劉陽燕，譚宏剛，黃 勇，藍(lán)成吉 （東風(fēng)柳州汽車有限公司，廣西柳州 545000）

0 引言

汽車涂裝的目的是除了提高車身的耐腐蝕性，延長使用年限之外，還使得汽車具有優(yōu)良的外觀和裝飾性，提升車身的感官質(zhì)量。汽車涂料金屬感是評(píng)價(jià)感官質(zhì)量的重要指標(biāo)，目前行業(yè)內(nèi)對(duì)此研究較少。涂料中具有金屬“閃光效果”的顏料稱為效應(yīng)顏料，效應(yīng)顏料包含鋁粉以及珠光粉［1］。涂料的金屬感是來自色漆層中的效應(yīng)顏料（鋁粉以及珠光粉）的閃爍度。為了進(jìn)一步了解涂料閃爍度的影響因素，下面從涂料類型、效應(yīng)顏料、噴涂方式3 個(gè)方面對(duì)汽車涂料閃爍度的影響進(jìn)行研究。

1 涂料閃爍度的介紹

2018 年，為了滿足國家和地方的相關(guān)環(huán)保要求，我司新建涂裝生產(chǎn)線，將老生產(chǎn)線的溶劑型3C2B 工藝改為緊湊型水性3C1B 工藝。

新開發(fā)的水性涂料需要與原溶劑型涂料的顏色保持一致。而顏色可以通過Lab值進(jìn)行確定。其中L代表明度，當(dāng)L為正值時(shí)表示顏色偏淺，當(dāng)L為負(fù)值時(shí)表示顏色偏深；a值代表紅綠色相，當(dāng)a為正值時(shí)表示顏色偏紅相，當(dāng)a為負(fù)值時(shí)表示顏色偏綠相；b值代表黃藍(lán)色相，當(dāng)b值為正值時(shí)表示顏色偏黃相，當(dāng)b值為負(fù)值時(shí)表示顏色偏藍(lán)相。分別在陰天及晴天對(duì)噴涂溶劑型涂料及水性涂料的駕駛室進(jìn)行目視評(píng)價(jià)：在陰天的情況下，兩種駕駛室沒明顯差異；但在晴天陽光充足的條件下，水性涂料的金屬感相比溶劑型的金屬感更低。為了了解其中的差異，對(duì)涂料的金屬感作進(jìn)一步的分析和研究。

在陽光照射下，涂料的金屬感是來自色漆層中效應(yīng)顏料（鋁粉和珠光粉）的閃爍度（S_G）。閃爍區(qū)域（Sa）代表區(qū)域內(nèi)閃爍效應(yīng)顏料的多少，閃爍強(qiáng)度（Si）代表區(qū)域內(nèi)閃爍效應(yīng)顏料的強(qiáng)弱。

涂料的金屬感可以用閃爍度來量化。采用BYK色差儀進(jìn)行測量時(shí)，閃爍度S_G 數(shù)值越大，則說明涂料的閃爍度越高，金屬感也就越強(qiáng)。某紅色金屬漆的閃爍度（S_G）測量值見表1，由于閃爍度在照射角度15°時(shí)影響最大，則此紅色金屬漆的閃爍度可以量化為4.1。

表1 紅色漆閃爍度測量值Table 1 The measuring value of scintillation degree of the red paint

2 涂料閃爍度的影響因素

2.1 涂料類型對(duì)閃爍度的影響

涂料的類型可以分為溶劑型涂料和水性涂料。由于效應(yīng)顏料鋁粉裸露在水中，會(huì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑。所以水性涂料用鋁粉在生產(chǎn)過程中必須預(yù)先進(jìn)行包覆處理，而包覆后會(huì)減弱入射光的反射強(qiáng)度。

由表2 可見，在同等條件下（同樣的效應(yīng)顏料數(shù)量及粒徑），閃爍度在照射角度15°時(shí)影響最大，溶劑型涂料的閃爍度明顯高于水性涂料。

2.2 效應(yīng)顏料對(duì)閃爍度的影響

效應(yīng)顏料的粒徑越大、添加量越多，涂料的閃爍度越高。效應(yīng)顏料的粒徑越大，排列越不平整，平滑度相對(duì)會(huì)更差。效應(yīng)顏料的粒徑越大，形成的空隙則越大（圖1a），在烘烤過程中出現(xiàn)氣泡針孔的概率就會(huì)增加；反之，效應(yīng)顏料的粒徑越小，排列更平整，平滑度更好（圖1b）。

