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涂装施工常见缺陷预防及控制-橘皮/桔皮
来源: | 作者:启瑁涂装精英圈 | 发布时间: 2131天前 | 5016 次浏览 | 分享到:

定义:涂膜表面呈现出1 mm以上类似橘皮状的波纹称为橘皮。

相关说法:表面粗糙、流平不良、平整不良、喷涂发干

相关说明:桔皮是指漆膜表面呈现许多半圆形突起,形如桔子皮。这种现象是一种涂料自身具有的天然现象,只是在其表现轻、重上有区别。桔皮现象一般受环境温度、风速等条件的影响较大,在夏季出现的情况偏多。规律上讲,施工条件及方法和稀释剂的类型、用量是对桔皮影响最大的方面。就是说如果稀料量足够大的话,出现的桔皮均不会很严重,但过多的稀料也会造成失光的问题。


产生原因:

  1)涂料的黏度偏高,涂膜中所使用的流平剂或溶剂不当;

  2)喷枪与被涂物距离较远,涂膜较薄,底材粗糙;

  3)喷枪调整技术和喷涂技术不当(空气压力过大或太小、喷幅扇面太宽或喷枪距离工作面太远,喷枪的运行速度过快,使漆液的雾化微粒在到达工作 表面时出现过度干燥。当发生此问题时,达到底面的漆液微粒将会保持其刚从枪嘴出来时的形状而不再流平,形成粗糙的表面)。理想的状况是细微的雾化后的液态涂料微粒从喷枪到达底面时应保持适当的潮湿性,使各质点能完全混合或互相流动,从而形成一个平滑的表面。


    4)喷涂中喷房温度较高,涂料中流平剂未按喷房温度升高变化进行增加慢干剂,造成涂料中溶剂挥发较快;

    5)涂料晾干时间较短。

      6)油漆搅拌不均匀 。油漆在长时间存放后会出现底层沉淀的现象 ,在喷涂之前应将油漆充分搅拌均匀 ,否则会出现各部分干燥不均匀 ,从而导致橘皮现象的产生 。
     7)喷枪的选择问题造成桔皮现象。主要表现在高档喷枪选用不当和低档喷枪的性能不足两方面。低档喷枪性能不足的问题比较好理解,即部分低档喷枪因其本身制造精度差,不能保证漆液能够充分雾化成均匀一致的漆液微粒,即雾化细度不足,除了更换喷枪外别无他法。高档喷枪主要表现在部分HVLP型喷枪被错误地使用在一些粘度较高的涂料涂装中,因为这种喷枪的大气流量和涂料中的较低溶剂含量,会造成涂料微粒在雾化过程中的过干燥,影响涂料的流动性能,造成桔皮。另外,最常见的因为喷枪选用不当造成桔皮的情况是对于喷枪口径的忽视。

8)喷漆环境中通风风速过大,引起涂料表面的溶剂过快挥发,使涂料表面的微粒快速凝固,失去正常的流动性能造成桔皮现象。

9)干燥方式方法不当。例如在漆液流平之前用喷枪吹干漆面的做    法,则会产生桔皮。

10)每道漆之间的闪干时间不恰当。主要是两道喷涂的间隔时间过长,一般超过20分钟,则第二道喷涂的油漆液态微粒中含有的溶剂将被第一道油漆层所吸收,从而造成液态涂料微粒无法正常流动,使涂料的自流平性受到破坏。

11)面漆喷涂后过早的进入烘烤状态,致使其中含有的溶剂不能正常挥发而面漆表面已经干燥凝固,涂料的微粒不能正常融合流动,产生桔皮。建议施工后静置至少10-15分钟后在升温烘烤。

12)稀释剂类型选择不当。(使用过于快速挥发的稀料,会使漆液的微粒在到达工作表面时变得太干或溶剂量不足)。稀释剂使用错误,这是极容易出现桔皮现象的原因。在很多修理厂中大量存在着以1K的硝基稀释剂来取代2K稀料的现象,这是一个很严重的认识误区。作为稀料来讲,除了能够保证可以稀释油漆这个基本功能外,还应保证油漆能以正常的速度干燥。而1K的硝基稀料比2K的专用稀料的挥发速度远远要大,在喷枪的雾化过程中能够过多的产生溶剂损失,使到达底面的涂料微粒中溶剂的含量降低过多,直接影响涂料微粒的流平性。同时因1K稀料的强挥发性,使涂料的表干过程大大的加快,涂料根本来不及根据自身的流平性来调整融合,造成桔皮现象。


