客车涂层表观质量评估与测量

客车涂层表观质量评估与测量

2009-12-23 09:42:03 作者：吉学刚 来源：本站原创 浏览次数：50 网友评论 0 条

吉学刚 中通客车控股股份有限公司技术工艺处 引言

进入二十一世纪，为提高客车车身的耐腐蚀性和涂层的耐候性，国内外客车生产厂家

都根据自身需要，对涂装生产线进行技术改造，并对所用的涂装材料和工艺不断进行

优化更新，如今客车车身涂层的耐腐蚀性能一般都能达到十年以上不产生穿孔腐蚀，

耐候性也能达到在严酷条件下三年不产生明显失光及变色。如今随着我国国民经济的

发展和人民生活水平的提高，在重视车身耐蚀性和耐候性的同时，客车涂层的外观装

饰性要求也愈来愈高，因为涂层质量（外观、鲜映性、光泽、颜色等）的优劣是人们

对客车产品质量最初的直观评价，它直接影响客车的市场竞争能力，因此涂层表观质

量已成为影响产品销售价值的一项决定因素。然而涂层表观质量通常是靠目测来进行

评估，由于没有明确的评估标准，况且受观察者的主观感受与个人经验影响较大，其

结果不够客观。

近几年来，用于检测涂层表观质量的测试仪器不断开发应用，测试标准也不断制定完

善。涂层的外观质量可以用客观的，可测得的参数来定义。对外观准确的特征化不仅

能帮助进行有效的质量控制，而且也可以帮助提高涂层质量和改进制造工艺。

一.涂层表观质量的评估

客车涂层表观质量评估项目包括：光泽、颜色、鲜映性、雾影和桔皮等，相应的测试

仪器已在不少客车厂家得到推广应用。 1.光泽

光泽是评估一个表面时得到的视觉印象[1]。它表征漆膜表面向一定方向反射入射光

的光量，直接反射的光量越大，光泽的感觉就越明显。光泽效果主要是光线与样品表

面的物理性能相互作用的结果，在光滑和高度抛光的表面上入射光在主反射方向上反

射，入射角与反射角相等，成像清晰；在粗糙表面上，光线朝各个方向漫射，成像模

糊。

光泽仪是利用光电原理测定镜向反射光，它所探测的是反射角度上小范围内的光强

度，该光强度与材料和入射角度有关，对于油漆涂层，入射角度增加，反射光的数量

增多，余下的入射光则穿过涂层表面被吸收或散射（被吸收的光强度取决于涂层颜

色）。因此在同一漆膜表面，照明入射角不同，会出现不同的反射光强。为了清楚区

分从高光泽到低光泽的整个测量范围，一般定义三个不同的角度（光路）20°、

60°、85°，为提高测量的灵敏度，对于不同的光泽度范围，应选用不同角度的测量

仪进行测量。

图（1） 采用不同角度测量仪的测量结果

如图（1）所示60°光路适用于测量光泽度为10%～70%的中光泽度范围；用60°光路

测量光泽度超过70%的高光泽时，则应采用20°光路测量；用60°光路测量光泽度低

于10%的低光泽时，则应采用85°光路测量。我公司采用的是德国BYK-Gardner公司出

品的微型多角度光泽仪，测试光泽时，可同时得出20°和60°两个数据，并且可测平

均值和标准偏差，携带使用方便简单。 2. 雾影

两件高光泽涂装样板光泽测量结果相近，但肉眼观察有明显不同的外观，若一个景物

投射到这两块样板表面时，一个表面上反映的是清晰的影像，而另一个表面上则反映

的是清晰但有晕轮包围的影像，这种有晕轮包围的效果被称为雾影。这是因为有微小

纹理的高光泽表面会在接近主反射光的方向产生低强度的散射光，使得表面虽然看起

来有高的光泽和成像质量，但上面有乳状的雾影。

雾影是高光泽表面所特有的现象，因此雾影的测量采用20°角光路。由于金属漆所特

有的闪光效果影响景物的影像效果，因此雾影的测量只适用于本色漆，不适用于金属

闪光漆。BYK-Gardner公司生产的微型雾影-光泽仪是在20°光泽度接收孔的两侧各加

装一个附加接收孔（20°光泽仪的光圈范围是1.8°），雾影读数越低，则表面质量

越好。它可以同时测量20°光泽和雾影，非常适合于对成品测量和生产工艺的质量控

制。

图（2） 雾影测试原理图

雾影通常是由生产工艺中特定的控制参数所引起的，通过对雾影的测量，可以定性的

分析影响雾影的各种因素：如颜料种类和分散程度、树脂和添加剂的种类、以及涂装

方法和工艺流程等。 3.桔皮

桔皮是一种漆膜病态，但在高装饰性涂料中，它是评价涂膜质量的一项重要指标。在

汽车工业中，波状结构大小在0.1到30mm波长的被称为桔皮或流平/流挂性能不好

[2]。在高光泽表面上可以观察到桔皮，即亮暗区域交错的波状结构。一般在约0.5m

的距离时，可观察到的是短波纹，而在约3m的距离时，可观察到的是长波纹[3]，通

常用视觉进行评估外观上的这些现象，描述为桔皮程度或纹理大小等主观术语。目前

世界上对桔皮的定性测定尚无统一的标准，最新的测试仪器为BYK-Gardner公司生产

