淺析漸變色鋁板欄桿的應用研究

顧正浩 蘇州蘇明裝飾股份有限公司

1 前言

欄桿作為建筑裝飾的重要組成部分，在我們的生活中處處可見，不僅能起到防護作用，還能起到很好的景觀美化作用。隨著人們對美好生活的不斷追求，欄桿不僅在形式上變得多姿多樣，有木質、型鋼、不銹鋼、玻璃等不同材質的，而且對美觀度的需求也是越發強烈，更是在不斷追求各種鮮艷顏色的變化，這給室外欄桿的應用增加了更多的困難和挑戰。

鋁板欄桿一般都是采用3mm厚鋁單板面板結合鋼龍骨骨架的應用手法，制作工藝比較普通，呈現的立面效果也很一般，而且鋁板表面一般采用的是氟碳噴涂或粉末噴涂處理工藝，表面顏色受制于所采用的無機顏料的特性，因此一些特別鮮艷的顏色是無法實現的。若在造型和顏色上有特殊要求的項目，顯然是無法滿足建筑師和業主的需求。本文通過研究如何在鋁板表面實現彩色漸變色的相關技術工藝措施，以彌補欄桿在鮮艷色彩應用及表面處理上的技術不足。

2 項目概況

本工程主要是涉及約1300多米的棧橋鋁板欄桿（圖1）。該項目位于昆山市中心公園，在地理位置上與昆山杜克（智谷）小鎮相鄰，采用了紫色漸變、青色漸變、過渡色以及整體造型多變的特色棧橋鋁板欄桿，與其周邊的湖濱風情商業街交相呼應，成為該商業板塊一道亮麗的風景線，能夠形成較好的人文魅力和生活環境，從而提升項目的整體品質。

圖1

鋁板欄桿的設計采用了隱藏式連接固定，其立柱采用316不銹鋼材質，鋁板面板鏤空部位采用激光切割以保證加工精度和品質；同時采用了7mm厚板塊，通過增加鋁板的厚度以滿足自身的結構受力要求。本工程中的欄桿鋁板數量較大，設計采用的是連續漸變彩色的效果，而之前鮮有相關鋁板漸變彩色噴涂的工程案例。為滿足業主等各方對此欄桿工程在安全、質量、觀感等各方面的高標準、高要求，項目中如何實現彩色噴涂，提高欄桿鋁板漸變色的噴涂質量，是控制整個工程質量的關鍵要素，同時也是該項目最終能否實現目標的施工重點和難點。

3 工藝方案研究

我們知道，鋁板表面的處理工藝主要有陽極氧化、粉末噴涂和氟碳噴涂三種方式。

陽極氧化是通過電解的方式在金屬表面形成氧化膜，氧化膜具有多孔特性，其染料分子通過氧化膜的物理和化學吸附，能夠積存于鋁板表層而使鋁板顯色。但該處理工藝通常是著色色調不鮮艷，著色色彩的選擇也比較單一且無連續性，更無法在同一板塊上實現附著不同的漸變顏色肌理效果。因此結合本工程對鋁板表面顏色的處理要求，陽極氧化是首先被我們排除的技術方案。

粉末噴涂和氟碳噴涂均是利用靜電噴涂的原理在金屬表面形成涂層的方式，其主要區別在于兩者采用的涂料不同。粉末噴涂采用的主要是熱固聚酯或環氧聚酯類粉末涂料，是無溶劑的固體性涂料。粉末噴涂涂層的最大弱點是在室外太陽紫外線的長期照射下，一般2~5年就會由于自然褪色而產生明顯色差，因此一般在室內部位應用較多，不適合在室外惡劣環境下的長期使用。而氟碳噴涂采用的是PVDF溶劑型液體涂料，是一種液態噴涂方式，即使處在風吹日曬的室外環境中，也能夠保持鋁板表面長久的光澤度和不褪色，通常耐久性可達20年以上，因此是室外金屬表面處理的首選噴涂工藝方案。

