0 引言
铝粉漆因其呈金属色泽，质感强，装饰性强，深受广大用户喜爱。在汽车上，特别是汽车内部装饰材料中，铝粉漆由于其高装饰性而被大量应用。铝粉漆主要应用场合为汽车排挡装置、空调出风口、汽车音响、中控台、门扶手等位置，这些部位涂装铝粉漆，通常需要漆膜有较好的随角异色效应和金属闪光外观，这就要求铝粉漆有良好的铝粉排列效果，所用的铝粉多为非浮型闪光铝粉。汽车内饰材料多为塑料件，丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯三元共聚物（ABS）合成容易，加工成型方便，可回收利用，机械性能好，可通过调整3 种组分的不同比例而得到不同用途和要求的产品，是目前汽车行业应用最广泛的塑料品种之一。本文以ABS 为底材，考察喷涂条件对铝粉定向排列的影响。在喷涂前，一般会用IPA（异丙醇）清理表面杂质、油污，消除静电对喷涂的影响，然后喷涂，喷涂方式分为手工喷涂或机械手喷涂，然后静置流平，烘干，一般烘烤工艺有一涂一烘，二涂一烘，二涂二烘等，具体涂装工序见图1。
图1 汽车内饰用塑胶漆涂装过程示意图
1 实验部分
1.1 原材料
日本东洋（TOYO）相关型号铝粉，羟基丙烯酸树脂A，丙烯酸树脂B，ABS 塑料底材，通用色浆，消光粉，耐磨助剂等。
1.2 仪器
费舍尔（Fisher）电磁膜厚仪，电脑测色仪（Huntlab），喷枪（岩田）W101，黏度杯（岩田）NK-2。
1.3 实验方法
通过日光下目视与测色仪测量色差相结合的实验方法，对比不同条件下的喷涂效果。
1.3.1 目视喷涂效果的检查方法
通常日光下，太阳光直射涂层表面，定向均匀的铝粉排列，绝大部分非浮型片状铝粉平行或接近平行于底材排列，太阳光线均匀反射，发出均匀柔和的反射光线，见图2。相对于定向不均匀的铝粉排列，定向好，一般侧面较黑，同时正面白度较高，散发更强烈的金属感。当铝粉定向不好时，铝粉排列杂乱无章，阳光照射下，反射光中杂光较为刺眼，且不均匀，同时侧面颜色偏白，正面偏黑，金属感较弱。
图2 漆膜中铝粉排列示意图
图2 表示了两种不同的铝粉排列方式，左边表示铝粉平行排列于底材（理想状态），而右边表示片状铝粉的不规则排列。我们假定入射光以45° 角入射，片状铝粉排列不规则时，反射的杂光较多，人眼看去，漆膜表面较刺眼，这是由于一部分光在各个角度上散射。铝粉在平行排列时的情况就不同了，从上面观察，颜色发暗，而从侧面观察，非常漂亮，这是由于平行排列的铝粉像一个个小镜子把光线反射出去而造成的。这种从不同观察角度而引起明暗之间的差别称之为随角异色效应。铝粉排列定向可以引起随角异色效应的强弱变化，而汽车涂装中应尽可能去追求随角异色效应。
1.3.2 测色仪测定喷涂效果方法
通过测色仪对喷涂色板进行颜色测定，一般来说，根据测色仪的测色原理，当铝粉排列较规整时，对外来光线反射率越高，对应的铝粉漆色板的LAB体系的L 值越高。通过测定铝粉漆色板的L 值变化，可以定性分析出铝粉排列的规整度。
1.4 实验配方
本文以美系某车型空调出风口面板铝粉底漆配方为基础配方进行相关实验，该配方为双组分羟基丙烯酸聚氨酯铝粉漆配方（表1），底材为ABS 塑料板。
表1 实验配方
表1 实验配方
1.5 实验内容
以上述配方为基础，采用空气喷涂法喷涂铝粉漆样板，改变喷涂压力、喷枪喷幅、喷枪距离、喷枪吐出量、喷涂稀释剂比例等因素，通过目视及测色仪测定颜色色差等手段，分析讨论铝粉漆中影响铝粉排列分布的因素。施工环境的温湿度条件基本相同（温度为25~28℃，相对湿度为70%~80%）。喷涂时，涂装速度基本保持不变（喷枪线速度约0.8 m/s）。
2 结果分析与讨论
常言道，三分涂料，七分施工，涂装对铝粉漆中铝粉定向有很大影响。同样的涂料，通过改变喷枪的设置，可以产生不同的喷涂效果，以下讨论喷枪设置对铝粉定向的影响。本试验中以岩田W101 喷枪为例，喷枪为低压空气喷枪，喷嘴直径1.3 mm。喷涂时，吐出量和喷幅通过调节相关旋钮调节，调节幅度为相关旋钮的旋转圈数。
喷枪初始压力5 kg，喷枪距底材距离约18 cm，喷枪喷幅约20 cm，涂料黏度 11 s（岩田2 号杯）。喷枪吐出量调节方式为旋转吐出量旋钮，分别旋开1圈，1½ 圈，2 圈，2½ 圈，改变喷枪吐出量，测试吐出量对涂膜性能的影响，结果见表2。
