乘用車車身漆膜橘皮的成因及其預(yù)防

1、乘用車車身漆膜橘皮的成因及其預(yù)防核心提示：1漆膜橘皮的定義涂層表面類似橘子皮形狀的波紋稱橘皮，它是涂層最常見和難以控制的缺陷之一，已成為國 內(nèi)外各大汽車廠面臨的棘手問題。乘用車面漆外觀質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的市場競爭力，而面 漆橘皮是評價乘用車車身面漆涂裝質(zhì)量的一個重要指標。光澤和映象清晰度常用于控制涂層 的外觀。然而即使光澤度很高的涂膜，其表面的波動度也影響著整個涂膜的外觀，同時認為 光澤測量也控制不了波動的視覺效果，這種效應(yīng)被稱為橘皮。橘皮或微波動是尺寸在0.1 10mm之間的波紋狀結(jié)構(gòu)造成的。在高光澤的涂層表面，人們可看到波狀、明暗相間的區(qū)域。 可以區(qū)分2種不同等級的波動：長波動也稱為橘皮，

2、這是在23m的距離上能觀察到的波 動；另一種叫短波動或微波動，這是間距約50cm處觀察到的波動。要指出的是有時為了遮 蓋底材的表面缺陷或者獲得特殊的涂層外觀會有目的地設(shè)計一定的波動度或波紋結(jié)構(gòu)。因此 橘皮可定義為高光澤表面的波狀結(jié)構(gòu)，其使漆層表面產(chǎn)生斑紋、未流平的視覺外觀。粉 末涂料涂膜的視覺外觀（光澤、霧影度、流平、橘皮）的控制非常重要，特別是在不同場合 噴涂的部件組裝時。2影響涂膜流動和外觀的因素在工業(yè)涂料中，粉末涂料在制備和成膜過程中的相變化是獨特的。由于缺乏溶劑來潤濕和提 高涂膜流動性導(dǎo)致粉末涂料比液體涂料更難去除的表面缺陷。雖然兩者的主要組分類似，但 相比于液體涂料，熱固性粉末涂料的

3、成膜機理不同。粉末涂料是無溶劑的均一體系，在制備 過程中顏料和其它組分通過熔融混合被分散和部分包裹于低分子固體樹脂中。粉末涂料的使 用是通過空氣把粉末傳送到底材上（粉末懸浮于空氣中），再通過電荷使之附著于底材上。 在預(yù)定的溫度下加熱使粉末顆粒熔化、聚集（聚結(jié)）在一起、流動（成膜），接著流平，這 期間通過一個有黏性的液態(tài)階段潤濕表面，最后化學交聯(lián)形成相對分子質(zhì)量高的涂膜，這就 是粉末涂料的成膜過程。成膜過程可分為熔融、聚結(jié)形成涂膜、流平3個階段。在給定溫度 下控制熔融聚結(jié)速度最重要的因素是樹脂的熔點、熔融態(tài)粉末顆粒的黏度以及粉末顆粒的大 小。為了使流動效果最佳，熔融聚結(jié)應(yīng)當盡可能快地完成，以便有

4、較長的時間來完成流平。 固化劑的使用雖然縮短了可供流動和流平所需的時間，但活性較高的粉末形成的涂膜常呈現(xiàn) 橘皮。影響涂膜流動和流平的關(guān)鍵因素是樹脂的熔融黏度、體系的表面張力和膜厚。熔融黏 度取決于固化溫度、固化速率和升溫速率。粉末噴涂時流動和流平的動力來自體系的表面張 力，該作用力與施加到涂膜上的分子間的引力相反，其結(jié)果導(dǎo)致熔融黏度高，對抗流動和流 平的阻力大。因此表面張力和分子間引力之間的差值大小決定著涂膜流平的程度。對于流動 性很好的涂料，顯然該體系的表面張力應(yīng)盡可能高且熔融黏度應(yīng)盡可能低。這些可通過加入能提高體系表面張力的助劑和使用相對分子質(zhì)量低的低熔點的樹脂來實現(xiàn)。 根據(jù)以上條件制備的

