漆膜桔皮的防治

漆膜桔皮是评价漆膜外观质量的一个重要指标,大多数汽车厂将漆膜桔皮列为质量检查的必检项目之一。由于漆膜产生桔皮的影响因素较多,且控制难度大,因此减少漆膜桔皮是一个棘手的问题。桔皮是漆膜呈桔皮状外观的表面病态,也可定义为高光泽表面的波状结构。漆膜的颜色 、光泽、雾影度和表面状态等影响着涂装产品的视觉效果,即使光泽度很高的漆膜,其外观也会因表面凹凸不平而出现桔皮。

1 桔皮的检测方法
桔皮的检测方法有两种:目测法和桔皮仪测量法。
1.1 目测法
确定所需的观测距离,眼睛在漆膜上找到反射光源(一般是在双管荧光灯下),通过定性分析反射光的清晰度来评估桔皮情况。桔皮严重时,两个荧光灯管看起来模糊,荧光灯的边界线有不同程度的扭曲。通常,目测法评估漆膜桔皮的结果与漆膜本身的亮度有关,如清漆后观察漆膜桔皮效果特别明显。另外,桔皮目测的结果还与漆膜颜色深浅有很大关系,深颜色漆膜的桔皮明显,浅颜色漆膜则相反。
1.2 桔皮仪测量法
目测法观察漆膜桔皮受环境和人的影响很大,目前,涂装行业普遍采用桔皮仪来检查桔皮的状况。该仪器模拟人的视觉,在10 cm距离内定量测出涂膜表面波纹的光学轮廓,并获得一组准确的数据做为桔皮的评价数值。为了模拟视觉的分辨率,仪器将涂膜表面波纹结构尺寸>0.6 mm的测量数据归纳为长波,将结构尺寸<0.6 mm的测量数据归纳为短波。长波桔皮与短波桔皮的目视差别见图1。

2 桔皮的防治
桔皮的防治应主要从涂料、喷涂设备、喷涂环境和喷涂工艺等方面入手。
2.1 涂料
一般来说,金属漆桔皮较轻,珠光漆桔皮较严重,这主要是受底漆材料本身的流平度影响。涂料中影响流平的关键因素有树脂的熔融粘度、不同树脂体系的表面张力和漆膜厚度等,表面张力和分子间吸引力之间的差值大小影响漆膜流平的程度。为了提高流平性,在实际生产中常使用流平剂,性能好的流平剂能降低涂料树脂的熔融粘度,从而有助于树脂的熔融混合、颜料分散及涂层的流动、流平,同时有助于消除漆膜表面缺陷。把握好流平剂的用量对涂装质量而言非常重要,用量不足导致漆膜产生桔皮、漆雾较大,用量过多则导致漆膜的失光和雾影,同时对附着力也有一定程度的影响。金属漆表面张力较小,有利于清漆在其表面流平。因此在相同的晾干时间内,金属漆桔皮比珠光漆和本色漆的桔皮都小。通常,底色漆的流平性对漆膜桔皮的短波影响明显,清漆的流平性对漆膜桔皮长波影响明显。虽然清漆的流平性有利于减轻漆膜桔皮,但如果清漆流平性太强,容易造成漆膜流挂,从而影响漆膜整体的丰满度。通常来说,湿漆膜在平面比侧面的流平性好,因此平面漆膜的桔皮无论是仪器检测还是目测,一般都要比侧面漆膜桔皮小。