圖1 不同粒徑效應(yīng)顏料的示意圖Figure 1 Schematic of effect pigments with different particle size

一般情況下，效應(yīng)顏料的添加量越多，閃爍度會(huì)越高。此外，增加涂料中的玻璃珠光粉的含量也可以提升涂料的閃爍度，同時(shí)可以保持涂料的Lab不變。但是玻璃珠光粉的硬度很高，過量會(huì)加速機(jī)器人杯頭的磨損，一般建議玻璃珠光粉的添加量控制在8 ‰（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。效應(yīng)顏料數(shù)量對(duì)紅色漆閃爍度的影響見表3。

表3 效應(yīng)顏料添加量對(duì)紅色漆閃爍度的影響Table 3 Effect of pigment quantity on scintillation degree of the red paint

由表3 可見，在同樣采取3C1B 涂裝工藝、空氣噴涂方式的情況下，通過對(duì)某紅色金屬漆添加玻璃珠光粉，可以提升涂料的閃爍度，而且玻璃珠光粉的添加量越大，涂料的閃爍度越高。

2.3 噴涂方式對(duì)閃爍度的影響

噴涂方式可以分為空氣噴涂和靜電噴涂?？諝鈬娡可掀崧时容^低（30 %～40 %），效應(yīng)顏料水平排列多，排列方向一致，呈鏡面反射（圖2a）；靜電噴涂由于電場的作用使涂膜中的鋁粉片與被涂物呈垂直排列狀態(tài)，靜電噴涂上漆率高（60 %～80 %），效應(yīng)顏料水平排列少，排列方向不一致，呈漫反射（圖2b）。

圖2 空氣噴涂和靜電噴涂效應(yīng)顏料示意圖Figure 2 Schematic diagrams of effect pigment by air spraying and by electrostatic spraying

在某紅色金屬漆中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)3 ‰的玻璃珠光粉，并且分別采用空氣噴涂及靜電噴涂方式進(jìn)行噴涂，研究不同的噴涂方式對(duì)涂料閃爍度的影響，結(jié)果見表4。

表4 不同噴涂方式對(duì)涂料閃爍度的影響Table 4 Effect of different spraying method on scintillation degree of the red coatings

由表4 可見，空氣噴涂（S_G）15°為5.4，靜電噴涂的（S_G）15°為4.9，這說明對(duì)于同樣的涂料，采用空氣噴涂的涂料閃爍度相比靜電噴涂的更高。

閃爍度理論上可以對(duì)涂料的金屬感進(jìn)行一個(gè)量化，但是經(jīng)過觀察研究，閃爍度數(shù)值并不能完全與目視金屬感的感官質(zhì)量掛鉤。將同類型的涂料進(jìn)行對(duì)比，閃爍度越高，目視涂料金屬感也會(huì)越高，但是如果將相同閃爍度的水性涂料和溶劑型涂料進(jìn)行比對(duì)，溶劑型的金屬感目視效果比水性涂料更好，這主要與水性涂料的效應(yīng)顏料由樹脂包裹的原因有關(guān)。

3 閃爍度對(duì)色差的影響

由于閃爍度會(huì)影響個(gè)人的感官評(píng)價(jià)，在閃爍度不同，Lab值相同的情況下，也會(huì)出現(xiàn)目視色差的問題，所以在顏料開發(fā)階段，不僅要控制涂料的Lab值的范圍，而且也要對(duì)閃爍度進(jìn)行管控，這樣才能保證目視的色差一致。圖3 為翼子板與前保險(xiǎn)杠目視色差示意圖。

圖3 翼子板與前保險(xiǎn)杠目視色差示意圖Figure 3 Visual color difference between the fender plate and the front guard

由圖3 可見，翼子板與前保險(xiǎn)杠的Lab值基本一致，且在陰天的情況下目視效果良好，但是由于閃爍度相差太大，導(dǎo)致在陽光直射下目視差異極大，前保險(xiǎn)杠基本無明顯的閃爍感，而翼子板的閃爍感明顯，從而導(dǎo)致了目視的色差。

4 結(jié)語

涂料金屬感是評(píng)價(jià)感官質(zhì)量的重要指標(biāo)，通過涂料類型、效應(yīng)顏料、噴涂方式對(duì)涂料閃爍度影響進(jìn)行研究，為進(jìn)一步提高涂料的感官質(zhì)量提供了方向。另外，提出了閃爍度差異會(huì)導(dǎo)致目視色差的概念，通過在涂料開發(fā)階段，對(duì)閃爍度的指標(biāo)進(jìn)行管控，可以保證涂料的色差匹配性。