劉幫毅　陳穩(wěn)宏　徐鈞　夏文科　龔凡　丁松偉

摘 要：為探索結(jié)構(gòu)色油漆用于汽車車身漆的可行性，文章主要是對(duì)結(jié)構(gòu)色粉在包覆后加入車身水性基漆中，其油漆性能，變色效果，以及修補(bǔ)情況的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)色粉包覆后再制備成珠光漆進(jìn)行應(yīng)用，并不影響其整體油漆性能；結(jié)構(gòu)色粉在水性漆中的變色效果不如在油性漆中強(qiáng)；結(jié)構(gòu)色粉在車身漆上應(yīng)用具備一定的可修復(fù)性。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)色油漆 汽車車身漆

當(dāng)前汽車車身變色油漆已越來(lái)越流行，這充分說(shuō)明了消費(fèi)群體對(duì)個(gè)性化的需求。但目前變色油漆大多數(shù)通過(guò)彩鋁（通常將各種彩色有機(jī)或無(wú)機(jī)顏料，沉積在鋁粉表面制得）或珠光顏料（由天然云母、二氧化鈦、氧化鐵等組成的層狀體系顏料，從不同的角度去看，會(huì)產(chǎn)生色彩斑斕的視覺(jué)效果）來(lái)實(shí)現(xiàn)變色，其設(shè)計(jì)自由度及量產(chǎn)可行性都相對(duì)較低，極大限制了主機(jī)廠的色彩定義，從而無(wú)法提供給消費(fèi)者更多個(gè)性化的選擇。我們采用色彩領(lǐng)域突破性的發(fā)明——納米結(jié)構(gòu)色來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)油漆顏色的重新定義，得到了外觀變色效果更強(qiáng)，量產(chǎn)可行性及修補(bǔ)性更高的超級(jí)變色油漆。文章對(duì)該油漆應(yīng)用在汽車車身上的可行性進(jìn)行了研究。

1 結(jié)構(gòu)色油漆原理及特點(diǎn)介紹

我們依據(jù)蝴蝶翅膀的微觀結(jié)構(gòu)原理，通過(guò)真空鍍依次沉積不同折射率的金屬層，得到具有特定光譜特征的光學(xué)變色薄膜，再經(jīng)過(guò)粉碎等一系列顏料化處理制備得到結(jié)構(gòu)顏料。通過(guò)精確控制各層膜結(jié)構(gòu)的厚度、沉積順序、金屬種類，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定光波段選擇性的進(jìn)行控制，如反射、折射、衍射率，從而實(shí)現(xiàn)所需的特定顏色色調(diào)及變色效果，并且顏色更高亮、高飽和、色彩過(guò)渡更加柔順，見圖1。膜層結(jié)構(gòu)必須是奇數(shù)層對(duì)稱結(jié)構(gòu)，才能保證材料在粉碎后，正反兩個(gè)方向的顏色一致性。不同折射率介質(zhì)、不同沉積厚度可以呈現(xiàn)不同的顏色特征，進(jìn)而設(shè)計(jì)出特定色彩。將結(jié)構(gòu)顏料放入預(yù)制好的油漆中，并添加定向排列助劑促使色粉的定向排列，便可獲得比珠光類的變色顏料色彩更鮮艷、光澤度更高、顏色漸變效果更強(qiáng)的炫彩油漆，見圖2。

2 生產(chǎn)工藝

我們按照納米結(jié)構(gòu)色顏料遮蓋力較差的特點(diǎn)，將納米結(jié)構(gòu)色油漆當(dāng)作珠光層油漆來(lái)使用，采用B1B2工藝進(jìn)行整車生產(chǎn)，即如下工序進(jìn)行制作：

白車身→前處理→電泳→烘烤→B1噴涂→B2噴涂→納米結(jié)構(gòu)色噴涂→清漆噴涂→烘烤→檢查→下線。

試噴發(fā)現(xiàn)車身漆比保杠塑料件結(jié)構(gòu)顏料顆粒感略顯粗糙，且變色效果不如保杠塑料件上明顯（因考慮到國(guó)內(nèi)車輛法規(guī)上牌的影響，選擇冰晶白為底色，在白底上呈現(xiàn)紅/青變色），同時(shí)打燈發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)顏料有“沉沒(méi)”現(xiàn)象，未像常規(guī)車身金屬漆中的鋁粉一樣均勻的橫向排布，膜厚也未達(dá)到噴涂塑料件時(shí)規(guī)定的最佳厚度。因此我們進(jìn)行了工藝優(yōu)化，調(diào)整B1B2的色漆固化含量，使其表干的更快；增加結(jié)構(gòu)色噴涂的流量，來(lái)保障其膜厚；增加色漆及結(jié)構(gòu)色珠光漆噴涂后的流平閃干時(shí)間等措施，甚至進(jìn)行如下二次過(guò)線的工藝來(lái)驗(yàn)證：

白車身→前處理→電泳→烘烤→B1噴涂→B2噴涂→清漆噴涂→烘烤下線→返回噴涂納米結(jié)構(gòu)色漆→清漆噴涂→烘烤→檢查→下線。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)二次過(guò)線工藝的車身漆效果比正常過(guò)線的要強(qiáng)，而此次正常噴涂的車漆效果相較于前期的車漆試噴，變色效果均有明顯改觀，但對(duì)比保杠等塑料件，變色效果依舊略遜一籌。我們對(duì)此進(jìn)行了電鏡掃描分析佐證。

