制备优异的汽车闪光涂料
通过使用干涉型效应颜料和铝粉效应颜料，可使汽车表面闪 光。只有透彻了解效应颜料的性能及在施工中的特性，才能在汽 车涂料配方设计中有效地应用效应颜料。
鲜艳的颜色和特殊的效果使得时尚的汽车面漆闪光耀眼。干涉 型效应颜料自20世纪80年代中期就开始用于汽车OEM涂料， 可提供极佳视觉效果。最早使用的白色干涉型颜料汽车涂料含白 色底色漆、白色干涉涂层和罩光清漆三道涂层。此后，彩色涂料 开始流行，即将着色颜料与白色干涉颜料和彩色干涉颜料混合使 用。在90年代末期，引入了曾经用于特效装饰的铝粉颜料，进一 步增强了这类彩色涂料体系。随着新型效应颜料的发展，新的测 量方法也应运而生。包括对铝粉颜料和干涉色颜料的多角度测量 以及采用这类测量方法对表面视觉效果进行的表征。颜料以及涂 料和涂装技术方面的各种创新已影响着新色彩标准的制定以及制 定过程中需考虑的各个方面。下面是有效配制彩色汽车涂料的八 大黄金法则。
注意几何结构
大多数情况下，现代汽车涂料均呈现各种视觉效果，可以是在 涂料明度方面的差异，或是在明度与色彩两方面的差异。这种视觉 效果取决于光源和观察者相对于涂料表面所处的位置以及光线传 输路径之间的几何结构。
光源（以太阳光为例）照在车辆的每一点上，与法线（在入射点 与车身表面垂直）形成可以计量的入射角，并以与法线形成的相同 角度从车身表面反射。在光照的同时，法线与光泽（或反射光）都处 于同一平面中（如图1 所示）。在该平面内，入射光位置与观察者的 位置可通过其与法线的不同夹角来确定：15°的入射光表示光源（太 阳）以15°的角（与法线的夹角）照射到（车辆）表面上。 镜面反射角（反射光或光泽的角度）与入射角（出于实际原因， 反射角前面往往表示为负号，这实际上是错误的）数值相等，而"逆 镜向反射角"是反射光与观察者之间的差角。如果观察者正在观察 车辆的光泽［即如果观察者的位置与反射光的角度相同（如图1 所 示）］，那么反射光与观察者之间的逆镜向反射角为0°。然而，如果 观察者的眼睛从光泽角方向移开，那么逆镜向反射角开始增大。在 图2 的示例中，车身面板已经倾斜，入射角和光泽/ 反射角与新的 法线形成5°的夹角，但由于倾斜，光泽角已经远离观察者角达20°。 ASTM E2539《有关干涉型颜料多角度颜色测量的标准测试方法》中 建议在由入射光、法线和光泽角（包括光泽角的"相反"面）形成的 平面中，以多个角度测量的数据来表征涂覆表面中效应颜料的颜色反射效果。
为了形式上便于区分，逆镜向反射角带有负号标记。因此，以 45°入射光照射时，逆镜向反射角-15°对应观察角-60°。为了区分这 些位置，可在角度前面加上"顺"和"逆"。"顺"角位于入射光侧， "逆"角位于光泽角的对侧。测量仪器制造商通常采用的标准逆镜 向反射角为-15°、15°、25°、45°、75° 和110°，对应的绝对观察角度为 -50°、-30°、-20°、0°、30°和65°（见图3）。入射角45° / 逆镜向反射 角15°的测量结果相当于入射角65° / 逆镜向反射角15°的测量结果： 如果在两个几何结构"入射角45° / 逆反角25°与照射角45° / 逆反 角15°"的延长线方向连接两个几何结构"入射角45° / 逆镜向反射 角25°与入射角45° / 逆镜向反射角-15°"之间的线，那么混合涂料 就不含彩色干涉颜料。采用彩色干涉颜料时，该曲线就会逆时针弯曲。 含铝颜料的涂料不会出现这种弯折；入射角45° / 逆反角25°、照射 角45° / 逆反角15°、照射角45° / 逆反角-15°时的测量值之间就可 连线，该连线几乎为直线。
