(diào)整涂料粘度，優(yōu)化流平效果，除此之外，現(xiàn)場車身漆膜存在的橘皮缺陷，主要是由生產(chǎn)控制，底材粗糙度、噴涂工藝及噴涂設備等方面造成的。
從涂料本身來說，涂料在配方設計過程中，均會選擇合適的溶劑，添加部分流平助劑，或在現(xiàn)場根據(jù)噴涂環(huán)境添加一些揮發(fā)性較慢的高沸點有機溶劑，確?，F(xiàn)場施工粘度在涂料設計的溫度-粘度曲線范圍內(nèi)，改善涂料的流平性，確保達到合格的漆膜外觀質(zhì)量。
從噴涂工藝方面，噴涂的壓力、噴涂量、噴涂距離、走槍速度、一次噴涂的厚度、流平時間、流平溫度等均影響漆膜流平，噴涂方面，選擇霧化性能良好的噴涂設備，使涂料達到良好的霧化效果。膜厚對橘皮的也有影響，主要是波長光譜有助于優(yōu)化表面外觀，調(diào)整合適的涂層厚度，在控制到清漆不流掛的限度下，增加清漆層厚度可改善流動和流平性能，并且適當?shù)难娱L流平時間。綜上所述，漆膜橘皮是由多方面因素引起的。
2 漆膜橘皮檢測方法
2.1 目視法
在涂裝檢查工位，用人眼聚焦在車身漆膜的光源反射影像上，進行目視主觀定性分析反射光的清晰度就可以從視覺上評估漆膜外觀效果。當眼睛聚焦在光源的反射影像上時，評估成像質(zhì)量，在漆膜外觀較差的情況下，燈管在漆膜表面看起來模糊且不清晰，燈管的邊緣有不同程度的彎曲，漆膜表面的橘皮就比較明顯，漆膜橘皮較嚴重的車身，還可以通過用手在車身表面觸摸的方式進行主觀分析判定；外觀較好的漆膜，燈管可獲得清晰的反射，橘皮就不明顯。目視測量法受檢測環(huán)境、檢測人員的視力、心情、眼睛聚焦的位置及個人經(jīng)驗影響很大，評估時主要通過用橘皮程度或者紋理大小等主觀術語來描述，不能確保汽車漆膜有一致的外觀質(zhì)量。
2.2 儀器測量法
為了汽車漆膜外觀質(zhì)量得到可靠而實際的質(zhì)量保證，需要用客觀的、可測量的標準進行衡量，對汽車漆膜外觀準確的定量特征描述不僅能幫助控制漆膜質(zhì)量，也可以提高漆膜質(zhì)量和改善制造工作。目前汽車行業(yè)普遍采用橘皮儀來測量漆膜表面橘皮的質(zhì)量，橘皮儀可模擬視覺觀察，儀器的光學系統(tǒng)掃描表面波紋的亮/暗區(qū)域，就像人眼一樣，橘皮儀的測量觀測原理為，使用60°的點狀激光光源作為入射角照射漆膜表面，而探測器在對面的相同角度上測量反射光，橘皮儀在被測漆膜表面緩慢均速推動10cm的距離內(nèi)，測量逐點的反射光強度，得到被測漆膜表面的光學輪廓，橘皮儀根據(jù)表滿波紋的大小來分析橘皮，為模擬人眼在不同距離上的分辨率，將被測物表面機械輪廓的結(jié)構(gòu)尺寸>0.6mm的測量數(shù)據(jù)定為長波（LW），將結(jié)構(gòu)尺寸<0.6mm的數(shù)據(jù)定為短波（SW）。長波主要受涂料的流平性、膜厚及車身外觀設計的影響，短波主要受底材（鋼板、電泳）粗糙度的影響較大。
3 橘皮原因分析及改善措施
引起水性面漆漆膜橘皮超出標準的原因有多種多樣，因此一旦現(xiàn)場出現(xiàn)橘皮不達標的問題，應如何去快速分析原因及改善橘皮，確保橘皮達標是我們關注的重點。根據(jù)我們在實際生產(chǎn)過程中的不斷摸索及總結(jié)，形成了一些水性面漆橘皮原因分析方法及改善措施，但是由于影響漆膜橘皮的因素很多，所以，才需要通過進一步的試驗驗證才能確定最終的原因并采取最終的解決措施。
3.1 噴涂材料的影響
現(xiàn)場漆膜出現(xiàn)橘皮與涂裝材料有很大的關系，如涂料的流平性差、粘度過大或稀釋劑配比不當?shù)染蓪е缕崮こ霈F(xiàn)橘皮。生產(chǎn)線工藝、設備等確定后，根據(jù)實驗室驗證，選擇合適的涂料滿足生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)要求。正常生產(chǎn)的涂料出現(xiàn)橘皮后，檢測輸調(diào)漆溫控系統(tǒng)、檢測輸調(diào)漆循環(huán)罐內(nèi)涂料的溫度-粘度曲線，確保都在工藝范圍內(nèi)，否則調(diào)整涂料粘度。
