關(guān)于色漆雙Base工藝的導(dǎo)入和應(yīng)用研究

王杰 周麗文 陳雙桂

（東風(fēng)本田汽車有限公司，武漢 430056）

1 前言

近年來，汽車外觀造型越來越年輕化和時(shí)尚化，可供消費(fèi)者選擇的顏色也越來越多，因此，新色開發(fā)的難度也越來越高。而且隨著汽車的造型多樣化、個(gè)性化的發(fā)展，匹配汽車顏色的要求也越來高，“靚麗”、“科技感”、“個(gè)性”等顏色也更加抓人眼球，為充分展現(xiàn)色彩的豐富感和層次感，普通的色漆單Base 顏色無法滿足更高彩度的要求，色漆雙Base 顏色很好的解決了這個(gè)問題，展現(xiàn)出更高的彩度和層次感，性能也比較穩(wěn)定。但是色漆雙Base 工藝難度較高，通過調(diào)研，應(yīng)用該工藝的主機(jī)廠較少，而且應(yīng)用該工藝的主機(jī)廠普遍反饋在批量量產(chǎn)過程中出現(xiàn)了各類影響正常生產(chǎn)的問題點(diǎn)。本文重點(diǎn)就色漆雙Base 的新色開發(fā)和應(yīng)用過程中要點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行分析和研究。

2 色漆雙Base的概念

色漆單BASE涂料分為素色漆和閃光漆，區(qū)別在于色漆涂料里是否添加閃光材質(zhì)，而色漆雙Base涂料是指色漆采用2種不同的涂料進(jìn)行噴涂。某主機(jī)廠涂裝采用3C2B工藝，色漆共8個(gè)機(jī)器人進(jìn)行噴涂，分為2站，每站4個(gè)機(jī)器人，單Base顏色2站噴涂使用的涂料相同，而雙Base顏色2站使用的涂料不同,工藝對(duì)比如表1所示。為了突出色漆雙Base的顏色效果，2種涂料的成分會(huì)有較大區(qū)別，可以一種含有閃光材質(zhì)，一種不含。該主機(jī)廠現(xiàn)有已量產(chǎn)的珍珠白顏色，色漆工藝為先噴涂一層底色漆（Color Base，CB）涂料，該涂層不含珠光，為素色漆，再噴涂一層珠光漆（Mica Base，MB）涂料，該涂層含有珠光[1]。兩層涂料的膜厚不同，膜厚是基于該顏色的遮蓋能力和顏色呈現(xiàn)的要求設(shè)置的。此外，還有先噴涂MB 色漆，再噴涂CB 色漆的工藝，本文重點(diǎn)研究的是某主機(jī)廠首次導(dǎo)入該色漆工藝的紅色漆（赤焰紅）。

表1 色漆雙Base與單Base工藝對(duì)比

3 色漆雙Base工藝的開發(fā)背景

赤焰紅顏色是基于過往開發(fā)過的紅色漆的更新?lián)Q代，目前已應(yīng)用的紅色漆有素色漆（紅色1）、珠光漆（紅色2）和鋁粉漆（紅色3）都屬于單Base 色漆工藝，其中紅色3 是紅色清漆（涂膜構(gòu)成如圖1 所示）。為了達(dá)到紅色漆高彩度的要求，對(duì)固體份、閃光材質(zhì)、匹配工藝的選擇尤為重要，紅色4 顏色（涂膜構(gòu)成如圖1所示）是基于溶劑型涂料開發(fā)的，但是在水性涂料的開發(fā)上存在顏基比超標(biāo)、閃光材質(zhì)選擇困難、外觀差（表面蒙光）、膜厚變動(dòng)對(duì)顏色影響大、閃爍感不足等問題，尤其對(duì)于上涂“濕碰濕”工藝，外觀差（失光、DOI 偏低）、閃爍感不足的問題會(huì)更加的明顯。此外，該顏色運(yùn)用了較多的大粒徑的著色鋁粉和珠光，其邊緣觸及到清漆表層產(chǎn)生起霧現(xiàn)象，導(dǎo)致清漆表面外觀差。因此，計(jì)劃開發(fā)色漆雙Base 工藝的高彩度紅色漆（赤焰紅）。但赤焰紅與珍珠白的色漆雙Base工藝不同，現(xiàn)行珍珠白顏色色漆先噴涂一層素色漆（CB），再噴涂一層珠光漆（MB），而赤焰紅顏色色漆是先噴涂一層鋁粉漆（MB），再噴涂一層半透明色漆（CB）。該主機(jī)廠是首次導(dǎo)入色漆先MB 后CB 的工藝，紅色漆彩度高（紅色5），新色開發(fā)者需重點(diǎn)關(guān)注，5 種紅色漆涂膜對(duì)比如圖1所示。