5、涂料具有極好的流動性，但是由于其高的表面張力會導(dǎo)致縮孔，同時由 于較低的熔融黏度會產(chǎn)生流掛且邊角涂覆性差。實際工作中體系的表面張力和熔融黏度都控 制在特定范圍內(nèi)，這樣可得到合格的涂膜外觀。太低的表面張力或太高的熔融黏度會阻止涂 膜流動導(dǎo)致涂膜流動性差，而表面張力太高時會在成膜過程中出現(xiàn)縮孔。熔融黏度太低會使粉末的貯存穩(wěn)定性變差，施工時邊角涂覆性差且施工于立面時易產(chǎn)生流掛。綜上所述，粉末 涂料涂膜最后的表面狀況、缺陷和不足（如橘皮、流動性差、縮孔等）是密切關(guān)聯(lián)的，同時 也被成膜過程中參與相變的流變力所控制。粉末顆粒的大小及分布狀況也影響著涂膜的外觀， 顆粒越小由于其熱容較大顆粒的低，因此其熔化時

6、間比大顆粒的短，聚結(jié)也較快，形成涂膜 的外觀較好。而大的粉末顆粒熔化的時間比小顆粒的長，形成的涂膜就可能會產(chǎn)生橘皮。粉 末靜電施工方法（電暈放電或摩擦放電）也是導(dǎo)致橘皮形成的一個因素。3橘皮的檢測方法在涂層外觀質(zhì)量指標中橘皮指標是其中重要的一項，許多國內(nèi)的整車廠家在這項指標上采用 了量化值，這使得對涂裝工藝的控制要求更加嚴格。用人眼在涂裝車身上找到反射光源（一 般是在雙管熒光燈下），定性分析反射光的清晰度，就可以從視覺上評估漆膜的流平效果。 在流平性差的情況下，2個熒光燈管看起來模糊，熒光燈的邊界線有不同程度的扭曲；流平 性好的涂膜外觀，可獲得清晰的反射光，橘皮也不明顯。要生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，就

7、需要高精 準的測量儀器對其做出質(zhì)量判斷，而通過人眼目測判斷橘皮的程度是不完善、不科學的。目 前，涂裝行業(yè)普遍采用橘皮儀來測量橘皮的狀況。橘皮按人眼遠看物體和近看物體分成長波 和短波，人眼在2.5m的距離能看到35條0.1mm闊的線條，歸納為長波；人眼在50cm的 距離看到35條0.6mm闊的線條，歸納為短波。橘皮儀使用60的激光作為點光源照射被測 表面，在緩慢勻速推動10cm的距離內(nèi)發(fā)射1250次激光照亮被測表面，讀取1250個數(shù)， 每個讀數(shù)之間的距離為0.08mm。在光源對面同樣角度通過狹縫濾波的方法測量反射光，由 于表面存在波紋，當光線照射在波峰或波谷時，反射光最強，儀器檢出最大信號；光線

8、照在 斜坡時，由于反射角的變化，反射光偏離60角，儀器檢出信號最小，因此測得的信號頻率 正好是被測表面機械輪廓頻率的2倍，與人眼觀察到的光學輪廓相一致。橘皮儀將結(jié)構(gòu)尺 寸大于0.6mm的測量數(shù)據(jù)定為長波，將結(jié)構(gòu)尺寸小于0.6mm的數(shù)據(jù)定為短波。長波反映 涂料的流平特性及零件結(jié)構(gòu)的影響，短波反映底材粗糙度的影響。上海大眾使用長短波指標， 上海通用則使用了橘皮綜合指標。橘皮指標采用BYK公司的激光橘皮測試儀（Garden-4806） 來測試，儀器給出3個數(shù)值，分別是：短波（ShortWaves）、長波（LongWaves）、級數(shù)（Rate）。其含義分別是：長短波模擬人眼觀察到的產(chǎn)品表面高低變化的幅