13)固化剂与稀料型号选择不当,也会产生桔皮。应该根据温度的不同,选择不同的固化剂和稀料。

14)稀料加入量严重不足。没有充分稀释的涂料在雾化过程中所含有的溶剂丧失后造成喷在被涂面上的涂料微粒含有的溶剂量偏低,无法正常流动。

11.被涂物体的底面温度偏高。一般出现在夏季室外晒过的车辆在进入室内喷涂时,未充分做好降温工作即开始面漆的喷涂。

15)底材的打磨尚不到位即开始施工面漆,粗糙的不够光滑平整的底面上很容易产生桔皮纹。

16)金属漆或珍珠漆过厚,清漆就容易出现桔皮,过厚的色漆层对于清漆中溶剂有吸收作用。

17)冬季低温情况下,在冷库中存放的材料拿出来直接使用,因其粘度异常,喷涂后出现桔皮。环境温度越低,涂料的粘度会有所增加。因此冬季保存涂料及辅料应在室温条件下保存。如条件实在不允许,应使用温水对涂料适当加温后再使用。


预防措施:

  1)在夏季高温喷涂过程中,要根据喷房温度变化适当地降低油漆黏度或增加油漆中高沸点溶剂;

  2)调整喷涂枪距,一般要求喷枪与被涂物距离在20 ~ 30 cm,并适当增加油漆涂膜厚度。

  3)油漆压力控制在0.4 ~ 0.6  MPa之间,并对自动机喷涂参数及手工喷枪调整到最佳状态;

  4)一般晾干时间控制在5 ~ 10 min;

  5)底材打磨平整。

6)使用正确的喷枪调整技术,正确调整喷涂技术和空气压力。

7)预先安排喷涂程序,避免温度和湿度太高,选择适合于所在喷漆环境的稀释剂类型。

8)留有足够的闪干和干燥时间,不要用风吹干湿润的漆面。

9)使面漆和底漆有足够的干燥时间(不要太长和太短)。

10)选用适合于喷漆房施工条件的稀释剂,使面漆充分流平。

11)用稀释剂调稀到推荐的粘度。

12)按照规定的打磨方法处理底漆至光滑平整后再施工面漆。

13)对于夏季高温环境条件下施工时,可选用较慢干型号的固化剂和稀释剂,充分改善涂料的流平性。

14)面漆的涂装,按照每道规定的膜厚施工。


补救方法:

  1)喷涂后及时检查车身涂膜状况,发现涂膜出现橘皮时,现场采用临时人工进行补漆,并上报给工艺人员进行调整工艺参数;

  2)对橘皮的部位进行打磨抛光或对橘皮处打磨重新喷涂烘干。

3)对于较轻的桔皮,可根据漆膜的厚度先以1500#水砂纸研磨平整后抛光恢复。

4)对于严重的桔皮,可用800#水砂纸打磨后重新喷涂面漆。

油漆桔皮的定量测定、评价与防治

    构成漆膜外观的两个重要指标是桔皮与鲜映性,桔皮反映了漆膜表面微观不平整度,鲜映性则代表油漆的成像清晰度,同时桔皮又是影响鲜映性的重要因素。鉴于桔皮在漆膜外观评价中的重要程度,采用德国BYK公司最新的桔皮仪对神龙汽车有限公司的漆膜桔皮情况作了统计、对比和分析,希望能够对改善现场漆膜外观质量有所帮助。在这种体系中桔皮被解构成短波桔皮和长波桔皮种,其中短波桔皮代表结构尺寸在0.6 mm以下的桔皮,长波桔皮代表结构尺寸在0.6mm以上的桔皮。PSA集团采用的桔皮、鲜映性表示方法与本数据不同,但代表的趋势相同。桔皮是对漆膜表面微观不平整的一个感性描述,实际上它的形成原因非常复杂,但从原理上来讲主要有以下两种因素。

a.底材微观上的不平整向油漆表面的传递。

b.油漆干燥过程中溶剂挥发造成表面张力梯度形成的贝纳德涡。

因此,桔皮是不可能完全消除的,只能尽量减小。

在后续的对比中将要引用其他的桔皮评价标准,这个标准同PSA集团的相关标准是不同的,但可以证明它们表达趋势的同一性。为便于对比分析,在数据采集过程中,保证了数据采集点与NAP值测量的数据采集点相同。

1.不同颜色面漆桔皮数据分布及初步分析

1.1  颜色与桔皮关系数据

在这次数据采集过程中,主要针对颜色1、颜色2、颜色3、颜色4、颜色5、颜色6进行了桔皮(长波、短波)、鲜映性数值的采集与分析。数据按照水平和垂直进行了分类平均,并对比如下。