圖1 不同紅色漆涂膜構(gòu)成對(duì)比

為了提升赤焰紅的外觀，防止出現(xiàn)失光的問題，確定導(dǎo)入酸環(huán)氧清漆（分子結(jié)構(gòu)如圖2）作為配套清漆。酸環(huán)氧清漆在進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)時(shí)無小分子生成，固化時(shí)體積收縮小，目視小波紋更好,數(shù)據(jù)上體現(xiàn)為短波（Short Wave，SW）小，比現(xiàn)行丙烯酸清漆SW 下降了5 個(gè)點(diǎn)以上；另外，酸環(huán)氧清漆固體份高，稀釋比例較低，VOC含量比丙烯酸清漆更低。

圖2 酸環(huán)氧清漆分子結(jié)構(gòu)

4 色漆雙Base工藝開發(fā)階段的要點(diǎn)

4.1 顏色特性分析

在新色開發(fā)初期，第1 步需要對(duì)要開發(fā)的顏色目標(biāo)板進(jìn)行色差數(shù)據(jù)的分析，并在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察，初步判定其顏色特性，如是否含有閃光材質(zhì)及閃光材質(zhì)大小、各角度明度和色相隨角異色性、明度（L值）和色相（a/b值，a值代表紅綠相，b值代表黃藍(lán)相）[2]相比過往同色系量產(chǎn)色是高還是低、是否是高明度顏色/高彩度顏色等，之后在顏色數(shù)據(jù)庫內(nèi)輸入色差儀測量的色差絕對(duì)值，在涂料廠家內(nèi)部的原料數(shù)據(jù)庫里進(jìn)行匹配和計(jì)算，找到相近色配方，根據(jù)閃光材質(zhì)差異調(diào)整閃光物質(zhì)，根據(jù)色差大小調(diào)整顏料比例，之后再制作成樣品噴涂測試，對(duì)比目標(biāo)板進(jìn)行數(shù)據(jù)和目視評(píng)價(jià)，最終確定涂料基礎(chǔ)配方，由于原材料（色漿、珠光/鋁粉等）種類眾多，如果待開發(fā)的顏色開發(fā)難度較大，還需考慮顏基比/顏料濃度等參數(shù)的上限范圍（基于涂膜性能和成本確定），故此過程需要多次調(diào)整測試才能達(dá)到最佳顏色呈現(xiàn)效果。

內(nèi)裝涂料的開發(fā)可根據(jù)設(shè)定工藝條件下之后的內(nèi)裝噴板與外裝目視色差匹配的方式來進(jìn)行，如在某主機(jī)廠3C2B（C:電泳層、色漆層、清漆層；B：電泳烤爐、上涂烤爐）工藝下，內(nèi)裝缺少BC1 層，內(nèi)裝涂料的開發(fā)就需要考慮顏色的特性，遮蓋力較強(qiáng)的顏色不需要開發(fā)內(nèi)裝專用涂料，與外裝涂料一致；遮蓋力較差的顏色，則需要考慮開發(fā)內(nèi)裝專用涂料；色漆CB+MB 的工藝的涂料（如赤焰紅），為了減小內(nèi)外裝色差以及內(nèi)裝遮蓋力的要求，建議開發(fā)內(nèi)裝專用涂料。開發(fā)內(nèi)裝專用涂料時(shí)，需充分考慮閃光材質(zhì)的添加種類和添加量、顏料種類和濃度、遮蓋膜厚、與外裝顏色匹配等，避免內(nèi)外裝交界處或者漆霧飛濺造成的色差影響。

