车身油漆色差的影响因素及控制方法

车身油漆色差的影响因素及控制方法
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
0前言
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。

1色差的概念及测量
1.1色差
为了定量地表示颜色，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*丰为蓝色方向，中心为无色。

L*、a*、b*可由三刺激值X、Y、Z计算而得。

图1 L*a*b色空间
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Lab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△Eab*由下式决定：
如△L*为正值，说明样品颜色偏浅；△L为负值，样品偏深。

△a*为正值，样品偏红；△a*为负值，样品偏绿。

△b*为正值，样品偏黄；△b*为负值，样品偏蓝。

一般可用△Eab*来评价色差，△Eab*值越小表示色差越小。

1.2色差的测量
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D光源(标准日光，色温为6500K)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。

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：
其中AL，Aa，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，△Ecm c*>1.7不合格。

对于单色漆仅需以1个角度(即45°)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(25°、45°、75°)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入射光进行反射，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钛。

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：旷大，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：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
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2。

表2喷涂工艺参数对颜色的影响
某厂黑颜色车身某部位25°△L明显偏高，将ESTA喷涂流量提高20mL／min，Spraymate喷涂流量降低30mL／min后，色差变化如表3所示。

表3ESTA和Spraymate喷涂流量对25°△L值的影响
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。

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0.3～0.5m／s。

某厂银色色漆加入循环系统后，当天喷涂的车身色差正常，但一周后油漆颜色25°明显偏深，45°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。

图2双管路供漆系统示意图
油漆在主管内的流速大于0.3m／s，在各支管内的流量为1.15L／min，即相当于0.3m／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1.7L／min，即相当于油漆在支管内的流速由0.3m／s提高为0.45m／s。

具体参数如表4所
示。

表4调整前后循环系统参数对照表
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，随着循环时间的增长，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入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。

随后加入淡蓝色色漆，第二：天喷涂颜色正常，但一周后车油漆色差超标，色差数据如表6所示.
表5系统流量调整前后银色色漆在系统内循环一周后的色差对比
表6淡蓝色色漆的色差变化情况
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
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>P3B。

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
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。