了解效应颜料
虽然着色颜料会部分吸收入射光线，并将部分光线向四面八 方散射，但是干涉型颜料还会透射部分光线。特别是对于透明干 涉型颜料，人们可以看到强烈的反射色和透射色（彼此互补）。 透明干涉型颜料由包覆有高折射率金属氧化物层的基础颗粒组成 （如云母、氧化铝或氧化硅）。当光照射在表面上时，部分光线 被反射，而剩余光线穿过金属氧化物层直至到达基材的边界层， 在这里，部分光线又一次被反射。被反射的这部分光线与第一次 部分反射的光线平行离开颜料颗粒，然后，根据穿过金属氧化物 层产生的光程差异（相位差），这两部分光波之间就会出现相长 或相消干涉。这种相长或相消干涉的程度随光线波长的不同而不 同，并且还可调整金属氧化物层的厚度，从而产生特定波长的干 涉。因此，根据高折射率层（一层或多层）的厚度、折射指数和 入射光线角度，就可以选择性地反射特定波长的光线。 对于完全穿过透明干涉型颜料的光线，在颜料的反面上会出 现类似情况，也会发生干涉。由于光线从光密介质移动到光疏介 质上，不会出现相位差。因此，透射色与反射色可形成互补：如 果干涉型颜料反射蓝色，那么其透射色就为黄色。将这种颜料涂 覆在透明膜或白色基材上时，就可以观察到这一现象：在表面上 看到的颜色呈蓝色，而透射色为黄色。图5显示了从反射色转为透 射色的视角变换方式。
干涉型颜料种类繁多，根据生产方法可大致将其区分开来： 透明或半透明颜料是采用湿法化学工艺制造而成，其载体材料包 括有天然云母、氧化铝或氧化硅等。这些载体颗粒上包覆有金属 氧化物（如二氧化钛、氧化铁或氧化铬）。
特种干涉型颜料的应用
由于干涉型颜料通常都是透明的，所以需要在涂料配方中 添加适当的颜料，以增加遮盖力。将透明干涉型颜料与蓝色或绿 色着色颜料混合在一起，所得混合物的透明度会降低。同时，刚 开始时混合物的色度（颜色强度）增强，只有到达特定点后才会 下降。这种现象在白色混合物中也较为常见：蓝色颜料或其相应 的颜料浆通常为蓝黑色。添加更多白色颜料时，混合物的颜色变 得越来越鲜艳（更蓝），直至达到特定点为止。超过最高色度点 后，若继续添加白色颜料，则会使混合物开始变得更灰白，色度 更淡。
如今，铝粉颜料也可添加到最终涂料混合物中，以实现干涉 型颜料的最佳颜色搭配，干涉型颜料达到最浓的色度以及高遮盖 力。然而，应注意的是，着色颜料和铝粉颜料都会对干涉效果造 成较大影响，甚至会削弱干涉效果。在配置一种新颜色时，只有 在确保干涉型颜料能够加强或增强颜色效果的前提下，使用干涉 型颜料才有意义，这是至关重要的。
睿智地使用铝粉颜料
与干涉型颜料类似，铝粉颜料也有不同的粒径规格：细铝粉 颜料的光泽度较低（"缎面"光泽），粗颜料的光泽度较高。然 而，随着粒径的变粗，遮盖力就会降低。制造商可提供不同粒径 规格的颜料。除了按照粒径规格进行分类外，还可按照生产方法 （形成不同的光学特性）来区分铝粉颜料。一般铝粉颜料的制作 方法为：将铝雾化破碎成微小颗粒，然后，形成马铃薯块茎状的 小颗粒。这些小颗粒经球磨轧平之后，就会形成"片"状铝粉颜 料（其外表不规则，类似于"玉米片"，故而命名）。采用惰性 气体保护进行雾化破碎时，铝形成小球珠，经过球磨轧平就可形 成扁圆形颜料，称为"银元"型铝粉。玉米片型铝粉颜料的粒径 规格为11～24μm，而银元型铝粉颜料为14～34 μm（这些数值为中 值粒径，即D50）。
