油漆桔皮的定量测定

【 摘要】介结了油漆桔皮的定量测定的原理、方法和仪器，对测定结果的评价方法，以及如何减少桔皮

【 关键词】 油漆桔皮、长波、短波、防治方法

目前世界上的轿车越来越鲜艳夺目，光彩照人。各大汽车厂为了给客户留下良好的第一印象，无不刻意追求涂装的质量。过去人们评价油漆的表观质量，主要是靠目测的方法进行主观评价。后来人们用鲜映性D0I来进行评价, 并发明了相应的鲜映仪PGD 。但由于鲜映仪采用肉眼来区分O－13 个等级，仍带有许多主观因素, 因此测量仍是半定量的。

鲜映性反吸的是光泽、桔皮和雾影的综合效果，很难区分其中哪一项是主要因素。最近欧洲一些大的汽车厂家己采用分别定量测定膜厚、光泽、雾影和桔皮长短波的数据来评价油漆的涂装质量。由于排除了任何人为的主观因素，．数据科学可靠，能在不同的时间场合进行比较，并能通过对数据的分析处理，找出存在问题的原因，然后加以克服。

在汽车工业中，油漆表面的波纹称为桔皮。桔皮是油漆最常见的毛病之一，也是难以克服的毛病之一。由于影响因素众多，控制难度高，因此不易得到光洁平滑的表面，对桔皮的评价，过去也一直采用目测的方法，不同的人由于不同的时间、不同的地点会得出不同的结果。后来人们用粗糙度仪来进行评定，利用不同程度的物理桔皮作为标准来支持视觉评估。但这种测定只能在实验室内进行，且所测得的只是表面的机械轮廓，非光学轮廓。

我们所见的桔皮是表面波纹的光学轮廓。目前我们采用国际最新的激光桔皮仪WAVE SCAN 4806 来评价桔皮。激光桔皮仪是利用激光聚焦在表面，模拟人的视觉，定量测定表面波纹的光学轮廓，获得一组组准确的数据，可以直观地了解被测区域的桔皮情况，也可通过数据处理获得更多的信息。本文将就激光桔皮仪的测量原理、方法、参考评价标准及桔皮的防治方法等作一个较全面的论述。 一、桔皮测量的原理

人类眼睛可看到0.1－10mm 之间的结构尺寸，因此我们没有足够的分辨率去测量1－2μm 之间结构的真正深度。我们的脑袋把我们所见的阴影当作为三维的山丘和山谷，结构内的反差给我们结构深度的感觉和间接地评定波浪度。当光线聚焦在波纹表面时，我们可以看见高光亮区和非光亮区的反差，从而形成了视觉对桔皮的评估（图1 )

图1 视觉评估桔皮

当我们要评估一个表面外观时，我们既会在近距离观看，又会较远的距离观看。为了模拟人眼的分辨率，；我们将波形分为长波和短波。在50cm 的距离，人眼可看到35 条0.lmm 阔的线条；在2.5m 的距离，人眼可看到35 条0.6mm 阔的线条（图2 ）。为了要模仿这种情况，桔皮仪采用在1Ocm 的距离内读取1250 个数。每个读数之间的距离为0.08mm。此数比人眼的分辨率0.lmm 要小，因此比人眼观察更精确。

桔皮仪应用数学滤波的方式将结构尺寸＞0.6mm的测量数据归纳为长波，代表了表面较长波幅的变化；将结构尺寸，< 0 . 6mm 的数据归纳为短波，代表较短波幅的变化。短波常常会叠加在长波上。仪器采用数理统计的方法，可以将它们分别正确地统计出来。

图2 人眼的解像度

桔皮仪是用光线聚焦在表面来模拟视觉评估桔皮的。仪器使用60°的激光作为点光源照射被测表面。当仪器在被测表面移动1Ocm 时，发射1250 次激光照亮表面，在光源对面同样角度上通过狭缝滤波的方法测量反射光。由于表面存在波纹，当光线照在波峰和波谷时，反射光最强，仪器检出最大信号；光线打在斜坡上时，由于反射角的变化，反射光偏离60°

角，仪钱检出信号最小。因必测得的信号频率正好是被测表面机械轮廓频率的二倍，（图3）即和人眼观察到的光学轮廓相一致。

因此，桔皮仪定量测得的数据，准确地反映了表面波纹的光学轮廓，― 即桔皮。

图3 桔皮仪原理

二、桔皮测量的方法

桔皮仪测量桔皮的方法非常简单，按住桔皮仪的操作键，此时指示灯亮。在被测表面上朝一个方向在2－3 秒内缓慢移动1OCm 后，仪器会发出一声轻响，同时指示灯熄灭，此时即可从仪器显示屏读取一组长波和短波的数据。

