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          探討汽車涂裝同色異譜產生的原因、評價方法和管理方法

          來源:未知 作者:楊浪 侯穎 尚俊虎 鄭
          發布于:2021-12-02 共5330字
              本篇論文目錄導航:

          【第1-2篇】汽車涂裝論文(精選范文6篇)
          【第3篇】干式噴漆在汽車涂裝中的運用探析
          【第4篇】 探討汽車涂裝同色異譜產生的原因、評價方法和管理方法
          【第5篇】汽車涂裝節能減排技術的應用
          【第6篇】汽車涂裝有機廢氣減排策略及處理工藝

            汽車涂裝論文第四篇:探討汽車涂裝同色異譜產生的原因、評價方法和管理方法

            摘要:汽車車身與外飾件的同色異譜現象在汽車涂裝領域普遍存在,F今汽車涂裝行業的顏色評價體系中并未對同色異譜現象進行說明,在新顏色開發和導入過程中,可能出現因同色異譜而引起的色差問題。根據某整車廠新顏色導入過程中出現的同色異譜現象,分析了汽車涂裝同色異譜產生的原因,并在原有顏色評價體系中引入了熒光燈下的目視評價與F2光源下的儀器定量評價相結合的同色異譜評價方法,有效消除了汽車涂裝同色異譜的隱患,完善了涂裝新色開發顏色評價體系。

            關鍵詞:汽車涂裝;同色異譜;色差;顏色評價體系;

            Abstract:The metamerism phenomenon of automobile body and exterior parts has become common in automobile painting. But the current color evaluation system of the automotive painting industry does not explain the phenomenon of metamerism. In the development and introduction of new colors, the chromatic aberration caused by metamerism may appear. Based on the metamerism that occurred during the introduction of new colors in a vehicle manufacturer, the cause for the generation of metamerism in automobile painting is analyzed, and a new evaluation method of visual evaluation under fluorescent lamps and instrumental quantitative evaluation under F2 light source are introduced into the original color evaluation system. Under this evaluation system, the hidden dangers of metamerism in automobile painting have been effectively eliminated, and the color evaluation system for the development of new colors for painting has been improved.

            1 前言

            隨著汽車產業發展與升級,市場對乘用車性能要求提高的同時,對汽車裝飾性的要求也越來越高,顏色外觀作為顧客對整車的第一印象,其和諧統一已成為顧客最基本要求,直接影響顧客對整車的滿意度[1]。汽車外觀由車身及眾多外飾件組成,如何保證車身與外飾件顏色的一致性一直是各大整車廠涂裝領域色差控制及質量管理的重要環節。根據某車型新顏色開發過程中車身與保險杠出現的同色異譜現象,對汽車涂裝同色異譜產生的原因、評價方法和管理方法進行探討,以期完善汽車涂裝新色開發顏色評價體系,提高新色開發效率。

            2 汽車涂裝同色異譜

            2.1 同色異譜

            顏色的形成離不開光譜,任何1個物體都有其特定的光譜反射率曲線。1個物體在指定光源下,其光譜曲線是入射光在通過物體的吸收、透射、反射等過程后最終形成。反射出的可見光譜被標準觀察者所捕獲,就會產生光譜三刺激值(即紅、綠、藍三原色),再由觀察者做出視覺反應。當光譜反射率曲線不同的2個物體在某一光源下的光譜三刺激值相等時,就認為這2個顏色為該條件下相等色。由于不同光源是由不同波長的光組成,當光源發生變化時,產生的光譜三刺激值就不再相等,顏色結果也不相同,這種現象為同色異譜[2]。

            汽車外觀由車身和保險杠、門把手、后視鏡等多個外飾部品組成。由于外飾件多是塑料件,與車身材質不同,因此使用的涂裝材料、涂裝工藝以及涂裝設備也不盡相同,這也造成車身與外飾件組裝時更易產生色差。也正是由于涂料設計上的差異,導致在太陽光下顏色相同的車身與部品在陰天或是其它光源下常出現顏色不匹配的現象,即汽車涂裝同色異譜。這種現象本質上是車身與外飾件的匹配在異色光源下差異擴大出現了色差。

