浅析渐变色铝板栏杆的应用研究

顾正浩 苏州苏明装饰股份有限公司

1 前言

栏杆作为建筑装饰的重要组成部分，在我们的生活中处处可见，不仅能起到防护作用，还能起到很好的景观美化作用。随着人们对美好生活的不断追求，栏杆不仅在形式上变得多姿多样，有木质、型钢、不锈钢、玻璃等不同材质的，而且对美观度的需求也是越发强烈，更是在不断追求各种鲜艳颜色的变化，这给室外栏杆的应用增加了更多的困难和挑战。

铝板栏杆一般都是采用3mm厚铝单板面板结合钢龙骨骨架的应用手法，制作工艺比较普通，呈现的立面效果也很一般，而且铝板表面一般采用的是氟碳喷涂或粉末喷涂处理工艺，表面颜色受制于所采用的无机颜料的特性，因此一些特别鲜艳的颜色是无法实现的。若在造型和颜色上有特殊要求的项目，显然是无法满足建筑师和业主的需求。本文通过研究如何在铝板表面实现彩色渐变色的相关技术工艺措施，以弥补栏杆在鲜艳色彩应用及表面处理上的技术不足。

2 项目概况

本工程主要是涉及约1300多米的栈桥铝板栏杆（图1）。该项目位于昆山市中心公园，在地理位置上与昆山杜克（智谷）小镇相邻，采用了紫色渐变、青色渐变、过渡色以及整体造型多变的特色栈桥铝板栏杆，与其周边的湖滨风情商业街交相呼应，成为该商业板块一道亮丽的风景线，能够形成较好的人文魅力和生活环境，从而提升项目的整体品质。

图1

铝板栏杆的设计采用了隐藏式连接固定，其立柱采用316不锈钢材质，铝板面板镂空部位采用激光切割以保证加工精度和品质；同时采用了7mm厚板块，通过增加铝板的厚度以满足自身的结构受力要求。本工程中的栏杆铝板数量较大，设计采用的是连续渐变彩色的效果，而之前鲜有相关铝板渐变彩色喷涂的工程案例。为满足业主等各方对此栏杆工程在安全、质量、观感等各方面的高标准、高要求，项目中如何实现彩色喷涂，提高栏杆铝板渐变色的喷涂质量，是控制整个工程质量的关键要素，同时也是该项目最终能否实现目标的施工重点和难点。

3 工艺方案研究

我们知道，铝板表面的处理工艺主要有阳极氧化、粉末喷涂和氟碳喷涂三种方式。

阳极氧化是通过电解的方式在金属表面形成氧化膜，氧化膜具有多孔特性，其染料分子通过氧化膜的物理和化学吸附，能够积存于铝板表层而使铝板显色。但该处理工艺通常是着色色调不鲜艳，着色色彩的选择也比较单一且无连续性，更无法在同一板块上实现附着不同的渐变颜色肌理效果。因此结合本工程对铝板表面颜色的处理要求，阳极氧化是首先被我们排除的技术方案。

粉末喷涂和氟碳喷涂均是利用静电喷涂的原理在金属表面形成涂层的方式，其主要区别在于两者采用的涂料不同。粉末喷涂采用的主要是热固聚酯或环氧聚酯类粉末涂料，是无溶剂的固体性涂料。粉末喷涂涂层的最大弱点是在室外太阳紫外线的长期照射下，一般2~5年就会由于自然褪色而产生明显色差，因此一般在室内部位应用较多，不适合在室外恶劣环境下的长期使用。而氟碳喷涂采用的是PVDF溶剂型液体涂料，是一种液态喷涂方式，即使处在风吹日晒的室外环境中，也能够保持铝板表面长久的光泽度和不褪色，通常耐久性可达20年以上，因此是室外金属表面处理的首选喷涂工艺方案。

