good+车身油漆色差的影响因素及控制方法

第44卷第5期 2006年5月 上海涂料 SHANGHAI COATINGS Vol. 44 May. No. 5 2砚I06 李身油漆仓差的影响因素及r:,*制方法 周 杰 杨德明 陈慕祖 (上海大众汽车有限公司 201805) 摘 要:从色漆材料、喷涂工艺、喷涂设备及供漆系统状态等方面探讨了色差的影响因素，提出了相 应的控制方法。 关键词:色漆;色差;喷涂;影响因素;控制 中图分类号:TQ 639 文献标识码:A 文章编号:1009-1696(2006)05-0019-04 0前言 白 +L' 车身油漆色差是每个涂装生产部门都会遇到 的一个非常复杂且难以控制的问题，随着保险杠、 门把手、后视镜及加油小门等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，它与色漆材料、喷涂工艺、喷涂设备、供漆系 统状态等因素密切相关。本文就车身油漆色差的控 制谈一点看法。 图1 L'a'b’色空间 1色差的概念及测f 1.1色差 为了定量地示颜色，目前通常采用CIE表色 系统，它采用分光光度法对颜色进行分析，精度高。 Lab色空间是目前最流行的用于测量物体颜色 的色空间(如图1所示)。在该色空间中，L'为明度， +L'为白色方向，-L'为黑色方向。a-， b'为色度坐 标，其中++a’为红色方向，-a为绿色方向，+b’为黄 色方向，-b*为蓝竿 向，中心为无色。L', art、 b-可 由三刺激值X,Y,Z计算而得。 【收稿日期】2006-04-05 LCH色空间与Lab色空间的色度图相同，但该 色空间为柱面坐标而不是直角坐标。L'表示明度，与 Lal〕色空间的L'值相同，H表示色相，C表示饱和度。 CIELAB色空间中的两个色度值(L`样品，a}`样品， b"样品)和(L'标准，a}标准，b'标准)之间的色差△E矿由 下式决定: △E.b'=[(△L* )2+(△a" ) 2+△b" ) 2〕112 其中:0 L*= L"样品一L*标剧明度差异)，0 a*= a* 献一a*标准(红/绿差异)，0 b*二b*样品一b"标准(黄/蓝 差异))o 如△L*为正值，说明样品颜色偏浅;0 L*为负 值，样品偏深。 0 a*为正值，样品偏红;0 a*为负值，样品偏 绿。 A b*为正值，样品偏黄;0 b*为负值，样品偏 蓝。 一般可用么E.b'来色差，八EA*值越小表 上海涂料 第科卷 示色差越小。 1.2色差的测且 色差的测量一般采用分光测色法，首先测出待 测光的光谱分布或试样的光谱反射率，然后通过计 算求出色度值。随着观测角度的不同，车身金属漆 的颜色也有较大不同，先进的色差仪采用D65光源 (标准日光，色温为6 500 K)单方向(450)照明， 可从5个角度(150 , 250 , 450 , 750及1100)同时 测量金属漆或珠光漆的颜色。 1.3色差的标准 色差的测量点各厂也有不同的标准，有些厂的 测量点有十多个，有些厂却较少。一般来说，以与 塑料件相邻的部位作为色差测量的重点部位，如与 保险杠及加油小门相匹配的前叶和后叶。 目前车身油漆色差无统一的标准，各厂根据其 自身经验进行控制，如某厂以综合色差△Ecmc*作 为色差的衡量指标，计算公式如下: A Ecmc"=〔(△1:/A, )2+( A a}/Ae )2+( A b'/Ab ) 2 ] irz 其中AL, A., Ab为修正系数。对于特定颜色的 油漆，有特定的经验修正系数。当△Ecmc*< 1.7基本 合格，△Ecmci> 1.7不合格。 对于单色漆仅需以1个角度(即450)的测试结 果评价颜色。而对于闪光漆，按照执行的标准不同， 有些厂控制5个角度的色差，有些厂则控制3个角 度(250、450、750)的色差。 2车身油漆色差的影响因素 2.1色漆材料 油漆供应商根据标准颜色样板制备相应的色 漆。色漆分为两大类:单色漆和闪光漆，闪光漆包 括金属漆和珠光漆。 单色漆通过颜料粒子将人射光进行反射，由于 散射光是主体，无随角异色效应，所以色差易于控 制。 对于金属漆，当片状铝粉在漆膜中平行于底材 排列时，就像一面面小镜子，根据光的镜面反射原 理，随着观察者视角的改变，因铝粉反射光强度的 不同，可观察到不同深浅程度的金属色感和闪烁 感。金属漆中的铝粉含量及铝粉大小对明度有较大 的影响，如铝粉含量越高，尺寸越大，那么反射率 越高，即明度越高。如果金属漆在管路系统中循环 时间过长，铝粉易破碎变形，明度会降低，即颜色 偏深。