粉尘涂装行业色差仪如何使用
2021-03-26
中国粉末市场每年以接近10%的速度增长，相应的粉末涂装行业也产生了巨大的增长空间。近年来粉末涂装行业面临几个重要转变：第一，油漆涂装向粉末涂装的转变。第二，传统的作坊式的粉末涂装向大型智能化的涂装方式转变。第三，粉末涂装由粗放式涂装向精益生产式涂装转变；比如由高温烘烤向低温烘烤转变。
以便节约生产能耗、降低生产成本；粉末由不可回收使用，向可回收使用转变，粉末在不回收使用的状况下，利用率为60-70%，在可回收使用的状况下，使用率可达95%以上。另外快速换色、自动回收等是新建粉末喷涂产线必须要考量指标。粉末在涂装过程中，产生的各种不良、缺陷也是困扰涂装企业和粉末供应商的难题。比如色差、缩孔、橘皮、附着力不良、耐盐雾性能差等以及其它未详细列出的缺陷问题做个简单的探讨。
以便节约生产能耗、降低生产成本；粉末由不可回收使用，向可回收使用转变，粉末在不回收使用的状况下，利用率为60-70%，在可回收使用的状况下，使用率可达95%以上。另外快速换色、自动回收等是新建粉末喷涂产线必须要考量指标。粉末在涂装过程中，产生的各种不良、缺陷也是困扰涂装企业和粉末供应商的难题。比如色差、缩孔、橘皮、附着力不良、耐盐雾性能差等以及其它未详细列出的缺陷问题做个简单的探讨。
一、粉末涂装色差概述：
粉末涂料涂装到工件表面固化成膜后形成的颜色差异统称为色差。色差是影响涂装良率的一个主要因素之一。因此需要有明确的接受和验收标准。色差的常见评判手段一种为目视、 另外一种则是用色差仪仪器进行测量。对于颜色要求不高的项目，也通常会采用目视检验方法。比如在30cm或1m的距离进行评判，要求目视没有明显的颜色差异。
对于特定的行业，也会采用室外太阳光下观察和室内荧光灯下同时观察，确保没有明显的差异。这样做的主要原因也是避免同色异谱情况出现。但是对于颜色要求较高的项目，必须采用色差仪器进行评判，通过测定色差值进行数据解读，从而确定色差读数，来判定色差的大小。在这种情况下，不同的色差仪器引起的偏差也要引起重视， 通常高端的色差仪可信度较高，单一些简单的便携仪器的可信度就相对较差。
二、涂装现场出现明显颜色差异的快速解决方案：
对于涂料类产品在喷涂过程中由于涂料批次不同、作业条件不同势必会引起最终工件的涂装表面存在颜色差异，因此需要在供应商和客户之间（粉末涂料供应商和喷涂商，喷涂商与终端客户）建立颜色差异标准。业内常见的颜色标准描述有：1.目视无明显差异；(2）色差ΔE≤2或者色差ΔE≤1等书面描述。对于工件存在明显色差，需要立即核对标准，查看颜色差异是否超出范围，然后查找原因。原则是第一看用什么评判方法，第二是评判标准是什么。
另外在这里强调下，对于工件颜色的差异评判一定要等到工件充分冷却至室温再进行评判。为什么这样讲呢？比如对于一些土黄颜色，工件刚出烤炉目视颜色可能会偏红，但是工件经充分冷却后，颜色会回归到正常的颜色。在喷涂现场，发现经过充分冷却的工件颜色超出要求范围，存在明显的色差，需要按照如下的步骤进行排查、也是常用的排除法：
(1）核对粉末涂料批次的随货样板，看粉末随货样板是否与喷涂商标准色板是否有明显的色差，如果存在明显差异，则要马上联系粉末涂料供应商确认粉末的批次是否有问题，或者说粉末涂料供应商在生产粉末涂料时所采用的标准板是否与喷涂商所用的标准板是否相同。进而判断是标准板的问题，还是在生产粉末时颜色管控工艺出现问题。如果识别出是粉末涂料供应商的产品出现问题，需要将现场未使用的粉末涂料进行贴标签封存，等待换货或索赔处理；同时请粉末涂料供应商提供满足色差要求的新批次产品。
