涂料喷涂的常见漆膜缺陷及成因

上海涂料 SHANGHAI COATINGS 第50卷第 10 期 2012 年 10 月 Vol. 50 No. 10 Oct. 2012 [收稿日期] 2012-08-21 涂料喷涂的常见漆膜缺陷及成因 成亚君 （上海大众汽车有限公司，上海 201805） 摘 要：介绍了涂料喷涂的常见漆膜缺陷、成因及其防治措施。讨论了漆膜粗糙度和色差的控 制，以及影响喷涂的诸种因素。 关键词：喷涂 ；漆膜缺陷 ；成因 ；防治措施 中图分类号：TQ 639.8 文献标识码：A 文章编号：1009-1696（2012）10-0042-04 轿车的生产工艺主要由车身冲压、车身、涂漆、 总装组成。涂漆工艺包括板材的前期预处理、阴极电 泳涂装、PVC密封防护、中涂漆喷涂、色漆喷涂、注 蜡防护几个主要步骤。漆膜的外观质量受到车身板 材、涂料用原 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 、涂装设备、施工环境、施工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 等诸因素的影响，其中预处理、电泳工序是涂装车间 技术难度高、影响车身防腐性的关键工序。长期以 来，车身涂料均采用喷涂施工，本文主要探讨涂料喷 涂的常见缺陷和成因，希望有助于我们对涂装有一 个新的认识。 1 漆膜缺陷成因和防治措施 1.1 流挂 定义 ：在涂料喷涂的垂直或倾斜部位，呈现涂 料球状液滴或幕帘状下垂的涂膜缺陷。 产生原因 ：涂料施工黏度太小，一次喷涂涂膜 太厚 ；涂料流量过快 ；雾化压力小 ；喷距太近 ；慢 干溶剂用量太多 ；涂层间闪干时间太短 ；车身或涂 料温度太低 ；不喷涂情况下，防流挂清漆长时间在 管路内高速循环运转。 防治措施 ：产生流挂的最根本原因，一是湿膜 膜厚过高，二是涂料施工黏度偏低，但膜厚比黏度影 响更大，只要适当降低膜厚，或是提高黏度，即可防 止或改善流挂弊病。除直接调整上述2个参数外，还 可采用诸如加大雾化空气量，提高ESTA旋杯转速， 降低出漆量，拉远枪距等措施，以降低湿膜膜厚，防 止流挂。也可采用减少慢干溶剂用量，延长各道涂层 间的闪干时间，提高喷房与车身温度等措施，提高涂 料施工动态黏度来防止流挂。在不喷涂情况下，防流 挂清漆不宜长期在管路中循环运转。 1.2 桔皮 定义 ：涂膜表面呈现类似于桔皮状的皱纹结构， 是汽车涂装过程中常见又较难克服的流平性问题， 尤其侧面更为明显。 产生原因 ：涂料施工黏度高 ；流平性差 ；出漆 量大，雾化压力低，雾化不良 ；出漆量小，雾化压力 大，喷距远，漆液干得快，一次喷涂涂膜太薄 ；溶剂 挥发快 ；喷房温度高 ；车身温度高 ；各道涂层间的 闪干时间太长（漆膜干透）；底材或底涂层表面粗糙。 防治措施 ：因影响漆膜桔皮的因素较多，需从 涂装设备与工艺及材料多方面进行改进，通过工艺 参数优化来提高涂膜流平性，以避免产生桔皮 ：（1） 底涂层要平整，包括底材粗糙度要小，预处理与电 泳漆膜致密平整，无粗颗粒，且中涂层平整。（2）添 加高沸点溶剂（加量视气温高低、外观等情况而定）， 改善涂料施工流平性。（3）依据 施工工艺 钢筋砼化粪池施工工艺铝模施工工艺免费下载干挂石材施工工艺图解装饰工程施工工艺标准钢结构施工工艺流程 、设备及涂 料类型，将涂料调整到适宜的施工黏度，一次喷涂达 到适宜膜厚。（4）遮盖力好的闪光与单色底色漆，一 次喷涂膜厚控制在13 μm左右 ；遮盖力差的涂料，最 涂装技术 第 10 期 43 高膜厚也只能控制在20~25 μm ；中涂漆、单色面漆、 清漆喷涂至规定膜厚（宜控制在不流挂的限度），这 样可减小长短波，提高流平性。（5）同一涂层如需喷 涂2道以上，各层之间的闪干时间不宜太长。