电泳漆在线混槽、换色的研究及应用

电泳漆在线混槽换色研究及应用田小龙、刘安心、冯修成（东风商用车技术中心工艺研究所 442001）摘要：经过调色试验和在线混槽工艺研究，开发了在线混槽换色工艺，通过在线调整不同颜色基础色浆混槽，在短时间内将漆膜颜色由黑色调整为指定的颜色。关键词：电泳槽；调色；混槽；换色0 前言长期以来汽车电泳漆，尤其是底盘零件用电泳漆，以黑色为主。随着客户颜色多样性的需求的增加，底盘零件开始出现其它颜色电泳漆涂层。对底盘零件用电泳漆如何完成这种颜色切换，通常采取废弃老槽液一次性置换或逐步添加新颜色电泳漆，通过颜色渐变达到更新颜色的目的。前者不仅会造成电泳漆中大量树脂、颜料、溶剂等可用材料的浪费，同时处理不当，会带来很大的环境压力；后者置换周期过长（估算半年以上），且涂装产品的颜色处于变化之中，不能满足产品质量要求。本文以某国产黑色电泳漆材料为研究对象，通过调整不同颜色的基础色浆混入原始槽液中，开发在线混槽换色工艺，在短时间内将150吨电泳漆槽液漆膜颜色调整到指定的颜色（灰蓝颜色）。1调色试验1.1调色依据在CIE颜色体系中，L*参数代表亮度，另外两个颜色参数，a*表示从绿相过渡到红相，b*表示从蓝相过渡到黄相。例如加入白色浆可提高L*值；加入红色浆可提高a*值，但稍微会降低L*和b*值，红色浆可以压制漆膜变黄；加入黄色浆可适当提高b*值，其和红色浆作用，将漆膜颜色往蓝色方向偏移，各种色浆共同作用，使漆膜颜色由黑色转变为灰蓝色。表1为黑颜色漆膜和灰蓝标准板颜色的Lab值。表1 黑颜色和灰蓝标准板颜色的Lab状态颜色参数黑色底漆板灰蓝色标准板L*-20.65.1a*8.60.2b*4.8-0.2可见，要把黑色调整到指定的灰蓝颜色，必须提高明度数值，同时降低红相和黄相。添加白色浆，可显著提高颜色明度数值，再通过红色浆和黄色浆的相互显色和遮蔽，可以得到满意的调色效果。1.2试验方法取黑色电泳漆槽液，研制调色用白、红、黄三种色浆，将白、红、黄三种色浆按照一定的顺序和比例加入到黑电泳漆槽液中，搅拌充分后，然后按技术条件进行电泳，烘干，冷却，制得漆膜颜色板后与灰蓝颜色标准板进行比色，判断调色的效果。如有差别，再调整各个色浆的用量，直到与灰蓝标准板颜色一致为止。1.3调色过程因为有三种颜色基础色浆，所以设计某两个颜色组分不变，另一种颜色色浆组分进行调整，可得到如下颜色变化趋势。1、 红浆和黄浆组分重量不变，调整白浆加入量保持红浆和黄浆组分重量不变，当白浆组分重量比由88递减至40时，所得到的漆膜颜色由浅灰渐变至深灰。无论如何调整红浆和黄浆的配比，当白浆量过多时，颜色总偏浅；当白浆量过少时，颜色总偏深黑，可见白浆量加入的多少与漆膜颜色的深浅关系最大。2、 白浆和黄浆组分重量不变，调整红浆加入量 保持白浆和黄浆组分不变，当红浆组分重量比由6增加至14时，所得到的漆膜颜色由偏黄渐变至偏红。红浆组分过少时，黄浆显色很明显，呈较为明显的土黄色，红浆过多时，红浆反过来压制了黄浆对漆膜外观颜色的影响，呈现出偏红色。3、 白浆和红浆组分重量不变，调整黄浆加入量保持白色和红浆组分重量比不变，黄浆组分重量比由1增加至4，当黄浆的重量比为2时，与灰蓝标准颜色最为接近。表2 白浆、红浆和黄浆数量的调整对配色效果的影响色浆调整组号各组分重量比外观（与灰蓝标准板比较）原因分析黑槽液白浆红浆黄浆调整白浆1-19008864颜色浅灰白浆量多1-29006064颜色偏浅，偏黄/1-39005064颜色偏浅，偏黄/1-49004064颜色深灰白浆过少调整红浆2-19006064颜色偏浅、偏土黄色红浆略少2-29006094颜色偏浅，无明显蓝相/2-390060124颜色偏浅，无明显蓝相/2-490060144颜色偏深、偏红红浆稍多调整黄浆3-190055111无黄相黄浆稍少3-290055112颜色接近/3-390055113颜色偏黄，无明显蓝相黄浆稍多3-490055114颜色偏黄，无蓝相黄浆稍多从表2可知调整并保持白浆量在合适的比例（如组份重量比在5060），再通过调整不同配比的红浆和黄浆，就可以达到调色的目的。表3为色浆配比的不同对Lab数值的影响分析。