日期：2022-04-18
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218 核心提示：涂料颜色稳定性的工艺验证曹晓根 郭定邦（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000）0 引言
涂料颜色稳定性的工艺验证
曹晓根 郭定邦
（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北保定 071000）
0 引言
装饰性是汽车涂装的主要性能之一。五彩缤纷的颜色给人以美的享受，然而色差问题总是困扰着颜色的应用。怎样判断一个颜色具有良好的稳定性，减少色差的出现是一个重要问题。一般用色差表示颜色的变化。目前通常采用CIE表色系统表示颜色，它采用分光光度法对颜色进行分析，精确度高。在颜色的三属性中，明度用L* 表示，色调和彩度分别用a*、b* 表示。颜色评定标准见表1。
表1 颜色评定标准
1 验证颜色稳定性的方法
1.1 涂料导电性对颜色的影响
判定在静电涂料的生产过程中是否发生不必要的抗电阻性或电导性，导致漆膜的颜色变化。
1.1.1 装置及工具
（1） 架子：必须能够稳固支撑面板和配线。当维持其安装位置时，为了安全，架子、面板、配线必须接地。
（2） 面板：采用用于车门的材料（通常是相应型号的钢板），面板必须放置于能抵挡飞溅涂料的位置，见图1。
图1 检验涂料导电性的装置
（3） 铁丝：使用直径0.7 mm 铁丝，安装位置如图1，导线易理顺。
（4） 涂料喷涂使用SATAjet RP 喷枪（德国萨塔公司的一种通用型省漆高效高负荷压送式喷枪），喷枪需完全固定，喷幅完全垂直对准基线。
1.1.2 操作步骤
（1） 涂装条件如下：
SATAjet RP 喷枪空气帽6# 及枪嘴24# ；
涂料喷幅宽度：300 mm ；
喷涂压力：0.2 MPa ；
涂料吐出量：250~300 mL/min ；
涂料黏度（23℃）：14.5~15 s。
（2） 完成2 个喷涂循环（1 个循环为20 s 的连续喷涂及40 s 的连续停止）。
（3） 目视检查在涂料喷涂期间，导线上是否存在涂料粒子的形成和飞溅，用铝箔覆盖导线（600 mm）可以收集涂料粒子，并易于观察涂料飞溅情况。
（4） 用同样涂料喷涂3 块面板，测定每块面板附着涂料的固体分（喷涂完成后1 min 测定湿膜固体分［1］）。
（5）更换新配线，按照要求的次数重复上面的（2）~（4）步骤。每次重复，添加少量抗导电剂，直到当前涂料阻抗完全消失。在每次重复试验时都要更换导线。
1.1.3 实验结果
（1） 平均3 块面板的涂料附着固体分，确定是否发生阻抗，定义阻抗发生区域，计算发生阻抗的小固体分（喷涂完成后1 min 测定湿膜固体分）。
（2） 温湿度及涂料阻抗值需进行记录。
1.2 膜厚和抛光对颜色的影响
判定在中间涂层打磨露出电泳漆的区域，其色漆的遮盖颜色变化程度。
1.2.1 装置及工具
（1） 漆膜测厚仪（量程范围内精度为1 μm 或更高）。
（2） 600# 或800# 水砂纸。
（3） 人造太阳灯（必须提供在正午几乎等同自然光的光源，照度不低于2 000 Lx）
1.2.2 试板制备
（1） 原始表面：准备3 块电泳过的钢板（好随生产线进行电泳），尺寸200 mm×100 mm，喷涂配套的中涂漆（颜色需一致，下同）。
（2） 重涂表面（3C2B 不需要）：准备3 块电泳过的钢板，尺寸200 mm×100 mm，喷涂配套的中涂漆。
1.2.3 操作步骤（原始和重涂表面相同）
（1） 用砂纸在试板中间打磨出一个圆形的区域。打磨区域直径应接近30 mm，打磨（水磨）到电泳漆表面，见图2。
图2 膜厚变化及抛光实验示意图
（2） 用一块干净的擦净布，用清水打湿（禁用有机溶剂），擦净打磨区域灰尘。
（3） 在涂料标准施工条件下，在块试板上喷涂标准膜厚的涂膜，在第二块试板上喷涂比标准膜厚厚3 μm 的涂膜，在第三块试板上喷涂比标准膜厚厚6 μm 的涂膜。
（4） 将试板平放在指定温度下的烘炉内，直到涂膜变硬。
（5） 从烘炉内取出试板，测量每块试板的膜厚。
（6） 在人造太阳灯下检查每块试板的颜色变化。
1.2.4 实验结果
膜厚和抛光对颜色的影响见表2。
表2 膜厚及抛光对颜色的影响
注：O—无损失；△—小损失；×—重大损失；表中为某种黑色色漆的实际测定值，表明此种涂料的颜色对膜厚不敏感。
