乘用车车身漆膜橘皮的成因及其预防

1、乘用车车身漆膜橘皮的成因及其预防核心提示：1漆膜橘皮的定义涂层表面类似橘子皮形状的波纹称橘皮，它是涂层最常见和难以控制的缺陷之一，已成为国 内外各大汽车厂面临的棘手问题。乘用车面漆外观质量直接影响到产品的市场竞争力，而面 漆橘皮是评价乘用车车身面漆涂装质量的一个重要指标。光泽和映象清晰度常用于控制涂层 的外观。然而即使光泽度很高的涂膜，其表面的波动度也影响着整个涂膜的外观，同时认为 光泽测量也控制不了波动的视觉效果，这种效应被称为橘皮。橘皮或微波动是尺寸在0.1 10mm之间的波纹状结构造成的。在高光泽的涂层表面，人们可看到波状、明暗相间的区域。 可以区分2种不同等级的波动：长波动也称为橘皮，

2、这是在23m的距离上能观察到的波 动；另一种叫短波动或微波动，这是间距约50cm处观察到的波动。要指出的是有时为了遮 盖底材的表面缺陷或者获得特殊的涂层外观会有目的地设计一定的波动度或波纹结构。因此 橘皮可定义为高光泽表面的波状结构，其使漆层表面产生斑纹、未流平的视觉外观。粉 末涂料涂膜的视觉外观（光泽、雾影度、流平、橘皮）的控制非常重要，特别是在不同场合 喷涂的部件组装时。2影响涂膜流动和外观的因素在工业涂料中，粉末涂料在制备和成膜过程中的相变化是独特的。由于缺乏溶剂来润湿和提 高涂膜流动性导致粉末涂料比液体涂料更难去除的表面缺陷。虽然两者的主要组分类似，但 相比于液体涂料，热固性粉末涂料的

3、成膜机理不同。粉末涂料是无溶剂的均一体系，在制备 过程中颜料和其它组分通过熔融混合被分散和部分包裹于低分子固体树脂中。粉末涂料的使 用是通过空气把粉末传送到底材上（粉末悬浮于空气中），再通过电荷使之附着于底材上。 在预定的温度下加热使粉末颗粒熔化、聚集（聚结）在一起、流动（成膜），接着流平，这 期间通过一个有黏性的液态阶段润湿表面，最后化学交联形成相对分子质量高的涂膜，这就 是粉末涂料的成膜过程。成膜过程可分为熔融、聚结形成涂膜、流平3个阶段。在给定温度 下控制熔融聚结速度最重要的因素是树脂的熔点、熔融态粉末颗粒的黏度以及粉末颗粒的大 小。为了使流动效果最佳，熔融聚结应当尽可能快地完成，以便有

4、较长的时间来完成流平。 固化剂的使用虽然缩短了可供流动和流平所需的时间，但活性较高的粉末形成的涂膜常呈现 橘皮。影响涂膜流动和流平的关键因素是树脂的熔融黏度、体系的表面张力和膜厚。熔融黏 度取决于固化温度、固化速率和升温速率。粉末喷涂时流动和流平的动力来自体系的表面张 力，该作用力与施加到涂膜上的分子间的引力相反，其结果导致熔融黏度高，对抗流动和流 平的阻力大。因此表面张力和分子间引力之间的差值大小决定着涂膜流平的程度。对于流动 性很好的涂料，显然该体系的表面张力应尽可能高且熔融黏度应尽可能低。这些可通过加入能提高体系表面张力的助剂和使用相对分子质量低的低熔点的树脂来实现。 根据以上条件制备的

5、涂料具有极好的流动性，但是由于其高的表面张力会导致缩孔，同时由 于较低的熔融黏度会产生流挂且边角涂覆性差。实际工作中体系的表面张力和熔融黏度都控 制在特定范围内，这样可得到合格的涂膜外观。太低的表面张力或太高的熔融黏度会阻止涂 膜流动导致涂膜流动性差，而表面张力太高时会在成膜过程中出现缩孔。熔融黏度太低会使粉末的贮存稳定性变差，施工时边角涂覆性差且施工于立面时易产生流挂。综上所述，粉末 涂料涂膜最后的表面状况、缺陷和不足（如橘皮、流动性差、缩孔等）是密切关联的，同时 也被成膜过程中参与相变的流变力所控制。粉末颗粒的大小及分布状况也影响着涂膜的外观， 颗粒越小由于其热容较大颗粒的低，因此其熔化时

