美術(shù)涂料在工程機械行業(yè)中的研究與應(yīng)用

 

       隨著科技的迅猛發(fā)展，市場競爭的加劇，對工程機械外觀裝飾性要求日益提高，為了滿足用戶個性化的需求，高裝飾、高環(huán)保、低消耗已經(jīng)成為大型工程機械行業(yè)美術(shù)涂裝技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。美術(shù)漆的種類和范圍在不斷地發(fā)展和變化，新的美術(shù)涂料與涂裝技術(shù)不斷涌現(xiàn)，錘紋漆、橘紋漆、灑點漆等遮丑涂料，裂紋漆、珠光漆、變色龍漆等高裝飾性涂料的出現(xiàn)與應(yīng)用，不僅使產(chǎn)品外觀更加多姿多彩，更能給人們帶來強烈的精神感染和視覺享受。本文就目前在工程機械行業(yè)使用較多的幾種美術(shù)涂料的特性、原理及其現(xiàn)場施工性能進行了綜述。

 

       1 裂紋漆

 

       1.1裂紋漆簡介

 

       裂紋漆又稱皮紋漆，是美術(shù)漆的一種，是將與底漆色彩明顯不同的裂紋面漆噴涂于被涂物表面形成紋紋理均勻、變化多端、錯落有致、極具有立體美感的裂紋效果而得名。

 

       1.2裂紋漆形成原理

 

       在裂紋面漆成膜過程中，由于溶劑的快速揮發(fā)，導(dǎo)致面漆漆膜內(nèi)部因受力不均勻而產(chǎn)生裂縫，表現(xiàn)出不規(guī)則的裂紋間隙，從而使與裂紋面漆色彩不同的底色漆在裂紋間隙中顯露出來，形成良好、均勻的裂紋圖案。一般裂紋底漆與面漆二者顏色反差越大，立體感越強，效果越好。

 

       研究表明，裂紋形成取決于涂料、涂層之間的相互作用力。當(dāng)涂料處于孤立狀態(tài)時，各方向均勻收縮；當(dāng)涂料在底材上時，漆膜除了受自身收縮拉力和拉伸力之外，還受到底漆流動性的影響，導(dǎo)致面漆收縮不均衡產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)這種應(yīng)力大于涂膜的拉伸強度時，就會開裂，形成裂紋。反之，當(dāng)?shù)灼釠]有柔韌性時，面漆就不會產(chǎn)生應(yīng)力集中，不會開裂；且當(dāng)面漆應(yīng)力小于漆膜大拉伸強度時，也不會開裂。裂紋效果的形成在很大程度上與涂料的組成有關(guān)，當(dāng)涂料分子鏈的薄弱環(huán)節(jié)較少、結(jié)合強度小時，開裂時裂紋就會比較平直（如圖1a-1c）；反之，當(dāng)分子鏈條結(jié)合強度大，開裂點就比較多，形成彎曲且參差不齊的皮紋效果（如圖1d）。為例保證裂紋噴涂的大小和均勻度，在生產(chǎn)中裂紋漆一般應(yīng)用于小型工件的噴涂，如圍板、箱蓋等裝飾性平面。

 

       1.3裂紋漆施工性能

 

       1.底材選擇：噴涂裂紋漆的底材選取廣泛，鋼板、木材、玻璃鋼和塑料制品均可。

 

       2.涂料選擇：為保證工程機械產(chǎn)品較好的防腐性、外觀裝飾性和環(huán)保性，一般選用雙組份的環(huán)氧型皮紋底漆、水性樹脂面漆和固化時間稍長的柔性固化劑，涂料涂層配套體系。因為如果固化時間太短，將很難控制面漆的涂裝過程，漆膜開裂困難且效果差，考慮環(huán)保和安全，水性面漆成為目前越來越多的選擇。

 

       3.涂裝工藝：裂紋漆的噴涂工藝與普通油漆噴涂工藝相同，一般為：底材前處理—噴涂裂紋底漆—干燥—噴涂裂紋面漆—干燥—噴涂清漆—干燥。由于裂紋漆自身疏松，并且對底層漆缺少應(yīng)有的附著力，因此在裂紋漆的表面上還必須噴涂清漆，以增加對裂紋漆的粘結(jié)強度和對底漆的附著力。

 