表2 喷枪吐出量的影响
表2 喷枪吐出量的影响
铝粉漆喷涂在底材上，吐出量越大，单位时间内，单位面积上的涂料越多，涂膜厚，越容易产生贝纳尔涡流，铝粉定向排列越不容易控制；吐出量越小，铝粉越容易定向，铝粉闪光效果越强烈。同时考虑到喷涂的效率问题，吐出量在1~1½ 圈之间比较合适。
2.2 改变喷幅
喷枪初始压力5 kg，喷枪吐出量1½ 圈，喷枪距底材距离约18 cm，涂料黏度 11 s（岩田2 号杯）。改变喷枪喷幅，测试喷幅对涂膜性能的影响，见表3。
表3 喷幅的影响
喷幅越大，喷涂速度不变的情况下，单位时间内喷涂面积越大，单位面积上涂料越少，溶剂含量越少，挥发越快，片状铝粉越容易定向。但是当喷枪喷幅在40 cm 以上时，涂料喷出后，漆雾较大，喷涂中大量涂料喷逸悬浮在空气中，单位面积涂装成本上升。因此，喷枪喷幅在20~25 cm 时，比较合适。
2.3 改变喷涂压力
2.3 改变喷涂压力
喷枪吐出量1½ 圈，喷枪喷幅约20 cm，喷枪距底材距离约18 cm，涂料黏度 11 s（岩田杯）。改变喷枪压缩空气压力，测试喷涂压力对涂膜性能的影响，见表4。
表4 喷涂压力的影响
通常情况下，喷涂压力越大，片状铝粉受力喷涂在底材表面，越容易达到势能平衡，越容易平行于底材排列。上述实验中，喷涂压力的变化对铝粉排列基本无影响，表明气泵压力在4~6 kg 时，喷涂压力变化对铝粉的定向排列影响不大。
2.4 喷枪与底材距离
喷枪初始压力5 kg，喷枪吐出量1½ 圈，喷枪喷幅约20 cm，涂料黏度 11 s（岩田杯）。改变喷枪与底材距离，寻找涂装时喷枪与底材的最佳距离，见表5。
喷枪与底材的距离需要同时考虑涂膜外观和成本的因素。喷枪枪距在10 cm 以下时，涂料雾化液滴在空气中运行距离过短，导致大量溶剂得不到挥发，表面状况较湿，铝粉得不到较好的排列分布；喷枪枪距在40 cm 以上时，涂料雾化液滴在空气中大量流失，易产生干喷等缺陷，同时单位面积涂装成本上升。在本试验中，枪距在15~20 cm 的情况下，既考虑了铝粉的定向排列，又兼顾了成本问题，是最佳距离。
2.5 涂装黏度的影响
喷枪初始压力5 kg，喷枪吐出量1½ 圈，喷枪喷幅约20 cm，测试稀释剂比例对涂膜性能的影响，稀释剂比例根据混合涂料黏度确定。黏度采用岩田杯测定，涂装黏度的影响见表6。
表6 涂装黏度的影响
当涂装黏度小于8 s 时，体系黏度过低，大量溶剂得不到挥发，表面状况较湿，铝粉受贝纳尔涡流影响，达不到较好的排列分布；当涂装黏度大于17 s 时，体系黏度高，涂装困难，易产生干喷等缺陷。在本试验中，体系黏度在10~13 s 之间时，铝粉可以达到良好的定向排列。
3 结语
通过上述试验可以得到以下结论，汽车用塑胶铝粉漆涂装过程中，涂装速度基本保持不变的情况下：
（1） 喷枪初始压力5 kg，喷枪喷幅约20 cm，喷枪距底材距离15~20 cm，涂料黏度 11 s（岩田杯）时，涂料吐出量越小，铝粉的定向排列越好，吐出量在1 ~1½ 圈之间比较合适。
（2） 喷枪初始压力5 kg，喷枪吐出量1½ 圈，喷枪距底材距离15~20 cm，涂料黏度 11 s（岩田杯）时，喷枪喷幅越大，铝粉的定向排列越好，喷幅在20~25 cm，是涂装成本和效果的最佳点。
（3） 喷枪吐出量1½ 圈，喷枪喷幅约20 cm，喷枪距底材距离15~20 cm，涂料黏度 11 s（岩田杯），喷涂压力4~6 kg 时，涂装压力对铝粉定向影响不明显。
（4） 喷枪初始压力5 kg，喷枪吐出量1½ 圈，喷枪喷幅约20 cm，涂料黏度 11 s（岩田杯）时，喷涂距离越大，铝粉漆涂装效果越好，但是，枪距超过40 cm后，易产生“干喷”等缺陷，枪距在15~20 cm 的情况下，既考虑了铝粉的定向排列，又兼顾了成本，是最佳距离。
（4） 喷枪初始压力5 kg，喷枪吐出量1½ 圈，喷枪喷幅约20 cm，涂料黏度 11 s（岩田杯）时，喷涂距离越大，铝粉漆涂装效果越好，但是，枪距超过40 cm后，易产生“干喷”等缺陷，枪距在15~20 cm 的情况下，既考虑了铝粉的定向排列，又兼顾了成本，是最佳距离。
（5） 喷枪初始压力5 kg，喷枪吐出量1½ 圈，喷枪喷幅约20 cm，喷枪距底材距离15~20 cm，体系黏度在10 ~13 s 之间时，最适宜涂装。
