車身漆膜長短波倒置問題的解決

曹曉根，葉明東，黃昊

（浙江吉利控股集團有限公司，浙江 寧波　315336）

Lw(長波)、Sw(短波)和DOI(鮮映性)是汽車漆膜外觀常用的評價指標(biāo)。不同顏色設(shè)置不同的指標(biāo)值。長波的數(shù)值往往小于短波，且二者之間有一定的比例要求，一般認(rèn)為Lw值是Sw值的1/3 ～ 1/2為好(即短波與長波的比值為2 ～ 3)，1/3 ～ 2/3之間可接受，從而使目視與數(shù)值之間有一個較好的對應(yīng)關(guān)系。但在實際生產(chǎn)過程中，有時會出現(xiàn)長波值與短波值接近甚至大于短波值的情況，這被稱為“長短波倒置”。當(dāng)出現(xiàn)長短波倒置時，目視表現(xiàn)為遠距離(3 m)觀察漆膜時橘皮明顯，而45°角近距離(0.5 ～ 1.0 m)觀察漆膜時橘皮呈現(xiàn)為較深的斜狀條痕。長短波倒置多出現(xiàn)于素色漆和顏料粒徑較小的珠光漆。本文以某主機廠在噴涂“素色白”時發(fā)生“長短波倒置”問題為例，說明其解決思路和方法。

1　問題現(xiàn)狀

1.1　問題來源

某主機廠在產(chǎn)能提升的情況下將1k(單組分)清漆更換為2k(雙組分)清漆并重新進行示教。在提產(chǎn)(節(jié)拍由150 s調(diào)整為140 s)時發(fā)現(xiàn)素色白的小批量調(diào)試樣車的漆膜目視外觀明顯變差。經(jīng)對漆膜外觀進行測量，該車型共23個測量點中有11個出現(xiàn)了長短波倒置問題?，F(xiàn)場采用的是三涂三烘工藝，磷化+薄膜電泳漆(烘烤固化)+水性中涂漆(預(yù)烘干與烘烤在同一烤房)+水性base(基色漆)(預(yù)烘干)+2k清漆(烘烤固化)。經(jīng)對所有顏色進行整理排查，發(fā)現(xiàn)素色白和黑色(珠光顏料)均存在長短波倒置問題，而紅、銀等顏色則不存在此問題。其中素色白的翼子板和四門的Sw與Lw之比達到了0.7以下，對外觀的影響較大?，F(xiàn)以倒置嚴(yán)重的左前門上部為例說明調(diào)整的方法。

1.2　工藝現(xiàn)狀

在生產(chǎn)現(xiàn)場隨機抽取了2臺車，用BYK橘皮儀測量其外觀，Lw、Sw、DOI分別為6.7、4.9、94.7和7.0、4.8、94.1，而更改前為3.6、7.8、94.1。由于重新示教前并不倒置，只是節(jié)拍提升有可能改變生產(chǎn)條件，因此對主要工藝參數(shù)和噴涂程序進行了重新確認(rèn)，結(jié)果見表1。

表1　涂裝過程的工藝參數(shù)Table 1　Technological parameters for spray coating process

中涂、色漆和清漆線的噴涂節(jié)距為7 m，鏈速2.8 m/min。

中涂噴涂為一站成膜，槍物距離20 cm，噴涂速率400 mm/s，噴涂扇幅450 mm，搭接率67%，吐出量270 mL/min，靜電電壓60 kV，旋杯轉(zhuǎn)速40 000 r/min，成型空氣I流量320 NL/min，成型空氣II流量200 NL/min。

色漆為兩站噴涂，每站間隔77 s，兩站的噴涂參數(shù)相同：槍物距離20 cm，噴涂速率400 mm/s，噴涂扇幅450 mm，搭接率67%，吐出量125 mL/min，靜電電壓75 kV，旋杯轉(zhuǎn)速45 000 r/min，成型空氣I流量255 NL/min，成型空氣II流量200 NL/min。

清漆亦為兩站噴涂，每站間隔64 s，兩站的噴涂參數(shù)相同：槍物距離20 cm，噴涂速率400 mm/s，噴涂扇幅450 mm，搭接率67%，吐出量190 mL/min，靜電電壓70 kV，旋杯轉(zhuǎn)速40 000 r/min，成型空氣I流量285 NL/min，成型空氣II流量200 NL/min。

1.3　膜厚的影響

分析工藝現(xiàn)狀后發(fā)現(xiàn)問題部位除中涂膜厚較低外，其余參數(shù)均在工藝范圍內(nèi)。因此從中涂膜厚入手，通過調(diào)整吐出量(成型空氣按比例相應(yīng)調(diào)整)來提高膜厚，分析其對Lw、Sw的影響如圖1所示?？梢娫黾又型磕ず窨梢匝杆俳档蚅w并增加Sw，但前提是不能超過中涂漆本身的流掛極限和針孔極限，防止出現(xiàn)相應(yīng)的漆膜弊病。先進行5臺車的小批量驗證，發(fā)現(xiàn)當(dāng)平均膜厚達到40 μm時，邊角出現(xiàn)明顯的流漆。通過調(diào)整旋杯開關(guān)槍位置并降低邊角處的吐出量30%，流漆現(xiàn)象消失。再進行批量驗證，部分車輛邊角出現(xiàn)輕微流漆，漆膜質(zhì)量不穩(wěn)定。實測膜厚單點最大為49 μm，超過了中涂漆的膜厚極限45 μm(使用的中涂漆的流掛極限和針孔極限均為45 μm)。調(diào)整單點膜厚到45 μm以下，經(jīng)小批量(30臺)和批量(500臺)驗證，單點膜厚最大為44 μm，平均膜厚為36 ～ 37 μm，未出現(xiàn)流漆等漆膜弊病，且外觀數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

