电泳漆在线即时混槽换色试验及应用

      电泳漆换色一般采用加入不同颜色的原漆逐渐混槽转换颜色的方法,换色周期比较长。经过调色试验和在线混槽工艺试验,开发了电泳漆在线即时混槽换色工艺,通过在线调整、加入不同颜色的基础色浆进行混槽,可以在短时间内将漆膜颜色调整为指定的颜色。

长期以来,汽车电泳漆(尤其是底盘零件用电泳漆)一直以黑色为主。随着客户对电泳漆颜色多样性需求的增加,开始出现其他颜色的底盘零件用电泳漆。将黑色转换为所需颜色通常有两种方法:a.废弃老槽液,一次性置换;b.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。前者会造成电泳漆中大量的树脂、颜料和溶剂等可用材料的浪费,同时如果老槽液处理不当,还会造成环境污染;后者置换周期过长(经估算在半年以上),且涂装产品的颜色处于变化之中,不能满足产品的质量要求。为此,以国产某黑色电泳漆材料为研究对象,通过试验,开发出电泳漆在线即时混槽换色工艺,通过将不同颜色的基础色浆按比例混入原始槽液中进行槽液的快速换色,在10 h之内将150 t电泳漆槽液所泳涂的漆膜颜色调整到指定颜色(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,a *参数表示从绿相过渡到红相的趋势,b *参数表示从蓝相过渡到黄相的趋势。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,红色浆可以抑制漆膜变黄;加入黄色浆可提高b *值,其和红色浆混合后,将使漆膜颜色往蓝色方向偏移。白色、红色和黄色3种色浆混合后,将使漆膜颜色由黑色转变为灰蓝色。表1为黑颜色标准板和灰蓝色标准板的L *、a *、b *值。
可见,要把黑色调整到指定的灰蓝颜色,必须提高L *值,同时降低a *值和b *值。而添加白色浆可显著提高L *值,再通过红色浆和黄色浆的相互显色和遮蔽,就可以得到满意的调色效果。
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1.2 试验方法
取黑色电泳漆槽液,将调色用的白色、红色和黄色3种色浆按一定的顺序和比例加入黑电泳漆槽液中,充分搅拌后,按工艺条件电泳、烘干、冷却,将制得的漆膜颜色板与灰蓝颜色标准板进行比色,判断调色效果。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
在调色过程中,保持其中两种颜色色浆的含量不变,调整另外一种颜色色浆的含量,得到如下颜色变化趋势(见表2)。
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(1)保持红浆和黄浆的含量不变,调整白浆的加入量
保持红浆和黄浆的含量不变,当白浆的质量百分数由88%递减至40%时,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,当白浆量过多时漆膜颜色总偏浅;当白浆量过少时,漆膜颜色总偏深黑。可见,白浆量的多少与漆膜颜色深浅的关系最大。
(2)保持白浆和黄浆的含量不变,调整红浆的加入量
保持白浆和黄浆的含量不变,当红浆的质量百分数由6%增加至14%时,漆膜颜色由偏黄渐变至偏红。红浆含量过少时,黄浆显色很明显,漆膜呈较为明显的土黄色;红浆含量过多时,抑制了黄浆对漆膜外观颜色的影响,漆膜呈现出偏红色。
(3)保持白浆和红浆的含量不变,调整黄浆的加入量
保持白浆和红浆的含量不变,将黄浆的质量百分数由1%逐渐增加至4%,在此过程中发现,当黄浆的质量百分数为2%时,与灰蓝标准板颜色最为接近。

从表2可知,调整并保持白浆量在合适的比例(白浆的质量百分数为50%~60%),再通过调整红浆和黄浆的不同配比,就可以达到调色的目的。表3为色浆的不同配比对电泳漆膜L *、a *、b *数值的影响。
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从L *、a *、b *数值可见,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 *数值明显下降;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含量的增加,漆膜的红相和黄相有增加的趋势;另一方面,漆膜颜色也取决于3种色浆的共同作用,即3种色浆之间的相互的显色和遮蔽。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的基础色浆配比方案(见表4)。
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电泳漆槽液经过用此配比的基础色浆调色后,经目视检查,制得的电泳漆膜在自然光线下和在标准光源箱中与灰蓝标准颜色板比较,颜色均无明显差别;经色差仪检测,△E <2,满足漆膜外观质量要求。

2 在线即时混槽换色工艺试验
2.1 槽液固体分对混槽的影响
现场槽液固体分越低,加入色浆混槽时发生溢槽现象的风险就越小,因此在保证漆膜质量的前提下,要尽量降低槽液固体分。以某黑色电泳线为例,共计约150 t槽液,固体分为11%,根据计算,调整不同颜色色浆的比例后,3种色浆的加入总量见表5。
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按照最终基础色浆配比方案,在加入所需的白色浆、红色浆和黄色浆后,经调色混槽换色后,槽液固体分由11.2%猛增至15.5%,不同槽液固体分对漆膜性能的影响见表6。
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由表6可见,当槽液固体分低于10.5%时,漆膜质量不稳定。为保证涂层质量,槽液固体分不能低于10.5%。

2.2 调色后槽液性能和漆膜性能的检测
按表4的最佳色浆调色配比,在试验室将黑色电泳漆槽液调整为灰蓝色,并检测了漆膜性能和槽液稳定性(结果见表7),采用将电泳槽液敞口进行搅拌的方法测试槽液的稳定性。结果表明,调色后得到的电泳漆膜的性能基本满足技术指标要求,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;光泽和膜厚基本不变;色差有略微变化,但在允许范围内。另外,在试验过程中,槽液性能稳定,未发生颜料沉淀现象。
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3 现场即时混槽换色过程及实施后的效果
为保证调色色浆在槽液中有很好的分散性,需在调漆罐中用原黑电泳漆槽液对调色色浆进行稀释和预分散,并根据生产线调漆罐的容积及现场状况制定槽液换色的具体步骤。根据换色步骤向槽液中依次加入白浆、黄浆和红浆;之后进入微调阶段,即充分搅拌后取槽液样品进行制板,并与标准样板比色,根据实际色差情况补加少量相应的色浆;然后再取样制板,直至色差检测结果在允许范围内。整个现场调色混槽过程在10 h内就可以全部完成。
在线即时混槽换色完成后,组织小批量样件进行电泳,检测电泳漆膜性能及连续生产时的槽液稳定性。结果表明,漆膜由黑色转变为灰蓝色后,漆膜平整、饱满,色差在允许范围内。随着生产的持续进行,电泳槽中的旧漆被逐渐消耗掉,只需按照正常的生产消耗补加灰蓝电泳漆,表明电泳槽液已由黑色平稳过渡到灰蓝色。

4 结论
上述电泳漆在线即时混槽换色新方法的换色时间短、操作简便,最大限度地减少了电泳漆换色对现生产的影响;可以充分利用原有的电泳漆槽液,节省新投槽费用,节约资源,降低生产成本。该方法为行业内电泳槽液换色提供了一条新思路。

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