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0 引言
随着我国汽车工业的发展，消费者对汽车涂装的要求也日益增长，除了看不见的防腐，耐久性等性能外，对车身漆膜的装饰性也提出了更高的要求。漆膜的橘皮是一项重要的评价指标，笔者所在公司新建的涂装车间使用水系中涂，水性色漆和2K 清漆，整车的R 值测量值能满足外观标准，但是垂直面目视感受长波非常明显，尤其是黑色的车型，因此希望进一步提升橘皮的表现。在此就漆膜的橘皮评价方法以及相应的外观优化措施进行研究。
1 橘皮的评价方法
1.1 不同的主机厂对漆膜的橘皮有不同的评价方法
主流的有以下几种：
（1） Longwave，Shortwave（长波，短波）
这是非常经典的橘皮标尺。橘皮仪测量的数据被过滤为两个结构尺寸范围， 长波(LW) 的结构尺寸为1.2~12 mm，短波(SW)的结构尺寸为0.3~1.2 mm，量程从0 到100，数字越低表明漆膜越平整。
（2） R 值
这种橘皮等级标尺在美国汽车市场非常有名，最初是依据10 块划分成1 到10 级的黑色橘皮板来进行目视评判，BYK 公司的橘皮仪内置计算公式将LW和SW 的测量结果换算成R 值，橘皮仪的测量范围为3~10.5，橘皮样板的范围为1~10，数字越高表明漆膜越平整。
（3） CF 值
为美国福特公司使用的漆膜外观综合评价指标，这是根据Luster（LU，光泽），Sharpness（SH，鲜映性），Orange Peel（OP 橘皮）这3 个测量值依据不同的权重综合得出的数值，测量范围为25 ~95.4，数字越高表明漆膜越平整 。
1.2 橘皮目视外观评价
1.2.1 平衡的结构谱线曲线
BYK-Gardner 公司根据联合多家欧洲的主机厂和油漆供应商所得到的实验结果，发现人为划分的等级具有明显的统计特征，不同的人对大多数波纹结构的等级划分非常相似，据此提出平衡的橘皮结构谱线曲线（见图1）。
根据平衡的结构谱线曲线理论，越接近X 轴的结构谱线橘皮表现越好，处于阴影区间的曲线能够反映漆膜目视外观良好时的橘皮结构谱线，对于评价漆膜目视外观具有比较大的参考意义。但是由于橘皮结构谱线曲线不是定量的评价方案，在评价橘皮临界状态时存在一定的主观判断性。
1.2.2 橘皮平衡度表
1.2.2.1 定义
BYK-Gardner 公司在上述平衡的结构谱线曲线基础上，提出了橘皮平衡度量化评价的方案，B 值，并根据B 值和Wd所建立的坐标系作为目视外观的评价方案。
B 值是依据修正后的零点Wb0和Wb所建立的函数，方程式如下：
以B 值作为坐标系的X 轴， 以Wd作为坐标系的Y 轴，见图2。
根据BYK-Gardner 公司的推荐，具有良好目视外观效果的漆膜，橘皮平衡度B 应当在±5 的范围内，水平面的Wd不应超过20，垂直面Wd不应超过25。
2 橘皮影响因素分析
2.1 喷涂工艺
目前汽车中面漆各涂层自动喷涂的主流工艺为：
中涂一道或两道喷涂，色漆两道喷涂，清漆一道或两道喷涂，为此笔者设计了一个喷涂工艺的DOE，以现场使用的参数作为100%目标值（1-1 ~ 1-4 号板），色漆为现场使用的黑色金属漆，中涂和清漆均为车间正在使用的材料，具体参数设定见表1。
根据表2 的实验结果，发现中涂两道喷涂和一道喷涂的差异很小，而清漆一道喷涂会导致施工窗口变窄，降低R 值。因此，中涂一道或者两道喷涂对最终涂层的橘皮影响很小，但清漆两道喷涂会提高最终涂层的橘皮表现。
2.2 喷涂参数
众所周知，喷涂参数对漆膜橘皮的影响也是比较大的， 之前设定油漆喷涂目标参数的DOE 主要考察的是R 值，因此有必要重新考察各涂层喷涂参数的改变对最终漆膜外观的影响。基于表3 的DOE，在不改变喷涂工艺的前提下， 改变了色漆和清漆的喷涂参数，见表3。
根据实验结果（表4），色漆喷干有利于提高橘皮的表现；通过增加膜厚把清漆喷湿，对水平面的橘皮表现有轻微提升，对垂直面目视外观则会大大降低。
综合判断，色漆建议在保证性能的膜厚范围内尽可能的喷涂低膜厚，有利于橘皮表现提升，水平面清漆可以适当的增加膜厚来提升橘皮，垂直面则不建议通过单纯增加清漆膜厚的方式来优化橘皮表现。
2.3 涂料材料
众所周知， 不同配方涂料的流平特性不尽相同，对最终外观的影响也是显而易见的。通常来说，认为Wb 受中涂的流平影响较大， 而Wd和R 值受清漆的流平影响较大。
2.3.1 中涂
笔者联合涂料供应商进行了一系列的生产工艺修改实验， 实验不同的砂磨时间对中涂外观的影响，设计的实验全部为垂直喷涂垂直流平， 使用橘皮仪Dual 测量中涂和全涂层的橘皮数据（du），并绘制橘皮结构谱线，详见表5 和图3。
根据结果可知，方案2 的效果最好，全涂层的R值最高，Wd值最低，同时适当的升高了Wb值，有利于目视外观的效果。
2.3.2 清漆
Wd属于橘皮的长波段范围， 主要是受清漆的影响，通过控制低剪切速率下清漆的黏度和喷涂后清漆黏度的增长速率来提高清漆的流平性，理论上会降低Wd，提高R 值。但是改进清漆外观需要平衡流平和流挂的风险。为此，笔者联合涂料供应商进行了一系列的配方修改实验，全部为垂直喷涂垂直流平，第一轮实验结果如表6 中1~6 所示。
根据表6 和图4 可知，方案2 有效增加了Wb值，方案5 有效降低了Wd值，根据第一轮实验的结果，设计第二轮实验方案，结果见表6 中的方案7 和图5。根据以上两轮实验结果可以看出， 方案7 的优化效果最明显， 在升高Wb
的同时，Wd得到有效地降低，对比基准板，R 值也得到了一定的提高，在标准光源灯管下，方案7 的目视外观最佳，长波纹明显减少。
3 实车验证
使用2.3 中的方案改进过的中涂和清漆，并按照优化的喷涂参数试喷同样的车型，色漆颜色选择黑色。
3.1 数据分析
使用BYK 的橘皮仪测量整车主要零件的橘皮数据，优化前后整车R 值对比见图6，优化前后整车的R值极差对比见图7。
从图6 可以看到，三平面的R 值表现和R 值极差表现均与调整前近似， 目视橘皮表现也和改进前接近，但垂直面的R 值调整后有了很大的提高，平均值提高了0.7 个单位， 个别位置甚至可以达到1 个单位以上的提高，同时部分测点的橘皮极差也有一定程度的降低。在标准光源下观察整车的目视橘皮表现，发现目视橘皮也得到了很大的改善，漆膜表面目视效果更加的平整和均匀。充分说明了改进方案的有效性。
4 结语
通过上述的实验结果可以发现，汽车涂料橘皮并不仅仅受单一因素的影响，而是受喷涂工艺、喷涂参数和油漆材料本身的流平性的综合影响，通过实验优化喷涂工艺，喷涂参数，改进油漆材料的生产工艺和配方，可以有效提升汽车涂料的橘皮表现。