从上述的分析来看，毫无疑问本工程的栈桥铝板栏杆我们应该选用的就是氟碳喷涂处理工艺，但该工艺依然存在一个技术问题没有得到解决——如何实现渐变色彩的效果？这就是喷涂颜料的选择问题，对此我们需要从铝板表面实现颜色的源头去找寻答案。

在喷涂工艺中起到表面美观和上色作用的主要是其中的颜料成分，通常分为无机颜料和有机颜料两大类。无机颜料的主要特点是耐候性好、色相稳定、颜色覆盖力强且成本较低等，但在鲜艳度上相比有机颜料是其最大的弱点。而有机颜料的主要特点恰恰是颜色鲜度明亮、色相的可调剂范围宽、上色力高等优势。但是有机颜料往往有耐光耐候性较差、颜色覆盖力较差且成本相对较高等不足。因此从颜料的主要特点分析，长期在室外使用的金属表面喷涂在选择使用无机颜料上具有一定的优势，而同时从本项目的应用场景来看，又是需要有机颜料所带来的着色特点，才有可能实现我们的渐变色彩效果。

另外，若根据上述分析采用氟碳喷涂的表面处理工艺，由于其具备优异的抗紫外线能力，是一般涂料所不及的。该处理工艺虽然技术成熟，但所采用的喷涂颜料一般为无机颜料，通过上述可知颜料颜色整体不够鲜艳且色彩偏暗，色相的渐变不够顺滑、自然，无法满足对本项目色彩的需求。综合以上的喷涂工艺及颜料的选择特性，我们大胆设想在采用氟碳喷涂工艺的同时，通过在常规无机颜料中加入有机颜料，采用混用的方式来调色从而达到所需要的色相，最终能够实现紫色渐变、青色渐变的整体渐变色彩效果。然而这种处理工艺，在这之前几乎没有可以借鉴的相关案例，我们决定通过制作样板来进一步验证该技术方案的可行性。

4 喷涂工艺实施要点

如何实现渐变色最佳的视觉效果，喷涂前的调色是重要环节之一。调色的目的是需要确保所有色相能够自然平滑的过渡。我们采用了国际标准CIELab色彩模式进行判定，它是一种基于生理特征且与设备无关的颜色模型，由亮度（L）、颜色通道（a）和颜色通道（b）三个要素组成。L指的是颜色的明暗度；a是指从深绿色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到亮粉红色（高亮度值）；b是指从亮蓝色（低亮度值）到灰色（中亮度值）再到黄色（高亮度值）。因此这种颜色混合后将产生具有明亮效果的色彩。所谓色差是指两个颜色样品综合色彩上的差异大小（ΔE）。其色差公式为：ΔE=（ΔL2+Δa2+Δb2）1/2。

针对本工程的铝板栏杆首先做了24块样板，每块样板平均分为5段共计120个点进行喷涂数据检测（图2）。目前市场上采用的氟碳喷涂处理工艺在如何实现渐变色方面尚不成熟，全部为手工喷涂调色操作，而且喷涂质量得不到有效控制，波动较大，在很大程度上影响到了板块的色差，使得偏差难以精确控制，造成实际喷涂后的样板色值偏差较大，板块之间渐变不自然。

图2

进一步通过调研分析后发现，采用油墨打印技术（图3），能打印出各种不同的颜色，且颜色鲜艳、饱满、均匀度好，渐变自然；颜色由设备计算机控制打印，无色差，完美满足立面色彩逐渐变化这一效果要求。那为什么不采用该工艺技术直接对铝板表面进行处理呢？虽然在色彩处理上油墨打印技术显现了它的绝对优势，但是打印的造价相比氟碳喷涂而言比较昂贵，而且最大的问题是对打印板块尺寸有限制，不具备工程应用推广价值。因此，可以通过油墨打印技术实现渐变色小样的调色（图4），然后再采用大面积的氟碳喷涂处理工艺来实现我们的喷涂目标。