            2.2 車身與外飾件同色異譜的主要原因

            同種材質、同種成分的2個部品在不同的光源下,呈現的顏色始終相同。汽車車身及外飾件涂料一般由不同的供應商提供,不同供應商的涂料體系一般也不相同,這也加劇了整車色差管控的難度,同時也更易出現同色異譜。

            在汽車涂裝領域,金屬車身水性涂裝工藝已有數十年的使用實績,而外飾件多以改性PP、ABS為主,更多的仍使用油性涂裝工藝,其涂料組成有著本質的不同。由于溶劑的不同,車身及外飾件涂料選擇的樹脂組成、顏料組成及珠光組成都會不同,那么其光譜反射曲率也會存在較大差異。當光源發生變化時,不可避免存在匹配發生變化的現象。近些年,水性涂料在塑料件的涂裝領域應用越來越普及,盡管涂料體系更加趨于接近,但由于基材的不同和承受烘烤溫度的差異,車身與外飾件涂料的涂料體系依然不同,這也使得同色異譜在汽車涂裝領域始終存在。

            3 汽車涂裝顏色評價方法

            3.1 汽車涂裝顏色開發流程

            新車型研發的同時,會根據車身的外型設計確定相應的顏色,并由設計部門提供相應的色板,即標準色板。各涂料供應商根據標準色板的五角度色相值、金屬粉感等顏色指標進行涂料的設計、調配,通過實驗室內模擬噴涂和與標準板的反復對色調整,最終找到與標準色板顏色一致的涂料配方。為了節約開發時間,一般車身涂料與外飾件涂料會并行開發,當2類涂料顏色均與標準板顏色一致時,會在整車廠進行實車的噴涂后對色修正,最終實現車身顏色與外飾件顏色的一致。

            3.2 整車色差控制方法

            在顏色開發階段保證涂料色板與標準色板無色差是新顏色導入色差控制的關鍵一環。由于消費者主要通過肉眼進行外觀評價,目前汽車涂裝色差的判定主要以目視為主。由于目視帶有一定的主觀性和隨機性,同時效率低下,因此還需要儀器測量輔助判定。即依據目視的結果,結合儀器實測色相值進行判定。

            對于目視評價一般要求在戶外(陽光直射區域)或具有標準光源的AUDIT(汽車外觀質量評審)房間環繞整車,從不同的角度進行觀察[3]。當車身與外飾件匹配超過目視限度存在明顯差異時即判定為色差不合格。

            色相的測量一般采用分光測色法,目前汽車涂裝公司和相關供應商均采用X-Rite(愛色麗)公司生產的MA9X系列色差儀,以D65模擬日光光源,10°視野角為主,從5個角度來進行色差管控[4]。采用最多的允差公式(公式1),修正后,是以標準為中心,在四周繪出1個橢圓形球體允差范圍,進行色差控制[5]。

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            式中,ΔE為色差值;ΔL為明度差值;Δa為紅相差值;Δb為黃相差值。

            一方面由于肉眼對不同顏色色差的容忍程度不同,另一方面由于不同主機廠對顏色的管控要求不同,所以不同廠商顏色的評價標準也不盡相同。通過目視評價為主數據測量為輔的顏色評價方法,能夠有效的保證汽車涂裝車身與外飾件色相的一致性。幾乎所有的主機廠都規定了顏色評價的要求及標準,均是以太陽光下的目視及D65光源下的測量數據為準。但由于不同部品同色異譜現象的普遍存在,在這一評價標準下,當光源發生變化時,匹配完好的部品可能出現不匹配的現象,這使得色差的評價存在一定隱患。

            4 汽車涂裝同色異譜的評價方法

            4.1 汽車涂裝同色異譜案例分析

            以H廠新色導入過程中出現的同色異譜為例,對新色導入過程進行探討。該廠顏色開發流程為:實驗室顏色確認,新色色板納入,車身、保險杠涂料廠家顏色開發,色板與標準板對比判定,實物噴涂對色,標準板決定,新色試制。

