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色差儀在涂料生產中的應用

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色差儀在涂料生產中的應用

發布時間:2012-02-22 瀏覽:823 次
色差儀在涂料生產中的應用 
摘要:本文論述了顏色的基本知識、觀察顏色時的影響因素以及色差儀的構造,介紹了色差儀在涂料生產中的應用  
前言 
近幾年,隨著國內涂料市場的飛速發展,國外大型涂料企業紛紛在國內合資或設廠,引進了一些新的技術和測試手段,提升了國內涂料行業的產品檔次及檢測水平,其中色差儀在涂料生產配色中的使用日益廣泛。GretagMacbet、X—Rite等色差儀相繼進入中國市場,它們以標準的檢測方法減少每批產品的色差。 
隨著技術進步和對產品要求的提高,上海振華造漆廠在20世紀80年代末期就引進了色差儀,用于產品的品質管理。90年代又引進了色差儀,用于油漆的顏色控制,至今已有l0余年的歷史。在使用的過程中,很好地控制了顏色,消除了人眼觀察顏色而產生的誤差,滿足了用戶的要求,產生了良好的經濟效應和社會效應。最近又引進了新的色差儀用于品質管理,以提高產品的性能和檔次,使產品在顏色控制上又上了一個臺階。 
一、顏色的基本知識 
在涂料的各種功能中,裝飾保護作用是其中的一個重要功能。現在,許多建筑外墻開始采用各種顏色的涂料來展示自己的特點,而住戶在裝修時也可以選用彰顯個性的色彩布置點綴自己的家。顏色也可用來區分不同的物體,在工廠中人們用不同的顏色來區分不同的管道以防止由于區分不清而造成的意外事故。因為有了顏色,世界才萬紫千紅,生機盎然。人類肉眼所看到的顏色是由于自然界的光或人工光源照射到物體表面,經物體表面吸收部分光線再反射部分光線,反射的光線射到眼睛并刺激眼睛而產生的一種感覺。 
顏色的三特性:色調(Hue)表示物體是紅、橙、黃、綠或中間顏色的知覺的一種特1生,用于區分顏色;明度(Value)是人眼對物體的明亮感覺;彩度(Chroma)表示顏色是否飽和純潔的一種特性。物體反射出的光線的單色性越強,物體顏色的彩度值越高。 
二、人眼觀察顏色時的影響因素 
2.1 光源的影響 
顏色是由于光的吸收與反射而形成的。不同的光線經同一塊樣板吸收和反射,反映到人眼時顏色就有區別,即同一塊樣板,在不同的光源下會顯示不同的顏色。在涂料行業中,企業晚上一般都不配色,主要借助于白天的自然光,因為自然光是涂料使用時最常見的光線,而晚上配色時就必須用標準的光源燈或色差儀來控制。標準的光源比色燈箱創造了不受地理及環境影響而被定義的照明條件,故能提供用作客觀評估的條件。在很多場合我們仍以肉眼作視覺配色,儀器雖然可以作為重要的參考數據,但最終還是要用人眼來觀察顏色。特別是鋁銀粉和珠光粉顏色,儀器很難做出最佳的測量,而且某些產品無法用儀器測量。 
2.2 周圍環境的影響 
周圍環境的顏色會對眼睛觀察顏色時產生一定的影響,因而產生了對立顏色學說。對立顏色學說認為:紅、綠、藍錐體在通過視神經傳向大腦的反映過程中進行重新組合,形成了黃一藍代碼、紅一綠代碼和黑一白代碼。當觀察者看到紅色、黑色和黃色三種顏色組成的一面旗幟,認真注視旗幟的顏色數分鐘后,再看旁邊的一面白旗幟,首先眼睛看到白顏色,眼睛為了保持色彩的平衡,接著看到綠顏色和藍顏色,最后眼睛完全恢復看到白顏色,這就是對立顏色學說。 