图3

图4

通过上述一系列的研究分析后，我们采用了喷粉喷涂相结合的表面处理工艺，对颜色艳丽的部分加入有机颜料进行喷涂，其他部分采用常规的氟碳喷涂，以达到色彩的鲜艳度，并在面层增加清漆以保证其耐候性，实现连续渐变色的效果。本工程拟定的铝板喷涂工艺流程如图中所示（图5）。

图5

首先进行铝板表面底漆喷涂时，采用了氟碳喷涂工艺喷涂来封闭，能够有效提高铝板表面底漆的抗渗透能力，从而增强对其的有效保护，进而保证铝板表面的稳定性，具备较强的金属表面附着力，保证后续面漆喷涂涂层颜色稳定性和均匀性，有利于渐变色彩的实现。面漆涂层的颜色是最终设计效果的呈现，因此是在整个喷涂工艺中最为关键的。进行面漆喷涂时，采用了户外油墨专用打印机进行小样调色，将渐变色差控制在标定的合格范围内。为了增加面漆色彩的金属光泽，使外观更加颜色鲜明，在面漆层进行清漆涂层喷涂，清漆喷涂厚度控制在5μm~10μm。同时清漆层能够增强漆层在户外的抗外界侵蚀能力，维护面漆涂层的耐久性和稳定性。

在栏杆铝板板块表面喷涂完成后，通过测量铝板喷涂涂膜厚度来检测喷涂工艺的质量。按GB/T 4957《非磁性基体金属上非导电覆盖层 覆盖层厚度测量 涡流法》中规定的方法使用测厚仪进行测量。根据规范的相关要求，我们在每个完成喷涂的铝板上至少应选择5个合适的测量点(每个点约1cm2)测定待测涂层的厚度，每个测量点测3～5个读数，将平均值记为该点局部膜厚测量结果；各个测量点的局部膜厚测量结果的平均值记为待测涂层的平均膜厚测定值。经过检验测量，本工程所有抽测的铝板表面涂膜膜厚均达到了260μm以上，且涂膜厚度误差值控制在±5μm以内，喷涂厚度均匀（图6）。

图6

同时采用色差仪对喷涂的铝板板面进行数据测量检验，确保喷涂的色值更接近铝板小样调色的标准值，减小色差问题。将每一块铝板与样板的颜色进行抽测对比，并记录测量数据，通过色差计算公式来计算综合色差值ΔE。色差值检测结果为ΔE≤2.0（图7），并满足线性变化曲线，视觉效果良好，符合本工程项目中对于渐变色的控制要求。

图7

进一步按GB/T 9754《色漆和清漆 不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定》中的相关要求检验喷涂后铝板的表面光泽度。采用光泽计在60°入射角进行测定，测得的数据显示同一颜色板块之间的光泽度（60°）偏差均控制在不大于±5GU的允许偏差范围内。另外我们选取了喷涂的板块样板，将同一板块分成左右两部分，其中一半用不透光黑色包裹，另一半则直接暴露在外，同时放在太阳底下曝晒并定期淋水，验证其在自然条件下颜色的变化。由于受项目工期等因素的影响，该测试连续持续进行曝晒30d后，铝板表面的色差及光泽度在仪器测量数据下，均没有发生明显的变化，能够保证喷涂的耐久性。

5 结束语

本工程栈桥铝板栏杆目前已顺利施工完毕并投入使用，其多变的造型、艳丽多彩的渐变色调，在夜晚灯光的照耀下格外靓丽（图8），已然成为公园中一道独特的风景线。随着工程项目中铝板的应用越来越广泛，其表面处理工艺让我们有了更多的关注点和特殊需求。本文通过对铝板表面喷涂工艺的深入技术应用研究，解决了渐变色彩在喷涂工艺中的相关技术难点，取得了很好的效果体现。同时通过本工程的项目应用，进一步对相关技术工艺措施和施工经验进行总结，期望能够为今后的类似渐变色彩工程提供一些技术借鉴和参考。