            在進行高明度高彩度的新顏色“閃烈黃”的導入過程中,涂料廠家根據給定的標準色板及涂膜體系進行顏色開發,并按常規評價方法在室外自然光及色差儀D65光源下對試制色板進行定性定量評價通過后,在主機廠進行了實物的噴涂。實車對色過程選擇了陽光充足的室外,車身與保險杠及標準板目視匹配良好,同時在X-Rite、MA-96、D65光源下色相數據也基本接近,判定無色差,顏色通過。但在新車試制階段,發現顏色匹配完好的車身與保險杠在熒光燈下出現了顏色不匹配的現象,如圖1所示,圖1a為車身與保險杠在日光燈下的匹配效果,目視無差異;圖1b為同一車身與保險杠在熒光燈下的匹配效果,保險杠偏綠,目視存在明顯的差異。由于熒光燈下車身與保險杠顏色不匹配,工廠判定存在色差,保險杠涂料進行重新開發。

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            圖1 車身與保險杠在不同光源下得匹配效果 

            調查發現,其它外飾件與車身在太陽光下匹配完好,在熒光燈下匹配時也出現了同樣的現象,且在實驗室色板開發階段便存在這一現象。由于顏色評價過程中,未考慮車身與飾品存在的同色異譜,導致在新色開發初期以及實物評價階段均未能及時發現色相異常,進而造成了這一色差事故的出現。在隨后的顏色重新開發過程中,涂料廠家在評價時加入了D65、A光源、F光源下的目視評價,通過調整顏料和珠光種類、含量等,最終在開發階段實現了保險杠色板與車身色板在不同光源下均匹配完好的要求。但由于前期顏色開發過程的失誤,最終導致整體項目的延期,造成不小的損失。

            通過以上案例,說明了在新顏色開發以及整車顏色的評價過程中,提前識別同色異譜并作出準確判斷及調整對于項目推進及色差的防范至關重要。

            4.2 同色異譜評價體系建立

            對于車身與外飾件的涂裝,不論顏色的同色異譜程度如何,只要光源變化,顏色的變化方向相同(L、a、b值的變化趨勢),變色程度相同(ΔE值),那么它們的匹配依然不存在色差。由于車身與外飾件涂裝材料的差異,不同光源下同色異譜的程度不可避免出現不同。在現今的汽車涂裝行業,對于車身與外飾件色差的評價與管理各個整車廠都有其嚴格的標準,而對于同色異譜的評價卻少有討論。以“閃烈黃”的開發為例,在發現因顏料的同色異譜造成色差后,管理層迫切希望將同色異譜的評價納入到新色開發的評價中,完善色差評價體系,防止再次出現同樣的不良。

            在車身與保險杠色差的評價及管控過程中,行業內設立了差值管控的方法,通過肉眼定性的評價,明確色差的允許范圍,采用色差儀進行定量的管理。這種方式下色差的表征為公式(2)。

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            式中,ΔLD65為保險杠相對車身在D65光源下明度差值;ΔaD65為保險杠相對車身在D65光源下紅相差值;ΔbD65為保險杠相對車身在D65光源下黃相差值。

            當ΔLD65、ΔaD65、ΔbD65在管控范圍內時,色差判定合格。

            由于色差的評價僅在室外目視和色差儀D65光源下進行,無法對同色異譜進行判定,對此需要引入新的光源。在同色異譜的研究中,CIE推薦以D65為參照光源,A光源、F光源為待測光源。由于F2光源與目前通用的室內照明設備色溫相近,更貼近日常使用,且作為色差儀中常用光源,因此選擇了F2光源作為汽車涂裝同色異譜的評價光源[6]。

            假定保險杠與車身的顏色在D65光源下無色差,由于同色異譜的存在,那么在F2光源下保險杠與車身的顏色相對D65均會發生變化,又由于同色異譜程度的差異,保險杠與車身的匹配也相應發生變化,見公式(3)。