（6）中 涂漆、单色面漆、底色漆、清漆的最后闪干时间不宜 太短（一般约7~10 min）。 1.3 发花斑纹 定义 ：涂膜颜色不均匀，出现斑印、条纹和色相 杂乱的现象，特别是金属闪光漆表面。 产生原因 ：漆膜膜厚不均匀且太湿，使铝粉、珠 光粉分布和定向排列不匀而发花 ；涂料喷涂黏度太 大，漆膜太湿，雾化压力太低，漆膜较厚、扇面太窄， 喷涂叠盖不均 ；涂料流量太大，漆膜厚且湿 ；枪距 太近，漆膜厚且湿 ；慢干溶剂太多，漆膜太湿 ；底色 漆至清漆的闪干时间过短 ；喷房或车身温度低 ；边 缘或局部流挂。 防治措施 ：加大气喷枪雾化压力，提高ESTA旋 杯转速，降低吐漆量 ；降低成形空气量，扩大扇面范 围 ；降低涂料施工黏度，减少慢干溶剂 ；提高喷房 与车身温度，降低边缘或局部膜厚，即提高漆膜干燥 程度 ；改善漆膜膜厚均匀性和铝粉排列，防止底色 漆再溶解所产生的发花、斑纹条纹等弊病。 1.4 溶剂气泡、针孔 在漆膜干燥过程中，溶剂或空气中的水分突破 已表干漆膜，逸出时留下孔穴，孔穴直径0.1 mm左 右时为针孔，较大的孔穴为气孔，未破而使漆膜隆起 的称之为气泡，多产生于漆膜较厚的边缘。 产生原因 ：涂料施工黏度过高，漆膜太厚，闪干 时间太短，涂料流量太大 ；空气压力太低 ；底色漆 慢干溶剂加量太多 ；进入烘干区前的闪干时间太短， 烘干区的第一阶段温度太高 ；喷涂面积太大。 防治措施 ：降低涂料施工黏度 ；减少吐漆量 ； 降低膜厚 ；在中涂漆、单色面漆、清漆中添加高沸点 溶剂，减缓表干速度 ；底色漆中减少高沸点溶剂，防 止漆膜太湿 ；降低ESTA喷杯的喷涂边缘效应，烘干 时升温不宜过急、过高。 1.5 色差 定义 ：颜色与标准板不符。 产生原因：调漆缸或漆桶中的涂料凝絮或沉淀； 色漆层膜厚太薄露底 ；发花或干喷 ；金属闪光漆在 管路系统中高速循环时间过长，铝粉破碎变形 ；输 漆系统中前一种涂料未清洗干净。 防治措施 ： 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 色差原因，采取相应措施，调整 涂料颜色，优化施工参数，改善色差弊病。 1.6 缩孔 它是由于表面张力梯度造成的，可通过添加表 面活性剂来改善漆膜表面张力的方法加以解决。 2 漆膜粗糙度 过去，评定汽车车身涂膜外观的质量一直是凭肉 眼来辨别评定其丰满性和光亮度。随着时代的发展， 科技的进步，如今对汽车表面的涂料质量评定有了新 方法。目前本公司采用德国BYK公司推荐的桔皮仪、 测光仪检测涂料粗糙度及光泽度。它根据光学原理用 激光点光源照射漆膜，从着眼于表面结构的角度来模 拟人眼对漆膜的视觉反应。桔皮仪在漆膜表面移动 10 cm以上，光源以60°的入射角照射漆膜，在另一侧 的60°对反射光进行测量。当光源照射在漆膜表面起 伏的波峰或波谷时，可得到最大的信号值 ；照射在斜 面上时，只检测到最小的信号值。检测到的信号值被 划分为短波（＜0.6 mm）及长波（＞0.6 mm），长波、 短波分别是对底材粗糙度，以及涂料的流平性和施工 技术的间接测量。控制长、短波，也就是对上述三要 素的控制。下面阐述如何对影响长波、短波的三要素 进行控制 ： 第一要素，底材的粗糙度。 底材是一个相对性的概念，对金属闪光漆车身 而言，金属闪光漆是清漆的底材 ；对单色漆而言，中 涂漆是面漆的底材，电泳漆是中涂漆的底材。白车身 铁皮、磷化膜是电泳漆的底材。由质保部门现场每天 测量的反馈数据说明，采用同一种中涂漆的不同颜 色单色面漆在同一施工条件下，其短波值高低偏差 不大 ；同一种中涂漆的不同颜色的金属闪光漆短波 值高低偏差较多，而单色漆与金属闪光漆比较，金属 闪光漆短波值相对偏高。 那么，金属闪光漆的短波值为什么高？这是由 于金属闪光漆分子晶格间隙比中涂漆的分子晶格间 成亚君：涂料喷涂的常见漆膜缺陷及成因 上海涂料44 第 50 卷 隙大，其分子排列起伏较大，造成了短波值偏高。