对一辆汽车而言，我们可以选择多个点进行测试，以了解平面、垂直面及易喷的和难喷的不同部位的情况。一般易喷的点如l 、3 、5 、6 ，每点测量3次，其余为难喷的点，每点侧量4 次（图4 ）

图4汽车测量点的选择

桔皮仪可与电脑相联接，设定程序，如不同的生产线、车型、颜色、测量日期等。在测量时，桔皮仪本身每次可储存599 个数据，大约可一次记录40 辆车身的测量结果。与桔皮仪配套

的计算机软件数据库可存3 万辆车身的测量数据，在测量结束后，可按不同的要求对数据进行统计、分析，可以为我们了解和比较不同的生产线，不同的油漆，不同底材的桔皮情况提供公正客观的材料。 三、桔皮的评价标准

国际上制定一项统一的标准差不多要6 年时间。目前桔皮的定量测定刚开展不久，并无统一的标准。各大汽车厂商根据自身的情况制定企业标准来考核油漆桔皮。本文试介绍一种评价方法供同行参考。本文将车身分为14 个区，其中前盖、车顶和后盖为平面区，其长波要求＜4 ，短波要求＜20；左右前叶、四门、侧件、C柱和后围板为垂直面区，其长波要求＜15 ，短波要求＜25 。将实测值超出

标准值的部分相加求和，分别得到长、短波的扣分值。即可得出桔皮的评价值。公式如下： W=∑（X-N） W－－长、短波扣分值 X－－长、短波测定值 N－－长、短波标准值 条件是(X-N) > 0 ，

若（X-N) < 0则以0计算。一般，长波的WL＜50 , 短波的WS＜20 时，长、短波情况符合标准。将每天的扣分值按周按月制成曲线图，可清楚地看出每天桔皮长短波的变化情况和发展趋势，或将实测值按所测位置列图分析，可看出每一位置的桔皮长短波情况（表1 ，图5 ，图6 ) ，表l 所列的是生产线上桑塔纳2000 型油漆质量的测试结果，各项数据均较理想。

表1桑塔纳2000 型轿车的测试结果

四．桔皮的防治

由于影响桔皮的因素众多，要克服桔皮，必须分别从涂装设备、工艺和材料等诸多方面进行

努力。

1 ．高压静电自动喷涂系统由于其对油漆的雾化效果好，利用率高，工作条件稳定一致等优点，被轿车涂装线广泛采用。

设备的选型对涂装质量和桔皮的形成有着密切的关系考，如高压静电的最大值、喷杯的数量、²喷杯转速的可调范围、喷杯的型号（有72mm 和50mm等不同直径）、喷杯表面的几何形状、喷杯表面材质、喷杯出漆量各不相同，与油漆之间也有匹配的问题。目前国际上倾向于选用口径较小，出漆量较大的喷杯，而且其中心多孔，出漆量占总量的20-30%。 设备运行参数的选择和优化同样十分重要，选用的高压静电值、转速、成形空气的压力，油漆的粘度等等都必须反复调整至最佳范围，才能使桔皮降到最低程度。

2 ．自动喷涂系统中应安装流量控制计。流量控制计的作用是通过自动反馈系统，使出漆量不随气压、电压、温度、湿度、粘度的变化而发生波动，从而保证了漆膜厚度的均匀一致，提高了流平性，降低了桔皮。

3 ．车身的幌度应该保持在土5mm之间，以保证车身到高速旋杯之间的准确距离。喷杯到车身的距离由设备供应商提供，建议可考虑26-28cm ，不仅可提高油漆利用率，而且有利流平。

4 ．车身底材钢板的粗糙度对桔皮有显著的影响。为此，日本的部分汽车厂家采用激光处理过的钢板，表面光滑细洁。一般来说，粗糙度RA≤1μm 的钢板可以使用。我们对上海宝钢提供的厚度为0.75mm 和0.5mm 的钢板的粗糙度进行测定，．结果RA在0.8-1.1μm 之间，对桔皮的影响不明显。

5 ．预处理和阴极电泳的质量对桔皮也产生一定的影响，尤其电泳漆膜的不均匀对短波影响明显。因此磷化膜的厚度、结晶的致密，电泳的库仑效率，电泳漆膜的表面流平性等均应保持在最佳状态，以便为中涂，面漆提供一个良好的表面。

