橙色面漆外觀質(zhì)量的提升

曹曉根

（浙江吉利控股集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315336）

橙色面漆外觀質(zhì)量的提升

曹曉根

（浙江吉利控股集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315336）

介紹了某主機(jī)廠提升新車型使用的橙色面漆外觀的措施，如打磨中涂漆、同時(shí)降低涂料中鋁粉含量以及基色漆的膜厚、采用更合適的清漆以增加清漆厚度等，為提高低遮蓋力顏色的漆膜外觀質(zhì)量提供參考。

汽車涂裝；漆膜外觀；橙色面漆；遮蓋力；工藝改進(jìn)

Author’s address:Geely Holding Group, Ningbo 315336, China

汽車涂裝的主要目的是防腐和裝飾，其中以裝飾作用體現(xiàn)得更直觀。靚麗多彩的顏色賦予了車身更多的變化和個(gè)性。然而，色彩鮮艷的顏色，尤其是一些鮮艷的紅、黃和橙色，其遮蓋力相對(duì)較差，遮蓋黑白格紙所需膜厚在50 μm以上。施工時(shí)由于采用同色或淺色中涂，實(shí)際膜厚要薄一些，多控制在15 ～25 μm。常見的銀色、黑色和綠色由于遮蓋力較好，膜厚控制在10 ～ 15 μm。目前賦予漆膜外觀顏色的是base(基色漆，即透過(guò)清漆能被人肉眼看到的帶顏色的涂層)。base越厚，則漆膜的外觀越差。在同樣的工藝和生產(chǎn)條件下，紅、黃和橙色漆膜的外觀明顯較其他顏色要差一些。為提升遮蓋力差的顏色的漆膜外觀，可通過(guò)優(yōu)化工藝、材料等不同方法。本文以某主機(jī)廠改進(jìn)橙色面漆外觀為例，討論了不同方法對(duì)提升漆膜外觀的作用。

1 漆膜外觀的評(píng)價(jià)

廣義的涂層外觀指其給予人的各種視覺(jué)刺激，包括顏色、明暗、通透性、飽滿度及漆膜的各種缺陷。類似寶石的效果是漆膜外觀所追求的，其評(píng)價(jià)類似寶石的評(píng)價(jià)維度，分為水頭、質(zhì)地、顏色、加工工藝、凈度和瑕疵。

水頭：鮮映性，鮮映性越高，細(xì)節(jié)分辨能力越好。有時(shí)用霧影、溶劑保留量等指標(biāo)進(jìn)行輔助評(píng)價(jià)。

質(zhì)地：光澤度，閃爍程度(閃光材料的均一性)，豐滿度(漆膜飽滿的程度)，細(xì)膩程度(一般用涂料的細(xì)度來(lái)衡量)，以及不同涂層間是否互溶等缺陷。

顏色：色差。既指與標(biāo)準(zhǔn)顏色的差異，也指不同部位目視時(shí)的顏色差異。嚴(yán)重的浮色、發(fā)花等也歸入內(nèi)。

加工工藝：主要是車身造型與顏色搭配的程度。一般在產(chǎn)品開發(fā)初期即確定所搭配的顏色、閃爍程度等。

凈度：有無(wú)異色顆粒等缺陷。

瑕疵：除上面提到的其他缺陷，重點(diǎn)是橘皮、漆膜附著不良、針孔等。

本文所指涂層外觀不考慮明顯的漆膜弊病和顏色差異。

以往主要靠檢驗(yàn)人員主觀評(píng)價(jià)漆膜外觀，局限性較大，難以察覺(jué)其微小變化?，F(xiàn)在主要靠?jī)x器測(cè)量，最典型的設(shè)備是BYK公司的橘皮儀，參考數(shù)據(jù)有長(zhǎng)波Lw、短波Sw、明亮度DOI等，有的公司還引入了綜合值R或CF。考慮到應(yīng)用的廣泛性，本文主要采用長(zhǎng)波、短波和DOI這3個(gè)通用指標(biāo)，其中長(zhǎng)波和短波的數(shù)值越低越好，且需遵循短波與長(zhǎng)波的比例在2 ～ 3為好，尤其是立面(垂直面)。DOI則越高越好。