正常情况下金属色漆在管路中循环3个月的 颜色应无明显变化。 珠光漆是在油漆中添加了云母片和二氧化钦。 当光线在折光指数不同的透明界面发生多次反射、 折射、部分吸收及透射作用时，平行的各种反射光 之间互相干涉就会产生珍珠般的干涉色彩。珠光粉 具有加色性，它的加人能使着色颜料增色添辉。 闪光漆喷涂后溶剂挥发，粘度增稠和漆膜收 缩，是效应颜料定向排列的根本原因。当喷涂湿膜 偏薄时，在漆膜收缩后，铝粉平行于漆膜排列的倾 向性最大。当喷涂湿膜趋厚时，在溶剂挥发漆膜收 缩后，其膜厚空间扩大，铝粉随机排列趋势增大， 则平行于漆膜的定向排列趋势减少。由于施工工 艺、施工参数及施工环境不同，铝粉在漆膜内的定 向排列发生变化，与标准板相比，在各个角度就会 出现颜色差异。 2.2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不切 实际，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，因而高速自动静电喷 杯(ESTA)及自动空气喷枪(Spraymate)等先进的 设备已逐步替代了人工喷涂方式。闪光漆一般采用 ESTA和Spraymate相结合的方式进行喷涂。 设备的喷涂稳定性对油漆颜色有较大影响。某 厂发现某灰颜色车身左右侧颜色存在较大差异，左 侧色差正常，而右侧色差严重超标，如表1所示。 表1某灰颜色车身左右侧色差数据对比 25- ’ 45o 750 AL Aa Ab AEcmc AL Aa Ab AEcmc AL 八a 八b A EcMc 左侧 右侧 一1.00 -7.27 -037 -0 .42 -0.46 -0 .13 1.07 0.12 2.91 -0.10 -0 .07 -0 .45 -0 .81 -0 .72 1.36 1.44 1.42 2.42 -0.04 -0 .50 0.25 1.47 -0 .05 2_52 第5期 周杰等:车身油漆色差的影响因素及控制方法 ESTA和Spraymate左右两侧喷涂参数完全相 同，检查Spraymate实际喷涂状态时发现当喷涂侧 面时，右侧一喷枪喷涂状态不稳定，断断续续。通 过更换喷枪内该颜色的换色阀后，喷涂状态稳定， 色差问题也随之解决。 因此通过加强设备监控，及时进行维护保养来 保持设备喷涂稳定是油漆颜色稳定性的重要保证。 2.3喷涂工艺 喷涂工艺参数对色差会产生不同程度的影响， 具体影响参见表20 2.4供漆系统的状态 2.4.1油漆流速 色漆在供漆系统中的流速对颜色有较大影响， 特别是某些高铝粉含量的色漆，如果流速过低，铝 粉易沉降，从而在短期内对颜色有较大影响。正常 情况下要求油漆在管路中流速为0.30.5 m/s. 某厂银色色漆加人循环系统后，当天喷涂的车 身色差正常，但一周后油漆颜色250明显偏深，450 和75“明显偏浅，色差超标。该供漆系统为双管路 系统，如图2所示。 表2喷涂工艺参数对颜色的影响 对颜色的 影响程度 ? ? ?? ? ? ? ?? ? 参 数 250 L 值 供漆回漆 ESTA 图2双管路供漆系统示意图 喷漆室 色漆 雾化空气量 成形空气量 油漆流量 喷枪与车身距离 旋杯转速 成形空气量 油漆流量 高压 喷杯与车身距离 温度 湿度 粘度 变化 雾化 趋势 程度 增大 变细 增大 变细 增大 变粗 增大 一 增大 变细 增大 - 增大 变粗 增大 变细 增大 一 增大 一 增大 一 增大 变粗 变浅 变浅 变浅 变浅 变浅 变深 变深 变浅 变浅 变浅 变浅 变深 变湿 变干 变干 变湿 变湿 变干 变干 变干 变干 变湿 一般 较大 较大 一般 一般 较小 较大 较小 较小 一般 较大 一般 某厂黑颜色车身某部位250 A L明显偏高，将 油漆在主管内的流速大于0.3 m/s，在各支管内 的流量为1.15 Umin，即相当于0.3 m/s的流速。造 成银色色漆循环一周后色差超标的可能原因是油 漆在支管内流速偏低导致铝粉沉降。重新调整流 量，将各支管的流量提高至1.7 Umin，即相当于油 漆在支管内的流速由0.3 m/s提高为0.45 m/s。具体 参数如表4所示。 ESTA喷涂流量提高20 mUmin, Spraymate喷涂流量 降低30 mUmin后，色差变化如表3所示。 表4调整前后循环系统参数对照裹 表3 ESTA和Spraymate喷涂流，对250 L值的影响 泵的循环 次数1 泵的 流量1 PRL1 流量1 PRLI 流速1 各支管 流量/ 各支管 流速/ AL △a 八b (次·min-')(L"min ')(L"min`)(m-s-,)(L " min"')(m"，一，) 调整前 调整后 4.40 0.