另外，分析還有一個(gè)重要原因是車身漆屬于水性漆，保杠是油性漆，納米結(jié)構(gòu)色粉的包覆工藝的不同對(duì)于油性水性漆也會(huì)有不同的兼容或定向效果。

因此，為了最終量產(chǎn)保杠和車身的匹配以及一致性，考慮到車身水性漆的色粉“沉沒(méi)”現(xiàn)象，我們將車身漆中的結(jié)構(gòu)色粉含量提升至6%，保杠塑料漆中的色粉含量對(duì)應(yīng)車身同步進(jìn)行調(diào)整。車身的B1B2工藝施工溫度控制在23±2℃，濕度65±5%，BC1膜厚控制在12～14μm，BC2冰晶白控制在14～16μm，納米結(jié)構(gòu)色層膜厚控制在6～8μm，清漆控制在45～55μm來(lái)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

表1給出了按照文中調(diào)整工藝后正常下線以及二次下線的納米結(jié)構(gòu)色產(chǎn)品，按照吉利汽車車身油漆涂料及涂層技術(shù)規(guī)范的要求開展摸底測(cè)試。其中附著力（劃格/刮擦）、耐潮濕、氣候老化、耐候性（人工加速老化）合格，耐水性正常下線工藝的產(chǎn)品出現(xiàn)附著力失效為2級(jí)的狀態(tài)如圖4，而二次下線的產(chǎn)品耐水性則滿足實(shí)驗(yàn)要求合格。

依據(jù)失效樣件分析，脫落層為電泳漆層，而二次過(guò)線以及耐潮濕中高壓水沖洗均未失效，因此判定該失效原因?yàn)橐淮芜^(guò)線時(shí)電泳層附著力不良導(dǎo)致，與納米結(jié)構(gòu)色無(wú)關(guān)。且后續(xù)的全套正式試驗(yàn)驗(yàn)證均未失效，也同樣證實(shí)本次一次過(guò)線耐水失效的原因。因此，在塑料件驗(yàn)證失效后對(duì)納米結(jié)構(gòu)色粉進(jìn)行溶膠凝膠法包覆后再應(yīng)用，已無(wú)試驗(yàn)性能問(wèn)題。

4 修補(bǔ)

4.1 修補(bǔ)工序

修補(bǔ)噴涂前準(zhǔn)備→噴涂底層清漆→噴涂色漆層→色漆層駁口→珠光層渾濁噴涂→噴涂底層清漆→噴涂珠光層→噴涂清漆→清漆駁口→干燥→打磨拋光。

4.2 納米結(jié)構(gòu)色顏料（炫彩白珠光漆）點(diǎn)修補(bǔ)圖解

修補(bǔ)色漆層時(shí)由A點(diǎn)到C點(diǎn)，舊涂膜結(jié)構(gòu)顏料反射由強(qiáng)至弱如圖3左側(cè)所示，修補(bǔ)結(jié)構(gòu)色珠光層時(shí)由A點(diǎn)到C點(diǎn)，結(jié)構(gòu)顏料反射趨于相同。

在點(diǎn)修補(bǔ)駁口或區(qū)域補(bǔ)修駁口時(shí)，當(dāng)色漆層噴涂形成均勻駁口之后，納米結(jié)構(gòu)層（珠光層）必須平坦地噴涂，使形成一均勻的駁口。

4.3 底清漆駁口

此工藝是在實(shí)施點(diǎn)修補(bǔ)的駁口時(shí)使用，防止駁口部位漆塵影響及靜電導(dǎo)致珠光不均勻。珠光層駁口部位如果噴涂過(guò)量的底層清漆時(shí)：因溶劑較稀薄，底層清漆不易滲透進(jìn)入駁口部位，而會(huì)滲入色漆層部位，導(dǎo)致駁口部位納米結(jié)構(gòu)顏料排列變成濕涂膜，顏料排列較平整。結(jié)構(gòu)顏料反射從側(cè)面較明顯，色漆層的顏色較易被看見，駁口側(cè)視方向看起來(lái)較白（該顏色為納米炫彩白）。因此，在珠光層的駁口位置不可噴涂過(guò)量的底清漆。

4.4 珠光層渾濁噴涂

此工藝是在珠光層涂料中加入少量的色漆層涂料攪拌均勻后噴涂1-2層，在色漆層與珠光層之間提供一種中間顏色層，使駁口部位模糊不清的方法。珠光層的噴涂范圍如下圖5所示。

第一次，噴涂至A部位色漆層區(qū)域；

第二次，噴涂至A和B部位的中間；

第三次，噴涂至B部位色漆層駁口區(qū)域?yàn)橹梗?/p>

第四次，噴涂至比C部位渾濁的珠光層稍大一點(diǎn)的區(qū)域。

5 結(jié)語(yǔ)

將納米結(jié)構(gòu)色油漆應(yīng)用于汽車整車上已完全成熟可行，通過(guò)解決結(jié)構(gòu)色粉的包覆，消除影響油漆耐侯、耐熱性能的因素；通過(guò)噴涂工藝的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的超級(jí)變色效果；通過(guò)駁口法和珠光層渾濁法修補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)修補(bǔ)的可行性。因此，變革汽車顏色的新時(shí)代已到來(lái)！

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