客車車身表面涂裝橘皮表現的改善措施

吳樂芳, 王利民, 唐曌肸, 李玉冰, 謝小元

(比亞迪汽車工業有限公司, 廣東 深圳 518118)

隨著我國客車事業的不斷發展,消費者對客車外觀質量的要求也在不斷提高。通過調查發現,市場上不同客車產品的車身漆面外觀效果差異較大,其主要體現在涂裝橘皮表現。有的涂裝表面出現不平的橘皮狀缺陷,目視都能看見波紋,給車身外觀帶來不良影響。為了進一步提升客車涂裝的表面質量,本文通過分析基材表面粗糙度、刮灰工藝和清漆噴涂工藝等影響因素,提出改善客車涂裝橘皮表現的措施[1-3]。

1 橘皮的定義及檢測方法

1.1 客車表面橘皮的定義

客車涂裝外觀效果不佳一般體現在涂膜外觀橘皮、光澤度、鮮映性等方面。我司涂層感官不佳主要弊病是橘皮現象較為嚴重。當光線聚集在漆膜車身凹凸不平的表面時,可以看到光亮區和非光亮區的反差,即漆膜表面會呈現出明暗相間的波紋,這種效應便稱為漆膜橘皮。橘皮也可被定義為高光澤表面的波狀結構。光澤越高表明物體表面對光的反射能力越強。低光澤狀態橘皮客觀存在,但肉眼幾乎看不出。橘皮使漆層表面產生斑紋及未流平的視覺外觀[4]。

1.2 橘皮的檢測方法

1) 主觀檢測方法。用肉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[5],即橘皮效應情況。如流平性差,則2個熒光燈管看起來模糊,熒光的邊界有不同程度的扭曲,橘皮效應較重;如流平性好,則可獲得清晰的反射光,熒光的邊界顯示較為平滑,橘皮效應輕微。

2) 橘皮儀測量法。目前涂裝行業普遍采用橘皮儀來測量橘皮的嚴重程度。橘皮儀測量的指標一般有長波、短波和鮮映性。

①長波代表漆膜表面的大結構,即遠距離可以觀測到的漆膜表面橘皮結構,主要受涂料的流平性、膜厚及車身外觀設計的影響。長波數值越大,表明橘皮現象越嚴重。

②短波代表漆膜表面的微小結構,即近距離可以觀測到的漆膜表面橘皮結構,受底材表面粗糙度的影響較大。短波數值越大,表明橘皮現象越嚴重。

③鮮映性指涂層表面結構反射影像清晰度,表征與涂層裝飾性相關的一些性能(如光澤、平滑度、豐滿度),是涂層細微紋理造成的光散射和漫反射的綜合結果。鮮映性數值越大,表明漆膜的流平性越好,橘皮現象越不明顯。

④橘皮儀使用60°的激光作為點光源照射被測表面,并緩慢勻速移動,在光源反射面同側,以反射點為中心,在光源對射面以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。測量原理如圖1所示。

圖1 測量原理示意圖

2 橘皮的影響因素

2.1 基材表面粗糙度

基材表面粗糙度是影響涂裝表現的重要因素之一。為了解基材表面粗糙度對正常涂裝后表面橘皮效果的影響,按正常工藝對3種不同表面粗糙度的基材(每種基材取6個樣本)采用同種涂裝工藝流程(底漆、中涂漆、面漆后噴二次清漆),測量最終的橘皮效果(不刮灰),具體見表1。

表1 不同表面粗糙度基材(不刮灰)橘皮測量值

由表1可知,鋁板基材的表面粗糙度最小,涂覆后表面波紋越小,涂裝橘皮表現越好;雙環戊二烯樹脂材料表面粗糙度較大,橘皮現象較嚴重;拉擠玻璃鋼的表面粗糙度最大,其表面波紋較大,涂裝橘皮表現最差。這是因為表面粗糙度會影響噴涂過程中涂料的流動性,粗糙度越小(即表面越平滑)的基材,越有利于涂料的流平,涂層表面則不易出現橘皮現象。因此,為了提高客車涂裝表現,應選用表面粗糙度較小的基材[6]。

2.2 刮灰工藝

刮灰是指在涂裝前對基材表面進行磨砂處理,以提高涂裝附著力和表現,但是刮灰處理對涂裝橘皮的影響較大。3種不同表面粗糙度的基材(每種基材取6個樣本)采用同種涂裝工藝流程(刮灰、底漆、中涂漆、面漆后噴二次清漆)后測量最終的橘皮效果,具體見表2。

表2 刮灰處理后的橘皮測量值

從表2可以看出,對于基材表面粗糙度較小的鋁板,刮灰會增加表面粗糙度,不刮灰的比刮灰的橘皮表現好。但基材表面粗糙度本來就較大的,刮灰可在一定程度上填補基材表面的細微缺陷及不平處,提高涂裝的橘皮表現。因此,為了提高客車涂裝表現,對于鋁板等表面狀態較好的基材,應盡可能減少刮灰處理,而對于本身表面狀態相對較差的雙環戊二烯樹脂、拉擠玻璃鋼等基材,應采取刮灰處理,提升橘皮效果,整體需要綜合評估。

2.3 清漆噴涂道數

橘皮為底漆/中涂漆/面漆和清漆綜合作用產生的結果,清漆的噴涂工藝也是影響涂裝橘皮的因素之一。共2塊樣板采用如下工藝制作:底漆→中涂漆→面漆→一次清漆→二次清漆。一塊噴二次清漆,另一塊只噴一次清漆,如圖2所示。清漆噴涂二次比噴涂一次效果好。第一次噴涂時,清漆略薄噴,以便清漆均勻流平。在第一次基礎上使用砂紙打磨,再進行第二次清漆噴涂,清漆壓實,且稍厚噴,并控制好噴涂厚度,以避免涂層出現明顯橘皮現象[7]。

(a) 一次清漆(橘皮嚴重)

(b) 二次清漆(橘皮減輕)圖2 不同清漆噴涂道數橘皮測量圖

2.4 其他影響因素

橘皮的影響因素還有[8-9]:①噴涂工具:噴槍口徑大小;②涂料的黏度;③表干及烘干流平時間;④涂料稀釋劑的比例;⑤噴涂手法,噴涂距離等;⑥環境溫度;⑦霧化不良。

3 實車橘皮改善

根據樣板試驗驗證經驗以及各因素的影響結果綜合分析,現對實車進行改善對比,采用2輛實車(1號車為改善前,按原工藝處理。2號車為改善后,采取改善措施處理)進行對比,施行表3中的改善措施,改善后的橘皮測量結果見表4(表中級數是一種評價指標,是長短波的綜合值,數值越大指標越好)。

表3 實車橘皮改善措施

表4 實車改善前后橘皮測量值

根據表4中的橘皮測量結果可知,改善后的數據均優于改善前的數據,改善效果明顯(長波提升尤為明顯)。改善后漆膜外觀效果整體提升,但仍存在局部橘皮過大的問題。

4 結束語

客車油漆橘皮是影響涂裝表現的重要因素之一,主要包括基材本身的表面粗糙度、清漆噴涂道數、刮灰工藝等因素,為了提高客車的涂裝表現,應采用二次清漆噴涂工藝,對于表面粗糙度較好的基材應避免/減少刮灰處理,而表面粗糙度較差的基材,則采用刮灰來填補表面缺陷。影響橘皮的因素還有如流平時間、噴槍口徑、黏度等,需要綜合評估考慮來提升客車涂裝的橘皮表現,提高車身漆膜外觀質量。