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汽車已從傳統(tǒng)的交通工具進(jìn)階為非常普遍的代步工具，同時(shí)人們對汽車的要求已不局限于其使用價(jià)值，也開始關(guān)注和追求其外在的美觀性，而汽車涂料是其表達(dá)美觀的一個(gè)重要手段。隨著大眾審美的不斷提高，汽車涂料顏色種類越來越多，一些高彩度高金屬性產(chǎn)品不斷被研發(fā)出來，高彩度的紅色產(chǎn)品尤為多見（一般定義L*>27&C*>10的產(chǎn)品為高彩度產(chǎn)品）。

 

汽車涂料中提供顏色效果的涂層常被稱為底漆層或色漆層，與電泳漆、導(dǎo)電底漆和清漆不同，這類產(chǎn)品在開發(fā)階段除了要關(guān)注其性能外，還要花費(fèi)大量的精力調(diào)整其顏色，而且隨著后期產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用，還需要安排專人對其顏色的穩(wěn)定性進(jìn)行持續(xù)維護(hù)。一般而言，素色漆或單色漆無論是開發(fā)還是維護(hù)相對而言更容易，因?yàn)槠漕伾浞奖容^簡單可控。而對于大多數(shù)金屬漆而言，因含有不同種類的效果顏料，使得顏色配方成分相對復(fù)雜很多，開發(fā)起來難度也更大，需要綜合考慮著色顏料與效果顏料的種類及用量，只有材料用對了才能呈現(xiàn)出想要的顏色效果。

 

另外，與選材同等重要的是涂層結(jié)構(gòu)，對于高彩度紅色產(chǎn)品，目前有3種常規(guī)涂層結(jié)構(gòu)：第1種最為常見，即色漆配套透明清漆。這類產(chǎn)品彩度相對不是很高，開發(fā)起來較容易;第2種為色漆配套彩色清漆，這類產(chǎn)品彩度比較高，福特汽車顏色設(shè)計(jì)中用得比較多；第3種涂層結(jié)構(gòu)類似三涂層珠光白產(chǎn)品，是由色漆BC1（第1層色漆）素色漆加BC2（第2層色漆）金屬漆配套CC（透明清漆）組成。這類產(chǎn)品不但彩度高，且因金屬層被單獨(dú)作為一個(gè)涂層噴涂而使得閃爍度更高。除以上3種結(jié)構(gòu)外，另外一種新式噴涂結(jié)構(gòu)也在開始應(yīng)用，尤其是針對金屬顆粒比較細(xì)膩且彩度較高的紅色產(chǎn)品，其不但能滿足較高的色差要求還能有效降低材料成本，那就是BC1鋁粉漆加BC2透明紅色漆配套透明清漆的結(jié)構(gòu)。目前典型的產(chǎn)品應(yīng)用是馬自達(dá)的魂動(dòng)紅、魂晶紅，其高彩度高質(zhì)感的顏色外觀受到消費(fèi)者一致好評，因此也受到眾多汽車色彩設(shè)計(jì)師的青睞。此新涂層是否能降低材料成本要因產(chǎn)品而異，多數(shù)應(yīng)用常規(guī)涂層的紅色金屬產(chǎn)品，為確保其高彩度狀態(tài)，配方中會(huì)用到彩度較高且價(jià)格昂貴的紅彩鋁或紅珠光做效果，而BC1使用銀粉提供閃爍和產(chǎn)品遮蓋，其材料價(jià)格勢必會(huì)有所降低。

 

本文通過采用銀粉漆/透明紅色漆配套透明清漆的涂層結(jié)構(gòu)對已知高彩度紅色產(chǎn)品進(jìn)行了顏色開發(fā)，并探討了其施工膜厚對顏色的影響。

 

1 實(shí)驗(yàn)部分

 

1.1主要原料

樹脂基料、苝紅色漿、DPP（二酮吡咯并吡咯）有機(jī)紅色漿、栗紅179色漿、控色劑、配套底漆和清漆：艾仕得；醋酸丁酯：巴斯夫；二甲苯：錦州石化；鋁粉a、鋁粉b：東洋。

 

1.2涂料的制備

按照表1配方預(yù)混及分散制備色漆，待分散均勻后，按照表2條件調(diào)試涂料到施工狀態(tài)后留待噴涂。

表1 高彩度紅色色漆基本配方組成

表2 施工條件

1.3噴涂設(shè)備及參數(shù)設(shè)定

根據(jù)現(xiàn)場施工信息反饋，該顏色采用杯加槍噴涂，BC1膜厚可達(dá)20μm以上，BC2膜厚可達(dá)15μm以上，因此實(shí)驗(yàn)室根據(jù)以往該現(xiàn)場噴涂數(shù)據(jù)的積累，設(shè)定如表3所示的施工噴涂參數(shù)。

