浅谈汽车涂料闪烁度的影响因素研究

刘阳燕，谭宏刚，黄 勇，蓝成吉 （东风柳州汽车有限公司，广西柳州 545000）

0 引言

汽车涂装的目的是除了提高车身的耐腐蚀性，延长使用年限之外，还使得汽车具有优良的外观和装饰性，提升车身的感官质量。汽车涂料金属感是评价感官质量的重要指标，目前行业内对此研究较少。涂料中具有金属“闪光效果”的颜料称为效应颜料，效应颜料包含铝粉以及珠光粉［1］。涂料的金属感是来自色漆层中的效应颜料（铝粉以及珠光粉）的闪烁度。为了进一步了解涂料闪烁度的影响因素，下面从涂料类型、效应颜料、喷涂方式3 个方面对汽车涂料闪烁度的影响进行研究。

1 涂料闪烁度的介绍

2018 年，为了满足国家和地方的相关环保要求，我司新建涂装生产线，将老生产线的溶剂型3C2B 工艺改为紧凑型水性3C1B 工艺。

新开发的水性涂料需要与原溶剂型涂料的颜色保持一致。而颜色可以通过Lab值进行确定。其中L代表明度，当L为正值时表示颜色偏浅，当L为负值时表示颜色偏深；a值代表红绿色相，当a为正值时表示颜色偏红相，当a为负值时表示颜色偏绿相；b值代表黄蓝色相，当b值为正值时表示颜色偏黄相，当b值为负值时表示颜色偏蓝相。分别在阴天及晴天对喷涂溶剂型涂料及水性涂料的驾驶室进行目视评价：在阴天的情况下，两种驾驶室没明显差异；但在晴天阳光充足的条件下，水性涂料的金属感相比溶剂型的金属感更低。为了了解其中的差异，对涂料的金属感作进一步的分析和研究。

在阳光照射下，涂料的金属感是来自色漆层中效应颜料（铝粉和珠光粉）的闪烁度（S_G）。闪烁区域（Sa）代表区域内闪烁效应颜料的多少，闪烁强度（Si）代表区域内闪烁效应颜料的强弱。

涂料的金属感可以用闪烁度来量化。采用BYK色差仪进行测量时，闪烁度S_G 数值越大，则说明涂料的闪烁度越高，金属感也就越强。某红色金属漆的闪烁度（S_G）测量值见表1，由于闪烁度在照射角度15°时影响最大，则此红色金属漆的闪烁度可以量化为4.1。

表1 红色漆闪烁度测量值Table 1 The measuring value of scintillation degree of the red paint

2 涂料闪烁度的影响因素

2.1 涂料类型对闪烁度的影响

涂料的类型可以分为溶剂型涂料和水性涂料。由于效应颜料铝粉裸露在水中，会与水发生化学反应：2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑。所以水性涂料用铝粉在生产过程中必须预先进行包覆处理，而包覆后会减弱入射光的反射强度。

由表2 可见，在同等条件下（同样的效应颜料数量及粒径），闪烁度在照射角度15°时影响最大，溶剂型涂料的闪烁度明显高于水性涂料。

2.2 效应颜料对闪烁度的影响

效应颜料的粒径越大、添加量越多，涂料的闪烁度越高。效应颜料的粒径越大，排列越不平整，平滑度相对会更差。效应颜料的粒径越大，形成的空隙则越大（图1a），在烘烤过程中出现气泡针孔的概率就会增加；反之，效应颜料的粒径越小，排列更平整，平滑度更好（图1b）。

图1 不同粒径效应颜料的示意图Figure 1 Schematic of effect pigments with different particle size

一般情况下，效应颜料的添加量越多，闪烁度会越高。此外，增加涂料中的玻璃珠光粉的含量也可以提升涂料的闪烁度，同时可以保持涂料的Lab不变。但是玻璃珠光粉的硬度很高，过量会加速机器人杯头的磨损，一般建议玻璃珠光粉的添加量控制在8 ‰（质量分数）。效应颜料数量对红色漆闪烁度的影响见表3。

表3 效应颜料添加量对红色漆闪烁度的影响Table 3 Effect of pigment quantity on scintillation degree of the red paint

由表3 可见，在同样采取3C1B 涂装工艺、空气喷涂方式的情况下，通过对某红色金属漆添加玻璃珠光粉，可以提升涂料的闪烁度，而且玻璃珠光粉的添加量越大，涂料的闪烁度越高。

2.3 喷涂方式对闪烁度的影响

喷涂方式可以分为空气喷涂和静电喷涂。空气喷涂上漆率比较低（30 %～40 %），效应颜料水平排列多，排列方向一致，呈镜面反射（图2a）；静电喷涂由于电场的作用使涂膜中的铝粉片与被涂物呈垂直排列状态，静电喷涂上漆率高（60 %～80 %），效应颜料水平排列少，排列方向不一致，呈漫反射（图2b）。

图2 空气喷涂和静电喷涂效应颜料示意图Figure 2 Schematic diagrams of effect pigment by air spraying and by electrostatic spraying

在某红色金属漆中添加质量分数3 ‰的玻璃珠光粉，并且分别采用空气喷涂及静电喷涂方式进行喷涂，研究不同的喷涂方式对涂料闪烁度的影响，结果见表4。

表4 不同喷涂方式对涂料闪烁度的影响Table 4 Effect of different spraying method on scintillation degree of the red coatings

由表4 可见，空气喷涂（S_G）15°为5.4，静电喷涂的（S_G）15°为4.9，这说明对于同样的涂料，采用空气喷涂的涂料闪烁度相比静电喷涂的更高。

闪烁度理论上可以对涂料的金属感进行一个量化，但是经过观察研究，闪烁度数值并不能完全与目视金属感的感官质量挂钩。将同类型的涂料进行对比，闪烁度越高，目视涂料金属感也会越高，但是如果将相同闪烁度的水性涂料和溶剂型涂料进行比对，溶剂型的金属感目视效果比水性涂料更好，这主要与水性涂料的效应颜料由树脂包裹的原因有关。

3 闪烁度对色差的影响

由于闪烁度会影响个人的感官评价，在闪烁度不同，Lab值相同的情况下，也会出现目视色差的问题，所以在颜料开发阶段，不仅要控制涂料的Lab值的范围，而且也要对闪烁度进行管控，这样才能保证目视的色差一致。图3 为翼子板与前保险杠目视色差示意图。

图3 翼子板与前保险杠目视色差示意图Figure 3 Visual color difference between the fender plate and the front guard

由图3 可见，翼子板与前保险杠的Lab值基本一致，且在阴天的情况下目视效果良好，但是由于闪烁度相差太大，导致在阳光直射下目视差异极大，前保险杠基本无明显的闪烁感，而翼子板的闪烁感明显，从而导致了目视的色差。

4 结语

涂料金属感是评价感官质量的重要指标，通过涂料类型、效应颜料、喷涂方式对涂料闪烁度影响进行研究，为进一步提高涂料的感官质量提供了方向。另外，提出了闪烁度差异会导致目视色差的概念，通过在涂料开发阶段，对闪烁度的指标进行管控，可以保证涂料的色差匹配性。