基于以上分析，赤焰紅顏色在開發(fā)初期就分析確定為高彩度鋁粉漆，其15°紅相達(dá)到了70以上（使用愛色麗MA98型多角度分光光度儀測量結(jié)果）。

赤焰紅顏色特性主要體現(xiàn)為光線透過清漆和色漆透色層到達(dá)金屬涂層再反射，提高了漆面顏色飽和度，使漆面更顯立體層次感,涂層構(gòu)成如圖3 所示?；谝陨戏治觯擃伾虿识雀?、遮蓋力差、色漆雙Base 的工藝特性，開發(fā)重點(diǎn)為：BC1 的選擇，色漆第1 層MB 涂料的閃光材質(zhì)、顏料濃度、膜厚的設(shè)定，色漆第2 層CB 涂料的顏料濃度、膜厚的設(shè)定，色漆2 層的配合以及允許膜厚波動(dòng)的范圍設(shè)定，內(nèi)裝涂料的閃光材質(zhì)、顏料濃度、膜厚的設(shè)定，修補(bǔ)漆的涂料構(gòu)成和膜厚范圍設(shè)定。經(jīng)過多輪測試，通過樣板與目標(biāo)板的對(duì)比，確定赤焰紅顏色的基礎(chǔ)配方。

圖3 赤焰紅顏色涂層構(gòu)成

4.2 光源的差異對(duì)顏色的影響

光源對(duì)顏色影響最明顯的現(xiàn)象是同色異譜，即某物質(zhì)在一種光源下呈現(xiàn)出來的顏色與在另一種光源下呈現(xiàn)出現(xiàn)的顏色不同[3]，簡單來說就是顏色相同，光譜組成不同。在此變化中，物體本身的光譜數(shù)據(jù)不變，也就是說光譜數(shù)據(jù)是描述彩色物體的表面性質(zhì)，與照明體的改變，觀察者不同，復(fù)制方法不同都無影響，而物體顏色與反射(透射)光的光譜功率分布有關(guān)，但并非一一對(duì)應(yīng)，因而光譜分布不同的許多光能引起人眼同樣的色感(即顏色混合同色異譜現(xiàn)象)。比如某顏色開發(fā)的過程中就出現(xiàn)了同色異譜現(xiàn)象，測試板在辦公室照明（A/10光源）下較標(biāo)準(zhǔn)色板偏綠，室外自然光（D65/10）下較標(biāo)準(zhǔn)色板偏紅（圖4）。

圖4 同色異譜現(xiàn)象直觀對(duì)比

該測試板顏色所處的照明光源越強(qiáng)，目視同色異譜的現(xiàn)象越明顯。通過使用分光光度儀（愛色麗色差儀）[2]測量2 種光源下的色差值對(duì)比，數(shù)值上的差異主要體現(xiàn)在紅綠相（Δa值），其各角度Δa差異值都可達(dá)10 個(gè)點(diǎn)以上。在新色開發(fā)時(shí)需充分考慮到顏料或者閃光材質(zhì)的選擇對(duì)不同光源下目視顏色的影響。

5 色漆雙Base工藝生技性測試要點(diǎn)

顏色的完美呈現(xiàn)除了保證涂料高質(zhì)量開發(fā)，還需要涂裝施工窗口和施工過程的有效管理。設(shè)計(jì)之初要考慮原材料（色漿、閃光材質(zhì)、樹脂等）、配方、過往使用實(shí)績、工程遮蓋能力、性能穩(wěn)定、施工難度等因素。

在噴涂過程（也稱施工過程）中，色差受噴房溫濕度、膜厚、風(fēng)速風(fēng)向、異常停線時(shí)間、涂料飛濺、機(jī)器人噴涂霧化效果、烘烤窗口等因素的影響，根據(jù)顏色特性不同，其噴涂過程的影響是不一樣的，明度較高的顏色在噴涂過程中受噴房溫濕度、霧化效果等影響更大，彩度較高的顏色對(duì)膜厚、飛濺色差等要求更高，有些顏色則根據(jù)其閃光材質(zhì)的特性對(duì)噴涂過程中異常停線時(shí)間、風(fēng)速風(fēng)向等要求更加偏重。

