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技术专题

车身油漆色差控制

发布日期:2014-07-08 点击:2766

  随着我国加入WTO,汽车工业的竞争趋于白热化,世界各大汽车巨头纷纷涌入国内建立合资企业,丰田、日产、本田、马自达等日本汽车企业基本上在中国都形成了自己的战略部署,北汽与韩国现代联姻,化晨与宝马合资,通用、大众、福特、戴克、罗孚、菲亚特等国际知名汽车企业纷纷入主中国市场,吉利、奇瑞、哈飞、长城汽车等高举民族品牌大旗者也不甘示弱,国内汽车行业进入旧战国朝代。竞争是全方位的,价格、质量、营销、品牌等,要想在竞争中生存下来,就必须在各方面都尽可能做到让用户满意。国身油漆颜色就像是汽车的外衣,在顾客选购车辆时给予第一感观的认知,很可能左右消费者有没胡兴趣对车子进行更详细了解。随着人们生活水平的提高,人们的消费更趋理性,要求也更加苛刻和专业。原来大家可能只对颜色有个大致的要求,比如能找到自己喜欢的色系就行了,可现在这种初始层次的性能已远不能满足消费者的需求,消费者对油漆的光泽度、鲜映性、甚至色差都有自己的要求。如何做出色差令顾客满意的油漆车身,这是每一个汽车油漆工程师都应考虑的问题。然而车身色差控制是一个极为复杂的工作,可能影响漆膜色差的因素众多,如何有效地控制各种影响因素,提高车身油漆色差的质量,是每个汽车涂装工作者面临的一个挑战。随着保险杠、门把手、后视镜及加油小门等到彩色塑料件的大量采用,要求车身与塑料件的颜色无偏差,这就对车身油漆色差的控制提出了更高的要求。目前轿车厂流行的方法是采用仪器测量与目测相结合的方式来控制色差,一般提供一块标准颜色样板,要求车身及塑料配件的颜色与该标准样板相比无论是目测,还是仪器测量都应接近。车身油漆色差的影响因素众多,它与油漆材料、喷涂工艺、喷涂设备、供漆系统等因素密切相关。本文就车身油漆色差的控制谈一点看法。
  1、色差的测量
  色差的测量一般采用分光测色法,目前上海大众和相关供应商均采用X-RITE生产的MA86II色差仪,可采用D65(标准日光,色温为6500K)等多种光源单方向(45°)照明,可从5个角度(15°、25°、45°、75°、及110°)同时测量金属漆或珠光漆的颜色。
  2、车身油漆色差影响因素
 (1)油漆材料
  油漆色漆可分为两大类:单色漆和闪光漆,闪光漆包括金属闪光漆和珍珠闪光漆。
  单色漆是通过颜料粒子将入射光进行反射的,由于散射光是主体,无随角异色效应。
  闪光漆的组成主要有3部分:除了传统单色漆所具有的透明树脂溶液和着色颜料外还添入了闪光铝粉和珠光粉。其中闪光铝粉和珠光粉都是我们通常所说的效果颜料。就它们的光谱特性来讲,普通颜料对照射到它的光基本都是漫反射;铝粉除了两端为漫反射,基本都是镜面反射;而珠光粉为半透明材料,除了和铝粉一样两端漫反射、平面镜面反射外,还有透射。
  对于金属闪光漆,铝粉在漆膜内不同层次排列,反射出去的光线其亮度也不一。而光线射入漆膜内颜料粒子成有色光,再经不同层次铝粉反射出漆膜时,就会产生色光和金属光的变化,即闪光效应。当入射光或视角由垂直逐渐转向漆膜平行,反射光变弱,颜色变深(铝粉平行于漆膜理想排列情况下)。所以金属闪光漆随着视角改变,可观察到不同程度的金属色感及闪烁感。
  对于珠光漆,入射光经反射、折射、透射及部分吸收时,平行的各种反射光之间互相干涉而出现珍珠般色彩。
