淺談汽車涂料閃爍度的影響因素研究

劉陽燕，譚宏剛，黃 勇，藍成吉 （東風柳州汽車有限公司，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，還使得汽車具有優良的外觀和裝飾性，提升車身的感官質量。汽車涂料金屬感是評價感官質量的重要指標，目前行業內對此研究較少。涂料中具有金屬“閃光效果”的顏料稱為效應顏料，效應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顏料（鋁粉以及珠光粉）的閃爍度。為了進一步了解涂料閃爍度的影響因素，下面從涂料類型、效應顏料、噴涂方式3 個方面對汽車涂料閃爍度的影響進行研究。

1 涂料閃爍度的介紹

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

新開發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值進行確定。其中L代表明度，當L為正值時表示顏色偏淺，當L為負值時表示顏色偏深；a值代表紅綠色相，當a為正值時表示顏色偏紅相，當a為負值時表示顏色偏綠相；b值代表黃藍色相，當b值為正值時表示顏色偏黃相，當b值為負值時表示顏色偏藍相。分別在陰天及晴天對噴涂溶劑型涂料及水性涂料的駕駛室進行目視評價：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，對涂料的金屬感作進一步的分析和研究。

在陽光照射下，涂料的金屬感是來自色漆層中效應顏料（鋁粉和珠光粉）的閃爍度（S_G）。閃爍區域（Sa）代表區域內閃爍效應顏料的多少，閃爍強度（Si）代表區域內閃爍效應顏料的強弱。

涂料的金屬感可以用閃爍度來量化。采用BYK色差儀進行測量時，閃爍度S_G 數值越大，則說明涂料的閃爍度越高，金屬感也就越強。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。由于效應顏料鋁粉裸露在水中，會與水發生化學反應：2Al+6H2O=2Al（OH）3+3H2↑。所以水性涂料用鋁粉在生產過程中必須預先進行包覆處理，而包覆后會減弱入射光的反射強度。

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

2.2 效應顏料對閃爍度的影響

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

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

一般情況下，效應顏料的添加量越多，閃爍度會越高。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，過量會加速機器人杯頭的磨損，一般建議玻璃珠光粉的添加量控制在8 ‰（質量分數）。效應顏料數量對紅色漆閃爍度的影響見表3。

表3 效應顏料添加量對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，靜電噴涂上漆率高（60 %～80 %），效應顏料水平排列少，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量分數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行噴涂，研究不同的噴涂方式對涂料閃爍度的影響，結果見表4。

表4 不同噴涂方式對涂料閃爍度的影響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涂料的金屬感進行一個量化，但是經過觀察研究，閃爍度數值并不能完全與目視金屬感的感官質量掛鉤。將同類型的涂料進行對比，閃爍度越高，目視涂料金屬感也會越高，但是如果將相同閃爍度的水性涂料和溶劑型涂料進行比對，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顏料由樹脂包裹的原因有關。

3 閃爍度對色差的影響

由于閃爍度會影響個人的感官評價，在閃爍度不同，Lab值相同的情況下，也會出現目視色差的問題，所以在顏料開發階段，不僅要控制涂料的Lab值的范圍，而且也要對閃爍度進行管控，這樣才能保證目視的色差一致。圖3 為翼子板與前保險杠目視色差示意圖。

圖3 翼子板與前保險杠目視色差示意圖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，導致在陽光直射下目視差異極大，前保險杠基本無明顯的閃爍感，而翼子板的閃爍感明顯，從而導致了目視的色差。

4 結語

涂料金屬感是評價感官質量的重要指標，通過涂料類型、效應顏料、噴涂方式對涂料閃爍度影響進行研究，為進一步提高涂料的感官質量提供了方向。另外，提出了閃爍度差異會導致目視色差的概念，通過在涂料開發階段，對閃爍度的指標進行管控，可以保證涂料的色差匹配性。