2.3 觀察者人為的因素 
正常人的眼睛能區別出顏色微小的差別,不同的觀察者由于眼睛結構的不同對顏色的判斷也有所區別。即使同一觀察者, 當心理狀態不同時,對顏色的感受和反應也不完全相同,所以人為因素對顏色會產生很大影響,而機器則不受這種心理和生理狀態的影響。 
三、色差儀的基本知識 
3.1 儀器的幾何構造及特點 
分光光度色差儀的幾何結構決定了儀器的光源、樣品面和檢測器的配置。通常有兩大類幾何構造的儀器:定向的(0。/45。)和漫射型的(積分球)分光光度色差儀。0。/45。的幾何構造是0。角垂直于樣板照明,光線照到樣板后漫反射,在45。角的地方測量。測量時在45。角有多只光源接受器以達到最佳的測量效果。用這種儀器測量的結果與由于顏色和表面光澤變化在視覺上引起的外觀變化相符合。它用于質量控制時效果非常好,與人眼觀察物體的方式相一致,結果也與人眼最接近。 典型的積分球構造儀用一內壁涂白的球漫射照明樣品,在8。角測量。這種測量方法忽略了表面特性和光澤對顏色的影響,提供的測量僅符合顏料/染料等顏色的變化,所以我們在電腦配色系統中選擇這種儀器。 
3.2 顏色的表示方法 
為了對顏色進行判別,目前我國普遍使用的方法還是根據標準色卡或來樣樣板來作對比。這種比較只能現場對比,是一種感性的比較。為了解決這個問題,人們想出了用三維空間坐標數值化,孟塞爾顏色系統,光譜反射率曲線等多種方法來表示顏色。我國也于1994年制訂了《中國顏色體系樣冊》來標定顏色。 
在分光光度儀中我們用CIE(國際照明委員會)L*、a*、b*,CIE L*、C*、h*,Hunter L、a、b, x、Y、Z,L*、C*、h*,Y、x、z等多種方法來表示顏色的色度坐標。在實際應用中Hunter L、a、b和CIE L*、a*、b*是兩種比較廣泛使用的顏色空間,他們都是x、Y、Z值進行算術推導得出來的。不過,由于計算公式的不同,測量后的數值是不等同的。Hunter L、a、b在顏色空間的藍色部分是收縮的,而CIE L*、a*、b*在顏色空間的黃色部分是過度擴張的。在實際使用過程中,筆者想提醒大家的是一定要注意L*、a*、b*和L、a、b的區別,兩者不能混為一談,我就看到過把L*、a*、b*當作L、a、b 的情況,數據差別很大,以為是儀器出了問題,實際是把色度坐標弄錯了。 
3.3 光源的選擇 
色差儀的照明體是一個固定的燈泡如能量穩定的鎢燈或壽命較長的氙燈。但是同一塊顏色樣板,在不同的光源下儀器顯示出來的結果是不一樣的。這是因為不同的光照到樣板上被吸收和反射的光線不同,造成了人眼和儀器在看顏色時的差別。一般在建筑用卷鋼涂料的應用中采用的是D65光源,D65光源相當于平均日光,因為建筑用卷鋼涂料大部分被用于戶外,而在戶外太陽光被認為是標準光源。而家電卷鋼涂料由于其使用性質決定大部分用于室內,根據室內燈光而采用A標準光源來對樣板進行測色,它是一個精心規定的鎢光源。其他的光源如熒光燈光源,在許多類型下都可使用。例如有些織物廠就采用熒光燈光源。所以根據實際的使用情況和用戶要求,選擇合理的光源作為雙方認可的測量方式,一旦雙方認可,必須在相同的條件下,對顏色進行測量,以減少不必要的系統誤差和人為錯誤,達到最佳結合點。 
四、實際生產中的應用 
4.1 建立顏色數據庫 
