金屬閃光漆是以透明有機(jī)顏料和片狀效應(yīng)顏料如鋁粉、珠光粉、銅金粉等配制成的具有顆粒狀閃爍效果的一類(lèi)涂料，涂裝后在光源照射下，漆膜中的片狀顏料交輝閃爍，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的金屬質(zhì)感，并且隨著觀察角度的變化呈現(xiàn)出層次豐富的明暗和色調(diào)變化，給人以奢華艷麗的視覺(jué)沖擊，因而成為面漆涂裝的主流，其用量已超過(guò)面漆涂裝需求的70%。金屬閃光漆雖然色彩艷麗明快，修補(bǔ)卻是一大難題，由于受效應(yīng)顏料的定向、粒徑大小等影響，在金屬漆修補(bǔ)時(shí)，很難在各個(gè)角度都做到與原漆膜一致。而現(xiàn)在面漆修補(bǔ)又追求快速，甚至達(dá)到了立等可取的程度，所以在金屬漆修補(bǔ)調(diào)色時(shí)的基本要求是達(dá)到正面與原漆膜一致，兼顧側(cè)面效果，修補(bǔ)目視色差的控制則通過(guò)過(guò)渡的手法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是此種方式處理常常仍會(huì)有色差存在，并且采用過(guò)渡的手法修補(bǔ)有時(shí)需要擴(kuò)大修補(bǔ)面積，增加成本。本文介紹了影響金屬漆正側(cè)面亮度、白度的幾個(gè)因素，可以在調(diào)色時(shí)盡量做到正側(cè)面一致，減少目視色差。

一、金屬漆的隨角異色效應(yīng)及原理

隨角異色效應(yīng)是指隨觀察角度的不同，顏色會(huì)呈現(xiàn)出明度和色調(diào)不同的一種光學(xué)效應(yīng)，一般是由片狀效應(yīng)顏料如鋁粉或珠光粉對(duì)入射光的不同散射和反射方式所導(dǎo)致，而納米金屬氧化物和干涉珠光能使閃光漆的隨角異色效應(yīng)更加強(qiáng)烈和豐富。

1.1不同入射光下的隨角異色

對(duì)于金屬底色漆加罩光清漆的涂層體系，入射光線會(huì)先在清漆層發(fā)生反射和折射，折射光再在金屬漆層發(fā)生反射；對(duì)于不同的入射光線，根據(jù)折射定律可知，入射角越小，則折射角越小，折射光強(qiáng)度越大；所以平行于法線的0°入射光（圖1b）有最強(qiáng)的折射光在金屬漆層發(fā)生反射，在鏡面反射角觀察呈現(xiàn)最強(qiáng)烈的金屬質(zhì)感；對(duì)于入射角逐漸增大的入射光（圖1a），其折射光強(qiáng)度也逐漸變?nèi)?，在金屬漆層反射后的鏡面反射光逐漸呈現(xiàn)暗灰色，這在銀灰色涂裝時(shí)則顯得尤為明顯。

圖 1 不同角度入射光下的隨角異色

1.2不同觀察角度下的隨角異色

效應(yīng)顏料對(duì)光線的反射率較高，比如鋁粉對(duì)可見(jiàn)光、紫外光和紅外光的全反射率就高達(dá)75%~80%，而其中鏡面反射率可能達(dá)到40%~60%，所以在入射光線不變，改變觀察角度或觀察角度不變，改變?nèi)肷浣菚r(shí)，在接近鏡面反射處觀察，效應(yīng)顏料產(chǎn)生最強(qiáng)反射，此處亮度最高，在遠(yuǎn)離鏡面反射角處觀察，則以漫反射為主，亮度偏暗沉。為評(píng)估金屬漆的色差，發(fā)展出了5°、6°甚至12°的多角度色差儀，其中5°色差儀最為常用，其原理如圖2所示，在與鏡面反射角成15°、25°、45°、75°和110°的位置分別設(shè)置傳感器，模擬采集不同觀察角度下的顏色數(shù)據(jù)。其中15°和25°接近于鏡面反射，其顏色受效應(yīng)顏料的影響最大；75°和110°角遠(yuǎn)離鏡面反射，以漫反射為主，主要受著色顏料的影響；45°角為直視角，受效應(yīng)顏料排列的雙重影響，能較好地反映人眼的視覺(jué)效果 。