6、间比大颗粒的短，聚结也较快，形成涂膜 的外观较好。而大的粉末颗粒熔化的时间比小颗粒的长，形成的涂膜就可能会产生橘皮。粉 末静电施工方法（电晕放电或摩擦放电）也是导致橘皮形成的一个因素。3橘皮的检测方法在涂层外观质量指标中橘皮指标是其中重要的一项，许多国内的整车厂家在这项指标上采用 了量化值，这使得对涂装工艺的控制要求更加严格。用人眼在涂装车身上找到反射光源（一 般是在双管荧光灯下），定性分析反射光的清晰度，就可以从视觉上评估漆膜的流平效果。 在流平性差的情况下，2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；流平 性好的涂膜外观，可获得清晰的反射光，橘皮也不明显。要生产高质量的产品，就

7、需要高精 准的测量仪器对其做出质量判断，而通过人眼目测判断橘皮的程度是不完善、不科学的。目 前，涂装行业普遍采用橘皮仪来测量橘皮的状况。橘皮按人眼远看物体和近看物体分成长波 和短波，人眼在2.5m的距离能看到35条0.1mm阔的线条，归纳为长波；人眼在50cm的 距离看到35条0.6mm阔的线条，归纳为短波。橘皮仪使用60的激光作为点光源照射被测 表面，在缓慢匀速推动10cm的距离内发射1250次激光照亮被测表面，读取1250个数， 每个读数之间的距离为0.08mm。在光源对面同样角度通过狭缝滤波的方法测量反射光，由 于表面存在波纹，当光线照射在波峰或波谷时，反射光最强，仪器检出最大信号；光线

8、照在 斜坡时，由于反射角的变化，反射光偏离60角，仪器检出信号最小，因此测得的信号频率 正好是被测表面机械轮廓频率的2倍，与人眼观察到的光学轮廓相一致。橘皮仪将结构尺 寸大于0.6mm的测量数据定为长波，将结构尺寸小于0.6mm的数据定为短波。长波反映 涂料的流平特性及零件结构的影响，短波反映底材粗糙度的影响。上海大众使用长短波指标， 上海通用则使用了橘皮综合指标。橘皮指标采用BYK公司的激光橘皮测试仪（Garden-4806） 来测试，仪器给出3个数值，分别是：短波（ShortWaves）、长波（LongWaves）、级数（Rate）。其含义分别是：长短波模拟人眼观察到的产品表面高低变化的幅

9、度，数值越大说 明指标越差，橘皮越严重。长波模拟的是人眼距离产品表面2.5m的观察结果，短波模拟的 是人眼距离产品表面50cm的观察结果。级数是另一种评价指标，数值越大指标越好，是长 短波的综合值。上述两公司的要求大致相当，实际上，生产中也是通过长短波的分别控制来 达到最终等级值。4车身漆膜橘皮的成因及其防治橘皮是湿膜未能充分流动而形成的类似橘皮状的痕迹。原因是乘用车喷涂施工时，施工黏度较高，喷枪口径大小不适，导致雾化程度不足，喷枪离 被涂工件的距离过远，喷漆室的过度通风，烘干前的闪蒸时间不当，稀释剂的质量，底材的 温度等均会影响漆膜橘皮的产生。由于影响橘皮的因素太多，要减少橘皮，就需对涂装生

10、产 的各个环节进行控制，主要从涂装设备、工艺和材料等方面进行改善。涂装材料、不同涂层 之间的配套性，以及各种材料对工艺设备的适应性及施工环境对橘皮的影响很大。在乘用车 生产过程中，影响涂膜流平的关键因素是树脂的熔融黏度、体系的表面张力和膜厚，表面张 力和分子间引力之间的差值大小决定涂膜流平的程度。实际生产中常使用快、慢流平剂来改 善涂膜外观，以消除橘皮、缩孔、针孔等漆膜缺陷。性能好的流平剂能降低熔_融黏度，从而有助于熔融混合和颜料分散,提高底材的润湿性和涂层的流平性，同时有助于消除表面缺 陷且便于空气的释放。把握好流动改性剂用量与效果之间的关系非常重要，其用量不足会导 致缩孔和橘皮，而用量过多