調(diào)整中涂膜厚后，Lw和Sw已不倒置，但二者之間差距過小(Sw與Lw之比約為1.2)。經(jīng)過主觀的盲評(不看外觀數(shù)據(jù)，只作主觀評價并排序)，發(fā)現(xiàn)Lw在6以下時，立面的Sw與Lw之比在1.4以上為好，而平面只要1.2就仍然有較好的外觀，且Lw越小，允許的比例越低。為此，將立面的Sw與Lw的比值確定為1.5以上，以保證批量生產(chǎn)時的穩(wěn)定性?？紤]到中涂膜厚對Lw與Sw的比值影響很大，進一步調(diào)整了清漆的膜厚，考察其對Lw、Sw的影響，結(jié)果見圖2。清漆膜厚在46 ～ 60 μm范圍內(nèi)時(此時中涂平均膜厚已達36 ～ 37 μm)，盡管Sw隨膜厚的升高而緩慢降低，但影響并不大。清漆膜厚在46 ～ 55 μm范圍內(nèi)時，Lw隨膜厚的升高而迅速下降，到55 μm后幾乎不再變化。于是將清漆平均膜厚控制在55 ～ 60 μm(單點膜厚控制在55 ～ 65 μm，清漆膜厚極限是65 μm)。批量驗證合格后將清漆膜厚固定下來。

圖1　中涂膜厚對Lw和Sw的影響Figure 1　Effect of thickness of midcoat on Lw and Sw

圖2　清漆膜厚對Lw和Sw的影響Figure 2　Effect of thickness of varnish on Lw and Sw

固定中涂和清漆的膜厚后調(diào)整base膜厚。其膜厚由22 μm降低到20 μm時，Lw僅降低了0.04，基本無變化，Sw則由4.0降低到3.8，Sw與Lw的比值降低。由于提高base膜厚將造成目視效果下降，因此不再驗證提高其膜厚對Lw與Sw的影響。

1.4　涂料的影響

通過調(diào)整膜厚已經(jīng)較好地解決了左前門上部等車身多數(shù)部位的Lw和Sw倒置的問題，但對于車體的翼子板等存在凹面的部位，Lw和Sw的比例仍然不夠理想。中涂后用800#砂紙干打磨左前門上部，然后用擦拭巾擦去打磨灰。Lw和Sw分別降低0.1和0.2(2臺對比車的Lw和Sw平均值分別為5.15和2.85)，Sw和Lw的比值幾乎無變化，目視無法區(qū)分?？紤]到中涂對Sw的影響較大，通過提高中涂漆中的消光劑(SiO2)來降低中涂漆的表面光澤，以及增大粗糙度，從而增大Sw。測量結(jié)果顯示主要是增大了Wb(指結(jié)構(gòu)尺寸在0.3 ～ 1.0 mm波段的橘皮)[1]。

從圖3可看出，中涂增加消光劑后對Lw的影響較小，而Sw隨著消光劑含量的增大而顯著增大，可增大Sw與Lw的比值，但同時會降低DOI(此次驗證中DOI最大降低了1.7)。王艷艷等[2]對涂料中添加不同流平劑時Lw、Sw受到的影響進行了研究，證實了通過采用或調(diào)整流平劑可以調(diào)整Lw與Sw的比值。但由于更改流平劑往往需要進行全性能檢測，周期過長(一般需2 ～ 3年)，因此未在此次改進中予以采納。同樣，不同的2k清漆經(jīng)驗證后發(fā)現(xiàn)區(qū)別較大，尤其是清漆中增加了耐磨填料的，因為耐磨材料在烘烤過程中會附在涂層表面，使Sw顯著降低。

圖3　中涂增加消光劑對Lw和Sw的影響Figure 3　Effect of adding flatting agent to midcoat on Lw and Sw

1.5　清漆流平時間的影響

在改進過程中，各車輛數(shù)據(jù)相差很大。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)由于設(shè)備設(shè)定問題，清漆的流平時間從5 min 23 s到9 min 1 s不等。由圖4可見，清漆流平時間長較有利?？紤]到流平時間短會縮短產(chǎn)品的在制時間，于是將流平時間確定為7 min 30 s并固定下來，以降低系統(tǒng)誤差，保持穩(wěn)定性。

圖4　清漆流平時間對Lw和Sw的影響Figure 4　Effect of leveling time of varnish on Lw and Sw

2　結(jié)語

通過改進，“素色白”的目視外觀有了明顯改善，進行小批量和批量驗證后連續(xù)生產(chǎn)10 000臺車后依然保持穩(wěn)定。至此，所述車身涂膜長短波倒置問題得到了解決。

參考文獻：

[1] 許朋輝, 王海燕.桔皮鮮映性儀用于面漆的外觀改善[J].客車技術(shù)與研究, 2008, 30 (6)： 32-35.

[2] 王艷艷, 沈莉, 陳月珍.流平劑對漆膜外觀的影響[J].上海涂料, 2014, 52 (8)： 17-20.