9、度，數(shù)值越大說 明指標越差，橘皮越嚴重。長波模擬的是人眼距離產(chǎn)品表面2.5m的觀察結(jié)果，短波模擬的 是人眼距離產(chǎn)品表面50cm的觀察結(jié)果。級數(shù)是另一種評價指標，數(shù)值越大指標越好，是長 短波的綜合值。上述兩公司的要求大致相當，實際上，生產(chǎn)中也是通過長短波的分別控制來 達到最終等級值。4車身漆膜橘皮的成因及其防治橘皮是濕膜未能充分流動而形成的類似橘皮狀的痕跡。原因是乘用車噴涂施工時，施工黏度較高，噴槍口徑大小不適，導(dǎo)致霧化程度不足，噴槍離 被涂工件的距離過遠，噴漆室的過度通風，烘干前的閃蒸時間不當，稀釋劑的質(zhì)量，底材的 溫度等均會影響漆膜橘皮的產(chǎn)生。由于影響橘皮的因素太多，要減少橘皮，就需對涂裝生

10、產(chǎn) 的各個環(huán)節(jié)進行控制，主要從涂裝設(shè)備、工藝和材料等方面進行改善。涂裝材料、不同涂層 之間的配套性，以及各種材料對工藝設(shè)備的適應(yīng)性及施工環(huán)境對橘皮的影響很大。在乘用車 生產(chǎn)過程中，影響涂膜流平的關(guān)鍵因素是樹脂的熔融黏度、體系的表面張力和膜厚，表面張 力和分子間引力之間的差值大小決定涂膜流平的程度。實際生產(chǎn)中常使用快、慢流平劑來改 善涂膜外觀，以消除橘皮、縮孔、針孔等漆膜缺陷。性能好的流平劑能降低熔_融黏度，從而有助于熔融混合和顏料分散,提高底材的潤濕性和涂層的流平性，同時有助于消除表面缺 陷且便于空氣的釋放。把握好流動改性劑用量與效果之間的關(guān)系非常重要，其用量不足會導(dǎo) 致縮孔和橘皮，而用量過多

11、又會導(dǎo)致失光、霧影，對附著力也有一定程度的影響。在生產(chǎn)中 要選用合適的溶劑，添加流平劑或揮發(fā)慢的高沸點溶劑，以延長濕膜的流動時間，使之有足 夠的時間使整體表面張力趨向一致，從而改善車身漆膜橘皮病態(tài)?，F(xiàn)代化的涂裝線一般都采 用高壓靜電自動噴涂系統(tǒng)，其出漆量不隨氣壓、電壓、溫度、濕度、黏度的變化而發(fā)生波動。 采用高壓靜電自動噴涂系統(tǒng)，要求車身的晃度保持在5mm之間。在實際生產(chǎn)過程中，要 不斷摸索各色涂料的施工特性；針對不同的涂料，選擇最佳的自動噴涂機參數(shù)（出漆量、成 型空氣壓力、電壓值等），調(diào)整幅度對外觀的影響都要在生產(chǎn)實際中進行摸索，這對現(xiàn)場施 工調(diào)整是很重要的。當然要想得到一個均勻的涂膜，只通

12、過這3個參數(shù)的調(diào)整是不夠的，還 可以通過旋杯主針在不同位置的開關(guān)和旋杯的轉(zhuǎn)速來達到想要達到的目的。另外，也可適當 地運用仿形設(shè)計參數(shù)來進行調(diào)整，如自動噴涂機的仿形路線，根據(jù)不同位置調(diào)整不同的噴涂 距離一般在（271）cm槍距、噴槍上下左右的擺幅、旋杯間距、旋杯噴涂的角度等參數(shù)， 從而得到最佳的噴涂仿形路線。噴涂時，車身的邊角最難以處理，容易出現(xiàn)流掛和肥邊，邊 緣區(qū)域易產(chǎn)生橘皮。為了消除或減少這個缺陷一般采用2種方法。貼紙膠帶防流掛法：對那些能被遮蔽或不外露的邊角部位張貼紙膠帶，將垂流下來的涂料 引到紙膠帶下端，這樣就可減少甚至消除流掛，在噴完清漆后卸下。有些工件在噴涂清漆后 卸下紙膠帶仍有流掛