從上述的分析來看，毫無疑問本工程的棧橋鋁板欄桿我們應該選用的就是氟碳噴涂處理工藝，但該工藝依然存在一個技術問題沒有得到解決——如何實現漸變色彩的效果？這就是噴涂顏料的選擇問題，對此我們需要從鋁板表面實現顏色的源頭去找尋答案。

在噴涂工藝中起到表面美觀和上色作用的主要是其中的顏料成分，通常分為無機顏料和有機顏料兩大類。無機顏料的主要特點是耐候性好、色相穩定、顏色覆蓋力強且成本較低等，但在鮮艷度上相比有機顏料是其最大的弱點。而有機顏料的主要特點恰恰是顏色鮮度明亮、色相的可調劑范圍寬、上色力高等優勢。但是有機顏料往往有耐光耐候性較差、顏色覆蓋力較差且成本相對較高等不足。因此從顏料的主要特點分析，長期在室外使用的金屬表面噴涂在選擇使用無機顏料上具有一定的優勢，而同時從本項目的應用場景來看，又是需要有機顏料所帶來的著色特點，才有可能實現我們的漸變色彩效果。

另外，若根據上述分析采用氟碳噴涂的表面處理工藝，由于其具備優異的抗紫外線能力，是一般涂料所不及的。該處理工藝雖然技術成熟，但所采用的噴涂顏料一般為無機顏料，通過上述可知顏料顏色整體不夠鮮艷且色彩偏暗，色相的漸變不夠順滑、自然，無法滿足對本項目色彩的需求。綜合以上的噴涂工藝及顏料的選擇特性，我們大膽設想在采用氟碳噴涂工藝的同時，通過在常規無機顏料中加入有機顏料，采用混用的方式來調色從而達到所需要的色相，最終能夠實現紫色漸變、青色漸變的整體漸變色彩效果。然而這種處理工藝，在這之前幾乎沒有可以借鑒的相關案例，我們決定通過制作樣板來進一步驗證該技術方案的可行性。

4 噴涂工藝實施要點

如何實現漸變色最佳的視覺效果，噴涂前的調色是重要環節之一。調色的目的是需要確保所有色相能夠自然平滑的過渡。我們采用了國際標準CIELab色彩模式進行判定，它是一種基于生理特征且與設備無關的顏色模型，由亮度（L）、顏色通道（a）和顏色通道（b）三個要素組成。L指的是顏色的明暗度；a是指從深綠色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到亮粉紅色（高亮度值）；b是指從亮藍色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到黃色（高亮度值）。因此這種顏色混合后將產生具有明亮效果的色彩。所謂色差是指兩個顏色樣品綜合色彩上的差異大小（ΔE）。其色差公式為：ΔE=（ΔL2+Δa2+Δb2）1/2。

針對本工程的鋁板欄桿首先做了24塊樣板，每塊樣板平均分為5段共計120個點進行噴涂數據檢測（圖2）。目前市場上采用的氟碳噴涂處理工藝在如何實現漸變色方面尚不成熟，全部為手工噴涂調色操作，而且噴涂質量得不到有效控制，波動較大，在很大程度上影響到了板塊的色差，使得偏差難以精確控制，造成實際噴涂后的樣板色值偏差較大，板塊之間漸變不自然。

圖2

進一步通過調研分析后發現，采用油墨打印技術（圖3），能打印出各種不同的顏色，且顏色鮮艷、飽滿、均勻度好，漸變自然；顏色由設備計算機控制打印，無色差，完美滿足立面色彩逐漸變化這一效果要求。那為什么不采用該工藝技術直接對鋁板表面進行處理呢？雖然在色彩處理上油墨打印技術顯現了它的絕對優勢，但是打印的造價相比氟碳噴涂而言比較昂貴，而且最大的問題是對打印板塊尺寸有限制，不具備工程應用推廣價值。因此，可以通過油墨打印技術實現漸變色小樣的調色（圖4），然后再采用大面積的氟碳噴涂處理工藝來實現我們的噴涂目標。