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            式中,ΔLF2為保險杠相對車身在F2光源下明度差值;ΔaF2為保險杠相對車身在F2光源下紅相差值;ΔbF2為保險杠相對車身在F2光源下黃相差值。

            那么當ΔLF2、ΔaF2、ΔbF2在目視容忍范圍內時,也即保險杠與車身在F2光源下的差異可被接受,即判定無同色異譜。根據同色系顏色開發的經驗,結合實際的目視效果,對“閃烈黃”在F2光源下的色差容忍度進行了標定。在D65和F2光源下,當車身與保險杠的色相差值均在管控范圍內時判定無同色異譜。

            根據“閃烈黃”同色異譜的評價方法,其它顏色也可以用類似的方法進行表征。以H廠顏色管控為例,如表3所示,根據顏色的不同將顏色按肉眼色差容忍度由小到大依次標定為S級、A級、B級、C級、D級、E級。當飾品與車身在D65光源下無色差,即色差值ΔLD65、ΔaD65、ΔbD65在管控范圍內,那么切換至F2光源,飾品與車身的色差值ΔLF2、ΔaF2、ΔbF2也在表1所示范圍內時,判定無同色異譜。

            表1 不同顏色同色異譜容許范圍  

            1.png

            結合新色開發的流程,在涂料廠家新色開發,顏色評價過程中,加入熒光燈下的目視判定,以及F2光源下同色異譜程度的定量測量,能夠提前識別新顏色導入同色異譜的風險,封閉顏色開發的色差隱患。作為主機廠,在顏色評價中加入異色光源定性、定量評價,能夠提前發現色差異常,提高質量控制能力。

            4.3 評價體系的應用

            同色異譜現象是同一物體在不同光源下的顯色差異,是始終存在無法消除的,只能通過材料、工藝的調整去縮小這種差異。傳統車身與部品的對色僅在太陽光下評價,未考慮同色異譜的存在,在新的評價體系中加入了熒光燈下的目視以及F2光源下的定量評價,對于同色異譜的識別至關重要。同時也完善了汽車涂裝顏色的評價體系,提高了新顏色開發的準確度及效率。在生產制造過程中定期的開展車身與部品同色異譜的評價,也能及時的發現涂料及生產工藝的變化。

            5 結論

            汽車車身與外飾件的同色異譜,本質上來說是不同部品匹配出現的色差問題,但在汽車涂裝行業卻很少討論這一現象。通過分析某H車廠新顏色開發過程中出現的同色異譜案例,進一步證實了汽車涂裝同色異譜的客觀存在。通過在顏色的評價體系中引入熒光燈下目視的定性評價及色差儀F2光源下的定量評價標準,完善了顏色的評價體系。同時對汽車涂裝同色異譜的可接受程度進行了規定,即飾品與車身在F2光源下的色差變化在其D65光源下設定的色差管控范圍內時,同色異譜可接受。

            參考文獻

            [1]李文滔,朱玉萍,馬江宇,等.汽車涂裝聯合色差管理與控制[J]現代涂料與涂裝, 2013(2):48-50.

            [2]王凱,張逸新,張彥印刷品同色異譜評價指數的研究[J].包裝工程, 2008(8):56-58.

            [3]王正.汽車油漆色差控制方法應用研究[J]現代涂料與涂裝, 2017, 20(6):59-62.

            [4]林耀鵬.淺談轎車車身與配套件的色差控制[J] .涂料技術與文摘, 2015(5):13-16+29.

            [5]楊學巖,周維色差的測量和評定方法及應用[J]現代涂料與涂裝, 2014, 17(9):1-4.

            [6]鄭仲渤,金瑋薇同色異譜指數的測定[J]染料工業,1987(5):34-39.


          作者單位:東風本田汽車有限公司
          原文出處:楊浪,侯穎,尚俊虎,鄭旋,鄭禮寧.汽車涂裝同色異譜的評價方法[J].汽車工藝與材料,2021(10):25-29.
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