在实际情况中，很多情况是大家所执行的标准板有偏差，即粉末涂料供应商的标准板，喷涂商的标准板和终端客户的标准板不一致（标准板的时间不一致、标准板的批次不一致）。为避免类似情况多次发生，需要重新签字并分发新的标准板（签字板需要有签字人和签字日期），粉末涂料供应商、喷涂商和终端客户各有一片相同标准板，作为生产和验收管控。标准板的有效时间建议是一年。因为标准板的时间过长，会导致板面磨损或污染，从而再次引起误判。对于有条件的喷涂商，需要对粉末涂料进行预喷检验。采用与工件相同厚度和处理工艺的板材用手动喷枪喷涂样板进行检验。经检验没有明显色差后可批量上线喷涂。
(2）经上述排查，如果粉末涂料的产品确认没有问题，需要检查产线和工艺。这时需要检查工件的粉末涂层厚度，看膜厚是否在要求范围内，60-100um 或者80-120um，再或者是100-140um。如果粉末膜厚偏薄，会有遮蔽率问题，偏薄的粉末涂层会引起颜色差异。对于白色、黑色等遮蔽率好的颜色，在膜厚60-80um即可达到全遮蔽；但是对于艳橘色、艳黄色等遮蔽率相对较差的颜色，粉末涂层通常要喷到100um以上才能达到全遮蔽的效果；个别特殊颜色膜厚要达到120um以上才能全遮蔽。粉末涂料的遮蔽性能需要粉末供应商提供，这样才能更好的指导喷涂商进行喷涂。
(3）除了膜厚外，要继续检查喷涂商产线的烤炉状况，产线烘烤温度过高也是时常导致色差的主要原因。有些喷涂商需要提高产能、进行需要提高线速，为确保粉末涂料充分固化，不得不将烘烤温度提高。如将固化条件为200摄氏度10分钟固化的条件（备注：工件达到200摄氏度保持10分钟）变更为230-240摄氏度6分钟，这样来看是将产能提高了40%，但是由于烘烤温度过高，会最终导致固化涂层外观颜色发生变化，引起颜色差异。比如土黄颜色会变红、白色会偏黄，但是黑色产品受温度变化影响较小。根据喷涂经验，喷涂商对于粉末的烘烤温度，不能高于固化窗口上限20摄氏度，比如粉末供应商推荐烘烤温度200摄氏度10分钟，实际在喷涂线操作过程中，烘烤温度不能高于220摄氏度。过度的升高炉温除了会引起涂层颜色变化外，还有可能会引起粉末涂层严重橘皮问题。
(4）另外客户现场的回收粉使用情况也是导致明显颜色差异的因素。现在很多新建产线都采用粉末涂料在线连续自动回收使用。在颜色切换时，将粉房内的喷涂装置做彻底清洗，清洗喷枪、喷嘴、粉末输送管道、流化桶或流化床、滤芯以及大旋风回收装置等，确保没有杂色污染。喷涂系统清理干净后，对于单一颜色的产品通常不会引起色差。但是对于混合色、金属色和珠光色，因为有回收粉末的使用，常常会引起色差。因为，目前的粉末喷涂基本上都是采用高压静电喷涂方式，由于混合组份以及铝粉、珠光粉颜料的带电性不同，在喷涂过程中会引起分离，导致回收粉末的使用会有颜色差异。需要粉末供应商在生产金属色和珠光色时使用bonding工艺，将颜料固定在粉末颗粒上，避免喷涂过程中引起的分离，可以降低回收粉末使用导致的颜色差异。
(5）在粉末涂装过程中，时常会有终端客户将同一个项目放在几家不同的喷涂商进行喷涂，因为对粉末的选择管理不善造成的颜色差异，在组装设备时，造成设备颜色差异较大。终端客户没有指定粉末供应商，喷涂厂家自行选择粉末供应商，最终造成成品颜色差异大。也有的终端客户有指定粉末供应商，但是对颜色标准板没有及时统一和更换，不同喷涂商参照的标准板不同，导致设备组装时引起颜色差异较大，所以对于标准板的统一管理和及时更新就变得尤其重要。