例如，在目测评估中，在窗户旁倾斜试验样板时，照射角和 观察角会发生改变。然而，如图2所示，在这个过程中，入射光和 观察者的位置（即两者之间的角度）未发生变化。目测的几何结 构与测量仪器的结构并不对应。这就要求光源通常必须以同一角 度入射。铝粉颜料和颜料浆对着色颜料的作用与白色或彩色干涉 型颜料的作用一样：色度增加至最大值，然后再次下降，而明度 值会持续增大。
选择需要的颜色范围
在配制具有多种视觉效果的新颜色时，应从特殊效应颜料 入手，并观察其性能。比如，如果采用的是彩色干涉型颜料，那 么首先将其与黑色颜料混合，以确定其效果。然后，采用蓝色或 绿色颜料（或相应的色浆）重复试验。通过这一组合试验，就有 可能很快确定干涉型颜料的实际颜色和效果。通过上述反复的试 验，就可形成很多方法，配制出适用于OEM应用中的新颜色。
另一方面，还可以通过调节不同颜料类型的组合，有针对性 地控制想要的颜色范围：如果配方中主要是着色颜料的话，那么 这将决定整体颜色。添加的铝粉颜料将决定混合物的闪光效果； 因此，就可在细/粗铝粉颜料之间，或"玉米片"型与"银元"型 颜料之间的范围内进行选择。通过添加干涉型颜料，可确定整个 混合物的视觉效果。这里，有极多的搭配方案可选择，获得各种 不同的效果。
比如，开始先用蓝色颜料，然后再添加白色和彩色干涉型颜 料。白色干涉型颜料形成银色闪光效果，而彩色干涉型颜料形成 更多的色彩闪光效果。甚至还可在开始的蓝色颜料中添加金色或 紫铜色干涉型颜料：由于含有吸收剂成分，该类混合物中也会出 现减色混合现象，因此，将蓝色颜料与金色干涉型颜料相组合， 还可生成漂亮的绿色色调。如果想要配置出亮金属色或银色（如 图6中的涂料所示），那么一开始就应选择铝粉颜料。由于铝粉 颜料具有不同的类型和粒径规格，这时就会决定整个混合物的闪 光水平和粗细度。之后，可添加着色颜料，形成一种常见的，具 有方向性的色调。根据整个混合物的类型和比例，还可添加干涉 颜料，多少会呈现有明显的闪光效果的色彩效果（如图7中的亮红 色）。
对颜色体系的思考 如今，着色颜料和效应颜料的组合方式非常广泛，几乎可 以配置出任何颜色。尽管如此，应时刻谨记，这类颜料是真实存 在的，而不是理论推定的。不可能配置出"理想"（中性）的黄 色。黄色颜料包含红色或绿色成分。此外，红色颜料可呈现多种 红色效果。原因如下：首先，与黄色一样；其次，红色颜料与白 色颜料的相互作用或在混合物中的作用并不是理想的，相反，在 与白色颜料的混合物中，会变为紫色或蓝色色相。在混合物中添 加着色颜料，会使其在三维色空间中的位置发生变化，改变其色 度、色相和明度。具有强烈颜色效果的干涉型颜料为单色颜料， 这表明其不能构成包含许多成分的颜色体系。另一方面，其仍可 与其他着色颜料以及干涉型颜料混合。然而，因为很可能无法预 测最终的整体效果，所以不建议混入干涉型颜料。
遵循颜色混合的规则