色漆雙Base 工藝的顏色其色漆2 層的膜厚設(shè)定非常重要，對(duì)膜厚的管控要求也是比其它顏色要高，以赤焰紅為例，色漆第1 層鋁粉漆目視呈現(xiàn)的是粉色，第2 層是半透明素色漆（CB），2 個(gè)涂層之間的膜厚設(shè)定和配合尤其重要，因此在生技性測試過程中對(duì)單層膜厚變動(dòng)對(duì)顏色的影響需要重點(diǎn)進(jìn)行測試和檢證,并掌握其調(diào)色規(guī)律。表2 為赤焰紅顏色生技性測試項(xiàng)目及判定基準(zhǔn)。

表2 赤焰紅顏色生技性測試項(xiàng)目及判定基準(zhǔn)

6 色漆雙Base工藝應(yīng)用難點(diǎn)

根據(jù)前文分析，總結(jié)出了赤焰紅在應(yīng)用時(shí)的難點(diǎn)，并擬定了相應(yīng)的對(duì)策，如表3 所示。

表3 赤焰紅顏色難點(diǎn)分析及對(duì)策

其中，顏色穩(wěn)定性在生技性測試階段已進(jìn)行規(guī)律分析和總結(jié)，其它4 項(xiàng)在試做階段進(jìn)行對(duì)策可行性驗(yàn)證。經(jīng)實(shí)車確認(rèn)，B 立柱色差、補(bǔ)漆加修困難和部品對(duì)色為赤焰紅開發(fā)難點(diǎn)。

6.1 B立柱色差分析及解決方案

B 立柱色差產(chǎn)生原因?yàn)橥庋b噴涂時(shí)少量CB 和MB 通過門開度的間隙進(jìn)入B 立柱，因CB 為半透明色漆，幾乎無遮蓋力，所以主要是MB 飛濺，MB 顏色飛濺至B 立柱處呈現(xiàn)的是一層類似于漆薄狀態(tài)的金屬粉感，受B 立柱處門框的門開度和結(jié)構(gòu)影響，飛濺處色差呈現(xiàn)不均勻的狀態(tài)（根據(jù)車型結(jié)構(gòu)不同色差形態(tài)也不同）。如圖5 所示。

圖5 赤焰紅B立柱處飛濺色差

經(jīng)過實(shí)車檢證，確定內(nèi)裝涂料調(diào)色（在滿足內(nèi)裝遮蓋力的前提下，明度L值和紅綠相a值向外裝靠近）、BC1/BC2 機(jī)器人示教和人工補(bǔ)噴外裝CB 涂料3 種方案組合為最優(yōu)方案，而且能較好的降低B立柱處色差。B 立柱色差方案檢討及可行性分析驗(yàn)證結(jié)果如表4 所示。

表4 B立柱色差方案檢討及可行性分析驗(yàn)證

6.2 加修分析及解決方案

加修困難的原因?yàn)橥庋b修補(bǔ)漆也是先MB 后CB 的工藝，MB 和CB 膜厚變動(dòng)均對(duì)顏色影響較大，人工噴涂對(duì)膜厚的管控困難。該問題有2 個(gè)對(duì)應(yīng)方向，一是修補(bǔ)漆調(diào)色，二是通過提升習(xí)熟度，摸索出赤焰紅顏色修補(bǔ)的技巧和方法，并明確加修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

