面漆桔皮分析与对策.docx
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面漆桔皮分析与对策
(一)
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两种,其中短波桔皮代表结构尺寸在0.6mm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4min,总晾置时间9min,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。
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(2)控制流动
①贝纳德漩涡。
当漆膜干燥时,溶剂在漆膜表面挥发,处于膜体下面的溶剂开始扩散或迁移到表面,为加快此进程,常形成逸出通道,在该道终止并喷出表面,漆膜表面常形成可观察到的几讨图纹,呈涡流结构,称为贝纳德漩涡(Benardcell)。
如图4所示。
图4贝纳德漩涡示意图
②浮色和发花。
当基料和溶剂流到贝纳德漩涡中心的表面时,也带来悬浮的颜料。
这时,颜料粒子的输送比率不同,就会出现不同类型的颜料分离过程。
其结果是某种颜料在表面上呈现较高的浓度,造成浮色和发花。
发花是指漆膜外观有花斑,呈斑点或条斑的现象。
浮色是指漆膜表面更普遍的变色现象。
二者的状态如图5所示。
图5发花和浮色状态示意图
使用有机硅助剂,可降低表面张力,迫使贝纳德漩涡循环流的停止,阻止发花现象。
但是浮色与发花更主要的是与颜料的移动性差异有关,要使用润湿分散剂才能彻底解决。
③橘皮。
贝纳德漩涡的结果,在许多情况下会使漆膜外观呈现许多轻微的凹窝状,称为橘皮。
当喷涂时喷枪离底材太近或太远、涂料雾化不好、粘度过高、未稀释好等都可能造成橘皮。
使用少量的有机硅助剂就可急剧地降低表面张力,使漩涡循环流衰减,以有效地消除橘皮。
④缍纹。
在一般情况下,都不希望贝纳德漩涡的产生。
但是,可控制的贝纳德漩涡图形——缍纹漆,又是涂料化学师追求的美术漆,具有很好的装饰性能。
对缍纹效果起主导作用的因素包括喷涂技巧、涂料粘度、挥发速度、适当的溶剂、合适的基料、非浮型铝粉等。
但是,除了以上诸多因素之外,使用高粘度的有机硅助剂以稳定贝纳德漩涡是十分有效的。
因它与涂料系统不相容,导致漆均匀收缩而得到特别的缍纹效应。
通过调节助剂的用量,可以控制花纹的大小。
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