介紹了粉末涂料的顏色測量與控制方法，包括顏色測量的基本知識、目測、儀器測量、配色及生產(chǎn)控制，詳細介紹了儀器測配色流程，指出做好顏色測控工作必須把儀器測量與人的視覺(jué)評判、實(shí)踐經(jīng)驗等充分結合起來(lái)。

　　關(guān)鍵詞：粉末涂料;顏色;測量;配色;色差

　　0.前言

　　粉末涂料開(kāi)發(fā)早期主要用于金屬腐蝕防護，隨著(zhù)粉末涂料生產(chǎn)及應用技術(shù)的不斷進(jìn)步、世界各國環(huán)保意識與法規的強化，粉末涂料應用范圍不斷擴大，粉末涂料的裝飾美化作用也越來(lái)越引起人們的重視，而現代化企業(yè)的流水線(xiàn)加工裝配(如冰箱、空調、儀器儀表、金屬門(mén)窗、鋁型材、機電設備等廠(chǎng)家)更要求涂裝產(chǎn)品內外質(zhì)量的高度穩定，批次間涂層顏色一致成了客戶(hù)的重要要求。

　　1.顏色測量

　　1.1目測

　　GB/T9761-98《色漆和清漆色漆的目視比色》等效果均采用ISO3668-1976標準，規范了涂層顏色的目視比色方法，可在自然光、比色箱的人造標準光源下進(jìn)行檢測，常用光源為D65、A兩類(lèi)。目視比色對觀(guān)察者要求較高，負責比色檢驗的觀(guān)察者應通過(guò)色盲檢查鏡的檢查，戴有眼鏡的其鏡片必須在整個(gè)可見(jiàn)光譜內有均勻的光譜透過(guò)率;由于色視覺(jué)隨年齡變化很大，40歲以上的觀(guān)察者也要接受色盲檢查鏡的檢查。觀(guān)察者連續工作會(huì )降低比色質(zhì)量。目測是最直接、感性強烈的檢測方式，配色中儀器測量只能是質(zhì)量控制的重要輔助手段。

　　1.2儀器測量

　　1.2.1測量原理

　　光與材料的相互作用產(chǎn)生了鏡面反射、漫反射、定向透射、散射透射以及光吸收，而物體的顏色主要決定于它的漫反射，使用光譜光度計測定粉末涂料涂層的光譜反射因數(如K/S比)，即可計算其三刺激值，進(jìn)而對不同顏色的差別進(jìn)行計算對比，測量裝置見(jiàn)圖1。將其連接電腦與專(zhuān)用軟件，可以將顏色數據、顏色效果、K/S曲線(xiàn)、色差進(jìn)行顯示、儲存及輸出。

　　1.2.2測量?jì)x器

　　顏色的測量?jì)x器主要有色差儀、測色儀兩大類(lèi)。色差儀價(jià)格便宜、易于攜帶，能進(jìn)行方便快捷的顏色測量比對，也可以給配色人員提供數據參考，但誤差大，也無(wú)法直接進(jìn)行配色操作。測色儀有兩類(lèi)，一類(lèi)為便攜式，似色差計，但是測量更精確，可以進(jìn)行系統數據輸出，但不能用于配色;另一類(lèi)可以同時(shí)進(jìn)行測量與配色操作，價(jià)格較高，只適用工廠(chǎng)使用。目前色差儀、便攜測色儀使用較廣泛，而可配色的測色儀只有規模較大的少數粉末涂料企業(yè)應用，這類(lèi)儀器的代表商有美國X-Rite(愛(ài)色麗)、日本MINOLTA(美能達)公司等。

　　1.2.3測量操作

　　測色儀的操作程序是：開(kāi)機→進(jìn)入操作界面→黑白板校正→試樣測量→數據輸入→比色→數據輸出→關(guān)機。

　　一般的色差儀在開(kāi)機預熱后(30min左右)，直接進(jìn)行標樣、試樣的測量和色差對比，也可以將結果簡(jiǎn)單輸出。測色儀則不需要專(zhuān)門(mén)預熱，電腦開(kāi)機后，直接進(jìn)入操作界面進(jìn)行各類(lèi)操作，并將各種光源下的顏色數據、色差、光譜曲線(xiàn)、直觀(guān)顏色效果等顯示出來(lái)，形成報告。

　　2.配色

　　2.1配色原理

　　常規粉末涂料的配色屬于混色定律中的復雜減色法混合，Kubellka-Munk理論認為，光在著(zhù)色層中是完全漫射的，“二常數Kubellka-Munk理論”采用涂層的K/S光譜圖(K-吸收度、S-散射度)來(lái)表征顏料，最后使用光譜匹配算法以實(shí)現恒定匹配。配色儀就是利用這一原理，運用配色軟件，從顏料庫中篩選顏料進(jìn)行K/S光譜復配計算，最后將預測色差較為理想的配方提供給配色人員選擇。由于儀器設置的光源總是有限的，電腦配色仍屬于條件匹配。

　　2.2電腦配色流程

　　2.2.1顏料選擇

　　根據顏料廠(chǎng)家的技術(shù)說(shuō)明或產(chǎn)品介紹，按粉末涂料生產(chǎn)與應用的基本要求(如耐熱性200℃、耐酸堿、抗遷移性)，初步選擇可以使用的顏料，然后對選出的顏料進(jìn)行試驗檢驗，一般要進(jìn)行200℃/2h、Q-UV250h檢驗;要求嚴格的還要進(jìn)行200℃/4h、Q-UV500h及500h鹽霧試驗。用于戶(hù)外的顏料必須具有良好的耐光、耐候牢度。根據試驗結果，進(jìn)行篩選和分類(lèi)，如戶(hù)內顏料、戶(hù)外顏料、通用顏料、耐蝕性顏料等。配色人員對顏料的著(zhù)色力、吸油值、分散性包括價(jià)格、供應量、生產(chǎn)廠(chǎng)家等也要加以注意。要強調的是：生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)說(shuō)明甚至是質(zhì)量保證均不能替代自我的試驗檢驗。

