空調(diào)柜機注塑件色差研究分析

羅召平

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519000）

引言

伴隨我國經(jīng)濟水平提高，人民生活水平的提升，消費者對家電產(chǎn)品的追求已經(jīng)從基本的產(chǎn)品功能基礎(chǔ)需求拓寬到產(chǎn)品外觀、形狀、功能等多方位的需求?？照{(diào)作為家電產(chǎn)品常見的電器，其外觀要求也是在不斷的提升?？照{(diào)室內(nèi)機外觀普遍采用注塑件作為外觀，其色差控制工藝往往是企業(yè)生產(chǎn)制造過程較為困難的一個環(huán)節(jié)，本文針對某款A(yù)柜機生產(chǎn)過程存在的色差問題進行分析探討。

1 顏色的基本知識

1.1 色差的基本知識

色差[1]指的是測量的顏色與其標(biāo)準(zhǔn)色之間存在的差異，這種差異也是人的肉眼所觀察的顏色與其標(biāo)準(zhǔn)色之間存在的差異。我們都知道，顏色的要素主要包括色調(diào)、色相、彩度及明度。

色調(diào)是彩色之間相互區(qū)別的重要特性，可以認為色調(diào)是顏色“質(zhì)”的方面的具體體現(xiàn)。色相則是主要用來區(qū)別色度的一種名稱，也是一種基本的要素，彩度也被稱為色彩飽和度，它所主要表達是一種顏色的純粹性。明度是指色彩的明亮程度，主要與物體本身光反射有關(guān),對于明度的判斷，主要取決于明亮的感覺，這種感覺又明顯受到過去的經(jīng)驗的影響。

1.2 空調(diào)外觀件的色差

目前行業(yè)內(nèi)，空調(diào)產(chǎn)品的外觀普遍采用注塑件，目前注塑件采用的原料有ABS、HIPS、PC/ABS、PP、PC，其中最為常見為ABS和HIPS。在空調(diào)塑料外觀件中，色差通常有幾種情況，其一，同一零件，不同批次之間存在色差；其二，同一批次之間的不同零件存在色差；其三，一臺空調(diào)中，兩個或者兩個以上外觀件相互之間存在色差，比如面板與導(dǎo)風(fēng)板之間存在色差（如圖1）。

圖1 空調(diào)導(dǎo)風(fēng)板與面板體零件色差

1.3 色差的判定方法和儀器

空調(diào)室內(nèi)機是放置在室內(nèi)，入消費者第一眼便是空調(diào)的外觀，因此空調(diào)生產(chǎn)廠商在空調(diào)外觀色差的控制上在其生產(chǎn)流程有著嚴格的控制要求和標(biāo)準(zhǔn)，注塑件色差的成因除了客觀條件外，還取決于人為主觀的判斷，為了對注塑件顏色做出準(zhǔn)確的判斷，注塑件色差判定方法目前行業(yè)內(nèi)主要采用目視法和儀器測色法。

1.3.1 目測法

目測法[2]，就是在規(guī)定的光源條件下，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣板及色差限度樣板進行核對檢驗。通過對比色差范圍，判斷注塑件產(chǎn)品是否合格。

空調(diào)到顧客手中第一視覺為空調(diào)外觀件，因此，在空調(diào)外觀注塑件的色差判定，首先要考慮簡單的目測判定，其原則如下：

1）觀察者視覺應(yīng)無色盲，視力正常，原則上在D65標(biāo)準(zhǔn)光源下進行；

2）觀察距離約為0.5～1 m，應(yīng)變換觀察角度；

3）在觀察視場，應(yīng)只有參照物體；

4）為了防止眼睛視覺疲勞帶來誤差，觀察者應(yīng)在旁邊的中性灰色上看幾秒鐘之后再進行比色。

1.3.2 儀器測色法

儀器測色法，通過專業(yè)的色差儀，對標(biāo)準(zhǔn)樣板和試樣樣板的色差進行檢測，色差儀種類多，只是檢測注塑件色差，普通的色差計就可以滿足檢測需求。圖2為色差儀圖片。

圖2 色差儀

注塑件的色差判斷通常使用LAB顏色空間。LAB色彩模型是由L（明度）、A（顏色）、B（顏色）3個要素組成。

國際照明委員會[3]（簡稱CIE）在1976年推出的色差公式廣泛應(yīng)用， LAB 顏色空間的色差公式：

式中：

ΔE—表示色差值，值越大表明色差越嚴重；

L—代表環(huán)境亮度，數(shù)據(jù)越大，表示越亮，當(dāng)L=0時表示黑色，L=100時，表示白色；

a—代表綠色到紅色的變化分量數(shù)值；

b—代表藍色到黃色的變化分量數(shù)值。

先設(shè)定色差對比的標(biāo)準(zhǔn)，即對標(biāo)準(zhǔn)樣板（封樣板）進行測量，屏幕顯示封樣板L、a、b數(shù)值。然后即可對待測樣品進行色差測量測量結(jié)果顯示。