  按照上海大众对色差控制的要求,单色漆由于其光谱特性各项的均一性,所以只对其45°角的色差数据进行控制,而于闪光漆,则需要对15°、25°、45°、75°、110°5个角度的色差数据进行控制。
  其中,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,是目视样板的更佳角度,受铝粉、珠光排列与差色颜料的双重影响。75°和110°为侧视角,受着色颜料影响最大。
  对单色漆色影响最明显的是油漆的膜厚。单色漆没透明的树脂和着色颜料组成,相对有铝粉的金属漆来讲,遮盖力相对较差,红或黑等深颜色由于颜料的透光率较低,遮盖力尚可,而对于颜色较浅的白色和黄色等颜色,通常正常施工条件下的色漆膜厚并不能达到黑白格意义上的完全遮盖,这进使用何种颜色的中涂以及漆膜的厚度控制对色差的影响显得至关重要。为了减少中涂对色差的影响,通常的做法是采用较浅颜色的中涂,比如白色或浅灰中涂,尽管如此,较低的膜厚仍会让光线射到中涂后反射回色漆层,经过中涂的吸收后,吸收光谱必然产生变化,所以单色漆,如黄色,其颜色数据往往是由色漆层和部分中涂层的吸收光谱叠加出来的,其色漆膜厚的微小变化可能会产生较大的色差,这对施工是一个很大的挑战。
  而闪光漆除了树脂和着色颜料外,还有铝粉(珠光粉)等效果颜料,其色差不但受膜厚的影响,还受效果颜料定向排列的影响。通常闪光漆的遮盖力都较好,更多对闪光漆色差的影响来自效果颜料的含量及其定向排列。
  闪光漆喷涂后溶剂挥发漆膜收缩,一次喷涂湿膜薄的,漆收缩后,铝粉(珠光粉)平行于漆膜排列的倾向性大。湿膜厚的,溶剂挥发漆膜收缩后,其膜厚空间扩大,铝粉(珠光粉)随机排列趋向加大,则平行于漆膜定向排列趋向减少。
  在油漆配方一定的情况下,不同的施工参数可以得到不同的铝粉(珠光粉)排列,产生不同的颜色效果。
  (2)施工参数
  同一油漆(小麦黄)在2种施工条件下得到的色差数据。施工参娄中仅降低了空气喷涂中雾化空气的压力,从而使得到的漆膜小角度明度明显下降,而大角度明度变化不大,45°和75°明度略有增加,而110°明度变化不明显。色相方面也发生了类似的变化,即小角度黄相明显上升,而大角度变化不明显。这是因为雾化空气压力的降低,使喷涂时雾化变粗,漆膜相对较湿,从而小麦黄的铝粉随机排列趋向加大,则平行小角度明度下降,而黄相恰恰相反,因为它由着色颜料的漫反射影响,由于铝粉纵向排列增多,对颜色的散色光的阻挡变弱了,黄相颜色的光线更多地反射出来。因此,雾化空气压力降低,铝粉定向排列的趋向减少,从而使小角度明度下降,黄相增加。同样,其他施工参数也会对铝粉的定向排列产生影响,从而影响油漆的色差。
  (3)喷涂设备
  相同的色漆材料,在不同的喷涂设备上喷出的色差也有所不同。以人工喷涂来控制色差是不切实际的,由于人工喷涂受人为因素的影响较大,无法始终保持稳定的喷涂参数;ESTA高速旋杯自动静电喷涂由于其喷涂效率高、油漆利用率高、成膜分布好、颜色均匀,质量稳定等显著特点在汽车涂装中被广泛应用,目前上海大众各生产线基本都采用ESTA+Spraymate的喷涂工艺。这2种喷涂方式对油漆尤其是闪光漆的色差有不同的影响,下面介绍这2种喷涂设备对色差影响。
  采用高速静电旋杯以及空气雾化喷枪喷涂色漆(金属漆、珠光漆)。两者的喷只得效果在色泽、色彩度上都有明显区别,用旋杯喷涂的金属色漆,与空气喷涂的金属漆相比,其色泽较深,但色彩较鲜艳。
  造成空气喷枪和高速旋杯不同色彩喷涂效果的主要原因在于:
  ●金属漆漆膜中铝粉的含量;
  ●喷射漆流中铝粉的分布;
  ●铝粉的表面覆盖能力;