6 ．中涂应选择对电泳表面填充效果好，比较亮的中涂漆。这种漆的树脂含量比较高，流平性能一般比较好。中涂的颜色应尽可能与面漆一致或相近，这样可大大减少金属色漆的漆膜厚度，从而可以提高清漆厚度，这对减少桔皮有着非常明显的效果。

7 ．在施工时应避免过喷和漆雾的飞扬，减少内腔喷涂的次数，防止漆雾飞扬至车身表面引起桔皮。

8 ，金属色漆的喷涂，应在满足遮盖率的前提下尽量少喷。遮盖率好的金属色漆漆膜厚度可考虑在12－15μm 之间，最低可8 μm ，遮盖率差的也不应大于25μm ．通常，喷涂金属色漆采用自动喷杯和自动喷配套。一般原则是喷杯多喷，喷少喷。每一种颜色色漆的喷

涂比例均不一样，需在实践中找出最佳配比。喷涂比例不同会引起漆膜颜色的差异。金属色漆漆膜的干燥也十分重要，在不干的金属色漆层罩清漆易引起桔皮和失光。

9 ．油漆的施工粘度对桔皮的影响也非常明显。粘度的增加会引起长短波的增加，尤其对长波影响更大。不同的设备对油漆施工粘度的要求不同，需反复调整，找出最佳区间。油漆的粘度和温度密切相关，因此调漆间和输漆系统保持恒温是必要的，最好能保持23±1 ℃ 的状态。

10 ．保证喷漆系统的洁净，减少灰粒，减少打磨。对电泳和中涂尽量采用选择性的点式打磨，以避免漆膜表面被破坏，导致桔皮。

11 ．车身外表需要手工喷涂的部分，用静电喷代替空气喷抢。其油漆利用率可由30-40%提高到80%而且雾化效果好，漆粒细，流平性好。手工补喷应尽量减少。必须手工补喷的边角区应尽可能在自动喷涂前完成。因高压静电喷涂后表面漆膜非常细洁，手工补喷会造成破坏，所以每道喷涂后必须减少甚至禁止手工补喷。

12 .喷涂清漆时，自动静电喷涂系统应采用9 万伏的高电压，5 万rpm/min 的高转速，以达到最佳雾化效果。同时应在不产生流挂的情况下，尽量多喷。这样可以大幅度减少桔皮，尤其在垂直面效果更佳。

13．调整油漆配方，添加不同沸点的溶剂，不同的添加剂、流平剂以适应生产线的情况，使漆膜的溶剂挥发、流平达到最佳，也是减少桔皮的重要措施。

14 ．漆膜烘干的温度、条件、位置对桔皮的形成也有影响。垂直区的长波可以是水平区的3 倍以上，在烘干时应使升温曲线平坦些，升温区的时间应在7 分钟左右为好。车身进烘箱前的流平区应有足够长度，以保证漆膜有足够的流平时间和部分溶剂的挥发。

15 ．油漆的施工常常采用湿碰湿工艺。生产过程的连续性是至关重要的。断断续续的生产会造成漆膜干燥程度的不一致，容易引起桔皮。因此保证输送系统的稳定可靠，优化计算机程序，防止漏喷、误喷和停机、死机现象的出现十分重要。

16 ．选择优良的涂装材料，电泳、中涂、面漆和清漆之间的配套性，各种材料与设备的配套性，最佳参数的选择等等均是克服桔皮需要认真对待的问题。 结语

桔皮仪为我们提供了一双观察桔皮的客观眼睛，使我们能在不同的时间、地点按同一标准对不同的车型对桔皮进行客观的评价，以衡量其质量的好坏。同时，也为我们采取各种措施克服油漆桔皮提供了客观评价的标准和方法。大的汽车厂己将桔皮列为每天的必测项目，并通过计算机软件定期处理分析。这种方法己成为分析桔皮形成原因，寻求解决办法，提高涂装

质量的有效手段。 【参考文献】

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2 王宇;用分散润湿剂提高国产酞菁颜料的分散性和稳定性[J];涂料工业;1995年04期 3油漆桔皮现象的定量测定[J];涂料工业;1995年06期

4 徐宗器;影响汽车面漆光泽的因素探讨[J];上海涂料;1995年02期

5最新车身涂装工艺概述 [EB/OL].http://www.ychctz.com/news/155.html;2010-1-23 6锆系薄膜前处理工艺在汽车涂装中的应用 [EB/OL]. http://www.jiaxintz.cn/news_text.asp?TZIMS_ID=128 2010-5-23