       4.各工序噴涂工藝要求及注意事項：裂紋漆能否在工件表面呈現(xiàn)出均勻、美觀的圖案，除了與該裂紋漆本身的性能有關(guān)外，更與相應(yīng)的涂裝工藝技術(shù)和環(huán)境密切相關(guān)。生產(chǎn)過程中，必須注意以下影響因素，保證裂紋漆工藝正常高效的實施。（1）施工前必須在已噴涂底漆的小樣板上噴涂式樣，根據(jù)裂紋大小的效果，選擇好裂紋面漆的施工粘度、漆膜的厚度、調(diào)節(jié)好噴槍的形狀、氣壓、出漆量（定型），控制噴槍走速、距離、噴涂手法、霧化狀況、油漆調(diào)配顏色比例。（2）底漆噴涂后進行流平自干，漆膜達到表干狀態(tài)后即可濕碰濕噴涂裂紋面漆。與常規(guī)產(chǎn)品不同之處在于，裂紋底漆不能干燥至實干狀態(tài)，否則會影響底漆和面漆間的附著力，得不到裂紋效果。（3）面漆噴涂時厚度以完全蓋住底漆顏色為準(zhǔn)，具體可以根據(jù)想要獲得的裂紋大小，控制漆膜厚度。裂紋開裂時一般從邊緣開始逐漸擴向中間，裂紋初期階段紋路較淺且細(xì)，隨著時間的延長，裂紋逐漸長大加深加粗。一般漆膜厚裂紋大，漆膜薄裂紋小，開裂速度較快，膜厚均勻一致，則裂紋大小一致，均勻美觀。若需要大裂紋效果，則底漆膜厚應(yīng)厚一些，而裂紋漆也應(yīng)多噴2-3次，且氣量不需太大；若要小裂紋則相反。（4）噴涂清漆后，為使漆膜獲得較好的硬度，一般進行烘干處理。高溫150℃烘干，漆膜硬度最高，中溫80℃烘干漆膜硬度其次，常溫自干漆膜硬度最差。（5）溫濕度的選擇：由于裂紋漆對溫度、濕度較為敏感，因此環(huán)境濕度過大、溫度過高、過低均不宜施工，為避免產(chǎn)生不良效果，一般以溫度25攝氏度，相對濕度75%為佳。現(xiàn)場溫度較高時，溶劑揮發(fā)較快，需要盡快噴涂面漆，否則底漆過分干燥，裂紋不易出現(xiàn)。水性裂紋漆的開裂通常是在噴涂面漆之后的20min-40min內(nèi)開始的，根據(jù)環(huán)境溫度、濕度和涂層厚度也會有所差異。一般噴涂環(huán)境溫度高，開裂的快一些。即使是密閉空氣不流通的環(huán)境，也完全可以形成裂紋。（6）另外噴涂油性漆和水性漆的噴槍也要分開使用，否則容易對漆膜造成二次污染。

 

       2 珠光漆

 

       隨著機械產(chǎn)品面漆涂裝高裝飾化（高鮮映性、高亮度、高閃光彩色化）需求的日益提高，使得具有珠光效應(yīng)、閃光效應(yīng)和隨角異色效應(yīng)的金屬閃光漆和珠光面漆的應(yīng)用逐漸增多。

 

       2.1隨角異色效應(yīng)

 

       金屬顏料和珠光顏料在涂膜中的排列狀態(tài)對隨角異色效果影響較大。即在同一入射角下，隨觀察者視角的變化，涂膜的明度發(fā)生強烈的變化。如果片狀顏料在涂膜中呈無規(guī)則排列，則光線照射在這些顏料上呈現(xiàn)漫反射，隨角異色效應(yīng)很�。蝗绻�片狀顏料在涂膜中的排列呈現(xiàn)有規(guī)則的取向，則入射光在其表面呈現(xiàn)定向的反射，結(jié)果在某一角度觀察，反射光強度很大，而在其他角度觀察，光強度均很弱，造成強烈的隨角異色效果[1]。

 

       2.2珠光漆形成原理

 

       金屬漆又稱金屬閃光漆，因在涂料中摻雜了細(xì)微的金屬顏料（如鋁粒、銅粉等）而得名，在金屬漆的外面，還加有一層清漆予以保護。形成涂膜后，金屬顏料在不同層次中呈定向排列，光線射到金屬粒子上后，又被粒子透過漆膜反射出來，因此看上去好像金屬在閃閃發(fā)光一樣。改變金屬粉末顆粒的形狀和大小，就可以控制金屬閃光漆膜的閃光度。

 

       珠光漆又稱云母漆，是金屬閃光漆的一種，因在涂料中加入了珠光顏料而得名。珠光效應(yīng)的產(chǎn)生是由于加入了包覆有二氧化鈦和氧化鐵的云母顏料[2]。（1）光線射到云母顆粒上后，先帶上二氧化鈦和氧化鐵的顏色。（2）入射光經(jīng)過顆粒均勻、粒徑細(xì)小的顏料薄片，又發(fā)生復(fù)雜的折射和干涉。（3）結(jié)合云母本身具有特殊的、具有透明感的顏色。使得可見光在二氧化鈦膜和云母表面經(jīng)過兩次反射，兩次反射光在一定條件下產(chǎn)生光干涉效應(yīng)。這樣，可見光經(jīng)過多次反射與折射作用，重新投入到人眼中，因此，珠光漆就給人一種五光十色的、琳瑯滿目、好像珍珠片在閃閃發(fā)光的深度感和層次感。