13、點產(chǎn)生，那么紙膠帶可等烘干后再撕除。但這種方法有一個缺陷：紙膠 帶撕除易產(chǎn)生漆膜毛刺，需要進行處理，可用橡膠小錘輕輕敲除或用其它方法解決。但要慎 重的是，不能在處理毛刺時將邊角的涂膜刮傷，否則邊角易銹蝕。另外，在張貼紙膠帶時不 能太大、太小或張貼位置不準確，太大易黏到外露的油漆表面，太小或張貼不到位都不能起 到引流多余涂料的效果。制作邊角防流掛靜電吸附工裝：其目的是將工件的邊角或邊緣形成一個過渡電場面，從工 件的邊角延伸到工裝上。在自動噴涂機噴涂時，由于邊角靜電吸附效應(yīng)，若沒有這個工裝， 涂料粒子在工件邊緣會吸附較多，從而產(chǎn)生工件邊緣位置的漆膜肥邊。這個肥邊容易產(chǎn)生流 掛或白點（溶劑沒有及時揮

14、發(fā)出來而包裹在邊緣的涂料中）。利用防流掛靜電吸附工裝可以 解決這個問題，但缺點是工裝件較大，制作成本較高，運輸、擺放、安裝、清洗較麻煩。而 且工裝件越多越易發(fā)生因工裝而產(chǎn)生的磕碰傷及工裝所帶來的顆粒污染。車身所使用工裝的 合理性對漆膜外觀質(zhì)量的保證也是非常重要的。設(shè)備運行參數(shù)的選擇和優(yōu)化同樣十分重要， 設(shè)置的高壓靜電值、轉(zhuǎn)速、成形空氣的壓力、涂料的黏度等等都必須在生產(chǎn)現(xiàn)場反復(fù)調(diào)整至 最佳范圍，才能使橘皮降到最低程度，甚至消除。設(shè)備運行參數(shù)的選擇和優(yōu)化同樣十分重要，設(shè)置的高壓靜電值、轉(zhuǎn)速、成形空氣的壓力、涂 料的黏度等等都必須在生產(chǎn)現(xiàn)場反復(fù)調(diào)整至最佳范圍，才能使橘皮降到最低程度。車身鋼板 （粗糙

15、度Ra1Mni）、磷化處理及電泳涂層的質(zhì)量好壞對車身的橘皮也會產(chǎn)生一定的影響， 若這些涂層的質(zhì)量得不到很好的控制，將不能為中涂和面漆提供一個良好的涂層基礎(chǔ)。中涂 應(yīng)選擇對電泳涂層填充效果好、抗流掛和流平性能好的涂料，并且中涂的顏色應(yīng)盡可能與面 漆一致或相近，這樣色漆就會很容易對中涂層進行遮蓋。減少色漆的膜厚、提高清漆的膜厚， 對減少橘皮有非常明顯的效果，同時對短波值的提升也有一定的好處。在處理漆膜表面缺陷 時，要盡量減少因打磨而損傷漆膜，防止影響上涂層的濕膜流平效果。為了減輕邊角流掛對 邊角面的影響，對中涂層邊角應(yīng)進行打磨，這對邊角流掛也有一定的改善作用。面漆的噴涂 對車身橘皮的影響是最大的。

16、一般情況下，在滿足遮蓋力的前提下要盡量減少涂料的膜厚， 并要防止漆霧對車身的影響。在自動噴涂色漆以及金屬漆在空氣槍站噴涂時，要避免或減少過噴和漆霧的飛揚。在手工噴涂時，要盡量減少手工噴涂區(qū)域?qū)ψ詣訃娡繀^(qū)域的污染和影響， 手工噴涂所產(chǎn)生的漆霧影響是很大的。即使對某些邊角補漆，也要在自動噴涂機噴涂前完成， 否則手工補漆會影響自動機噴涂的漆膜外觀。所以，原則上要求在自動噴涂機噴涂后，不允 許在檢查站進行補漆，以防漆霧對車身質(zhì)量造成影響。要注意的是，有些色漆手工噴涂區(qū)， 因為是空氣噴槍噴涂，特別是門檻部位色漆表干較快，易產(chǎn)生假性針孔。要求在手工噴涂門 檻部位時，要將門檻部位作為最后的收槍部位，保證在噴