吕《】 -1.00 -0 .21 -1.00 -0.55 调整前 调整后 12.5 35.2 14.5 0.3 1.15 0.3 15.0 45.1 14.5 0.3 1.70 0.45 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 与Spraymate的喷涂比例，一般ESTA喷涂的膜厚应 为金属色漆总膜厚的60%-70%, 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。 系统流量调整并循环一周后跟踪银色色漆色 差状况，发现油漆色差正常，如表5所示。 2.4.2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人新加的油漆中，势必 对新油漆的颜色产生较大影响，随着循环时间的增 上海涂料 第44卷 长，影响的程度也会增大。 如果以前加有闪光漆的供漆系统需加单色漆， 最好先用树脂进行彻底清洗，同时将泵和阀门尽可 能拆开清洗，以便将系统内残留的铝粉或珠光粉清 洗干净，否则铝粉或珠光粉混人单色漆中会对颜色 产生影响。 如果色漆在供漆系统中长期不用，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，在管路中出现沉淀和结块现象，反而会导致 今后清洗工作量的增加。 某厂一供漆系统以前加有深蓝色色漆，由于该 颜色喷涂量很少，油漆在系统中循环一年基本无更 新。在清洗过程中发现系统中有大量沉淀和结块， 经过较长时间清洗后，系统基本清洗干净。随后加 人淡蓝色色漆，第二天喷涂颜色正常，但一周后车 身油漆色差超标，色差数据如表6所示。 表5系统流t调整前后银色色漆在系统内循环一周后的色差对比????250 Ab 八Ecmc 调整前 调整后 -5.47 0.砚巧 0.39 1.10 0.11 0.45 2.65 5.21 0_77 0_14 0.05 0.43 0.07 0.00 1 Ecmc 2.63 6.74 -0.17 -0.13 -0.15 -0.27 -0 .25 4.58 0.50 表‘淡蓝色色漆的色差变化情况 250 450 750 AL Aa Ab 八Ec c 八L 八a 八b 么Ecmc 么L Aa 八b A Ecmc 第二天 一周后 -0.79 -4.17 -0.26 -0 .42 0.34 0.76 -0.20 1.61 一1.87 -3.23 -0 .33 -0.53 -0 .31 -0 .78 1.19 2.23 -1.33 -1.34 -0.41 -0 .75 -0.46 -0.92 1.37 2.18 从表6可看出，一周后颜色偏深、偏绿、偏蓝。 造成该问题的原因是管壁或阀门内残留的深蓝色 色漆未彻底清洗干净。该供漆系统采用树脂和稀料 进行多次清洗后才恢复正常。 2.4.3供漆系统的压力 压力PF正常，车身三平面色差合格。因此，在生产 过程中，应定期检查供漆系统的压力状况。 3车身油漆色差的控制方法 第3管路 Pas叫 知 P. 主管路 图3三线式供漆系统压力示意图 对于三线式供漆系统(如图3所示)，应保证 Pp>PMB>PF>几B。 其中:pp为循环泵的出口压力;PMB为主管路 的背压;PF为各工位的供漆压力;P3B为第3管路 的背压。 某厂某金属漆车身三平面颜色偏深，色差超 标，而侧面颜色正常，经检查发现气喷枪顶机的支 管供漆压力PF偏高，铝粉沉降在该支管中，导致三 平面颜色偏深。通过清洗疏通该支管后，支管供漆 色差控制是一项非常复杂的工作，可从以下几 方面加强色差的控制: (1)控制好每批色漆的色差，这需要油漆供货 商及油漆质保检验部门的共同努力，杜绝色差不合 格的材料送到生产线上。 (2)定期对色差进行监控，特别是要跟踪油漆 批次更换后的色差情况，掌握颜色的变化趋势。 (3)对于在管路中长期循环且未喷的色漆，最 好在批量生产前喷涂报废零件，以便及时进行调 整，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。 (4)定期检查ESTA和Spraymate的喷涂状态， 定期对ESTA及Spraymate喷涂流量进行计量。 (5)定期检查供漆系统的运行状态，将系统压 力作为设备巡检的重要内容。 (6)信息要共享，整车厂与配套厂对色差的相 关信息要及时进行沟通。