汽车修补涂料和众多工业混合涂料通常是各类颜料或颜料 浆的混合物。不但具有不同的颜色和效果，而且在混合后还会呈 现出不同的效果。利用着色颜料（如黄色和蓝色）配置绿色时， 称为减色法混合。另一方面，如果透明干涉颜料（如珍珠黄和珍 珠蓝）混合在一起，不会形成绿色，而是白色。这叫做加色法 混合。可以设想，采用两块滤色片（黄色和蓝色）就可以确定不 同的混合特性：对于减色法混合，按前后顺序排列好这两块滤色 片，从而使光线依次穿过两块滤色片。假如第一个滤色片是黄色 滤色片，它首先过滤掉白光范围内除黄色波长区以外的所有光 线。然后，蓝色滤色片过滤掉除蓝色波长区以外的所有光线。在 光谱的绿色波长区域内，这两个滤色片的透射光线重叠在一起， 因此，绿色作为允许穿过两个滤色片的光线颜色而保留下来。
要实现加色法混合，则平行、并排放置两块滤色片：在这种 情况下，黄色滤色片允许黄色光谱范围内的所有光线穿过，蓝色 滤色片允许蓝色光谱范围内的所有光线穿过。当穿过两个滤色片 的光线再汇聚到一起，就加合在一起，又一次形成了白色光。
为了使吸收光线的颜料颜色向特定方向偏移，可简单使用相 似颜色的颜料或具有相似色调的颜料：蓝色颜料与红色颜料混合 不会变得更红，但与紫色颜料混合会变得更红。黄色颜料与橙色 颜料混合时会变得更红。在这种情况下，红色颜料会使混合物的 颜色快速进入红色区域；所以应从红相黄颜料着手，而非绿相黄 颜料。
不同程度地混合透明干涉型颜料，可形成中间色。也可通 过混合半透明或具有遮盖力的干涉型颜料，来获得理想的效果。 然而，要获得成功的效果，需要经验，并进行多次尝试，才能实 现。
寻找特别的创新颜色
颜色和效果的范围非常广泛，所以一眼很难选择或发现新的 颜色。对于符合当今品味的现代颜色，本文给出如下三点建议：
> 若要配置出亮白色，应避免添加黄-红-棕色颜料。加一点点蓝 色就可以神奇地使白色变为亮白色。要配置出相应的超白色效 果，应使用纯白色的干涉型颜料，而不能采用天然云母基的干 涉型颜料。当逆镜反射角变大时，就不会显现黄相。
> 如果采用了细铝粉颜料，那么金属闪光色可带有微微的光泽。 将粗"银元"型铝颜料与细"玉米片"型铝颜料混合起来，就 可形成"极佳"的金属闪光效果。添加干涉型颜料可增强这一 效果，因为这类颜料的反射光位置非常靠近光泽角位置。
> 采用彩色干涉型颜料可配置出最佳的炫彩效果。这种颜料可与 着色颜料进行不同程度的随意混合。彩色干涉型颜料不仅能控 制颜色效果，还能控制其色度。总之，目前有许多极佳的干涉 型颜料和铝颜料可供选择，这类颜料的潜力无穷。
结果一览
自20 世纪80 年代以来，随角异色的视觉效果日渐兴起，并 可通过多角度测量来表征。
干涉型颜料可形成随角异色效果，并可拼合使用。
铝粉颜料可产生金属效果。
将着色颜料和干涉型颜料，铝颜料混合使用可形成色彩炫目 的新涂料。
- 相关文章
- 最新报道
|
评论加载中...
|
焦点访谈
- 《中国涂料》专访邱博：愿得一心，携手并进
对于中国涂料行业来说，邱博（HUBER）公司是一个相对陌生的名字，但是，这家有着135年悠久历史的美国家族企业，却有着诸多不为国人所知的信息：传承到今天，邱
- 万华化学：创新助力绿 色发展——访万华化学表面材料事业部总经理孙家宽博士
针对涂料领域对创新性产品的需求，万华化学近年来推出了一系列的创新性产品和解决方案。如涂料用单体类包括高二四体含量的HMDI、环脂族二异氰酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯单