表3 色浆配比的不同对Lab及E数值的影响颜色参数各组分重量比（白:红:黄）黑电泳漆 配比1-1 配比2-2 配比2-3 配比3-3配比3-2灰蓝/88:6:460:9:460:12:455:11:355:11:2/L*-20.614.19.68.57.46.25.1a*8.6-1.5-0.20.61.00.80.2b*4.81.81.10.80.4-0.1-0.2E27.69.44.73.62.51.30注：各样板漆膜的E值是以灰蓝标准色板为基准板得到的从Lab数值上分析，由于白浆在调色配比中的权重最大，因此随着白浆的减少，L参数数值下降趋势明显；红浆和黄浆在调色配比中的权重较小，一方面，随着红色浆和黄色浆的增加，红相和黄相有增加的趋势，另一方面，漆膜颜色也取决于三种色浆共同的作用，即相互的显色和遮蔽。通过以上调色试验，配比3-2与标准灰蓝最为接近，再通过反复调整得到了最终配比方案如表4。表4 最终基础色浆配比各组分重量比外观（与灰蓝标准板比较）黑槽液白浆红浆黄浆配比90053112目视与标准板无明显差别，E1.52此配比下的调色后的电泳槽液制板后与灰蓝标准颜色板比较，在自然光线下和标准光源箱中比对，目视颜色无明显差别，经色差仪分析，E2，满足漆膜外观质量要求。2 在线混槽换色工艺研究通过调色试验，得到了基础色浆的调色方案，进行了影响槽液稳定性和漆膜质量的相关因素研究。2.1槽液固体份对混槽的影响现场槽液固体份越低，加入色浆混槽溢槽的风险就越小，要在保证漆膜质量的前提下，尽量降低槽液固体份。以某黑色电泳线为例，共计约150吨槽液，固体份为11，根据计算得到调整颜基比后三种色浆的加入总量见表5。表5 依照配比得到三种色浆加入总量黑色电泳线槽液固体份11.2%可用有效槽体容积165吨已有槽液量147吨需加入白、红、黄浆总量10.8吨加入后槽液总量157.8吨165吨溢槽风险无色浆调色混槽后槽液固体分15.5%按照最终基础色浆配比方案，在加入所需的白、红、黄色浆后，可用有效槽体容积能满足最大槽液量，无溢槽的风险；调色混槽换色后，槽液固体份由11猛增至15.5%，需确认不同槽液固体份对漆膜性能的影响状况，不同槽液固体份对漆膜性能的影响见表6。表6 不同槽液固体份对漆膜性能的影响槽液固体份漆膜状况9湿态漆膜水冲洗易脱落，烘干后漆膜薄且无光泽1010.5漆膜性能满足技术要求11-15随固体份的增加，漆膜光泽、厚度呈上升趋势，但满足技术要求表6的结果表明，当槽液固体份低于10.5时，漆膜质量不稳定，为保证涂层质量，槽液固体份不能低于10.5。2.2调色后槽液漆膜性能研究按表4的最佳色浆调色配比，在试验室调整黑色电泳漆槽液为灰蓝色，进行了槽液参数、施工性能、漆膜性能测试和槽液稳定性能试验。结果表明按配比加入色浆后得到的漆膜，其性能基本满足技术指标，为进一步验证混槽后槽液的稳定性状况，采用电泳槽液敞口搅拌性测定法验证试验。在试验周期中槽液性能稳定，未发生颜料沉淀现象，稳定性能检测结果见表7。表7 槽液稳定性能检测结果序号时间漆膜外观光泽（60）膜厚 m色差 E1第1周漆膜平整，无变化69-7220-221.52第2周70-7220-221.73第3周71-7420-221.841个月后漆膜轻微变粗70-7421-242.1 从表7可知在1个月的槽液稳定性试验中，漆膜外观无明显变化，只是在后期存在漆膜轻微发粗的现象；光泽和膜厚无差别；色差有略微的的变化，但在允许的范围内。3 现场调色混槽及实施后效果为使调色色浆在槽体中能有很好的分散性，需用原黑电泳漆槽液对调色色浆在调漆罐中进行预分散、稀释，并根据生产线的调漆灌的容积及现场状况，在调色混槽换色的工作日，制定槽液换色的具体步骤以指导现场调色混槽。按换色步骤向槽液中依次加入白、黄、红色浆，在完成预定色浆加入量后，开始进入微调阶段，即充分搅拌后取槽液样品进行制板，并与标准样板比色，根据实际色差少量补加相应的色浆，最后再取样制板，直至检测色差在允许范围内，整个现场调色混槽过程在10小时内就全部完成。在线混槽换色完成后，组织小批量样件通过电泳槽，检测样件漆膜效果及连续通过时槽液稳定性状况，结果表明样件整体状况良好，产品漆膜由黑色转变为灰蓝色，漆膜平整饱满，色差在允许范围内。随着生产的进行，电泳槽中的色浆同旧漆逐渐被消耗掉，按照