金 属闪光漆的流平性较差，造成了金属闪光漆晶格的 光折值增大，即短波值高。同样道理，返工后的金属 闪光漆短波值低，是因为相对于返工后的车身涂料 表面来说，返工前的清漆就是底材，而清漆的流平性 比金属闪光漆要好，再加上清漆本身的分子构成，所 以其短波值低。 第二要素，涂料的流平性。 涂料的流平是物质的运动，也就是涂料分子晶 格的排列，单位分子体积小的涂料比单位分子体积 大的涂料，其流平性要好，其分子排列的形状也比较 致密，因此测得的短波值随之降低，这就是单色漆的 短波值要比金属闪光漆为低的原因。而对于同一材 料的涂料，虽然其单位分子的组织结构大小一致，但 若施工条件不同，漆膜厚度不同，也间接影响漆膜形 成过程中的流平性。比如，中涂漆漆膜厚度高，其流 平性好，单色面漆所测得的短波值就低 ；反之，则相 反。而影响流平性的重要因素除了涂料粒子的粒径 外，喷漆室的温度和湿度、流平时间、烘房的升温时 间也是关键因素。 第三要素，施工技术。 由于涂料本身流平性及重力的影响，造成了漆 膜形成过程中，颜料组分分子在平面、侧面的流平方 式，以及排列层次不同，侧面分子晶格的排列显得比 较杂乱，造成平面的短波值要略低于侧面的短波值。 正是由于平面与侧面涂料分子流平性的不同，对施 工人员在喷漆角度、出漆量、距离、喷枪压力等方面 提出了更高的要求。涂料有序排列堆积，能降低其漆 膜表面的高低起伏，提高平整度。静电喷枪在这方面 无疑有助于涂料均匀吸附于车身表面，降低短波值。 施工参数对铝粉（珠光粉）排列及漆膜颜色都有很大 影响，施工固体分小，雾化压力增大，扇形空气加大， 气温升高，ESTA转速提高，铝粉（珠光粉）平行于漆 膜的定向排列趋好 ；铝粉粒径小，可产生闪光面漆 的遮盖力/外观鲜映性好的光学效果，而光亮度和色 彩饱和度略差。 综上所述，影响涂料表面粗糙度的因素不外乎 涂料本身的分子组织，以及固有的流平性和施工参 数。其中施工参数包括涂料的黏度、喷枪的出漆量、 喷枪的气压、喷枪的移动速度以及与车身的距离等 因素。流水线上同一颜色的前后两辆车身的长短波 值迥然不同，恰恰说明了施工参数的重要性。 目前对涂料粗糙度的关注，应该着眼于同一种 颜色的比较，因为不同颜色的遮盖力不同，所以添加 的颜料分也大不相同，纯珠光粉、纯铝粉、珠光铝粉 混合粉、有机颜料、无机颜料很难比较，况且单色漆 与金属闪光漆的喷涂方式不同。在同一种颜色的基 础上分析涂料的黏度，色漆闪干时间，清漆闪干时 间，喷漆室的温度、湿度，机械手喷涂的流量，空气 压力，供漆压力，烘房的升温曲线等因素对漆膜外观 的影响，那么，涂料粗糙度问题也就迎刃而解。 3 漆膜色差 管道中涂料分子经过长时间的流动，分子长度 会发生改变，每个分子上的电子会在不同的轨道上 跃迁而呈现出涂料的色差。所以我们建议喷涂不同 颜色涂料时，应采用不同的电压，这有待于尝试。金 属效应颜料的金属光泽是通过光线反射而获得的， 其明暗程度与角度的关系非常密切。金属闪光漆的 片状铝粉在漆膜中平行于底材排列时，就像一面面 小镜子，根据光的镜面反射原理，随着观察者视角 的改变，因铝粉反射光强度的不同，可观察到不同 深浅的金属色感和闪烁感。在反射光视角时，可看 到明亮耀眼的金属色 ；偏离反射光视角时，可看到 较暗的颜料和铝粉基色。珠光颜料因干涉作用产生 特殊的颜色，以及光泽和色彩变幻效果，色调随观 察角度的不同而不同，当光线在折光指数不同的透 明界面发生多次反射、折射、部分吸收及透射作用 时，平行的各种反射光之间互相干涉而产生珍珠般 的干涉色彩。处于光的反射角时，能观察到最强的 干涉色 ；偏离光的反射角时只看到较暗的珠白色或 其它色，这种随视角不同而看到不同颜色的现象称 为随角异色效应。珠光粉具有加色性，它的加入能 使着色颜料增色添辉。