修補(bǔ)漆調(diào)色也分為2 個(gè)方向，一是修補(bǔ)漆的種類變更，比如探索MB 和CB 以一定比例混合成一種修補(bǔ)漆，有利于作業(yè)員進(jìn)行修補(bǔ)作業(yè)，但是MB和CB 組合的修補(bǔ)漆很難再現(xiàn)赤焰紅原有的顏色和閃爍感，所以該方向不可?。欢翘嵘? 層修補(bǔ)漆（MB）的遮蓋力以及第2 層修補(bǔ)漆（CB）的明度。提升MB 修補(bǔ)漆遮蓋力能使作業(yè)員在加修時(shí)噴涂的膜厚更薄，再加上CB 修補(bǔ)漆的明度提升，可以將CB 適量噴涂的更厚一些，最終有利于該顏色彩度的再現(xiàn)，縮短了加修的工時(shí)。赤焰紅顏色加修對(duì)應(yīng)方式確定為修補(bǔ)漆調(diào)色（CB 明度提升+MB 遮蓋力提升）和作業(yè)員熟練度提升。加修改善方案及評(píng)價(jià)結(jié)果如表5 所示。

表5 加修改善方案及評(píng)價(jià)結(jié)果

6.3 部品顏色匹配課題分析及解決方案

部品與車身顏色匹配方面，首先需進(jìn)行部品噴涂工藝和涂料供應(yīng)商調(diào)查，并對(duì)比不同供應(yīng)商的涂料之間的每一涂層的顏色差異、不同部品之間的底材的差異以及部品裝在車身上結(jié)構(gòu)的特殊性。通過以上調(diào)查對(duì)比，部品色差處理的難點(diǎn)在于：一是在部品底材一致且噴涂工藝一樣的情況下，涂料供應(yīng)商A 的MB 顏色呈較淺的粉紅色，而供應(yīng)商B 的MB 顏色呈現(xiàn)出粉色帶金黃色，其最終呈現(xiàn)出的顏色也存在差異，只能將色差盡量減輕(明度和色相朝一個(gè)方向靠近)，無法達(dá)到完全一致；二是在部品底材和工藝噴涂一致的情況下，部品跟對(duì)比樣品不在同一個(gè)平面或者部品是弧面，受結(jié)構(gòu)和對(duì)色角度的影響造成不可避免的色差出現(xiàn)，只能通過在不同光線下、不同角度下在實(shí)車上多次目視確認(rèn)，掌握最影響目視的角度或者色相，通過梯度性涂料調(diào)色，最終確定目視最優(yōu)的部品調(diào)色方案；三是車身與部品的底材和噴涂工藝均不一致，通常，車身是鋼板，部品是彈性塑料材質(zhì)，該主機(jī)廠采用水性色漆和溶劑型清漆，而大部分部品采用溶劑型涂料。車身鋼板材質(zhì)上噴涂時(shí)更有利于閃光材質(zhì)的排列，塑料材質(zhì)靜電吸附效果遠(yuǎn)低于鋼板，閃光材質(zhì)的排列沒有鋼板上均勻。因此，因?yàn)榈撞暮凸に嚲煌?，車身與部品對(duì)色時(shí)造成色差也是不可避免的，只能在盡可能保證明度和色相偏向一致的情況下，通過多次及不同光線下目視對(duì)色，總結(jié)出調(diào)色方向，選取目視最優(yōu)的部品。

7 結(jié)論

a. 在應(yīng)用色漆雙Base 工藝的顏色開發(fā)設(shè)計(jì)之初，要充分分析色漆雙Base 工藝特點(diǎn)、開發(fā)背景、顏色特性以及過往顏色出現(xiàn)過的影響因子，充分分析研究后選擇原材料、顏料等，并確定其基礎(chǔ)配方；

b. 在生技性測試階段，要基于涂裝車間施工窗口，充分識(shí)別雙Base 工藝需重點(diǎn)測試的項(xiàng)目，進(jìn)行模擬測試和驗(yàn)證測試，通過涂料供應(yīng)商競標(biāo)的方式，最終選取最適用于現(xiàn)場、施工窗口最大的最優(yōu)涂料供應(yīng)商；

c. 在應(yīng)用階段，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及工藝特性分析結(jié)果，提煉出色漆Base 工藝的重難點(diǎn)課題和可行對(duì)策，并在試做車上進(jìn)行效果驗(yàn)證，確保應(yīng)用色漆雙BASE 工藝的新色順利量產(chǎn)。