3.2 底材粗糙度影響
3.2.1 板材粗糙度對外觀的影響
汽車車身外板要求兩面中較好的一面不應有影響涂漆后的外觀質(zhì)量的缺陷，如板材表面粗糙度太大，為使涂料能完全遮蓋住底材表面，將增加涂料損耗，增加涂裝成本，因為波峰上的涂層厚度比波谷低，而波峰上的膜厚是決定涂裝質(zhì)量的最重要因素。在生產(chǎn)現(xiàn)場，跟蹤不同粗糙度板材的車身，檢測相同部位電泳前后車身外板的表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)電泳后漆膜粗糙度與電泳前板材粗糙度程正相關關系，繼續(xù)跟蹤不同粗糙度的板材涂裝相同面漆后漆膜外觀數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)用粗糙度低的板材SW數(shù)據(jù)比粗糙度高的板材SW數(shù)據(jù)低20 %左右。所以板材粗糙度對涂裝SW有較大影響，建議板材粗糙度控制Ra≤1.0μm。詳見表1。
表1 不同板材粗糙度涂裝后面漆漆膜外觀檢測數(shù)據(jù)
板材
板材粗糙度
磷化粗糙度
電泳粗糙度
中涂
面漆
光澤（60°）
LW
SW
光澤（20°）
DOI
LW
SW
1#
1.31
1.25
0.22
92.7
22.4
38.1
94.8
93.7
9.8
19.3
0.22
93.3
21.4
39.1
94.8
91.8
10.6
23.4
2#
1.17
1.28
0.2
91.5
23.2
43.2
94.3
91.1
12.9
24.9
0.23
91.1
23.1
43.5
92.1
92.5
12.9
23.6
3#
0.94
0.89
0.18
91.7
16
34
94.8
94.8
8.9
14.6
0.23
93
19.6
37.6
93.5
94.3
8.8
14
4#
1.3
1.18
0.21
93.4
17
35
93.1
93.7
6
16
0.21
93.4
15
24
94.3
92.8
9.7
17.7
3.2.2 電泳漆膜質(zhì)量影響
對相同粗糙度的板材進行磷化處理后，人工控制分別生產(chǎn)不同粗糙度的電泳漆膜，然后噴涂相同的中涂和面漆，檢測試板面漆漆膜外觀數(shù)據(jù)（見表3）。試驗結(jié)果顯示，相同粗糙度板材，不同粗糙度的電泳漆膜，對中涂及面漆的外觀質(zhì)量影響明顯，但是基本上電泳后粗糙度控制在Ra≤0.3μm以內(nèi)，面漆漆膜外觀質(zhì)量可滿足標準要求。
表2 不同電泳粗糙度板材涂裝后面漆漆膜外觀檢測數(shù)據(jù)
電泳板
電泳粗糙度
中涂
面漆
光澤（60°）
LW
SW
光澤（20°）
DOI
LW
SW
1#
0.16
91.5
11.3
20.3
94.8
94.9
7.1
13.7
0.16
91.4
19.4
31.3
94.5
94.4
9.2
13.8
2#
0.23
91.8
18
32
94.1
94.3
10.6
16.4
0.23
91.7
21.2
39.5
94.2
92.8
9.9
21.4
3#
0.3
91
24.8
41
93.5
90.1
12.1
23.4
0.3
91
29
50
93.2
90.2
10
27.4
3.2.3 中涂的影響
現(xiàn)場驗證相同板材、電泳、面漆，配套不同中涂，外觀質(zhì)量較差的中涂對面漆漆膜外觀質(zhì)量影響較大，部分中涂由于光澤過低，導致中涂的LW、SW無法檢測數(shù)據(jù)。通過實驗驗證發(fā)現(xiàn)，中涂應選擇對電泳涂層填充效果好，抗流掛和流平性能好的涂料，且現(xiàn)場需要對中涂增加LW、SW的控制。