1.1.1 不同颜色长波对比

长波桔皮值统计数据如图1。

     PSA无长波分布要求相应的标准,因此可以借鉴长波桔皮水平面≤4、垂直面≤15的通常标准。

从图1看出,水平面长波桔皮除颜色1和颜色4符合上述标准外,其他颜色不能达到标准。对于垂直面除黑漆达不到标准外其他均在15以下,但主要分布在10~15。无论哪一种油漆,水平面和垂直面的长波桔皮相差都比较大,说明了长波桔皮与油漆本身的流平条件相关性很大。理论上的解释应该是,油漆流平时由于平面的油漆微粒除了受表面张力向上的拉动外,还受重力的向下拉动,表面张力合力与重力方向相反,所以形成贝纳德涡的动力相对较小,最终形成贝纳德涡较小。因此,减小长波桔皮的一个重要措施应该是控制贝纳德涡的形成。具体措施如下。

a.控制油漆干燥过程中的温度曲线,让溶剂挥发速度均匀,表面避免固化过快而妨碍漆料从底层向表面的补充,从而减小贝纳德涡深度。

b.合理控制膜厚,保证贝纳德涡的填平过程有足够的漆料输送。

c.保证足够的流动时间,确保漆料输送的时间。

d.改进涂料的流动能力,避免使用表面张力上升过快的涂料。

e.选用合适的溶剂种类,控制挥发速度,保证均匀流平。

上述几种桔皮是涂料适应现场能力不同造成的综合体现,因此实际的改善工作需要在上述5个方面综合调整材料和施工环境、设备才可行。

1.1.2  颜色与短波桔皮关系

短波桔皮值统计、结果如图2。
      PSA集团同样没有短波桔皮的技术标准,因此可以借鉴水平面≤20、垂直卜面≤25的通常标准。

按照以上标准可以看出,短波桔皮除了颜色1可以达到标准外,其他油漆都没达到标准。其中,颜色3和颜色5差距最大,颜色4和颜色6差距略小。

从以上长短波数据的分布可以看出,与长波桔皮分布比较,短波桔皮则在整车上更多地显示出了同一性,即长波与部件是否水平关系明显,而短波与部件是否水平关系不显著。因此,可以认为长波桔皮与面漆(或清漆)本身的流平过程关系较大,而短波桔皮主要与车身表面本身的特性关系明显。进一步说明应该是,要减少0.6mm结构尺寸以上的桔皮应该对材料、本身流平性能和中涂、面漆、清漆的施工工艺进行改进,包括施工参数的调整与材料本身的改进等。0.6mm以下桔皮的减少应该在增加中涂、面漆前车身底材的平滑性上下功夫。但是,这并不表明短波桔皮的控制与材料无关。有证据表明,油漆不同,同样会造成短波桔皮的数值截然不同。这与面漆对底层凹陷的遮盖能力、油漆喷涂时雾化效果及材料本身的某些特性参数有关。颜色l虽不罩清漆但.在长短波方面均较佳,所以在底色漆、清漆对长短波的影响关系方面需要深入探讨。

   1.2  长短波桔皮与鲜映性的关系

对比分析长短波桔皮对鲜映性的影响,同时测量同一辆车的长波、短波与DOI值,其变化趋势曲线如图3。



从图3看出,油漆的鲜映性与桔皮长短波均有关系,其中短波对鲜映性有着主导影响。这一点从颜色1的鲜映性异常可以看出,颜色1的颜色很浅,它的鲜映性应该最低,但从鲜映性数据看来竟高达86,根据短波主导影响鲜映性的结论反看颜色1短波,是所有油漆中最低的,而且领先优势很大,所以短波主导影响鲜映性是一个可以得到的结论。与其他深色金属漆相比,颜色4(浅色)的鲜映性较高同样验证了这个道理。因此,要提高鲜映性就要减少桔皮尤其是短波桔皮。

2. 影响因素

2.1 晾置时间对短波的影响

   针对中涂晾置时间对面漆短波桔皮的影响进行了工艺试验。试验时,试验车辆在中涂喷涂后停止晾置4 min,总晾置时间9 min,得出对比数据如图4和图5。



晾置前后桔皮数据如表1。

由表1看出,通过中涂晾置时间延长,短波数据明显降低,鲜映性提高到90以上。通常标准衡量,桔皮达到了标准。因此,提高面漆前的漆面光滑度是减少短波桔皮的有效途径。

2.2 提高中涂平滑性的对策

中涂平滑性与中涂本身的喷涂质量、晾置时间、膜厚、底漆平滑性、钢板粗糙度、中涂填充性等因素有关。根据中涂理论,要有好的填充性,就必须提高中涂固含量。为此,试验了某公司的中涂涂料,施工固含量约48%,低于现用中涂施工固含量(50%以上),得出的数据对比如图6。

  从图6可以明显看出,中涂固含量越低,面漆短波越明显,鲜映性相应越低,进一步证明了短波桔皮是从下往上传播的。钢板的粗糙度、底漆的平滑性均会影响短波桔皮。从这一点看,控制底漆的膜厚、中涂的膜厚对面漆外观同样重要。因此,应该考虑投放施工固含量更高、填充能力更强的中涂涂料。同时,完善对底漆和中涂厚度、底漆粗糙度、钢板粗糙度的监控。其中,对钢板和底漆的粗糙度监控还应该考虑Ra、Pc的双重监控。一般考虑电泳漆膜Ra在0.4μm以下,最好在0.2~0.3μm, Pc,值在5~15个/cm。能提供这种仪器的公司很多。

3.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、·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枪配套。一般原则是喷杯多喷,喷枪少喷。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,用静电喷枪代替空气喷抢。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。