目前豐滿度還沒(méi)有應(yīng)用普遍的量化數(shù)據(jù)來(lái)衡量，一般認(rèn)為其與膜厚及施工固體分有關(guān)。同樣的涂料和施工工藝下，膜厚或固體分越高，豐滿度越好。綜合來(lái)看，橘皮(長(zhǎng)波、短波及二者比例)、DOI和豐滿度對(duì)漆膜外觀的影響最大。

2 漆膜外觀提升的實(shí)際案例

2. 1 問(wèn)題描述

某主機(jī)廠生產(chǎn)的A車型開發(fā)了數(shù)種新顏色，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)準(zhǔn)備和工藝優(yōu)化，除橙色外其余顏色的外觀均達(dá)到了相應(yīng)的質(zhì)量要求。而橙色無(wú)論是目視還是外觀數(shù)據(jù)均不理想，尤其是短波，要求在25以內(nèi)，期望在22以內(nèi)，但實(shí)際不同部位的平均值在28左右，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 未改進(jìn)工藝時(shí)車身不同部位的橙色面漆的長(zhǎng)短波和明亮度Table 1 Long-wave, short-wave and DOI (distinctness of image) of the orange topcoat on different parts of car body before process improvement

考慮到該顏色與A車型的匹配性較好，市場(chǎng)調(diào)研顯示其為潛在顧客最喜歡的顏色，故公司組織技術(shù)攻關(guān)，在保證顏色不變的情況下實(shí)現(xiàn)外觀的提升，使短波達(dá)到22以內(nèi)。橙色漆的生產(chǎn)工藝為3C2B(磷化/薄膜電泳 + 水性中涂 + 水性base + 溶劑型清漆)，各涂層的平均膜厚依次為21、35、21和45 μm，而根據(jù)部位不同，磷化 + 薄膜電泳漆的實(shí)際膜厚為16 ～ 22 μm，中涂漆29 ～ 41 μm，base的膜厚16 ～ 23 μm之間，清漆43 ～ 53 μm。主要噴涂參數(shù)為：槍物距離20 cm，中涂的噴涂速率400 mm/s，base和清漆的噴涂速率500 mm/s，噴涂扇幅450 mm，搭接率67%，中涂最大吐出量550 mL、base和清漆最大吐出量400 mL，靜電電壓70 kV(邊角等非外觀測(cè)量部位除外)。上膜方式：中涂一站噴涂[ECORP E033型機(jī)器人 + 杯盤D65 GR0 4 VS-D22 ECOBELL2(N16010060)型旋杯]；base和清漆兩站噴涂{ECORP E033型機(jī)器人+旋杯[base一站：杯盤D65 O.R.VS-D22 ECOBELL2 AS(N16010059)，base二站：杯盤D65 STK VS-D22 ECOBELL-AS(N16010048)；清漆一、二站：分配器盤KPL. ESTABELL ECO D22(M27030045)]}。水性中涂的原漆固體分為47% ～ 52%(實(shí)測(cè)47% ～ 48%)，施工黏度48 ～ 53 s[DIN-4杯，涂料溫度(26 ± 1) °C，以下同]，抗流掛極限45 ～ 50 μm；水性Base的原漆固體分17% ～ 25%(實(shí)測(cè)24% ～ 25%)，施工黏度49 ～53 s，一般不稀釋，如需采用純水稀釋，比例在1%以內(nèi)，遮蓋用的閃光材料為直徑17 ～ 20 μm的黃色鋁粉；溶劑型清漆的原漆固體分40% ～ 52%(實(shí)測(cè)46% ～ 48%)，施工黏度28 ～ 32 s，稀釋比例在10%左右。