17、涂清漆時有足夠的濕潤性。但也不 能太厚太濕，否則易出現(xiàn)流掛、失光、針孔等現(xiàn)象。漆膜烘干方式、工藝溫度、烘干室斷面 結(jié)構(gòu)等對橘皮的產(chǎn)生也有影響，垂直面的長波一般要求不大于10，水平面的長波一般要求 不大于4,所以在烘干時應(yīng)使升溫曲線平坦些，升溫時間在79min為好。并且色漆和清漆 噴涂后在晾干間要有足夠的流平和溶劑揮發(fā)的時間，這樣涂料參數(shù)調(diào)整空間就大些。生產(chǎn)最 好連續(xù)進行，否則會造成車身不同部位的干燥程度不一樣，會使橘皮更加明顯。這就要 求被涂物溫度應(yīng)冷卻到50C以下，噴涂室內(nèi)氣溫應(yīng)維持在20C左右。乘用車涂裝材料、不 同涂層之間的配套性以及各種材料對工藝設(shè)備的適應(yīng)性及施工范圍對橘皮的影響也很大

18、。在 生產(chǎn)過程中，影響涂膜流平的關(guān)鍵因素是樹脂的熔融黏度、體系的表面張力和膜厚，表面張 力和分子間吸引力之間的差值大小決定涂膜流平的程度。實際生產(chǎn)中常使用快、慢流平劑來 改善涂膜外觀，以消除橘皮、縮孔、針孔等漆膜缺陷。性能好的流平劑能降低熔融黏度，從 而有助于熔融混合和顏料分散，提高底材的潤濕性，涂層的流動流平，同時有助于消除表面 缺陷且便于空氣的釋放。把握好流動改性劑用量與效果之間的關(guān)系非常重要，其用量不足會 導(dǎo)致縮孔和橘皮，而用量過多又會導(dǎo)致失光、霧影，對附著力有一定程度的影響。5乘用車塑料外飾件橘皮的影響因素及控制乘用車的塑料外飾件是乘用車外觀的重要組成部分，主要包括乘用車的前后保險杠、

19、車門防 護板、防擦條、門檻等產(chǎn)品，其涂裝特點是產(chǎn)量大，許多廠家采用自動化程度較高的涂裝線； 產(chǎn)品形狀復(fù)雜，如前后保險杠有較多曲面與大小燈孔；涂裝質(zhì)量要求高，通常要達到整車廠 車身外觀的要求。通過注塑工藝成型的塑料外飾件，其表面的平整度相當高。在實驗室條件 下，直接用清漆噴涂水平放置的注塑件，橘皮儀測定最終的涂裝表面，橘皮等級可以達到 10。所以，通常條件下注塑件表面不會對最終產(chǎn)品涂層橘皮產(chǎn)生影響，只有在一些特定條件下例 外。已經(jīng)過了一次噴涂的產(chǎn)品，因為注塑原因，產(chǎn)品表面需要打磨；因為注塑工藝不完善， 產(chǎn)品表面存在壓痕，以上這些情況都會造成最終噴涂產(chǎn)品橘皮指標的降低。涂裝表面第二次 噴涂的橘皮長

20、短波通常要增加1倍左右，等級低于正常件12級，所以在使用這些產(chǎn)品做 再次涂裝前的打磨時，盡可能使用較細的砂紙作圈式打磨。塑料外飾件涂裝工藝決定了整個 涂膜由底漆、色漆和清漆3層組成，因此在保證了基材的質(zhì)量后，底漆與色漆的影響同樣不 能忽視，實踐中經(jīng)常發(fā)生由底漆原因造成的橘皮指標超標。塑料件的底漆主要起黏結(jié)和導(dǎo)電 的作用，其膜厚較低，根據(jù)經(jīng)驗，差的底漆層對橘皮的負面影響達到1級之多，尤其表現(xiàn)在 短波上。正常情況下，底漆烘干冷卻后進入色漆噴房之前，用手撫摸產(chǎn)品表面應(yīng)該是光滑的， 如手感毛糙或者有隨機分布的突起細微漆粒，則說明底漆工序存在問題。另一個判斷的方法 是使用800#以上的砂紙在色漆噴涂前輕

