美術涂料在工程機械行業中的研究與應用

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    0 引言

    美術涂料除了具有一般涂料的防護功能外，還具有很強的裝飾作用，富有立體感和閃爍感，廣泛應用于內飾、工藝品等的表面涂裝。美術涂料在物體表面既起到了保護及裝飾作用，又提高了產品的附加值，得到廣大用戶的青睞，漸漸成為裝飾行業中一種高檔的裝修材料。

    隨著科技的迅猛發展，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、高環保、低消耗已經成為大型工程機械行業美術涂裝技術領域的發展趨勢。美術漆的種類和范圍在不斷地發展和變化，新的美術涂料與涂裝技術不斷涌現，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與應用，不僅使產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使用較多的幾種美術涂料的特性、原理及其現場施工性能進行了綜述。

(那不勒斯Toledo地鐵站)

    美術涂料在工程機械行業中的研究與應用

    1 裂紋漆

    1.1裂紋漆簡介

    裂紋漆又稱皮紋漆，是美術漆的一種，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，導致面漆漆膜內部因受力不均勻而產生裂縫，表現出不規則的裂紋間隙，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。當涂料處于孤立狀態時，各方向均勻收縮；當涂料在底材上時，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，導致面漆收縮不均衡產生應力集中，當這種應力大于涂膜的拉伸強度時，就會開裂，形成裂紋。反之，當底漆沒有柔韌性時，面漆就不會產生應力集中，不會開裂；且當面漆應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，當涂料分子鏈的薄弱環節較少、結合強度小時，開裂時裂紋就會比較平直（如圖1a-1c）；反之，當分子鏈條結合強度大，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，在生產中裂紋漆一般應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：為保證工程機械產品較好的防腐性、外觀裝飾性和環保性，一般選用雙組份的環氧型皮紋底漆、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出均勻、美觀的圖案，除了與該裂紋漆本身的性能有關外，更與相應的涂裝工藝技術和環境密切相關。生產過程中，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、調節好噴槍的形狀、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，漆膜達到表干狀態后即可濕碰濕噴涂裂紋面漆。與常規產品不同之處在于，裂紋底漆不能干燥至實干狀態，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，具體可以根據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，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，則底漆膜厚應厚一些，而裂紋漆也應多噴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，因此環境濕度過大、溫度過高、過低均不宜施工，為避免產生不良效果，一般以溫度25攝氏度，相對濕度75%為佳�，F場溫度較高時，溶劑揮發較快，需要盡快噴涂面漆，否則底漆過分干燥，裂紋不易出現。水性裂紋漆的開裂通常是在噴涂面漆之后的20min-40min內開始的，根據環境溫度、濕度和涂層厚度也會有所差異。一般噴涂環境溫度高，開裂的快一些。即使是密閉空氣不流通的環境，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、閃光效應和隨角異色效應的金屬閃光漆和珠光面漆的應用逐漸增多。

    2.1隨角異色效應

    金屬顏料和珠光顏料在涂膜中的排列狀態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，涂膜的明度發生強烈的變化。如果片狀顏料在涂膜中呈無規則排列，則光線照射在這些顏料上呈現漫反射，隨角異色效應很��；如果片狀顏料在涂膜中的排列呈現有規則的取向，則入射光在其表面呈現定向的反射，結果在某一角度觀察，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。珠光效應的產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）入射光經過顆粒均勻、粒徑細小的顏料薄片，又發生復雜的折射和干涉。（3）結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過兩次反射，兩次反射光在一定條件下產生光干涉效應。這樣，可見光經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產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）。溫變油漆內部含有遇熱可引起化學反應而變色的微膠囊，紫外光變色是含有感光變色的微膠囊遇到紫外線產生顏色激發所顯示出的顏色。

    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，使涂層能產生神秘而富有變換的隨角異色效應[3]。

    產生機理如下：一般認為，納米級的二氧化鈦具有納米粒子特有的表面效應、體積效應紫外屏蔽和隨角異色效應，因而在涂料助劑中得到廣泛的應用。具有金紅石型結構的納米二氧化鈦具有隨角異色效應，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，導致透射光在鋁粉和二氧化鈦表面反射就產生了不同的視角效果。

    當入射光射到納米二氧化鈦粒子時，由于粒徑小，藍色光會發生較強散射，綠色光和紅色光會發生較強的反射（呈黃相），隨著觀察角度的不同，漆膜表面呈現不同的色相。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（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，縮短了生產周期，節省了原材料，且消除了后期膩子開裂隱患，是目前大型機械行業較為理想的裝飾性涂料。

    4.1灑點漆

    灑點美術漆是指在產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感的油漆，常用于儀器儀表、設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揮發，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。而灑點漆工藝經過實際應用，美觀效果明顯，可操作性較強，通過選擇合適的槍帽，控制適當的噴涂壓力，灑點漆調至合適的施工粘度，能夠達到較好的灑點效果。目前灑點美術漆工藝在FAYAT壓路機的外觀結構件、BAUERCG26的配重、徐工起重機的配重以及臨工、龍工、山推等裝載機等產品的配重上應用效果較好。

    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，起到美術裝飾的效果（如圖4c-4d）。

    橘紋漆的施工工藝與常規涂料相同，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，現場施工時可以根據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品已經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生厚薄不均的淺盆圓斑，圓斑內的非浮型鋁粉沉淀，清漆上浮，與顏料形成分界線。同時溶劑揮發產生旋渦，在硅油助劑的協同作用下，帶動下沉的鋁粉旋轉，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生干涉，呈現出錘紋[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接，鋁粉因旋轉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出閃爍著鋁金屬光澤和均勻美麗的錘紋。

    5 發展前景

    美術涂料的發展日新月異，不僅僅是科學機理研究和實驗室小試階段的研究不斷深入和擴大，而且美術涂料的生產也已經想工業規�；�發展。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都使用了形式多樣的美術漆，如徐工亮閃閃的水鉆漆、三一重工珠光漆、，色彩斑斕的美術涂料不僅為為產品提供了高檔次的裝飾效果，而且提升了產品的附加值，更滿足了客戶個性化的需求，在工程機械行業大有發展前途。

    隨著工程機械制造技術日趨成熟，客戶對機械產品外觀的要求更加嚴格，進一步開發外觀豐富多彩、功能日趨完備的工程機械功能美術涂料將成為涂裝工作者的研究熱點。（來源：全球涂料網）（更多資訊請登錄：全球涂料網 http://www.soutuliao.com/）