的激光桔皮仪（wave—Scan），它为便携式仪器，利用干电池作为动力，可在实验室

和现场使用。仪器使用激光点光源来照射样品，仪器在试样表面上推移10cm扫描表

面，光源以60°角照射试样，在对面用同样角度测量在波峰或波谷及在斜坡上反射光

的强弱信号，这样便得到表面的光学轨迹，根据光学轨迹的变化来测定桔皮。

图（4）光学轨迹示意图

图（3） 桔皮测量原理图

涂膜的长波、短波数值越小越好，试验结果表明：短波纹受底材的粗糙度影响较大，

而长波纹的变化则与施工工艺和涂料的流平特性等关系更为密切。 4.鲜映性（DOI）

在涂膜的表观质量中具有代表性的是涂膜的光泽度和平滑性。七十年代末期，日本等

工业发达国家推荐用“鲜映性”这一术语表达涂层的外观装饰性，其含义是指涂层表

面反映镜物（或投影）的清晰程度，它是涂膜光泽度、丰满度和平滑性的综合表现。

人们知道，一个平整而又有光泽的物体表面，对具有一定亮度的影像可以产生清

晰而又不失真的反射，但若该表面不平整，失光泽，则会使影像模糊甚至发生严重畸

变，这是涂膜鲜映性测定的基础原理。国外有关鲜映性的研究表明，用现有的汽车涂

料制成各种油漆样板，在测定其鲜映性的同时，分别测出它们的光泽度和平滑性，大

量的测试数据表明，尽管光泽度是构成鲜映性的重要因素，但它们的依存性不大，而

且目前所使用的汽车涂料都不难确保获得高的光泽度；相比之下，涂膜的平滑性与鲜

映性密切相关，要提高涂膜的鲜映性，应着重改善它的平滑性，因此如何控制涂膜

长、短波数值对平滑性的的改善具有重要的指导意义。测量鲜映性的仪器有便携式

PGD仪和BYK-Gardner公司生产的激光桔皮仪（wave—Scan），其中wave—Scan桔皮仪

可同时测量鲜映性（DOI）和涂膜的长短波值。 5.颜色

颜色是一种视觉，是光刺激人的眼睛后在人的大脑所引起的反应。颜色的测定有目测

法、孟塞尔色座标表示法[4]，比较可靠、准确的方法是用分光光度计和色差仪进行

数据测量。借助于测量仪器，可随机检查出厂产品的颜色、控制批次之间的颜色偏

差，以及测试颜料对气候和温度的稳定性。常用的色差仪已发展成小型便携式、双光

束、多种光源、不同观察视角。由于在不同的视角，金属闪光漆涂膜的明度和色调是

不同的,测定金属漆的闪光效果和色差，需采用多角度分光光度计、二视角或三视角

的测色计。

二.改善涂层表观质量的探讨

涂层的光泽、雾影、桔皮、鲜映性、颜色这几个项目既有联系又有区别，从成因

上分析都与油漆的细度、湿膜的平整度、油漆颗粒的亲合性、油漆的填充性和底板的

粗糙度有关，要提高涂层的表观质量需从以下几个方面入手:

为了提高涂膜的平滑性，应尽量减少湿膜平整后的波幅，而波幅的大小取决于喷涂时

油漆颗粒的细化程度，颗粒越细，漆膜就越平整光滑。

关于湿膜的平整性，一般认为漆膜越厚，其平整度越好。试验结果表明，干燥后

的汽车中间涂层膜厚在车身水平面上以30μm、在垂直面上以40μm为宜；而面漆涂层

膜厚在水平面上以50μm，在垂直面上以30μm为宜。

由于汽车车身的涂装需通过多道工序进行，因此若空气中飞散的涂料微粒过量地附着

在车身上，将会严重影响涂膜的鲜映性。所以要得到鲜艳光洁的车身涂膜，必须对涂

装作业全过程中的过量喷涂微粒采取控制并限定在最低范围内。

所谓填充性是指油漆填平被涂物表面的凹凸缺陷，使之平整光滑的性能。试验表明，

采用固体份比较高的硬质涂料，在进行多次喷涂烘干后，底面上的不平度得到迅速改

善。

底板表面粗糙度对涂膜的鲜映性影响极大，要提高涂膜鲜映性，必须对底板进行充分

地打磨抛光。

两个同样颜色而不同光泽的样品，人眼看上去有不同的效果：较高光泽的样品看上去

比较低光泽的样品要暗一些且颜色饱和度高一些，要得到一致的外观，就必须控制光

泽和颜色两项指标。 结语

对客车涂层表观质量进行客观的分析和评估，利用检测手段进行数据分析不断的

优化涂装工艺，才能从根本上改善表观质量。当然，整车的外观质量不仅仅局限于涂

层的表观质量（包括边角细节处理），还受整车的钣金水平，外装饰件和附件的精细

化处理、整车的造型和图案的色彩搭配等因素的影响。

[参考文献]

[1]、[2] BYK-Gardner,《仪器》P13、P26。

[3]王锡春 杨必暖 林鸣玉 《最新汽车涂装技术》P339。 [4]刘国杰《现代涂装工艺新技术》P384。

联系地址：中通客车控股股份有限公司技术工艺处（山东聊城建设东路10号）

联系电话：0635-8322748 13081461339 EMAIL：jixuegang@sina.com

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