21、輕打磨底漆表面，產(chǎn)品全部噴涂完成后比較打磨與 非打磨區(qū)域的橘皮指標，如打磨區(qū)指標明顯好于非打磨區(qū)，則說明底漆噴涂需要改進。為改 善底漆的影響，可以采用降低底漆黏度；在底漆中加入慢干溶劑以增加流平時間；提高漆膜 厚度；噴槍噴涂時使用更大的霧化值等方法。飛散漆霧常常是影響橘皮的重要因素，通過噴 房氣流的調(diào)節(jié)、掛具的安排、噴涂程序的優(yōu)化，將飛散漆霧的影響降到最低。色漆噴涂對橘 皮的影響通常較小也較難控制，這主要有以下原因：乘用車外飾件的顏色要求極高，整車廠要求將外飾件與車身的色差控制在極小的范圍內(nèi)，尤其是中高檔乘用車，因此色漆噴涂的 工藝參數(shù)優(yōu)先滿足色差控制的要求。色漆噴涂時，由于涂料本身的性質(zhì)，空

22、氣噴涂時，噴 涂氣壓通常比清漆和底漆高0.05MPa，所以霧化效果好，對清除橘皮也是有利的。噴素色漆 產(chǎn)品的通常要優(yōu)于噴金屬漆的，這可能與金屬漆中含有大量鋁粉或云母片有關(guān)。在滿足了 色漆遮蓋力的前提下，盡量薄的色漆層無論對生產(chǎn)成本還是橘皮控制都是有利的。涂層光學 輪廓的平整性最終決定了橘皮等級，位于最外的清漆層自然起了決定性作用。清漆層噴涂時， 影響橘皮指標的因素包括：清漆黏度、清漆膜厚、前后兩道膜厚比例、噴涂時工藝參數(shù)的選 擇、噴涂環(huán)境、噴涂軌跡的選擇、晾干時間等。清漆黏度的降低有利于濕漆膜的流平。黏度 下降1s，橘皮可以提高約1個等級。降低清漆黏度是有效和快速的方法。但是，黏度的降 低有可

23、能引起流掛等缺陷的發(fā)生。清漆涂層只有達到了一個基本的膜厚要求，才能取得較好 的橘皮指標。在產(chǎn)品標準中，清漆層的膜厚標準只要求達到20pm以上，但通常25pm以上 橘皮才有保證。隨著膜厚的增加，橘皮指標越來越好。但對于產(chǎn)品的水平面和垂直面，長波 和短波指標還是稍有區(qū)別的。在水平面上，膜厚的增加，長波和短波值一直降低；在垂直面， 隨著膜厚增加，長波一直呈下降趨勢，而短波的變化有一個相對低谷值，在045pm，超 過這個值后垂直面橘皮開始增加，尤其是短波值。因此，對于橘皮的控制，清漆膜厚有一個 相對合適的膜厚范圍，在生產(chǎn)中需要遵循。噴涂中由噴房的空氣溫度、濕度和流速確定了整 個噴涂環(huán)境。實際上，由于這

24、些指標影響到噴涂時涂料到達被噴涂表面時的溶劑含量，進而 影響了涂料的流平性。雖然噴涂的過程極其短暫，但是其中溶劑的揮發(fā)量在從涂料到最后干 膜的整個過程中占了很大比例。橘皮對空氣溫度的變化最為敏感，超過2C的溫差變化使橘 皮指標的變化極大。通常溫度的升高使噴涂過程中溶劑的揮發(fā)增加，使到達產(chǎn)品表面的涂料 流動性下降，導(dǎo)致長短波上升?？諝饬魉俚脑黾踊驖穸冉档偷腳效果同溫度增加相同。因 此，保證噴涂環(huán)境的穩(wěn)定對橘皮控制至關(guān)重要。清漆噴涂完畢之后開始流平過程，此時延長濕漆膜在較高流動性狀態(tài)下的時間是有利的。由 于涂裝線的生產(chǎn)節(jié)奏在設(shè)計時已經(jīng)確定，所以在清漆配方中增加高沸點溶劑的含量是可取的 方法之一。同時可以降低晾干區(qū)域的空氣流速或補給空氣中新鮮空氣的含量比例。以上是在 生產(chǎn)中控制產(chǎn)品橘皮指標的主要參數(shù)。這