11、又会导致失光、雾影，对附着力也有一定程度的影响。在生产中 要选用合适的溶剂，添加流平剂或挥发慢的高沸点溶剂，以延长湿膜的流动时间，使之有足 够的时间使整体表面张力趋向一致，从而改善车身漆膜橘皮病态。现代化的涂装线一般都采 用高压静电自动喷涂系统，其出漆量不随气压、电压、温度、湿度、黏度的变化而发生波动。 采用高压静电自动喷涂系统，要求车身的晃度保持在5mm之间。在实际生产过程中，要 不断摸索各色涂料的施工特性；针对不同的涂料，选择最佳的自动喷涂机参数（出漆量、成 型空气压力、电压值等），调整幅度对外观的影响都要在生产实际中进行摸索，这对现场施 工调整是很重要的。当然要想得到一个均匀的涂膜，只通

12、过这3个参数的调整是不够的，还 可以通过旋杯主针在不同位置的开关和旋杯的转速来达到想要达到的目的。另外，也可适当 地运用仿形设计参数来进行调整，如自动喷涂机的仿形路线，根据不同位置调整不同的喷涂 距离一般在（271）cm枪距、喷枪上下左右的摆幅、旋杯间距、旋杯喷涂的角度等参数， 从而得到最佳的喷涂仿形路线。喷涂时，车身的边角最难以处理，容易出现流挂和肥边，边 缘区域易产生橘皮。为了消除或减少这个缺陷一般采用2种方法。贴纸胶带防流挂法：对那些能被遮蔽或不外露的边角部位张贴纸胶带，将垂流下来的涂料 引到纸胶带下端，这样就可减少甚至消除流挂，在喷完清漆后卸下。有些工件在喷涂清漆后 卸下纸胶带仍有流挂

13、点产生，那么纸胶带可等烘干后再撕除。但这种方法有一个缺陷：纸胶 带撕除易产生漆膜毛刺，需要进行处理，可用橡胶小锤轻轻敲除或用其它方法解决。但要慎 重的是，不能在处理毛刺时将边角的涂膜刮伤，否则边角易锈蚀。另外，在张贴纸胶带时不 能太大、太小或张贴位置不准确，太大易黏到外露的油漆表面，太小或张贴不到位都不能起 到引流多余涂料的效果。制作边角防流挂静电吸附工装：其目的是将工件的边角或边缘形成一个过渡电场面，从工 件的边角延伸到工装上。在自动喷涂机喷涂时，由于边角静电吸附效应，若没有这个工装， 涂料粒子在工件边缘会吸附较多，从而产生工件边缘位置的漆膜肥边。这个肥边容易产生流 挂或白点（溶剂没有及时挥

14、发出来而包裹在边缘的涂料中）。利用防流挂静电吸附工装可以 解决这个问题，但缺点是工装件较大，制作成本较高，运输、摆放、安装、清洗较麻烦。而 且工装件越多越易发生因工装而产生的磕碰伤及工装所带来的颗粒污染。车身所使用工装的 合理性对漆膜外观质量的保证也是非常重要的。设备运行参数的选择和优化同样十分重要， 设置的高压静电值、转速、成形空气的压力、涂料的黏度等等都必须在生产现场反复调整至 最佳范围，才能使橘皮降到最低程度，甚至消除。设备运行参数的选择和优化同样十分重要，设置的高压静电值、转速、成形空气的压力、涂 料的黏度等等都必须在生产现场反复调整至最佳范围，才能使橘皮降到最低程度。车身钢板 （粗糙

15、度Ra1Mni）、磷化处理及电泳涂层的质量好坏对车身的橘皮也会产生一定的影响， 若这些涂层的质量得不到很好的控制，将不能为中涂和面漆提供一个良好的涂层基础。中涂 应选择对电泳涂层填充效果好、抗流挂和流平性能好的涂料，并且中涂的颜色应尽可能与面 漆一致或相近，这样色漆就会很容易对中涂层进行遮盖。减少色漆的膜厚、提高清漆的膜厚， 对减少橘皮有非常明显的效果，同时对短波值的提升也有一定的好处。在处理漆膜表面缺陷 时，要尽量减少因打磨而损伤漆膜，防止影响上涂层的湿膜流平效果。为了减轻边角流挂对 边角面的影响，对中涂层边角应进行打磨，这对边角流挂也有一定的改善作用。面漆的喷涂 对车身橘皮的影响是最大的。

