蘇玉霞，曹曉根，王海朝，馬風雪，謝國菊

（吉利汽車集團有限公司，浙江 寧波 315336）

油漆車身的顏色、光澤、霧影度、表面結構等影響人們的視覺感受。光澤和映像清晰度常被用來衡量涂層的外觀。即使是光澤很高的涂膜，其外觀也會受到表面波動度的影響，光澤的變化并不能減輕波動的視覺效果，人們把這種效應稱為“橘皮”，也可理解為“高光澤表面的波狀結構”。

1 涂裝橘皮的相關說明

1.1 橘皮儀的測量原理

橘皮按人眼距離遠近看物體而被分成長波和短波。人眼在50 cm距離能看到35條0.1 mm寬的線條，歸納為長波；人眼在2.5 m距離看到35條0.6 mm寬的線條，歸納為短波。如圖1所示，橘皮儀使用60°的激光作為點光源照射被測表面，在緩慢勻速推動10 cm的距離內(nèi)發(fā)射1 250次激光照亮表面，讀取1 250個數(shù)據(jù)，每個讀數(shù)之間的距離為0.8 mm。在光源對面以同樣角度通過狹縫濾波的方法測量反射光。由于表面存在波紋，當光線照在波峰或波谷時，反射光最強，儀器檢出最大信號；光線照在斜坡時，由于反射角的變化，反射光偏離60°，儀器檢出信號最小，因此測得的信號頻率正好是被測表面機械輪廓頻率的2倍，與人眼觀察到的光學輪廓一致。

圖1 測量橘皮的原理Figure 1 Principle of orange peel measurement

1.2 橘皮值各波段的測量

橘皮儀可一次測量Du、Wa、Wb、Wc、Wd、We、Lw、Sw和DOI，共9個數(shù)據(jù)。其中短波Sw(波長0.3 ～1.2 mm)、長波Lw(波長 1.2 ～ 12.0 mm)分別包含了全部或部分的Wa(波長 0.1 ～ 0.3 mm)、Wb(波長 0.3 ～1.0 mm)、Wc(波長 1.0 ～ 3.0 mm)、Wd(波長 3.0 ～ 10.0 mm)和We(波長 10.0 ～ 30.0 mm)的值，如圖2 所示。鮮映性DOI =f(Du,Wa,Wb)，即DOI是晦澀度Du(＜ 0.1 mm)、Wa和Wb的函數(shù)，是以物體在表面產(chǎn)生的影像的銳度為特征的光澤的一部分，如圖3所示。

圖3 不同DOI的示意圖Figure 3 Schematic diagram of different DOI values

根據(jù)以上情況，本次高光膠帶測量按多數(shù)車企常用的綜合性指標Lw、Sw、DOI作為檢測結果進行驗證與分析。

1.3 高光膠帶測量低光表面橘皮的原理

對于鋼板、電泳漆膜等低光表面，若采用橘皮儀直接檢測，因光澤太低，橘皮儀只顯示晦澀度Du的值。其中裸鋼板的Du值一般為80左右，電泳漆表面Du值一般在66以上，均超過橘皮儀檢測范圍(橘皮儀檢測中高光表面要求Du＜ 65，檢測高光澤表面要求Du＜ 40)。因此采用高光膠帶配合橘皮儀的方式，驗證利用高光膠帶本身的高光澤及通透性來測量低光(Du＜ 65)表面結構特征的可行性。

2 實驗準備

2.1 標準玻璃板樣件選擇

選用標準福耀黑色高平整度玻璃板(見圖4)作為鋼板及鋼板涂漆后的參照基準，以驗證高光膠帶自身的外觀形貌對低光表面橘皮測量的影響。

圖4 標準黑色玻璃板Figure 4 Standard black glass plate

2.2 梯度鋼板樣件的選擇

為了保證檢測樣件外觀形貌有明顯梯度，選用ZM烘烤硬化鋼板樣件，分別進行0%、3%、5%和8%的均勻拉伸，拉延率越大則鋼板表面的波紋越明顯，波紋度(Wsa1-5)[1]越差(見表1)，對涂裝橘皮的影響也就越大。