2.2 喷涂设备
为了提高涂料的利用率,以降低车身成本,现在的涂装线一般都采用高压静电喷涂,涂料流量一般通过齿轮泵控制。对于车身底漆喷涂,除了满足现场遮盖力要求外,尽量使膜厚均匀。现场为了控制车身漆膜桔皮,从设备方面考虑,主要控制以下几方面。
(1)喷涂仿型
对于一种新车型的喷涂仿型调试,在符合喷涂设备的最佳流量窗口下,尽量增加每道喷涂的搭接量(搭接面积应保持在2/3~3/4之间为最佳),这样可保证车身膜厚的均匀性。对于车身边角部位,要注意静电边缘效应,通过调整喷涂仿型、喷涂流量、喷幅和电压进行弥补。
(2)喷涂流量
为了保证喷涂涂料流量的稳定性,要定期检测设备喷涂流量的稳定情况。因为齿轮泵经过长时间使用后,因磨损导致轮齿间隙过大、出漆不稳定,从而影响涂料流量和漆膜厚度。
(3)喷涂电压
ESTA(自动喷涂机)喷涂的静电电压对油漆桔皮也有影响。喷涂电压过低,一方面影响漆膜的雾化效果;另一方面影响上漆率,增加生产成本。因此,喷涂过程中合理调整施工电压是非常重要的。表1为清漆采用ESTA喷涂的电压对油漆桔皮的影响数据,从中可以看出,提高喷涂电压对改善长、短波桔皮都有利。

(4)整形空气
整形空气的功能是调整漆雾的幅度,并将漆雾推向被涂物;防止漆雾飞散和往后返,污染旋杯和导向的电晕电极环。整形空气从旋杯后侧均匀分布的小孔中喷出,用于限制喷涂幅度,这样便可影响交叠喷涂区域的涂膜桔皮状态。整形空气压力对涂膜桔皮状态的影响见表2。


(5)旋杯转速
自动喷涂机的旋杯转速是影响油漆雾化的最大因素。转速过低,涂料雾化不良,导致漆膜粗糙;转速越大,涂料的雾化粒径越小,漆膜平滑性越好。但雾化过细会导致漆雾损失,而且会造成轴承的过度磨损。溶剂型涂料可根据杯帽的型号及大小,适当调整旋杯的转速。
2.3 喷涂环境
喷涂环境对保证漆膜质量起着至关重要的作用。通常,喷涂环境指的是喷房的温度、湿度、风速和风向等。喷房的温、湿度直接影响底漆的挥发速度, 同时还影响清漆的流平性。考虑到生产成本,对于未采用喷房空调制冷系统的涂装线,当喷房温度过高时,可以通过调整涂料助剂(例如采用慢干助剂)弥补由于喷房温度高、涂料溶剂挥发快对湿漆膜流平性的影响。另外,喷房风速和风向是影响漆膜外观的重要因素。通常根据喷房风速和风向等情况,调整喷涂机的转速和整形空气的压力,以保证喷涂时的喷幅;如果喷房风速和风向不稳定,容易对喷幅造成影响,从而影响局部漆膜的厚度,导致边角流挂、局部桔皮等缺陷。喷涂过程中,应确保喷漆室内机械化输送系统的稳定和可靠,并保证被输送车身的平缓 、不晃动,尽量避免在正常生产时由于输送链临时停止对喷漆质量的影响。

2.4 喷涂工艺
控制底漆和清漆的单层膜厚是控制桔皮产生的最基础条件。在满足面漆遮盖力的前提下,底漆膜厚越薄越好, 这样有利于底漆的流平,从而减少短波桔皮的产生;而适当提高清漆膜厚,有利于减少长波桔皮的产生。底漆外观质量主要包括膜厚及其均匀性和流平性 。调整底漆膜厚的均匀性最主要是确定自动喷涂机合理的喷涂仿型轨迹,同时根据膜厚要求调整涂料流量和整形空气压力等参数。底漆的流平性主要通过调整底漆涂料的挥发性 、自动喷涂机旋杯的转速和静电电压等参数来改进。一般而言,高电压有利于底漆的雾化,但是不同的底漆特性不同,如含铝粉高的金属漆在高电压喷涂时,容易造成高压报警,因此静电喷涂机的电压调整应因涂料而异。调整涂料的挥发性的目的是促进湿漆膜的流平,主要通过采用合理的助剂来保证涂料的流平性。同时在现场施工过程中,要严格控制底漆的晾干时间,避免现场临时停线,导致底漆表面较干,形成短波桔皮而影响了面漆的流平效果;另一方面,外表面喷完底漆后,禁止在外表面再大面积补底色漆,以防止失光和桔皮较大等缺陷。为了减少漆膜的长波桔皮,主要应控制清漆膜厚及外观质量。一般来说,清漆粘度降低有利于清漆的流平, 但清漆粘度过低, 容易导致车身流挂,影响清漆的成膜厚度。为保证清漆膜厚,同时提高清漆流平性,现场主要通过采用适当的流平剂调整涂料、调整自动喷涂机旋杯的转速以提高清漆的雾化效果,同时可以通过延长晾干时间,保证清漆充分流平。清漆晾干时间对漆膜桔皮的影响见图2。