在粉末涂装过程中，还有一种常见情况，就是油漆-粉末颜色配套性。有的机械设备分为大型件和薄板件，大型件采用油漆涂装，薄板件采用粉末涂装，当薄板件和大型件组装在一起时，出现颜色差异。这种情况下需要终端客户进行统一管理，将油漆和粉末的颜色进行统一到相同的颜色标准板，并进行签字确认。油漆和粉末涂料最好是找相同的涂料厂家供应，这样能最大限度降低颜色差异。油漆和粉末间的颜色还要充分考虑到同色异谱情况，应避免这种情况出现。在用色差仪进行测试时需要选用双光源检测来识别同色异谱情况。
(6） 谈及到颜色差异还是要回归到标准。对于“目视接近”的要求还是过于笼统，受评判者的颜色辨别能力影响较大。不同人对于颜色的感官不同，结论也不同。所以“目视接近”需要加上目视距离和目视光源以及目视者的颜色辨别能力。对于具体的色差数值要求，也要考量测试仪器的差异，和在测试中所选择的光源、是否含镜面光等条件。
对于要求高的项目，通常会要求粉末供应商、喷涂商和终端用户选择相同厂家+相同型号的颜色测试设备，并定期校准。有的客户在标准板上会标定L值，这种方法并不可取，因为对于相同的样板，不同设备显示的L值的差异也比较大。所以很多时候在看颜色差异会看相对值，ΔLΔaΔbΔcΔh和ΔE。
一些专业度比较高的厂家还会以CMCΔE值为准，这种数值是同时兼顾人眼和设备的读数，最终进行综合取值的，也相对会更合理些。颜色验收接受的色差标准不同，对于白色、灰色、黑色等颜色可以约定为色差ΔE≤1.0或1.5;但是对于高彩度的艳颜色，色差要求ΔE≤1是明显不合理的，在实际操作中难以实现，这样的颜色通常是要求ΔE≤2.0或2.5，同理对于混合色、金属色和珠光色也是要适当放宽颜色限值或者做上、中、下限颜色管控板。
三、粉末涂料生产过程中颜色管控：
用于粉末涂料配方的颜料通常都要求可以耐温到220摄氏度，这样对于颜料的选择范围就会小很多。目前行业内将粉末颜料耐温选择条件定为至少耐温180摄氏度以上，所以有的粉末涂料是不适合在高温220摄氏度条件下烘烤固化的。由于客户有高温烘烤需求的，需要与粉末供应商沟通、开发耐高温烘烤的粉末涂料产品。另外有的粉末涂料需要长期在高温条件下作业，这样的情况需要使用耐高温粉末涂料产品。
在粉末生产过程中，也需要避免频繁更换配方中颜料。不同原料供应商、不同色号下的颜料都有性能差异，从而带来配方波动和不稳定。相同的色号的颜料还存在色相差异，比如蓝颜料有红绿相，黑颜料有黄蓝相，黄颜料有红绿相等，也非常容易引起同色异谱现象。
粉末涂料的配方设计需要评估配方的遮蔽率，通常采用黑白板进行评估和测试；也可以用色差进行评估遮蔽率性能。对于单一颜色的粉末涂料，通常配方中用三种颜料即可，个别极少配方要用到4种颜料。多于4种颜料的粉末配方会给生产和应用带来极大的不稳定性。
4 总结：在粉末涂料涂装过程中遇到颜色差异超出标准的情况，希望上述的内容能够起到帮助作用。最后有一点也要和读者分享下，制定色差标准也要充分考虑到粉末喷涂烘烤后颜色公差，通常范围在 0.3-0.5之间。比如，喷涂商在接到喷涂项目时，业主要求工件颜色管控色差为ΔE≤1.5，考虑到喷涂烘烤颜色公差，相应的粉末涂料的色差需要控制到ΔE≤1.2以内。最后这点也是很容易忽略的地方，希望引起关注。
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