铝粉（珠光粉）在电场作用下 定向排列，喷涂金属闪光漆后，溶剂挥发，黏度增大 和漆膜收缩，是效应颜料定向排列的根本原因。当 一次喷涂薄湿膜时，漆膜收缩后，铝粉平行于漆膜 第 10 期 45成亚君：涂料喷涂的常见漆膜缺陷及成因 排列的倾向性最大。当一次喷涂湿膜趋厚时，溶剂 挥发漆膜收缩后，其膜厚空间扩大，铝粉随机排列 趋向加大，则平行于漆膜的定向排列趋向减少。由 于施工工艺、施工参数及施工环境不同，铝粉在漆 膜内的定向排列发生变化，与标准板相比，在各个 角度会出现颜色差异。对吸收型颜料而言，通过吸 收光线，反射特定波长的光而呈现颜色，随观察角 度变化而呈现的颜色不变。 目前主要从15°、25°、45°、75°和110° 5个角度 测定色差，各角度的颜色与铝粉珠光粉排列关系如 下 ：15°和25°为近镜面反射角，其镜面反射色主要 受金属片或珠光粉颜料的定向排列影响 ；45°为直视 角，是目视样板的最佳角度，受铝粉珠光粉排列与着 色颜料的双重影响 ；75°和110°为侧视角，受着色颜 料的影响最大。 4 影响喷涂的因素 4.1 喷枪压力的影响 喷枪电压升高，会加强静电场的电场力，此时被 涂物体表面的磁力线密度较高，尤其是在折角、边缘 部位的锐角处，会使得涂料的上漆率增加，从而导致 此处涂层表面出现流挂、气泡、发花等缺陷。借助于 静电磁场的作用力传递漆粒，喷杯高速旋转所产生的 涡流及其本身的重力，以及喷杯内辐射状离心漆粒所 产生的离心力都会对漆粒的运行轨迹造成一定影响， 当然，磁力线本身对漆粒的运行轨迹也有一定影响。 4.2 成形空气的影响 除电压值外，成形空气也是影响漆流喷射形状 以及漆粒运动速度的一个主要参数。涡流的形状取 决于空气压力的大小、成形空气的供给情况以及喷 杯的结构形状，对于漆粒的运行轨迹起着决定性的 作用。采用空气雾化装置进行涂料喷涂时，小颗粒 漆粒容易随着物体表面气流方向的转换而变化运行 方向，以至于可能无法准确到达被涂表面（10 μm漆 粒到达被涂面约10%）；而大颗粒漆粒由于其本身 的质量较大，故不易偏离其运行轨道（40 μm漆粒到 达被涂面约80%）。然而采用静电旋杯进行涂料喷涂 时正好相反，小颗粒漆粒由于其本身质量较轻，容 易沿着磁力线到达被涂物体表面，而大颗粒漆粒容 易在离心力作用下被甩出，成形空气和磁力还不足 以使大颗粒的漆粒克服离心力作用，进而到达被涂 物体表面。 4.3 转速的影响 转速对漆雾粒径影响最大，而漆雾粒径大小是 漆膜流平的重要因素，漆雾粒径小，漆膜平滑性好。 转速达到20 000 r/min后，漆粒不会衰变；转速达到 25 000 r/min后，漆雾粒径趋小的变化趋于平缓。转 速提高，漆雾密度趋小，涂料中的溶剂挥发加快，应 根据气温、喷房温度及转速等情况，酌情添加高沸 点溶剂。转速提高，离心力增大，其它参数不变的情 况下，则质量较重或粒径较大的颜料、铝粉易甩出 原喷涂轨迹范围，ESTA喷涂与空气喷涂漆膜结构有 差异。 4.4 涂料施工黏度的影响 涂料施工黏度对漆粒粒径的影响很小。所以 ESTA喷涂，相对空气喷涂来说，可以用黏度较高的 涂料进行施工，一次喷涂即能达到较高膜厚，提高施 工效率，这也是ESTA喷涂的优点之一。涂料施工黏 度虽对漆粒粒径影响很小，但黏度高低仍使漆粒粒 径有所变化，黏度降低，漆粒粒径也略减小，稍能提 高漆膜平滑度，长短波值略降。同时降低黏度，外加 溶剂增多，喷涂中溶剂挥发加快，漆膜易干。如趋向 干喷状态，则效果相反，短波值变大，易引起失光。 故需通过实验，才能确定最佳的施工黏度范围。 4.5 涂料流量的影响 涂料流量增大，漆粒流的密度增大，即膜厚增加。 虽然车身电镀锌和热镀锌板底材在电泳后的目视效 果有差别，但喷涂色漆后已很难辨别，测得的长短波 值显示两种底材难分伯仲。 5 结语 解决漆膜外观质量的关键是对各种影响因素逐 一排查、综合分析，对症下药，才能不断优化涂料的 外观效果。