因為顏料的顏色與制成樣板后的顏色有差別,工廠把各種彩色顏料分散于所用的樹脂體系中,配好顏色,制成標準樣板。做好樣板后送給客戶認可,客戶認可后就可以根據樣板數據來進行調整。把確定的樣板顏色輸入電腦,建立各種樣板的數據庫。 
4.2 調色配色 
分光光度色差儀不僅可用于調整顏色,達到用戶的要求,還可以根據工廠的實際情況進行電腦配色。電腦配色要求先做大量的前期工作,對所采用的各種顏料做成標準顏色樣板,數據輸入電腦進行保存,不能忽略的是要輸入選定的黑色和白色單色數據。各種單色顏料的數據就成為電腦配色的基礎,電腦可以根據顏色樣板進行自動配色,提供多種配方供我們選擇,我們可以選擇一種經濟而又簡單的最佳方案,這樣就大大減輕了工作強度。對于顏色色差的控制,素色漆一般要求△E控制在1以內,對于高要求的用戶,AE可以控制在0.5以內。更進一步,可以分別對L、a、b值作控制。在實際生產中,我們要根據主色調調整顏色,如主色為藍顏色, 電腦讀出的數據缺黃,可以加入鐵紅或鐵黃來調整。在調整顏色的過程中,應以最少的單色漿來調整顏色,越接近標準顏色越好。 
4.3 表面特征的影響 
在配漆時,光澤和表面平整度對色差的影響最大。當光線照射到凹凸不平的表面時,在表面產生反射、散射和吸收。粗糙的表面散射大,反射和吸收少,所以人眼的反應光澤就低,而高光的涂料表面平整,反射大,散射少,人眼對光澤就特別敏感,光澤就高。從實際生產的經濟性考慮,我們根據用途選擇合適粒徑的消光劑,它決定了消光劑的用量,一般消光劑用量越多,光澤越低。實際生產中,色差儀對黑顏色和白顏色光澤的敏感性特強。以高色素炭黑為例,光澤從20降到10時,△E要相差1左右(用類似人眼的0。/45。測量),而以積分球儀器測相同的黑板時,△E誤差在0.3以內。其他顏色光澤在±10度范圍內變化時,△E一般在允許誤差范圍以內。當然在生產中顏料的耐高溫1生和烘烤的時間和溫度也會對△E產生較大影響,這是在實際生產中要特別當心的問題。 
4.4 鋁粉、銅粉和珠光粉用儀器 
金屬顏料和珠光顏料由于其突出的外觀效果而被廣泛應用于汽車閃光漆、鋁合金外墻、幕墻等許多地方。其生產工藝和普通的有機無機顏料完全不同,形狀也有其獨特性,為層狀。金屬顏料和珠光顏料理想化的分布是以相同的定向排列在平行于膜的漆膜里。當光線射向漆膜表面時,一部分光線由于鋁粉的直接反射,幾乎沒有吸收,光線特亮,給人一種十分光彩耀眼的感覺;一部分光線被鋁粉多次反射而出,所以光線較暗。因此從不同的角度觀察時給人以不同的視覺效果。珠光顏料是由于云母片上包覆的二氧化鈦或氧化鐵薄膜產生的干擾而形成各種色彩。普通的色差儀由于角度固定,很難綜合測定金屬顏料和珠光顏料,用普通色差儀測量的數據和肉眼有很大的偏差。因此人們發明了五角度分光光度計,它模仿人眼,較好地解決了存在的問題,已被廣泛應用于汽車行業。 
4.5 手提式色差儀 手提式色差儀和普通的色差儀工作原理相似,但有其獨特的優勢,如輕巧、攜帶方便,可以直接測量讀取數據,也可以連接到電腦或打印機上輸出數據。特別在生產線或與客戶交流時,可以充分發揮其攜帶方便的優勢。 
五、結語 
傳統的色差儀只能用于品質控制和電腦配色,限制了其進一步的發展。隨著互聯網技術的發展,色差儀將和網絡連接起來,形成網上顏色管理系統,網上管理系統可以加快工廠和用戶間數據的傳遞和快速溝通,而且可以遠程控制,既可以節省時間,也可以降低成本,不失為一種行之有效的好辦法。
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