  ●漆粒相互碰撞的脉冲(漆膜中铝粉的含量);
  ●铝粉在漆膜中的定向排列。
  采用空气雾化装置进行油漆喷涂时,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;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(10um漆粒给10%到达疲涂面,40um约80%)。
  采用静电旋杯进行油漆喷涂时相反,小颗粒漆粒由于其本身质量较轻,容易沿着磁力线到达物体表面,而大颗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。
  在新颜色色差调试时,要根据实际的色差状况设置ESTA和Spraymate的喷涂参数,控制好ESTA和Spraymate的喷涂比例,一般ESTA喷涂的膜厚应为金属色漆总膜厚的70%~60%,Spraymate喷涂的膜厚应为总膜厚的30%~40%。在批量生产时,还要根据每批色漆的颜色、喷漆室的温湿度以及助剂用量调整喷涂工艺参数。
  (4)供漆系统
   ①供漆系统循环
  色漆在供漆系统中的循环时间对颜色有较大影响,特别是某些高铝粉含量的色漆,如果循环时间过长,铝粉易沉降,从而在短期内对颜色有较大影响。另外由于长时间的循环,铝粉在流动过程中受剪切应力的作用,可能出现卷曲,这2个因素都引起漆膜小角度的明度下降,同时大角度明度上升。在生产线上试验的争色漆明度下降的实例,试验时油漆进入系统后1个月内,不再添加新鲜油漆,保持系统按正常生产循环,然后观察其色差变化情况。
   ②供漆系统的清洁状态
  随着颜色品种的日益增加,供漆系统也需经常清洗换色。如果供漆系统清洗不干净,系统中,如管壁或阀门内残留的油漆混入新加的油漆中,势必对新油漆的颜色产生较大影响,随着循环时间的延长,死角内溶出的旧油漆增多,影响的程度也会增大。
  如果色漆系统中长期不用,循环时间超过6个月,应及时将系统进行清洗,否则色漆老化变质,在管路上出现沉淀和结块现象,反而会导致清洗难度的增加。
  3、车身油漆色差的控制方法
  色差控制是一项非常复杂的工作,目前我们主要从以下几个方面对色差进行控制:
  (1)对于新油漆或是较长时间没用后重新启用的油漆,一般先制作1台报废车身或安排2台套车身试喷,观察喷涂效果并适当调整施工参数,以获得较好的色差状态,以免由于颜色偏差较大而造成大批量的返工,影响正常生产。
  (2)日常供化控制好每批色漆的色差,这需要油漆供货商及整车厂的共同努力,杜绝色差不合格的材料送到生产线上。
  (3)定期对色差仪进行零号板校正,把仪器测量台间误差的影响降至最低,确保色差数据的可比性。
  (4)对色差进行监控,特别是要踪油漆批次更换的色差情况,掌握颜色的变化趋势。
  (5)定期检查ESTA和Spraymate的喷涂状态,定期对ESTA和Spraymate和喷嘴进行检查,并对喷涂流量进行计量,如有异常及时作出相应调整或更换喷嘴。
  (6)定期检查供漆系统的运行状态,尽可能避免油漆在管路中长期循环。
  (7)信息共享,整车厂与配套厂对色差的相关信息及时进行沟通。
  车身油漆色差的控制工作是一项复杂的系统工程,色差的控制和优化,实际是一个不断摸索、持续改进的过程,只有相关各部门在工作中持续不断努力和总结经验教训,才能把油漆色差工作做得更好,让用户更满意。

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