16、一般情况下，在满足遮盖力的前提下要尽量减少涂料的膜厚， 并要防止漆雾对车身的影响。在自动喷涂色漆以及金属漆在空气枪站喷涂时，要避免或减少过喷和漆雾的飞扬。在手工喷涂时，要尽量减少手工喷涂区域对自动喷涂区域的污染和影响， 手工喷涂所产生的漆雾影响是很大的。即使对某些边角补漆，也要在自动喷涂机喷涂前完成， 否则手工补漆会影响自动机喷涂的漆膜外观。所以，原则上要求在自动喷涂机喷涂后，不允 许在检查站进行补漆，以防漆雾对车身质量造成影响。要注意的是，有些色漆手工喷涂区， 因为是空气喷枪喷涂，特别是门槛部位色漆表干较快，易产生假性针孔。要求在手工喷涂门 槛部位时，要将门槛部位作为最后的收枪部位，保证在喷

17、涂清漆时有足够的湿润性。但也不 能太厚太湿，否则易出现流挂、失光、针孔等现象。漆膜烘干方式、工艺温度、烘干室断面 结构等对橘皮的产生也有影响，垂直面的长波一般要求不大于10，水平面的长波一般要求 不大于4,所以在烘干时应使升温曲线平坦些，升温时间在79min为好。并且色漆和清漆 喷涂后在晾干间要有足够的流平和溶剂挥发的时间，这样涂料参数调整空间就大些。生产最 好连续进行，否则会造成车身不同部位的干燥程度不一样，会使橘皮更加明显。这就要 求被涂物温度应冷却到50C以下，喷涂室内气温应维持在20C左右。乘用车涂装材料、不 同涂层之间的配套性以及各种材料对工艺设备的适应性及施工范围对橘皮的影响也很大

18、。在 生产过程中，影响涂膜流平的关键因素是树脂的熔融黏度、体系的表面张力和膜厚，表面张 力和分子间吸引力之间的差值大小决定涂膜流平的程度。实际生产中常使用快、慢流平剂来 改善涂膜外观，以消除橘皮、缩孔、针孔等漆膜缺陷。性能好的流平剂能降低熔融黏度，从 而有助于熔融混合和颜料分散，提高底材的润湿性，涂层的流动流平，同时有助于消除表面 缺陷且便于空气的释放。把握好流动改性剂用量与效果之间的关系非常重要，其用量不足会 导致缩孔和橘皮，而用量过多又会导致失光、雾影，对附着力有一定程度的影响。5乘用车塑料外饰件橘皮的影响因素及控制乘用车的塑料外饰件是乘用车外观的重要组成部分，主要包括乘用车的前后保险杠、

19、车门防 护板、防擦条、门槛等产品，其涂装特点是产量大，许多厂家采用自动化程度较高的涂装线； 产品形状复杂，如前后保险杠有较多曲面与大小灯孔；涂装质量要求高，通常要达到整车厂 车身外观的要求。通过注塑工艺成型的塑料外饰件，其表面的平整度相当高。在实验室条件 下，直接用清漆喷涂水平放置的注塑件，橘皮仪测定最终的涂装表面，橘皮等级可以达到 10。所以，通常条件下注塑件表面不会对最终产品涂层橘皮产生影响，只有在一些特定条件下例 外。已经过了一次喷涂的产品，因为注塑原因，产品表面需要打磨；因为注塑工艺不完善， 产品表面存在压痕，以上这些情况都会造成最终喷涂产品橘皮指标的降低。涂装表面第二次 喷涂的橘皮长