1.3 膜厚变化重涂区域颜色的匹配性
判定涂料颜色是否随着膜厚变化而变化。评定在重涂区域和银黑区域的颜色匹配性、遮盖性和施工性。
1.3.1 装置及工具
（1） 漆膜测厚仪。
（2） 多角度色差仪（ 至少包含25°、45°、75° 3个角度）。
（3） 3 mm 宽黑胶带。
1.3.2 试板制备
准备5 块马口铁试板，尺寸300 mm×200 mm，马口铁板边缘无破损。将试板放入自动涂装机内，在试板上喷涂涂料。其中块试板上喷涂标准膜厚涂料，第二块试板膜厚比标准膜厚厚3 μm ；第三块试板膜厚比标准膜厚薄3 μm，第四块试板膜厚比标准膜厚厚6 μm，第五块试板膜厚比标准膜厚薄6 μm。烘烤试板，直至涂膜变硬。重涂区域的膜厚与原始区域相同。
1.3.3 操作步骤
（1） 普通色、黑色、银粉涂料的膜厚要求（见图3）。
图3 普通色、黑色膜厚要求示意图
（2） 重涂区域膜厚要求（见图4）。
图4 重涂区域膜厚要求示意图
（3） 颜色比较
a. 以B 区域（原始表面）作基础，比较每一A 区域（重涂区域）的膜厚。
b. 涂装条件如下：
SATAjet RP 喷枪空气帽6# 及枪嘴24# ；
涂料喷幅宽度：300 mm ；
喷涂压力：0.2 MPa ；
涂料吐出量：250~300 mL/min ；
涂料黏度（23℃）：14.5~15 s ；
涂膜厚度通过调整喷枪吐出量来控制。
c. 试板烘烤后，测定每块试板的膜厚和色差，目视检查和判断。如果采用重涂膜厚变化时，评定前用遮蔽胶带定位（见图5）。
图5 胶带定位示意图
1.3.4 实验结果
报告普通区域、黑色区域、银色区域及重涂区域的涂膜厚度，判定ΔE 值（用XRiteMA68 Ⅱ测量仪及目视检查从3 个方向确定相应的色差），报告包括目视检查结果。
（1） 在3C2B 型基色漆基础上完成试验程序。采用标准涂膜厚度、标准膜厚±5 μm 及标准膜厚±10 μm。重涂区域的试验不要求。
（2） 对2- 涂套色，采用相同的膜厚测定及上面黑色涂料区域指定的变化确认程序。
（3） 如果是3C1B 珠光漆，报告包括珠光漆膜厚波动结果。
1.4 旋杯气压变动对色差的影响
判定单色漆用空气喷涂和旋杯喷涂之间的色差（L 值≥ 80 或白色底漆）。
1.4.1 装置及工具
（1） 多角度色差仪；
（2） 人造太阳灯。
1.4.2 试板制备
（1） 准备2 块喷涂中间涂层的马口铁片，尺寸200 mm×100 mm（标注中涂层N- 值）。将试板放入与实际生产线一致的环境中进行涂装。
（2） 将试板放于自动涂装机内，用空气喷涂或旋杯喷涂，涂装条件见表3。
表3 空气喷涂和旋杯喷涂条件
1.4.3 实验结果
记录空气喷涂与旋杯喷涂试板的色差测量结果（包括仪器测量及目视检查）。
2 具体实例
判定黑色、白色、银色漆膜厚变化及抛光对颜色的影响。
2.1 试板制备
（1） 原始表面：准备15 块电泳过的钢板（好随生产线进行电泳），尺寸200 mm×100 mm，喷涂10 块灰色中涂漆、5 块白色中涂漆。
（2） 8 块灰色中涂漆，其中4 块喷涂黑色色漆，4 块喷涂银色色漆；4 块白色中涂漆喷涂白色色漆（剩余的2 块灰色中涂漆、1 块白色中涂漆试板留样）。
（3） 喷涂完毕后，测定每块试板的颜色数据DE<0.6，如果不合格需按、第二两个步骤重做，直到合格为止。
原始和重涂表面操作步骤相同。
2.2 试验结果
表4 膜厚及抛光对颜色的影响
注：O—无损失；△—小损失；×—重大损失。表中为某种银色色漆的实测值，表明此种涂料的颜色对膜厚比较敏感。
2.3 具体实例
某公司通过实施以上工艺验证程序，在轿车新颜色开发过程中导入了该程序。在拟开发（已初步确定色板）的7 个颜色（红、白、珠光黑、银色、金属绿、金属橙、金属蓝）中，通过实验发现：5 种颜色合格，1 种颜色经对颜色配方调整后合格，1 种颜色不合格。验证合格的6 种颜色，对一些示教比较困难的部位，如翼子板轮眉拐角型面等部位可以同车身一样一次示教后与车身具有相同的颜色，未出现泛白露底现象，减少了对边角等部位示教程序的调整。在新车型示教周期中节省约30% 的时间（4 d），示教用涂料节约10% 左右。
3 结语
涂料稳定性的工艺验证作为涂装SE 的一个重要组成部分，能够提前了解涂料的施工性，从而缩短颜色开发周期，降低开发成本，降低颜色开发风险，必将在颜色开发过程中得到更广泛的应用。
