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1 前言
自1978年德国涂料科学家苏塔努希（SolDanush）首次将云母钛珠光颜料应用于金属闪光轿车面漆以来，极大地推动了世界汽车涂料和涂装技术的进步和发展。近年来，用幻彩珠光颜料制造的高装饰性幻彩珠光涂料的应用越来越受到涂料界与汽车工业界的重视。特别是对于轿车用高装饰性色面漆，能创造一种全新的色彩艺术效果。目前，用各种幻彩珠光涂料涂装的各种品牌的轿车新品种，不断出现在国际汽车和涂料展的展台上，给广大汽车爱好者和消费者以耳目一新的感觉。从美学的观点而言，人们把云母钛珠光涂料称之为“现代涂料精细化工的艺术品”和“轿车涂装的一次革命”是一点也不夸张的。
本文拟在总结前人和自己前段实践工作的基础上，对如何利用幻彩珠光颜料创造全新涂料色彩艺术效果作一粗浅的探讨。
2 幻彩珠光颜料的构造与种类
幻彩珠光颜料是云母钛珠光颜料中的一个系列品种，也称为“彩虹珠光颜料”。这类颜料本身并没有颜色，它所显示的彩色与天然彩虹所产生的颜色一样，是一种典型的伪彩色，是颜料片对入射光多重反射和折射相互迭加的结果。
幻彩珠光颜料是在制造银白类珠光颜料的基础上，通过再镀膜，并调节和控制云母薄片上的二氧化钛多晶膜的层次和厚度而获得的。目前，国产和进口的幻彩珠光颜料根据其所显示的伪彩色相可分为黄金黄、金紫红、茄色紫、宝石蓝和橄榄绿五种。
同时，在幻彩珠光颜料生产过程中，随着云母薄片上二氧化钛多晶膜几何厚度的增加，在这几种主要的伪彩色相之间 ,还可能产生一系列过渡色相的幻彩珠光颜料。但由于这种过渡色相的幻彩珠光颜料在制造中，反应参数极难控制，很难确保二氧化钛多晶膜的几何厚度，因而重现性差，加之给人的视感差，故生产厂家很少作为产品上市流通。包覆于云母薄片之上的二氧化钛的光学厚度与几何厚度之间存在如下关系:a、几何厚度 =光学厚度/折射率
b、二氧化钛的折射率：锐钛型为
2. 52；金红石型为2.71
3 幻彩珠光颜料的光学特性
幻彩珠光颜料的光学特性集中表现在以下 5个主要方面： 3.1 珠光效应
珠光效应是指其具有珍珠般的柔和色泽，珍珠色泽是由包覆于云母基材上的二氧化钛多晶膜对入射光产生多重反射和透射的结果。对于粒径小的珠光颜料而言 ,由于包覆于云母薄片表面的二氧化钛多晶膜象天然珍珠的内部结构那样 ,分成许多微小层次 ,这样当自然光照射到其表面时 ,就会呈现类似丝绸那样的柔和色泽，称之为“珠光”。这种光学特性称之为“珠光效应”。珠光效应是我们赖以创造涂膜珍珠光泽艺术色彩的基础。
3.2金属闪光效应
在本世纪二三十年代 ,工业界出现一种装饰性金属颜料。它是借助金属颜料片具有对光的镜面反射这一特点达到装饰目的的。金属铝在自然光的照射下，闪烁青色光；金属铜 (黄铜 )闪烁黄色光，不锈钢闪烁白色光；而锌铜合金闪烁很强的金黄色光等。这种金属表面对光的镜面反射对人眼产生的闪烁视感称为“金属闪光效应”，而云母钛珠光颜料恰恰具有这种特性。质量纯净的天然白云母薄片经过二氧化钛及其他金属氧化物包膜，或用着色剂处理，可以获得一系列金属色泽 ,例如 :单纯采用二氧化钛包膜的云母钛珠光颜料能显示强烈的银白金属光泽；银白珠光颜料用炭黑着色 ,或在还原气氛下煅烧使之形成钛的变性氧化物，能显示深沉色调的铅金属光泽；用氧化铬着色的银白珠光颜料闪烁青铜光泽，用氧化铁着色的幻彩黄色珠光颜料显示强烈和逼真的黄金光泽等。
3.3视角闪色效应