通過儀器測量產(chǎn)品，得到對應(yīng)產(chǎn)品的色差值，或者與標(biāo)準(zhǔn)模版比對數(shù)據(jù)，可將色差從主觀的判斷引入到依靠于數(shù)據(jù)的，建立色差控制標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)從主觀判斷轉(zhuǎn)為可量化數(shù)據(jù)的判斷，圖3為粉末圖料樣板，圖4為色差測試儀數(shù)值。

圖3 粉末圖料樣板

圖4 色差測試儀

2 影響注塑件色差的因素分析

以某公司生產(chǎn)某款A(yù)柜機為例，該柜機為某公司新開發(fā)產(chǎn)品，注塑外觀共有6種零件（見表1），全部采用ABS原料注塑，在新產(chǎn)品生產(chǎn)初期，6種外觀零均反復(fù)出現(xiàn)色差問題，對該司的生產(chǎn)管控，質(zhì)量控制造成了較大的影響，影響消費者的體驗。

表1 柜機注塑外觀件零件清單

不合格零件整體色調(diào)偏黃色，色差值ΔE達到1.5，圖5、圖6為A柜機面板和底盤的色差對比，對該產(chǎn)品的注塑件色差進行深入分析。

圖5 面板色差

圖6 底盤色差

2.1 原料因素

A柜機面板注塑采用ABS-TR-920塑膠為原料，經(jīng)深入反查，使用的原材料樹脂本身就存在色差，對原材料廠家不同日期的生產(chǎn)的樣板進行色差測試，數(shù)據(jù)和狀態(tài)如圖7。

圖7 不同批次樣板色差值

通過對A柜機的面板原材料色差測試，可以得出原材料本身對塑料制品的顏色、光澤度有很大影響，同廠家不同生產(chǎn)批次，因為生產(chǎn)日期不一致都會直接導(dǎo)致注塑成型的產(chǎn)品存在明顯的色差。

2.2 色母因素

色母的全稱是色母粒，用途就是在塑膠上和膠料制品中，用來達到一定的顏色效果。色母的使用有很多的好處和優(yōu)點，色母是注塑件產(chǎn)生色差的一個重要因素，A柜機為某公司的新品，其出風(fēng)板的注塑工藝采用較為特殊的背噴方式，即注塑件生產(chǎn)出來后，需要二次噴涂，且涂料噴至零件內(nèi)側(cè)，與其它零件噴外表面方式有所不同。

在新品試驗階段引進了新的色母廠家，在生產(chǎn)初期該缺乏對新引進色母的色差控制，A柜機的6種外觀件，色母使用的廠家和批次日期均未進行相應(yīng)的管控，新引進廠家的色母與其它成熟廠家色母存在較大的色差，此為造成A柜機不同注塑件存在色差的一個因素。

2.3 加工工藝

在注塑件染色加工過程中，料筒溫度、注塑過程模具溫度、背壓、設(shè)備工藝、環(huán)境清潔度都會導(dǎo)致注塑件色差。因此就需要保持注塑設(shè)備、環(huán)境的一致性，穩(wěn)定的注塑工藝是保證注塑件色差在合格范圍內(nèi)的關(guān)鍵一環(huán)，注塑選型不符也會直接影響色差。

A柜機為立式柜機，因零件的整體長度達1.8 m，對注塑工藝機床要求較高，模具噸位能力已接近設(shè)計噸位上限，因此注塑過程溫度均勻度較差，造成產(chǎn)品局部存在色差，因此針對此款特殊產(chǎn)品，通過調(diào)整模具和注塑工藝參數(shù)進行改進，具體為將模具噸位采用往上一級的方式調(diào)整，如設(shè)計為80 t模具，生產(chǎn)則采用更高一級的，可采用120 t。

3 注塑件外觀色差控制

結(jié)合以上分析，注塑件色差原因，大的方向主要在原材料、色母、注塑設(shè)備模具、生產(chǎn)過程監(jiān)控四方面影響，每方面的影響因素又包含了很多內(nèi)在因素。

結(jié)合空調(diào)注塑件色差產(chǎn)生產(chǎn)原因，以A柜機為例，其外觀色差，從如下幾方面進行管控。

3.1 嚴格控制原材料色差和存儲管理

原材料入廠色差控制。目前注塑件的原材料的基本上是委外采購，應(yīng)將色差焦點放在原材料控制，建立原材料色差標(biāo)準(zhǔn)，在入廠環(huán)節(jié)以色板為基準(zhǔn)，利用色差儀測試進行比對，基準(zhǔn)參照如下：