表3 色漆噴涂施工參數(shù)

 

1.4顏色的測試

從客戶處獲取該紅色產(chǎn)品的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)見表4，色差測量儀器為BYKmac-i。顏色開發(fā)需滿足3個(gè)角度的ΔE同時(shí)在要求范圍內(nèi)，即25°ΔE<3，45°ΔE<2，75°ΔE<2，且目視不能有明顯差異。ΔE是很多客戶判斷汽車涂料色差合格與否所采用的數(shù)據(jù)控制標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算公式如式（1）所示：

當(dāng)ΔE越小，說明樣板越接近標(biāo)準(zhǔn)板，反之為越偏離標(biāo)準(zhǔn)，需要通過降低ΔL*、Δa*或者Δb*來實(shí)現(xiàn)綜合值ΔE的降低，對于紅色產(chǎn)品因其目視容忍度高，因此ΔE值會(huì)相對高些。

表4 產(chǎn)品數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)

1.5黑白格遮蓋試驗(yàn)

在顏色開發(fā)過程中，當(dāng)確定配方組成后，對BC1和BC2層進(jìn)行黑白格遮蓋力的考察，以判斷每個(gè)色漆涂層的遮蓋能力。色漆層黑白格遮蓋越好，整個(gè)顏色的穩(wěn)定性越高，在顏色開發(fā)過程中對該項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，從而指導(dǎo)配方做出有效的調(diào)整。該實(shí)驗(yàn)采用手工噴槍（ANESTIWATAW-17）噴涂，由噴涂人員邊噴涂邊觀察，膜厚梯度拉開且有明顯的遮蓋界限即可。

 

2 結(jié)果與討論

 

2.1效果顏料的選取

效果顏料包括珠光粉、鋁粉和玻璃粉等。對客戶提供的紅色標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行分析，在顯微鏡及射燈下觀察顆粒的大小、形狀以及顏色，識(shí)別出材料種類是鋁粉，并觀察到2種不同的顆粒分布，均為銀元型顆粒，D50分別在25μm和12μm附近。另外，通過顏色數(shù)據(jù)的測量，考察鋁粉的FlopIndex（FI，反映鋁粉正側(cè)面L*值的差異大小，F(xiàn)I越大，鋁粉正側(cè)面明亮度差異越大），進(jìn)一步縮小材料選擇范圍。本實(shí)驗(yàn)涉及到的效果顏料為鋁粉，鋁粉從形狀上劃分包括可分為玉米片型和銀元型（如圖1），玉米片狀鋁粉在顯微鏡下觀察邊緣呈鋸齒狀且不規(guī)則，成膜后的鋁粉片在涂層內(nèi)排列也顯得很不規(guī)則，同時(shí)由于其具有多邊緣效應(yīng)，其視覺閃爍感也就更強(qiáng)，而銀元型鋁粉在顯微鏡下觀察邊緣規(guī)整圓滑，鋁粉層排列比較致密平整，因此具有較強(qiáng)的金屬感及遮蓋效果。本實(shí)驗(yàn)上述分析正是通過顯微下形狀及大致尺寸的觀察，確定了鋁粉選材的范圍，初步選定2支鋁粉，分別為鋁粉a、鋁粉b。

圖1 50倍顯微鏡下觀察鋁粉狀態(tài)

2.2著色顏料的選取

著色顏料常以色漿的形態(tài)被應(yīng)用，它包括無機(jī)和有機(jī)兩大類，這類材料在涂料中主要提供的是顏色效果。無機(jī)材料在研磨成色漿后是懸浮分散在樹脂中的，材料較穩(wěn)定，且具有較好的遮蓋性，在素色漆的調(diào)色中應(yīng)用較多。有機(jī)材料則可以很好地溶解在涂料樹脂及溶劑體系中，用其研磨出的色漿不但具有很好的分散性，且具有較高的透明度，在金屬漆調(diào)色中有較多的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)對客戶的標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品的色漿主要集中使用在BC2涂層中，該層主要提供高彩度，且其不能有太強(qiáng)的遮蓋，否則會(huì)壓住BC1層鋁粉的顆粒效果，因此需要選取透明度較高的色漿。同時(shí)，從色差數(shù)據(jù)看，該顏色黃相比較高，所以選擇的色漿需要略帶黃相的紅色漿。這類色漿一般以有機(jī)紅色漿為主，如DPP紅色、苝紅、栗紅等。實(shí)驗(yàn)首先選定一支苝紅色漿為主漿（紅色漿1），配合添加一支DPP紅色漿（紅色漿2），BC1層用到的紅色漿為栗紅179色漿（紅色漿3）