一般返修后的漆膜桔皮比正常喷涂的漆膜桔皮大,这是由于返修打磨后的漆膜表面不平滑所造成的。因此,为防止车身返修造成桔皮,在返修前,应对全部车身进行湿打磨,以保证底材的平滑度。影响漆膜桔皮的因素还有以下几点。
(1)控制车身板材的粗糙度
控制白车身钢板粗糙度是降低漆膜短波桔皮的有效措施。衡量钢板粗糙度的指标很多,主要有高度参数(如轮廓算术平均偏差Ra)、轮廓微观不平度10点高度值Rx 、轮廓最大高度值Ry 、间距参数(如轮廓单峰的平均间距S)、形状参数(如轮廓的峰点数Pe)等 。Ra为在取样长度内,被测轮廓上各点至轮廓中线距离(y1 、y 2……yn,取其绝对值)的总和的平均值。Rx为在取样长度内,5个最大轮廓峰高的平均值与5个最大轮廓谷深的平均值之差。Ry为在取样长度内,轮廓峰顶线到轮廓谷底线的距离。Pe为在取样长度内,峰高超出设定范围(如-0.5~0.5 μm)的峰的数量。汽车厂一般对高度参数Ra较为重视,以Ra作为钢板粗糙度的衡量指标,有些轿车厂要求Ra为1.0~1.5 μm 。但板材的形状参数Pe同样不容忽视,国外某些轿车厂在重视Ra的同时,还要求Pe为60~100 个/cm 。
(2)控制电泳漆膜的粗糙度
改善电泳流平性,从而降低电泳漆膜粗糙度也是降低漆膜桔皮的重要措施。电泳漆膜粗糙度对银珠黑面漆漆膜桔皮的影响试验(见表3)充分证明了这一点 。电泳漆膜粗糙度低,可有效降低面漆漆膜的长、短波桔皮,尤其是短波值。国外某些轿车厂已将电泳漆膜粗糙度作为常规检测项目,并且规定电泳漆膜粗糙度Ra值应低于0.3 μm。为了改善电泳漆膜的粗糙度,除使用高平滑性电泳漆外,还应注意以下几点:a.注意槽液的更新周期,以免槽液老化;b.降低电泳漆的颜基比,同时可适当添加抗缩孔剂,以免颜基比过低而产生缩孔,当然还应注意电泳漆对白车身打磨及划痕部位的遮盖力;c.适当添加溶剂,如乙二醇丁醚等,以增加漆膜表面平滑度;d.排放适量的超滤液,以降低电泳漆中杂质离子对漆膜粗糙度的影响;e.优化电泳槽液循环,特别是循环管道的布置、喷嘴型号、喷嘴数量以及喷射方向等都是值得重视的问题;f.确保电泳输送链运转正常。

(3)控制中涂漆膜的厚度及外观质量
中涂层在保证膜厚的同时,要选用填充效果较好且颜色应尽可能与面漆一致或相近的中涂材料,同时中涂表面的光滑度高有利于提高漆膜短波桔皮的合格率。
(4)控制烘干炉温度
在满足涂料烘干窗口的前提下,尽可能使烘干炉升温段升温平缓,升温时间一般以7~10 min为宜。这样,一方面可延长湿漆膜的流平时间,另一方面可避免因急剧升温造成漆膜针孔、流挂等缺陷。

3 结束语
总之,漆膜桔皮现象是漆膜的常见弊病之一,直接影响涂装产品的表面效果。随着汽车涂装工艺的不断进步,改善漆膜桔皮的措施也逐步多样化,如:改进涂料的施工性能、降低底材的粗糙度、改善喷涂环境和优化喷涂设备等,其中,尤以明显。

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