表3 不同中涂板材涂裝后面漆漆膜外觀檢測數(shù)據(jù)
中涂
中涂
面漆
光澤（60°）
LW
SW
光澤（20°）
DOI
LW
SW
1#
91.5
19.1
36.4
94.7
92.1
10.6
19.4
92.5
17.3
33.6
94.6
93.7
8.1
19.4
2#
16.5
光澤過低，儀器無法檢測
92.7
79.7
18.9
37.5
16.7
93
78.2
16.2
37.6
3.3 施工工藝的影響
對傳統(tǒng)水性3C2B工藝而言，噴漆室內(nèi)的溫度、濕度、風速等工藝參數(shù)決定了噴漆室的噴涂環(huán)境，車身在噴漆室內(nèi)噴涂時，不同的噴漆環(huán)境會影響噴涂到漆膜表面涂料的溶劑含量，進而影響漆膜表面的流平效果。漆膜表面的橘皮對噴涂環(huán)境的溫度變化最為敏感，超過2℃的溫差，對漆膜表面的橘皮數(shù)據(jù)變化很大，所以在生產(chǎn)現(xiàn)場，要控制噴涂環(huán)境溫濕度、風速在工藝要求范圍內(nèi)，清漆噴涂后，延長流平時間對漆膜外觀有利，但是生產(chǎn)現(xiàn)場節(jié)拍已在工藝設計時確定，所以降低流平室溫度及補充流平室新鮮空氣的比例是有效的方法之一。
一般而言，涂料在水平區(qū)域的流動和流平性能較好，即長波（LW）值較小，所以漆膜烘干方式對橘皮長波（LW）的產(chǎn)生也有影響，但對短波（SW）值影響不大。所以水性面漆在烘干時應升溫緩慢，升溫時間在8min左右為好。表4為生產(chǎn)現(xiàn)場正常工藝參數(shù)下的漆膜外觀數(shù)據(jù)表。
表4生產(chǎn)現(xiàn)場漆膜外觀數(shù)據(jù)表
序號
位置
膜厚
DOI
LW
SW
光澤（20°）
1
左前門（前）
119
91.9
6.1
12.2
91.9
2
左前門（后）
110
91.9
4.6
10.9
91
3
左后門（前）
113
91.9
6.4
13.6
91.9
4
左后門（后）
111
91.8
4.9
13.2
91.4
5
左后翼子板
114
90.1
8.1
14.9
91.9
6
尾門
128
90.0
8.4
13.0
91.5
7
右后翼子板
105
91.1
7.4
18.2
91.9
8
右后門（后）
110
91.3
6.3
15.4
91.1
9
右后門（前）
108
90.7
7.1
13.4
90.1
10
右前門（后）
121
92.1
4.8
12.1
91.7
11
右前門（前）
113
90.9
6.7
13.2
91.5
12
引擎蓋（右）
113
90.4
4.4
10.2
92.2
13
引擎蓋（左）
105
90.4
4.0
12.0
91.7
平均
113
91.1
6.09
13.25
91.52
4 結(jié)論
生產(chǎn)現(xiàn)場在涂裝材料、涂裝工藝、涂裝設備等方面造成漆膜橘皮的原因很多，在出現(xiàn)漆膜弊病時，需要仔細分析，綜合考慮各方面因素的影響并加以判定，及時解決現(xiàn)場問題，減少對生產(chǎn)現(xiàn)場帶來的不良影響，并在日常工作中做好預防工作，保證爭產(chǎn)現(xiàn)場生產(chǎn)出合格的高質(zhì)量的產(chǎn)品。
隨著汽車市場競爭的日趨激烈以及環(huán)保呼聲的日漸增高，汽車涂裝工藝正朝著減少環(huán)境污染、降低設備投資、提高生產(chǎn)效率、節(jié)省能源消耗等方面發(fā)展。目前國內(nèi)汽車涂裝技術發(fā)展的主要方向是緊湊型、水性化。本文對水性面漆在生產(chǎn)調(diào)試過程中易出現(xiàn)的橘皮外觀質(zhì)量問題進行詳細的闡述，對水性面漆在應用過程中的工藝調(diào)試和質(zhì)量管控方面具有一定的參照意義。
詳情見《現(xiàn)代涂料與涂裝》2017年第5期