 

2.3配方的確定及顏色數(shù)據(jù)表征

待色板烘烤完畢，從烘箱中取出放置室溫后，采用BYKmac-i色差儀進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，同時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)板比對做目視觀察，找到差異點(diǎn)（顆粒的狀態(tài)、色相），經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)反復(fù)對配方進(jìn)行調(diào)整后，得到滿意的目視及數(shù)據(jù)效果，最終配方如表5所示，其對應(yīng)的色差數(shù)據(jù)如表6所示。

 

表5 色漆最終配方組成

 

表6 最終色差數(shù)據(jù)

 

2.4色漆膜厚對顏色的影響

首先測試了BC1和BC2涂層的黑白格遮蓋，結(jié)果如圖2所示。

圖2 BC1及BC2涂層的黑白格遮蓋

由圖2可以看出，BC1在12μm下即可達(dá)到完全遮蓋，而BC2的黑白格遮蓋力在50μm以上。這表明整個(gè)色漆涂層的遮蓋力至少可達(dá)到12μm，可施工性強(qiáng)，另一方面，BC2單獨(dú)的遮蓋力在50μm以上，可見BC2透明度很好，能夠在有效提升顏色彩度的同時(shí)不遮蓋下層的金屬質(zhì)感。

 

另外，為了考察膜厚對該類涂層顏色的影響，設(shè)置了2組梯度膜厚實(shí)驗(yàn)：第1組實(shí)驗(yàn)BC2噴涂膜厚定在15μm左右，BC1膜厚做梯度噴涂，由5~20μm變化;第2組實(shí)驗(yàn)BC1噴涂膜厚定在15μm左右，BC2膜厚做梯度噴涂，由7~20μm變化，而后采集色板數(shù)據(jù)，考察ΔL*、Δa*、Δb*值隨膜厚的變化，結(jié)果如圖3所示。

圖3 ΔL*、Δa*、Δb*隨BC1、BC2膜厚的變化

 

由圖3可以看出，隨著BC1膜厚的升高，15°、25°的ΔL*、Δa*及Δb*先升高，而后在12μm處下降，直至17μm處趨于穩(wěn)定，到18μm處出現(xiàn)另一個(gè)拐點(diǎn)，數(shù)據(jù)降低，在18~20μm處又趨于穩(wěn)定。這樣的變化趨勢是因?yàn)樵擃伾暮诎赘裾谏w在12μm，達(dá)到黑白格遮蓋后數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定;膜厚進(jìn)一步升高后，BC1層銀粉有所堆積，未能有效定向，導(dǎo)致15°、25°的ΔL*和Δa*有些許波動(dòng)。而45°、75°、110°的ΔL*、Δa*和Δb*隨著膜厚的升高逐漸增大，且數(shù)據(jù)逐漸趨于穩(wěn)定。當(dāng)固定BC1膜厚，觀察隨BC2膜厚的提升下色差數(shù)據(jù)的變化，可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)波動(dòng)較大的是15°、25°的ΔL*、Δa*和Δb*，和BC2膜厚成負(fù)向關(guān)系，分析是因?yàn)殡S著BC2膜厚的增加，BC2與BC1間的相互作用變強(qiáng)，BC1層鋁粉定向受到干擾所致。同時(shí)，45°、75°、110°的ΔL*、Δa*和Δb*則相對穩(wěn)定，因?yàn)樵摬糠謹(jǐn)?shù)據(jù)受色漿影響更多，同時(shí)BC2層遮蓋力極差，膜厚在該范圍內(nèi)的增加不會(huì)導(dǎo)致大角度色差有明顯變化。以上數(shù)據(jù)的變化趨勢，可有效指導(dǎo)該產(chǎn)品在實(shí)際施工中的膜厚控制。

 

3 結(jié)語

 

綜上所述，金屬漆在調(diào)色過程中，材料的有效選取至關(guān)重要，無論是著色顏料還是效果顏料，要相互搭配才能組合出理想的色差數(shù)據(jù)和顏色效果。同時(shí)對于高彩度的紅色產(chǎn)品，找到適合其的涂層結(jié)構(gòu)也是顏色能否正確表達(dá)的關(guān)鍵。本文對采用銀粉漆/透明紅色漆配套透明清漆的新型涂層結(jié)構(gòu)開發(fā)高彩度紅色汽車涂料的研究，不僅使我們對該顏色的量產(chǎn)穩(wěn)定性控制有了一定的數(shù)據(jù)積累，而且對后續(xù)類似顏色的開發(fā)也會(huì)起到重要的參考意義。