圖 2 不同觀察角度下的隨角異色

1.3納米二氧化鈦和珠光顏料產(chǎn)生的隨角異色效應(yīng)

BASF的配色專(zhuān)家Sol Panush把類(lèi)似片狀金屬的顏料，主要指云母珠光歸為第二代效應(yīng)顏料，把納米金屬氧化物歸為第三代效應(yīng)顏料。納米二氧化鈦粒徑較小，在10-50 nm，雖然此粒徑下對(duì)可見(jiàn)光的透射能力很高，但是仍能散射可見(jiàn)光中的短波藍(lán)色光。納米二氧化鈦只有在與其他片狀效應(yīng)顏料如鋁粉或云母珠光粉拼用時(shí)才會(huì)產(chǎn)生隨角異色效應(yīng)，納米二氧化鈦散射短波的藍(lán)色光獲得呈藍(lán)色相的散射角，而透射的較長(zhǎng)波長(zhǎng)的綠色至紅色光被片狀顏料反射，形成金黃色的正視角，從而增強(qiáng)了金屬漆的深度與層次感。

對(duì)于珠光顏料，其表面具有與鋁粉顏料相似的對(duì)入射光線的散射和反射作用，從而引起不同觀察角度下明暗的變化，此外更具有在其多層結(jié)構(gòu)中干涉產(chǎn)生的顏色變化。常用的透明或半透明的云母鈦型珠光顏料干涉色主要產(chǎn)生在鏡面反射角方向，在其他散射角度觀察時(shí)則顯示出干涉色的補(bǔ)色或底材的本色，同樣也會(huì)呈現(xiàn)隨角異色效應(yīng)。

二、影響金屬漆正側(cè)面亮度的因素

2.1顏料粒徑及粒徑分布的影響

金屬閃光漆的隨角異色效應(yīng)主要由平行排列的效應(yīng)顏料對(duì)光線的反射引起，而效應(yīng)顏料具有一定的厚度，除表面反射光線外，其側(cè)面邊緣同樣會(huì)反射光線，且以漫反射為主。以鋁粉為例，鋁粉的邊緣不如表面規(guī)整，存在比表面更大程度的散射，而且側(cè)面成豎環(huán)狀，照射到鋁粉側(cè)邊的光線反射角方向也與表面不同。正是邊緣與表面的這種光學(xué)差異，使得即使鋁粉疊置時(shí)也能明顯區(qū)分其邊緣，從而使金屬漆具有強(qiáng)烈的顆粒閃爍感。如圖3所示，鋁粉粒徑大，正面有更大的反射面積，呈現(xiàn)更強(qiáng)烈的閃爍感，側(cè)面散射光線更少，目視側(cè)面更暗，正側(cè)面對(duì)比明顯，金屬感更強(qiáng)烈。鋁粉粒徑越細(xì)，顆粒越多，正面反射面積小，由鋁粉邊緣產(chǎn)生的漫反射越強(qiáng)，側(cè)面亮度也就相對(duì)越高，隨角異色效應(yīng)較弱。此外當(dāng)使用粒徑分布窄的鋁片時(shí)，其面視和側(cè)視明亮度間的反差較粒徑分布寬的顏料要高，即粒徑分布越窄的鋁粉隨角異色效應(yīng)更明顯。

圖 3 不同粒徑鋁粉邊緣對(duì)光的散射

2.2效應(yīng)顏料形狀的影響

非浮型的片狀鋁粉在金屬閃光漆中最為常用。其中最常見(jiàn)的為銀元形和玉米片形鋁粉,如圖4所示。玉米片型鋁粉由于在球磨過(guò)程中存在鋁粉的破裂、熔接，粘附等情況，因而形狀不規(guī)則，邊緣不平滑，表面相對(duì)粗糙，粒徑分布較寬，在光線照射到鋁片表面時(shí)，鏡面反射率不高，產(chǎn)生較多的漫反射；銀元形鋁粉采用特殊工藝制備，有些表面還經(jīng)拋光，邊緣也更加光滑，在光線照射到鋁片表面時(shí)，以鏡面反射為主。所以玉米片形鋁粉的正側(cè)面明暗對(duì)比不如銀元形鋁粉，銀元形鋁粉側(cè)面的白度更高。