2. 2 解決思路

由于同車型的其他顏色均已達(dá)成質(zhì)量目標(biāo)，而除base外，橙色的工藝、材料、設(shè)備等均與其他顏色相同，首先考慮優(yōu)化base的噴涂數(shù)據(jù)。實(shí)際優(yōu)化后短波為26 ～ 28，而從各顏色的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)看，短波的波動(dòng)在1左右，因此改善不明顯。再減少base 5%的吐出量來(lái)降低其膜厚約1 μm，改善也不明顯。而減少吐出量10%后，短波仍在25左右，且不能穩(wěn)定達(dá)成質(zhì)量目標(biāo)，甚至出現(xiàn)了色差，方案遂被否決。從工藝層面來(lái)看，單靠調(diào)整Base工藝難以解決問(wèn)題，考慮從整個(gè)噴涂工藝和材料入手，驗(yàn)證各方法對(duì)外觀的改善效果，以找出合適的方案。

2. 3 打磨中涂漆對(duì)漆膜外觀的影響

分析調(diào)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，車輛的外觀數(shù)據(jù)往往要好于小批量生產(chǎn)時(shí)。這兩個(gè)階段的區(qū)別有2點(diǎn)：一是調(diào)試車由于前期質(zhì)量缺陷導(dǎo)致中涂層被整體打磨；二是由于調(diào)試需要，部分調(diào)試車會(huì)多噴一遍中涂或清漆。筆者因此決定從這兩點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。用600#砂紙整體打磨中涂層后，面漆的外觀數(shù)據(jù)見表2。

表2 打磨中涂漆后車身不同部位的橙色面漆的長(zhǎng)短波和明亮度Table 2 Long-wave, short-wave and DOI of the orange topcoat on different parts of car body after grinding midcoat

對(duì)比表1的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，整體打磨中涂層對(duì)橙色漆的長(zhǎng)波、短波和DOI的影響都很大，尤其是短波，平均降低了6個(gè)單位，目視差距比較大。以左后門為例，打磨前其中涂層的DOI為71.3，甚至低于調(diào)整Base工藝前的數(shù)據(jù)，但打磨后該部位面漆的DOI相比調(diào)整Base前還提升了3.2個(gè)單位。這說(shuō)明打磨中涂層能很好地提升面漆外觀。只是量產(chǎn)后無(wú)法實(shí)現(xiàn)整體打磨(工藝設(shè)計(jì)為不打磨，現(xiàn)場(chǎng)已無(wú)改造空間)，可在新生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)考慮加入該措施，也可用于小批量生產(chǎn)高質(zhì)量外觀產(chǎn)品。

另外，后背門處面漆的短波上升了0.8個(gè)單位，與其他部位的情況不一致。重復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同車輛該部位面漆短波的變化在?0.5 ～ 0.9個(gè)單位。用600#砂紙分別打磨鋼板、電泳漆，發(fā)現(xiàn)在此部位及膜厚(29 μm，是最薄的部位)下，提升底材質(zhì)量無(wú)法明顯降低其短波。中涂膜厚由29 μm增至35 μm后，長(zhǎng)短波明顯下降。