 

       2.3珠光漆施工性能

 

       涂裝工藝過程注意事項：珠光漆的光澤來自漆膜深層，珠光粉是透明薄層小片，介質(zhì)越透明失光越少。因此在制漆過程中要盡量避免使用遮蔽性的顏料及易引起渾濁的添加劑。在漆膜中，珠光顏料薄膜涂層的排列盡量與漆膜表面平行，以呈現(xiàn)出更絢麗的珠光效果（如圖2a-2f）。因此涂裝過程中，盡量讓濕膜產(chǎn)生足夠的流動性，保證顏料顆粒能夠自動達到平行取向。如三一重工的泵車、起重機整車金屬珠光漆、特雷克斯起重機駕駛室珠光漆、徐工起重機、消防車上使用的水鉆漆等因其閃爍的金屬珠光效果而成為展會上閃耀的焦點。

 

       3 變色龍漆

 

       3.1變色龍漆簡介

 

       變色龍油漆是一種借助其他物質(zhì)產(chǎn)生顏色變化的一種特殊油漆。一般分為：溫變油漆、紫外光變色油漆、不同角度自然光變色油漆（變色龍）。溫變油漆內(nèi)部含有遇熱可引起化學(xué)反應(yīng)而變色的微膠囊，紫外光變色是含有感光變色的微膠囊遇到紫外線產(chǎn)生顏色激發(fā)所顯示出的顏色。

 

       3.2變色龍漆形成原理

 

       變色龍油漆的核心技術(shù)在于新型的納米車漆。將納米及二氧化鈦與鋁粉混合顏料/納米二氧化鈦包覆的云母珠光顏料，添加到涂料中，使涂層能產(chǎn)生神秘而富有變換的隨角異色效應(yīng)[3]。

 

       產(chǎn)生機理如下：一般認(rèn)為，納米級的二氧化鈦具有納米粒子特有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)紫外屏蔽和隨角異色效應(yīng)，因而在涂料助劑中得到廣泛的應(yīng)用。具有金紅石型結(jié)構(gòu)的納米二氧化鈦具有隨角異色效應(yīng)，即從不同的角度去觀察，涂層具有不同的顏色[4]。納米二氧化鈦既可以讓可見光透過，又對可見光有一定程度的遮蓋，導(dǎo)致透射光在鋁粉和二氧化鈦表面反射就產(chǎn)生了不同的視角效果。

 

       當(dāng)入射光射到納米二氧化鈦粒子時，由于粒徑小，藍色光會發(fā)生較強散射，綠色光和紅色光會發(fā)生較強的反射（呈黃相），隨著觀察角度的不同，漆膜表面呈現(xiàn)不同的色相。納米二氧化鈦添加在金屬閃光面漆中，能使傳統(tǒng)流行的各色面漆大增光彩，備受人們青睞。含有納米二氧化鈦的金屬閃光面漆涂裝的變色轎車最早由美國福特公司于1989年制造成功。變色龍油漆是在調(diào)整過的金屬漆中加入特種云母粉而形成的。因云母特殊的形態(tài)（很薄的片狀）對光的反射有方向性，所以變色龍油漆涂層會隨著視線角度的改變而顯現(xiàn)出不同的顏色[5]。

 

       3.3變色龍漆施工性能

 

       變色龍油漆噴涂過程與正常產(chǎn)品相同，面漆干燥之后，在清漆里面添加適量變色粉末，攪拌均勻后，噴涂在面漆表面，形成不同變色效果的試板（如圖3a-3d）。噴涂清漆前，面漆盡量烘干，避免變色粉末的滲入，影響變色效果。

 

       變龍色汽車并不是色彩真的在變化，只是從不同角度看上去，車身色彩不一樣，其核心技術(shù)在于新型車漆。如何降低變色漆的施工成本將是人們研究的新課題。

 

       4 遮丑涂料

 

       大型工程機械設(shè)備由于板材表面粗糙和平整度差，造成表面凹凸不平。采用特種涂料如灑點漆、橘紋漆、錘紋漆等在工件表面形成具有立體感的漆膜，不僅能掩蓋產(chǎn)品表面的凹凸不平，又能減少刮涂膩子、打磨時間，減輕了員工勞動強度，簡化了工藝流程，縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)省了原材料，且消除了后期膩子開裂隱患，是目前大型機械行業(yè)較為理想的裝飾性涂料。

 

       4.1灑點漆

 