表1 梯度板的波紋度Table 1 Gradient variation of waviness of the specimens to be tested

將樣板固定懸掛在車身的同一位置和同一高度，隨整車進入涂裝生產(chǎn)線進行前處理和電泳制樣。

按表2的掛板方向、流平要求及烘干方式，采用相同的噴涂參數(shù)，在專用的噴涂實驗室中用機器人對樣板噴涂黑色面漆和清漆，保證噴涂過程的一致性。

表2 驗證用樣板方案與明細Table 2 Details of verification test schemes

2.3 測量儀器及材料

在樣板上粘貼高光膠帶[Nitto日東31B型PET(聚對苯二甲酸類塑料)測試膠帶，其規(guī)格為25 mm × 50 m ×0.053 mm，膠黏劑為異烯酸材料]，然后采用橘皮儀測量，如圖5所示。

圖5 低光澤表面橘皮檢測用儀器及輔助材料Figure 5 Instrument and auxiliary materials for measuring the orange peel on a low-gloss surface

3 測量過程

3.1 樣件清潔

用干凈的無絨擦布沾取適量酒精，對待測試樣表面反復擦拭，直到無油污、灰塵、線絨、手印等痕跡為止。

3.2 高光膠帶粘貼

測量位置：粘貼高光膠帶和測量橘皮的位置是如圖6a所示的中間位置，膠帶粘貼方向和測量方向均垂直于拉延波紋的方向。

粘貼方法與要求：用右手將膠帶一端拉離膠帶卷。先將膠帶端頭固定在樣件測量區(qū)域外圍，左手拉開膠卷約150 mm左右，拉開的膠帶與測量平面呈45°左右，右手食指指腹順著膠帶拉開的方向快速滑動和按壓。確保粘貼后的膠帶無明顯的壓痕和氣泡，如圖6b所示。

圖6 粘貼了高光膠帶的梯度板Figure 6 Drawn panel adhered with a tape

3.3 測量過程

(1) 用橘皮儀直接測量面漆涂層的橘皮數(shù)據(jù)。

(2) 在被測表面(包括祼鋼板、電泳涂層、面漆涂層)粘貼高光膠帶后測量橘皮。

4 測量結果

4.1 黑色標準玻璃板的橘皮測量結果

福耀黑色玻璃板的橘皮數(shù)據(jù)及玻璃板上粘貼高光膠帶后的數(shù)據(jù)作為參考，見表3。

表3 黑色標準玻璃板粘貼膠帶前后的橘皮數(shù)據(jù)Table 3 Orange peel measurement results for black standard glass before and after being adhered with a tape

4.2 4種梯度板橘皮測量結果

4.2.1 Lw值

如圖7所示，電泳后的紋路目視最明顯，其對應的長波值最高。

圖7 不同樣板表面的橘皮長波Figure 7 Long wave values of orange peel on different specimens

鋼板拉延率越大，鋼板涂漆前后的目視外觀紋路就越明顯，對應的長波值也越大。

從面漆加膠帶的測量結果與面漆自身長波值對比可知，兩者基本相當。這說明采用高光膠帶測量長波值具有較強的可行性。

4.2.2 Sw值

如圖8所示，鋼板拉延率越大，鋼板涂漆前后對應的短波值也略大。此趨勢與長波一致。

圖8 不同樣板表面的橘皮短波Figure 8 Short wave values of orange peel on different specimens

與面漆自身短波值對比可知，面漆加膠帶后的短波值降低明顯，且遠遠低于玻璃加膠帶(玻璃板自身的Sw為0，粘貼膠帶后Sw為20左右)。這說明膠帶測量短波值不可行，但可以作為判斷趨勢的參考。

面漆加膠帶后的Sw也降低明顯。這主要是因為膠帶遮蓋了面漆的短波，同時膠帶本身的短波與面漆短波的波峰波谷有可能重疊(如圖9所示)。

玻璃加膠帶的DOI與面漆加膠帶基本重疊(見圖10)，說明了橘皮儀測量的DOI基本反映的是膠帶本身的DOI。膠帶自身的DOI又受底材影響，底材的Du值(見圖11)越大，DOI越低。因此DOI只能作為判斷底材光澤趨勢的參考。

圖10 不同樣板表面的鮮映性Figure 10 Distinctness of image for different specimens

圖11 不同樣板表面的晦澀度Figure 11 Dullness of different specimens

5 結論

(1) 對于橘皮儀無法直接測量的低光表面，可采用粘貼高光膠帶的方式配合測量低光表面的外觀形貌，根據(jù)橘皮長波值來判斷底材形貌的波動。

(2) 高光膠帶測量的短波數(shù)據(jù)受膠帶遮蓋及本身短波影響較大，檢測數(shù)據(jù)不可用，只能用來判斷底材外觀的趨勢。

(3) 通過高光膠帶測得的DOI和Du主要反映的是高光膠帶本身的值，雖也會受到底材的影響，但沒有參考價值。