2. 4 提升中涂漆外觀對(duì)漆膜外觀的影響

從上面的實(shí)驗(yàn)可知打磨中涂層對(duì)漆膜外觀的改進(jìn)很大，但又不便采用。那更換一種流平性更好的中涂漆效果又怎樣呢？通過(guò)更換中涂漆來(lái)進(jìn)行了驗(yàn)證。新中涂原漆的固體分47% ～ 52%(實(shí)測(cè)47% ～ 48%)，顏填料的粒徑由小于15 μm減至10 μm，施工黏度48 ～ 52 s。由于增加了抗流掛樹脂，流平性更好，降低了長(zhǎng)短波，且抗流掛極限降至40 ～ 45 μm。工藝方面，噴涂的軌跡及其中的吐出量、成型空氣、旋杯轉(zhuǎn)速、靜電電壓等保持不變，中涂的施工固體分也保持不變。由于調(diào)試時(shí)一些生產(chǎn)條件(如底材的打磨點(diǎn))發(fā)生變化，為減少誤差，采取平行試驗(yàn)，結(jié)果見表3，其中后背門處中涂膜厚已增加6 μm，其余部位膜厚不變。可見中涂層長(zhǎng)波的平均值降低了3.1個(gè)單位，短波平均值降低了4.4個(gè)單位，面漆長(zhǎng)波的平均值僅降低了0.1個(gè)單位，短波平均值降低了1.3個(gè)單位，DOI提高了0.9個(gè)單位。從具體部位看(不考慮膜厚不同的后背門)，除右側(cè)圍處的短波增加2.1外，其余部位的短波均下降。左側(cè)圍和右側(cè)圍處底材的材質(zhì)相同，電泳(18 μm)、中涂(35 μm)、base(21 μm)和清漆(49 μm)的膜厚均相等，但短波變化趨勢(shì)相反，且差異較大，采用更換后的中涂進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，這兩處的短波均降低，目前未能找出原因(因測(cè)量部位定位不準(zhǔn)導(dǎo)致的測(cè)量誤差小于1.0)。從以上試驗(yàn)可見，提升底材外觀主要影響橙色漆的短波，對(duì)長(zhǎng)波的影響可忽略。同時(shí)，面漆與中涂的短波差距由11.4擴(kuò)大到14.5，說(shuō)明當(dāng)?shù)撞耐庥^優(yōu)于面漆時(shí)，改善底材外觀無(wú)法顯著提升面漆的外觀質(zhì)量。

表3 更換中涂后車身不同部位的橙色面漆的外觀指數(shù)及前后變化Table 3 Appearance values and their variations of the orange topcoat on different parts of car body after changing midcoat

2. 5 調(diào)整產(chǎn)品對(duì)漆膜外觀的影響

通過(guò)改善中涂外觀在一定程度上能夠提升漆膜外觀，但結(jié)果仍不理想。保持PVC值(即顏填料與基料的體積比)不變，降低原base漆中黃色鋁粉的含量，同時(shí)增加具有增稠作用的助劑，在保證施工黏度(49 ～ 53 s)不變的情況下，降低原漆固體分至17% ～ 23%(實(shí)測(cè)約22%)，據(jù)此調(diào)整了base漆。由于減少了黃色鋁粉的含量，涂料的遮蓋力得到了提升，且膜厚對(duì)顏色的影響變小。原base層平均膜厚約21 μm，直接減小15%的吐出量并據(jù)此調(diào)整成型空氣，其余參數(shù)不變，從而降低base膜厚約3 μm，驗(yàn)證了降低鋁粉含量對(duì)漆膜外觀的影響，結(jié)果見表4。

表4 降低涂料中鋁粉含量前后車身不同部位的漆膜外觀指數(shù)變化Table 4 Variation of appearance values of the films on different parts of car body before and after reducing aluminum powder content in paint

對(duì)比表3的數(shù)據(jù)，除左前門、右前門處的長(zhǎng)波增大，左后門處的長(zhǎng)波保持不變外，各測(cè)量點(diǎn)的長(zhǎng)波和短波都降低了，其中長(zhǎng)波的平均值降低31.8%，短波的平均值降低26.8%，DOI平均值升高2.2%。從具體部位來(lái)看，本身的短波越大，則降低越多，這說(shuō)明顏色對(duì)于短波的影響是關(guān)鍵性的。不同部位的長(zhǎng)波出現(xiàn)了不同的變化，主要表現(xiàn)在左右前門處的長(zhǎng)波增大，左右后門處的長(zhǎng)波幾乎不變。重復(fù)性試驗(yàn)也體現(xiàn)出同樣的規(guī)律。將前門處中涂和清漆的膜厚通過(guò)降低吐出量10 mL各減薄約1 μm，左前門與左后門處長(zhǎng)波的變化差距縮小至0.9，而右前門與右后門處的差距縮小至0.7，但前門處的長(zhǎng)波仍然增加，說(shuō)明四門在此膜厚下長(zhǎng)波變化不明顯。調(diào)整Base漆對(duì)各外觀指標(biāo)均有提升，且長(zhǎng)短波的降低幅度比較接近。這說(shuō)明改進(jìn)產(chǎn)品可達(dá)成期望目標(biāo)，但后背門(立面)的長(zhǎng)短波比例(應(yīng)大于3)還需要調(diào)整。