由于云母钛珠光颜料是由透明云母薄片表面包覆一层透明的、其折光指数比基材云母高得多的金属氧化物所构成。当光线在折光指数不同的透明性界面发生光的折射和反射 ,以及部分吸收、穿透作用时 ,平行的各种反射光之间 ,必然发生光的干涉现象而产生幻彩。对观察者而言 ,视线处于光线的反射角时 ,能看到最强的干涉色 ,而偏离反射角时却只能看到珠白色或其他颜色。这种随观察者的观察角度不同而看到不同干涉色的现象称之为“视角闪色效应”。
3.4色彩转移效应
采用干涉色的幻彩珠光颜料制成的连续涂膜 ,能同时显示两种不同的颜色 ,称之为“色彩转移效应”。例如 :采用幻彩珠光颜料配制而成的珠光涂料涂装的轿车 ,其色彩会随轿车车身的曲率发生变化 ,色彩转移效应表现为由蓝变到橙 ;从黄变到紫。也即从幻彩珠光颜料的反射色变到其互补色。正是由于云母钛珠光颜料所特有的色彩转移效应 ,人们才有可能根据不同的需要 ,设计和创造各种奇妙和梦幻般的装饰效果。
3.5附加色彩效应
云母钛珠光颜料可以与透明的有机和无机颜料相配用 ,或直接用这些颜料对珠光颜料进行着色 ,所产生的色彩更加迷人。如铜酞菁蓝、绿 ;透明氧化铁红与同一色相的幻彩珠光颜料混配 ,其色彩不但不会削弱 ,反而还会增强。这就是珠光颜料所特有的“附加色彩效应”,也叫“增色效应”。我们知道 ,铝一类常规金属颜料的一个最大的缺点是：它一旦与树脂相混合 ,其色彩的饱和度会发生大幅度衰减 ,从而使颜色变得深沉和暗淡。然而 ,珠光颜料配色后的涂料或经施工后的涂膜色彩反而会变得更加鲜艳、亮丽。
4 规底色漆 -珠光清漆、色面漆系统
4.1珠光清漆
这里所说的珠光清漆是指采用各种透明性树脂，不添加任何体质颜料或着色颜料，仅仅与幻彩珠光颜料相混合而制成的类似罩光用清漆的一类面漆。清漆中所含的珠光颜料相当少 ,通常只占树脂基料质量的 0.5%～1%或更低。之所以采用这种低颜基比的配方,其目的是尽量减少其遮盖力,使底涂层的色彩通过稀薄的面涂层显露出来,或者与底涂层的色光发生干扰,以便产生新的色彩效果。底色漆所采用的配方除了考虑与底材的牢固附着外,还应与清漆相配套,避免产生咬底等漆病。清漆应采用低的固体分,并添加流平剂,以保证清漆中的片状珠光颜料的定向排列。由于清漆的粘度低,施工中可能产生“流挂”,施工时可添加少量增稠剂,如聚乙烯蜡糊等。
例如:用于室温固化、以—ＯＨ与—ＮＣＯ交联成膜的双组分聚氨酯的珠光清漆配方
清漆也可以制成烘烤型的热固化交联成膜的单组分漆。底色漆的色相可根据需要自由地选择,但要求较高的遮盖力;施工时流变性能好;与珠光清漆有良好的层间附着力,且在“湿碰湿”施工时 ,不为清漆中的强溶剂所溶解。值得指出的是,采用幻彩珠光颜料与常规底色漆相配套所制得的珠光涂膜,其色彩极其鲜艳。无论其色相、明度,还是色彩的饱和度,都是采用常规颜料配色无法达到和无可比拟的。珠光清漆通常用在底色漆-面漆的双涂层系统中,它能同时起到装饰和罩光的双重作用。
4.2珠光色面漆
珠光色面漆是指将树脂基料经过透明的有机或无机颜料着色后,再与幻彩珠光颜料相混合的一种面漆。着色颜料的色相可以与幻彩珠光颜料的干涉色相相同,也可以是不同的两个色相。用幻彩珠光颜料与透明的有机或无机颜料所配制的珠光漆,能产生鲜明的“色彩转移效应”。例如,用酞菁绿着色后的树脂中再加入幻彩橄榄绿色珠光颜料所制得的珠光面漆,其绿色调十分迷人。将这种面漆施工于常规黑底漆上所形成的涂膜,其正视角为墨绿色,掠视角却显示鲜亮的橄榄绿色珠光。幻彩宝石蓝珠光颜料与酞菁蓝配合制得的珠光面漆施工于常规白底漆上,其正视角为乳白色,而掠视角却显示类似群青着色的天蓝色珠光。
在珠光色面漆配色时必须注意以下几点:
第一：珠光颜料最好与透明颜料为伍 ,切记不得与不透明颜料 ,诸如钛白、铬系颜料、镉系颜料、氧化铁颜料和金属颜料相混配;
第二：色相不能互补;
第三：不得同时使用两种不同色相的幻彩珠光颜料。配制珠光色面漆应采用较高的颜基比。通常应使珠光颜料在树脂基料中的质量比达到6%左右,但不得超过8%,否则会影响颜料薄片在涂膜中的定向排列,降低其珠光效应。珠光色面漆一般应用于底色漆-面漆-罩光漆的三道涂层体系中。
5 彩珠光美术涂料
幻彩珠光美术涂料又称为珠光云彩涂料或珠光梦幻涂料,是最新一代装饰性艺术涂料,目前已广泛用于比赛用车、赛艇、架空索道车箱、休闲综艺与游乐设施的外涂饰。幻彩珠光美术涂料充分运用现代涂料物理化学中的表面张力理论、溶液挥发梯度理论、溶解溶胀理论知识,将涂料涂装时产生的诸如浮色、缩孔、咬底、发花、渗色等漆病加以利用 ,并采用幻彩珠光颜料作为效应颜料。用这种幻彩珠光美术涂料制得的花纹图案,其色彩的过渡十分自然、逼真,既可根据需要制造天然大理石花纹或云彩图案,也可制作具有多重光色效应的抽象派美术图案。幻彩珠光美术涂料从施工角度通常由不同颜色的底涂层、中涂层、面涂层所构成。也有的中涂层分为好几层和好几种颜色。产生花纹的原理和方法如下所述。
5.1加入表面活性剂
使面涂层的表面张力降低至最小,在中涂层尚未完全干燥时,以大口径喷枪喷嘴将面涂料喷成乱云状于中涂层上。面涂层由于张力小而自动延展,并渗入尚未干燥的中涂层上,将底、中、面三个涂层的颜色溶合成协调的花纹。幻彩珠光颜料只加在中涂层和面涂层涂料中,添加量通常为1%～3%。各层固体分的控制应从里到外递减。笔者曾采用常规白底漆-透明氧化铁红着色幻彩金紫红珠光中涂层-酞菁蓝着色幻彩宝石蓝面涂层,采用上述方法施工,获得极美丽逼真的类似蓝孔雀羽毛图案,而且重现性极佳。
5.2根据不同溶剂的挥发速度不同产生花纹
采用不同挥发速度的溶剂分别配制底、中、面涂料 ,造成层间的张力差,这样张力大的涂层会自动收缩,张力小的涂层会自动展开并渗入至张力大的涂层,从而产生花纹。
5.3利用不同涂料特性的差异产生花纹
在这一类幻彩涂料中,底涂层为张力较大的水性涂料,中涂层为张力较小的溶剂型涂料,面涂层为张力更小的溶剂型涂料。当中涂层和面涂层涂布于张力较大的底涂层上时,将发生表面扩展现象,加之溶剂与成膜物之间的相溶作用而形成艺术图案。
6.结束语
珠光涂料在目前和将来,都将是高装饰性涂料的主流。特别是云母钛珠光颜料的生产技术和应用技术已日渐成熟,生产成本相对低廉,加之其所具有的多重光色效应,是其在现代装饰性涂料中独占鳌头的根本原因。当云母钛珠光颜料刚刚问世不久,就曾经有人预言,珠光颜料将逐步替代金属闪光铝粉的地位,以它配制的珠光涂料将成为轿车闪光漆的主流,现在这一预言正在变为现实。目前,在众多的合成新材料中,具有多重色光效应并能与之相媲美的还有纳米级二氧化,俗称“透明二氧化钛”。尽管它也同样具有多重光色效应 ,在高装饰性汽车涂料中应用显示出美好的前景,但其制造成本高,加之在粉末的纯化、粒子的收集和贮存、粒子大小和形状的控制、精密分级、分析测试等方面有许多技术难题尚待解决,估计在今后一个相当长的时间内,无法为人们所接受。因此,业内人士断言：至少在下一个世纪中叶之前,云母钛珠光颜料及其在高装饰性涂料中的地位是确立和稳固的。为此,我们必须抓住机遇,积极努力,早日建立起具有我国特色的珠光颜料、涂料的科研、开发、生产、应用体系,为赶超世界先进水平作出我们应有的贡献。
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