       灑點美術(shù)漆是指在產(chǎn)品表面涂裝好像滴滴水珠的油漆，是一種既能保護物體表面并具有美術(shù)感的油漆，常用于儀器儀表、設(shè)備和金屬制品等外表面的涂飾。灑點漆外觀漂亮，裝飾性強，可掩飾被涂物體表面較淺的機械傷痕及粗糙不平整表面缺陷。

 

       灑點形狀的形成主要靠噴涂技巧，涂裝施工時一般要噴涂2次。先按常規(guī)的噴涂工藝施工，均勻覆蓋底漆，待其完全干燥后，選用直徑較大的噴嘴，在較低的氣壓下，將稠厚的漆液噴成稀疏的雨點狀漆點灑在工件表面上，漆液點來不及流平溶劑已經(jīng)揮發(fā)，從而形成大小均勻、間距基本一致的滴滴水珠的形狀（如圖4a-4b）。滿刮膩子工藝需要高技能水平膩子工，且漆膜存在開裂的隱患。而灑點漆工藝經(jīng)過實際應(yīng)用，美觀效果明顯，可操作性較強，通過選擇合適的槍帽，控制適當(dāng)?shù)膰娡繅毫Γ瑸Ⅻc漆調(diào)至合適的施工粘度，能夠達到較好的灑點效果。目前灑點美術(shù)漆工藝在FAYAT壓路機的外觀結(jié)構(gòu)件、BAUERCG26的配重、徐工起重機的配重以及臨工、龍工、山推等裝載機等產(chǎn)品的配重上應(yīng)用效果較好。

 

       4.2橘紋漆

 

       橘紋漆由樹脂、助劑（含橘皮劑）、稀釋劑和顏料等制備而成。因能在工件表面形成類似橘子皮或皮革的質(zhì)感而得名[7]。噴涂合格的橘紋漆紋路清晰，立體感強，能很好的掩飾各種金屬表面粗糙不平的缺陷，起到美術(shù)裝飾的效果（如圖4c-4d）。

 

       橘紋漆的施工工藝與常規(guī)涂料相同，噴涂時，需要先噴涂打底的防銹底漆，待底漆覆蓋均勻，完全干燥后，再使用普通低壓噴槍進行面漆噴涂即可。一般橘紋面漆需噴涂兩道，現(xiàn)場施工時可以根據(jù)需要的橘紋大小控制油漆的粘度和走槍的速度。目前我公司起重機產(chǎn)品已經(jīng)在吊鉤上率先使用了橘紋漆工藝，不僅提高了吊鉤噴涂的工作效率，而且提高了產(chǎn)品的外觀裝飾性。

 

        4.3錘紋漆

 

       錘紋漆由合成樹脂、非浮型鋁粉、助劑和溶劑等制成。錘紋的形成是利用噴槍的噴濺產(chǎn)生厚薄不均的淺盆圓斑，圓斑內(nèi)的非浮型鋁粉沉淀，清漆上浮，與顏料形成分界線。同時溶劑揮發(fā)產(chǎn)生旋渦，在硅油助劑的協(xié)同作用下，帶動下沉的鋁粉旋轉(zhuǎn)，鋁粉被排擠在漆點的周圍，顯示出淺盆狀的錘花。鋁粉在淺盆狀膜面的反射光線產(chǎn)生干涉，呈現(xiàn)出錘紋[6]。鋁粉顏料形成錘紋主要是借助噴涂的各個涂料點在物體表面能流展到互相聯(lián)接，鋁粉因旋轉(zhuǎn)面形成一個接一個碟子似的漩渦清漆略浮于鋁粉上面，這樣就使得這些漩渦顯現(xiàn)出閃爍著鋁金屬光澤和均勻美麗的錘紋。

 

        5 發(fā)展前景

 

       美術(shù)涂料的發(fā)展日新月異，不僅僅是科學(xué)機理研究和實驗室小試階段的研究不斷深入和擴大，而且美術(shù)涂料的生產(chǎn)也已經(jīng)想工業(yè)規(guī)�；�發(fā)展。在2014年國際工程機械上海國際寶馬展上，多加國際知名頂級工程機械制造企業(yè)都使用了形式多樣的美術(shù)漆，如徐工亮閃閃的水鉆漆、三一重工珠光漆、，色彩斑斕的美術(shù)涂料不僅為為產(chǎn)品提供了高檔次的裝飾效果，而且提升了產(chǎn)品的附加值，更滿足了客戶個性化的需求，在工程機械行業(yè)大有發(fā)展前途。

 

       隨著工程機械制造技術(shù)日趨成熟，客戶對機械產(chǎn)品外觀的要求更加嚴(yán)格，進一步開發(fā)外觀豐富多彩、功能日趨完備的工程機械功能美術(shù)涂料將成為涂裝工作者的研究熱點。