采用上述方法進(jìn)行了小批量驗(yàn)證，外觀數(shù)據(jù)可根據(jù)表5計(jì)算?？芍L(zhǎng)短波和DOI均達(dá)到較好狀態(tài)。平衡值B為?1.4 ～ 4.5，可接受但不在最佳范圍，尤其是機(jī)蓋處的B明顯偏高(長(zhǎng)波與短波相比過(guò)小)。此時(shí)降低短波已很困難，考慮到機(jī)蓋的長(zhǎng)波相對(duì)其他部位較小，可提高該位置的長(zhǎng)波來(lái)降低B。這能通過(guò)調(diào)整噴涂程序或工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如降低中涂和清漆的膜厚，降低旋杯轉(zhuǎn)速等。

表5 采用2K清漆時(shí)車身不同部位的外觀指數(shù)Table 5 Appearance values of the films on different parts of car body with a 2K varnish

2. 6 換用清漆對(duì)漆膜外觀的影響

多噴一遍中涂或清漆有可能是部分調(diào)試車外觀質(zhì)量更好的原因，筆者團(tuán)隊(duì)對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證。但是因?yàn)閲娡?遍中涂或清漆會(huì)降低產(chǎn)能，所以選擇一道清漆并增加膜厚的方法。由于原先采用的1K清漆的極限膜厚在50 μm左右，本身很難再增加厚度，換用了2K清漆，并調(diào)整機(jī)器人噴涂的吐出量、對(duì)應(yīng)的旋杯轉(zhuǎn)速、成型空氣流量等參數(shù)，最終膜厚57 μm，較原先增厚12 μm，面漆的外觀參數(shù)及其與進(jìn)行小批量驗(yàn)證時(shí)(1K清漆)的數(shù)據(jù)變化列于表5。

對(duì)比更換清漆前的數(shù)據(jù)很容易發(fā)現(xiàn)，采用同樣板材的白車身、相同工藝完成的電泳、中涂和base，選用更厚的2K清漆后，車身各部位的長(zhǎng)短波和DOI均更優(yōu)。其中長(zhǎng)波的平均值降低34.4%，短波的平均值降低56.9%，DOI平均值提高5.0%。2K清漆由于有更高的施工固體分和較小的收縮率，視覺(jué)上比1K清漆具有更好的豐滿度。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)近一年的努力，橙色面漆的外觀達(dá)到了比較理想的水平。通過(guò)打磨中涂層、提升底材外觀質(zhì)量、降低涂料中鋁粉的含量、提高清漆厚度，能夠不同程度地改善漆膜外觀，以上措施不僅適用于橙色面漆等遮蓋力低的涂料，對(duì)其他遮蓋力好的涂料同樣適用。

[ 編輯：杜娟娟 ]

Improvement of appearance quality for orange topcoat

// CAO Xiao-gen

The measures taken by a manufacturer to improve the appearance of orange topcoat applied to a new model of car were introduced, including grinding midcoat, reducing the content of aluminum powder in paint and the thickness of base film simultaneously, and increasing varnish thickness by using more appropriate varnish, providing a reference for improving the appearance quality of colored paint film with low covering power.

automobile painting; film appearance; orange topcoat; covering power; process improvement

TQ639

B

1004 – 227X (2017) 02 – 0101 – 05

10.19289/j.1004-227x.2017.02.008

2016–03–15

2016–08–29

曹曉根（1978–），男，河北石家莊人，專科，工程師，研究方向?yàn)槠囃垦b，已發(fā)表論文20余篇。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) siyue2222@sina.com。