1）淺顏色零件：著色劑△E≤0.5；

2）深顏色零件：著色劑△E≤0.8；

3）對ABS、HIPS白系列色母除了控制△E外，還要求△a[-0.3，0.1]，△b[-0.5，0]在范圍內(nèi)；

4）對白系列拉粒原料除△E要求外，還要求△b[-0.5，0]范圍內(nèi)。

原材料的存儲管理管控標(biāo)準(zhǔn)。研究表明[4]存儲環(huán)境也會影響到原材料的色差，在30 ℃、40 ℃條件下放置168 h，色差基本沒有變化，在50 ℃條件下放置168 h，除PC/ABS料在0.5以內(nèi)，其余材料的ΔE值（色差）變化在1.0以上，色差變化很大，因此環(huán)境溫度將會直接影響原料的色差。

3.2 注塑設(shè)備選型和過程模具保全

注塑件的種類規(guī)格眾多，A柜機零件整體長度尺寸在注塑件生產(chǎn)中是較大的一種，因此選用模具時，要充分考慮長尺寸帶來的變化，在模具選用初期，應(yīng)當(dāng)充分考慮模具頓位和產(chǎn)品的匹配程度，對于特殊尺寸零件，模具頓位要充足。

注塑模具生產(chǎn)過程保全必須按照工藝要求、規(guī)范進行操作，重點如下有：①模溫、冷卻水控制要求：模具進出水必須配置塑料管流量計判定運水的流量及水路是否堵塞、冷凍水溫度控制范圍：冷凍水溫度（15±3）℃，回水溫差≤5 ℃；②重點受控工藝參數(shù)：注塑時間、保壓時間、冷卻時間三大時間，三大時間變更必須充分驗證，對應(yīng)的管理部門確認方可調(diào)整；③日常設(shè)備保全：模具在生產(chǎn)中的維護，是對模具壽命的重要保障，生產(chǎn)一定數(shù)量和時間后（具體以模具的使用情況而定）。

3.3 消除色母因素。

色母影響色差主要是兩方面影響。一為本身色母之間存在色差，使用前可將色母重新混合后再使用，以減少色母本身混合不均造成的色差；二為色母和母料混合上出現(xiàn)異常，受靜電影響，容易出現(xiàn)混合不均從而導(dǎo)致色差，此問題可引進失重式配色機解決。其原理為：利用料斗內(nèi)色母減少重量等于螺桿實際擠出的色母重量，采用配方批次計量的方式，通過電機勻速旋轉(zhuǎn)帶動色母料均勻向前輸送,采用稱重傳感器，重量和速度信號組成雙反饋控制系統(tǒng)，通過邏輯控制器自動計算出色母實際流量，并與所設(shè)流量對比，根據(jù)之間的偏差實時修正電機轉(zhuǎn)速，確保色母機快速穩(wěn)定精準(zhǔn)喂料，而且不受色母粒體積和堆積密度變化的影響。

新色母控制。新色母種類繁多，要求開發(fā)周期短，而配制、送樣料、打樣、確認等客觀需要一定的周期，特建立新色母入廠控制流程，如圖9。

圖9 新色母廠家管控流程

3.4 嚴格管控注塑過程工藝參數(shù)

注塑過程中，工藝參數(shù)也是影響產(chǎn)品色差極其關(guān)鍵的一個因素。工藝參數(shù)對注塑件色差影響體現(xiàn)在兩方面，一為本身注塑模具在生產(chǎn)之前設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，注塑模具的調(diào)機參數(shù)需要經(jīng)驗豐富的工人進行，除一些設(shè)定的硬性標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)外，很多工藝參數(shù)的確定，需要臨時摸索確定；二為生產(chǎn)過程中模具對于工藝參數(shù)一致性，穩(wěn)定性。注塑過程中工藝參數(shù)波動，可能會直接產(chǎn)生零件色差，過程的工藝參數(shù)監(jiān)控難度較大，可采用電腦連網(wǎng)實行監(jiān)控方式，并安裝報警器，目視化，有異常能第一時間發(fā)現(xiàn)并調(diào)整。

以射嘴為例，不同材料的參數(shù)在不同階段的溫度和冷卻時間要求設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)也不同（見表2）。

表2 不同材料射嘴溫度和冷卻時間

4 總結(jié)

空調(diào)注塑件的色差控制是一個系統(tǒng)的全流程的控制體系，可以從原材料的入廠存儲、注塑設(shè)備選型和過程模具保全、色母控制、模具工藝參數(shù)管控，在檢驗手段上，可以采用行業(yè)內(nèi)較為常見的建立色板，使用儀器測量色差，封樣板的方式進行過程管控，從而達到提升空調(diào)塑料外觀件的色差控制。