圖 4 銀元型與玉米片型鋁粉

2.3定向助劑的影響

閃光漆要具有良好的外觀效果取決于良好的效應(yīng)顏料的定向，通過(guò)添加醋酸丁酸纖維素或硝化棉，獲得較快的溶劑釋放性，在噴涂后，溶劑迅速揮發(fā)，漆膜收縮，效應(yīng)顏料在收縮力作用下接近水平排列，如圖5所示，此時(shí)大多數(shù)入射光都在鏡面反射角反射，正面有最大亮度，而側(cè)面的散射光線很少，目視感覺(jué)偏暗沉，隨角異色效應(yīng)強(qiáng)烈。

圖 5 平行定向的鋁粉光路

金屬漆在使用大量的定向蠟或消光劑時(shí)，濕膜具有一定的觸變性，限制了濕膜中效應(yīng)顏料的隨機(jī)移動(dòng)，從而幫助實(shí)現(xiàn)了效應(yīng)顏料的定向，獲得均勻一致的濕膜表面。隨后，由于定向蠟或消光劑與基料樹(shù)脂的收縮程度不同，隨著漆膜中溶劑的揮發(fā)，基料樹(shù)脂收縮，定向蠟或消光劑上的漆膜變薄，定向蠟或消光劑逐漸凸出于漆膜，形成粗糙表面，這使得定向劑處的效應(yīng)顏料不能平行排列，如圖6所示。在光線照射到漆膜表面時(shí)，部分光線被非平行排列的效應(yīng)顏料反射至平視面，降低了漆膜正側(cè)面明暗的對(duì)比程度；隨著定向劑用量的增加，平行排列的效應(yīng)顏料逐漸減少，反射至平視面的光線逐漸增加，最終會(huì)發(fā)生正側(cè)面明暗的翻轉(zhuǎn)。

圖 6 定向劑對(duì)效應(yīng)顏料排列和光路的改變

2.4高遮蓋顏料的影響

金屬漆中為保證良好的金屬質(zhì)感和閃光效果，所采用的顏料一般都為具有高透明性的有機(jī)顏料。有時(shí)為提高遮蓋力或?yàn)樘岣邆?cè)面白度，會(huì)加入少量高遮蓋無(wú)機(jī)顏料。如圖7所示，由于無(wú)機(jī)顏料主要是通過(guò)對(duì)光的散射來(lái)呈現(xiàn)顏色，所以部分入射光線會(huì)被覆蓋于效應(yīng)顏料上的顏料粒子所散射，使側(cè)面散射光線增加，側(cè)面亮度增加，并呈現(xiàn)遮蓋顏料的色相；而由于有無(wú)機(jī)顏料粒子的覆蓋，效應(yīng)顏料的目視粒徑減小，反光面積變小，通過(guò)效應(yīng)顏料反射的光線也減少，正面亮度降低，涂膜整體的隨角異色效果減弱。

圖 7 無(wú)機(jī)顏料對(duì)漆膜光路的影響

2.5珠光顏料的影響

珠光粉是由不同折射率的材料組成的多層復(fù)合片狀效應(yīng)顏料、其呈色的光學(xué)原理比較復(fù)雜，存在光的多次的折射、反射、干涉以及透射，如圖8所示。從鏡面反射角觀察，反射最強(qiáng)，亮度最大并呈現(xiàn)干涉色；從側(cè)面觀察，由于珠光本身的透明性，部分光線會(huì)透射并在底色上被散射，呈現(xiàn)出底色的顏色；在鋁粉漆中加入云母鈦型珠光后，與純的鋁粉漆相比，側(cè)面散射光線會(huì)增強(qiáng)，側(cè)面亮度增加。

圖 8 珠光光路示意圖

三、結(jié)語(yǔ)

金屬漆正側(cè)面的亮度與效應(yīng)顏料種類(lèi)、形狀、粒徑、定向等有關(guān)。效應(yīng)顏料粒徑越大、形狀越規(guī)整，鏡面反射越強(qiáng)烈，正面亮度越高，側(cè)面亮度越低，隨角異色效應(yīng)越強(qiáng)。效應(yīng)顏料平行定向越好，正面亮度越高；定向蠟、消光劑會(huì)改變效應(yīng)顏料的排列方向，使側(cè)面變亮；遮蓋顏料、珠光粉的加入也會(huì)使側(cè)面變亮變淺。

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