20、短波通常要增加1倍左右，等级低于正常件12级，所以在使用这些产品做 再次涂装前的打磨时，尽可能使用较细的砂纸作圈式打磨。塑料外饰件涂装工艺决定了整个 涂膜由底漆、色漆和清漆3层组成，因此在保证了基材的质量后，底漆与色漆的影响同样不 能忽视，实践中经常发生由底漆原因造成的橘皮指标超标。塑料件的底漆主要起黏结和导电 的作用，其膜厚较低，根据经验，差的底漆层对橘皮的负面影响达到1级之多，尤其表现在 短波上。正常情况下，底漆烘干冷却后进入色漆喷房之前，用手抚摸产品表面应该是光滑的， 如手感毛糙或者有随机分布的突起细微漆粒，则说明底漆工序存在问题。另一个判断的方法 是使用800#以上的砂纸在色漆喷涂前轻

21、轻打磨底漆表面，产品全部喷涂完成后比较打磨与 非打磨区域的橘皮指标，如打磨区指标明显好于非打磨区，则说明底漆喷涂需要改进。为改 善底漆的影响，可以采用降低底漆黏度；在底漆中加入慢干溶剂以增加流平时间；提高漆膜 厚度；喷枪喷涂时使用更大的雾化值等方法。飞散漆雾常常是影响橘皮的重要因素，通过喷 房气流的调节、挂具的安排、喷涂程序的优化，将飞散漆雾的影响降到最低。色漆喷涂对橘 皮的影响通常较小也较难控制，这主要有以下原因：乘用车外饰件的颜色要求极高，整车厂要求将外饰件与车身的色差控制在极小的范围内，尤其是中高档乘用车，因此色漆喷涂的 工艺参数优先满足色差控制的要求。色漆喷涂时，由于涂料本身的性质，空

22、气喷涂时，喷 涂气压通常比清漆和底漆高0.05MPa，所以雾化效果好，对清除橘皮也是有利的。喷素色漆 产品的通常要优于喷金属漆的，这可能与金属漆中含有大量铝粉或云母片有关。在满足了 色漆遮盖力的前提下，尽量薄的色漆层无论对生产成本还是橘皮控制都是有利的。涂层光学 轮廓的平整性最终决定了橘皮等级，位于最外的清漆层自然起了决定性作用。清漆层喷涂时， 影响橘皮指标的因素包括：清漆黏度、清漆膜厚、前后两道膜厚比例、喷涂时工艺参数的选 择、喷涂环境、喷涂轨迹的选择、晾干时间等。清漆黏度的降低有利于湿漆膜的流平。黏度 下降1s，橘皮可以提高约1个等级。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、能引起流挂等缺陷的发生。清漆涂层只有达到了一个基本的膜厚要求，才能取得较好 的橘皮指标。在产品标准中，清漆层的膜厚标准只要求达到20pm以上，但通常25pm以上 橘皮才有保证。随着膜厚的增加，橘皮指标越来越好。但对于产品的水平面和垂直面，长波 和短波指标还是稍有区别的。在水平面上，膜厚的增加，长波和短波值一直降低；在垂直面， 随着膜厚增加，长波一直呈下降趋势，而短波的变化有一个相对低谷值，在045pm，超 过这个值后垂直面橘皮开始增加，尤其是短波值。因此，对于橘皮的控制，清漆膜厚有一个 相对合适的膜厚范围，在生产中需要遵循。喷涂中由喷房的空气温度、湿度和流速确定了整 个喷涂环境。实际上，由于这

24、些指标影响到喷涂时涂料到达被喷涂表面时的溶剂含量，进而 影响了涂料的流平性。虽然喷涂的过程极其短暂，但是其中溶剂的挥发量在从涂料到最后干 膜的整个过程中占了很大比例。橘皮对空气温度的变化最为敏感，超过2C的温差变化使橘 皮指标的变化极大。通常温度的升高使喷涂过程中溶剂的挥发增加，使到达产品表面的涂料 流动性下降，导致长短波上升。空气流速的增加或湿度降低的_效果同温度增加相同。因 此，保证喷涂环境的稳定对橘皮控制至关重要。清漆喷涂完毕之后开始流平过程，此时延长湿漆膜在较高流动性状态下的时间是有利的。由 于涂装线的生产节奏在设计时已经确定，所以在清漆配方中增加高沸点溶剂的含量是可取的 方法之一。同时可以降低晾干区域的空气流速或补给空气中新鲜空气的含量比例。以上是在 生产中控制产品橘皮指标的主要参数。这