圖3

圖4

通過上述一系列的研究分析后，我們采用了噴粉噴涂相結合的表面處理工藝，對顏色艷麗的部分加入有機顏料進行噴涂，其他部分采用常規的氟碳噴涂，以達到色彩的鮮艷度，并在面層增加清漆以保證其耐候性，實現連續漸變色的效果。本工程擬定的鋁板噴涂工藝流程如圖中所示（圖5）。

圖5

首先進行鋁板表面底漆噴涂時，采用了氟碳噴涂工藝噴涂來封閉，能夠有效提高鋁板表面底漆的抗滲透能力，從而增強對其的有效保護，進而保證鋁板表面的穩定性，具備較強的金屬表面附著力，保證后續面漆噴涂涂層顏色穩定性和均勻性，有利于漸變色彩的實現。面漆涂層的顏色是最終設計效果的呈現，因此是在整個噴涂工藝中最為關鍵的。進行面漆噴涂時，采用了戶外油墨專用打印機進行小樣調色，將漸變色差控制在標定的合格范圍內。為了增加面漆色彩的金屬光澤，使外觀更加顏色鮮明，在面漆層進行清漆涂層噴涂，清漆噴涂厚度控制在5μm~10μm。同時清漆層能夠增強漆層在戶外的抗外界侵蝕能力，維護面漆涂層的耐久性和穩定性。

在欄桿鋁板板塊表面噴涂完成后，通過測量鋁板噴涂涂膜厚度來檢測噴涂工藝的質量。按GB/T 4957《非磁性基體金屬上非導電覆蓋層 覆蓋層厚度測量 渦流法》中規定的方法使用測厚儀進行測量。根據規范的相關要求，我們在每個完成噴涂的鋁板上至少應選擇5個合適的測量點(每個點約1cm2)測定待測涂層的厚度，每個測量點測3～5個讀數，將平均值記為該點局部膜厚測量結果；各個測量點的局部膜厚測量結果的平均值記為待測涂層的平均膜厚測定值。經過檢驗測量，本工程所有抽測的鋁板表面涂膜膜厚均達到了260μm以上，且涂膜厚度誤差值控制在±5μm以內，噴涂厚度均勻（圖6）。

圖6

同時采用色差儀對噴涂的鋁板板面進行數據測量檢驗，確保噴涂的色值更接近鋁板小樣調色的標準值，減小色差問題。將每一塊鋁板與樣板的顏色進行抽測對比，并記錄測量數據，通過色差計算公式來計算綜合色差值ΔE。色差值檢測結果為ΔE≤2.0（圖7），并滿足線性變化曲線，視覺效果良好，符合本工程項目中對于漸變色的控制要求。

圖7

進一步按GB/T 9754《色漆和清漆 不含金屬顏料的色漆漆膜的20°、60°和85°鏡面光澤的測定》中的相關要求檢驗噴涂后鋁板的表面光澤度。采用光澤計在60°入射角進行測定，測得的數據顯示同一顏色板塊之間的光澤度（60°）偏差均控制在不大于±5GU的允許偏差范圍內。另外我們選取了噴涂的板塊樣板，將同一板塊分成左右兩部分，其中一半用不透光黑色包裹，另一半則直接暴露在外，同時放在太陽底下曝曬并定期淋水，驗證其在自然條件下顏色的變化。由于受項目工期等因素的影響，該測試連續持續進行曝曬30d后，鋁板表面的色差及光澤度在儀器測量數據下，均沒有發生明顯的變化，能夠保證噴涂的耐久性。

5 結束語

本工程棧橋鋁板欄桿目前已順利施工完畢并投入使用，其多變的造型、艷麗多彩的漸變色調，在夜晚燈光的照耀下格外靚麗（圖8），已然成為公園中一道獨特的風景線。隨著工程項目中鋁板的應用越來越廣泛，其表面處理工藝讓我們有了更多的關注點和特殊需求。本文通過對鋁板表面噴涂工藝的深入技術應用研究，解決了漸變色彩在噴涂工藝中的相關技術難點，取得了很好的效果體現。同時通過本工程的項目應用，進一步對相關技術工藝措施和施工經驗進行總結，期望能夠為今后的類似漸變色彩工程提供一些技術借鑒和參考。