　　2.2.2數據庫建立

　　配色儀的配色軟件都詳盡介紹了數據庫的建立方法，主要是黑板、白板、遮蓋力以及顏料的數據。配方中除要建立數據的顏料外，其他原料應該選擇質(zhì)量?jì)?yōu)異的品種或企業(yè)最常用的品種并保持固定，以保證數據可靠并利于以后生產(chǎn)的顏色調配，忌用質(zhì)量差(如色雜、不穩定)、非經(jīng)常用的品種。命名一個(gè)數據庫，搭配選擇顏料，一般數額為20～25種(如紅色4種、藍色2種、綠色2種、橙黃2種、橙紅1種、紫色2種、黑色3種、白色2種、其他3種)，將其數據移入，即完成單個(gè)數據庫的設立工作，配色時(shí)只要指定該數據庫的名稱(chēng)，系統即隨機篩選該數據庫中的顏料進(jìn)行匹配。信息建立準確的數據庫可長(cháng)期有效地指導配色工作，利于配色人員迅速實(shí)現預期。但受設備(如擠出機老化)、客戶(hù)顏料質(zhì)量波動(dòng)、原料調整等客觀(guān)因素的影響，試樣與電腦預測結果的偏差也會(huì )不斷增加，隨著(zhù)新顏料的不斷引入，數據庫顏料的補充、更新及修正工作也要持續進(jìn)行。

　　2.2.3標準輸入

　　這是指國內外顏色標準、客戶(hù)標樣或者自選的樣品的數據輸入，其中顏色標準一般是紙質(zhì)印刷品，客戶(hù)標樣多是試板或樣件。上述標準有的是平面，也有的是曲面，有高光也有半光甚至無(wú)光(如德國顏色標準RAL841-GL與RAL840-HR)，有平整也有紋理的，有嶄新也有磨損的，而這些測色儀是無(wú)法進(jìn)行識別的。因此，標準測量時(shí)要盡量選擇涂層有代表性的測點(diǎn)(區域)，如清潔、平整、無(wú)磨損、嶄新，對標樣異常狀態(tài)在數據儲存時(shí)也要做好標識，有利于隨后的配色參考。磨損舊板、涂層光澤或紋理改變、曲面漏光等情況下，測量的數據都不能用于儀器最后的顏色比對，只能作為配色過(guò)程中的技術(shù)參考。

　　2.2.4配方選擇

　　在配色界面下，選擇預配制的標準顏色，按軟件指定的流程操作選定顏色品種，可讓電腦自動(dòng)篩選(可事先設定數量)，也可直接要求電腦選擇1～9種顏料進(jìn)行匹配，設定品種越多，電腦匹配越容易實(shí)現，但計算速度越慢，用的時(shí)間也越長(cháng)，為便于生產(chǎn)應用一般選擇2～4種(含白顏料)。電腦自動(dòng)給出的最佳配方可按色差排列，也可按成本排列，但實(shí)際選擇主要依據K/S光譜匹配性、色差大小、顏料品種及經(jīng)濟性進(jìn)行。測色儀以主光源列出各類(lèi)光學(xué)數據，次光源只給出色差，其色差結果類(lèi)似于條件匹配，而企業(yè)常用顏料品種是明顯少于數據庫，所以配色人員要綜合考慮后才能選定一個(gè)較理想的配方用于試驗;不滿(mǎn)意時(shí)還可對顏料品種進(jìn)行重新設定，讓電腦計算后再給出新的配方，進(jìn)行新的選擇。

　　2.2.5顏色調整

　　配方選擇后，一般沒(méi)有現成產(chǎn)品的配方與之完全相同，配色人員必須按選定配方進(jìn)行實(shí)驗室制粉、噴板、測色，然后進(jìn)行顏料用量甚至品種的增減予以調節修正(該修正可以人工進(jìn)行也可以由電腦測算后提供建議方案)再制粉、制板、測量等，直至條件匹配，最后確定實(shí)驗室最佳配方，這就是配色中顏色調整的全過(guò)程。人工調色時(shí)，一般不是簡(jiǎn)單的缺紅加紅、缺藍加藍，要計算清調整前后每個(gè)顏料占顏料總量的比例，結合飽和度、色相，根據L、a、b的綜合情況進(jìn)行細致調節。調色時(shí)，任何顏料都不是飽和度100%的單一色相、配方中顏料相互混合還存在明顯的復合效應，在微調時(shí)都要認真分析，保證獲得最佳的配色效果。顏色調整的同時(shí)，一般還伴隨著(zhù)涂層遮蓋力、機械性能、表面效果(如光澤、鮮映度、紋理)及配方成本、粉體性能(如帶電性、上粉率)的調節，有時(shí)甚至還要同時(shí)進(jìn)行涂層耐高溫、鹽霧或人工老化的測試，所以顏色調整的過(guò)程也是產(chǎn)品配方全面趨于成熟合理的過(guò)程。

　　2.2.6車(chē)間放大

　　由于實(shí)驗室小型設備與車(chē)間大生產(chǎn)設施之間在混煉效果上存在一定程度上的差異，無(wú)法保證實(shí)驗室配方在車(chē)間具有良好的重現性，一般都需要進(jìn)行批量放大以進(jìn)一步調整，根據混煉效果差異的預估結合產(chǎn)品生產(chǎn)總量和生產(chǎn)線(xiàn)最小生產(chǎn)批量確定試驗放大批量(如常規批量的30%、50%或者是100%)。制樣測量后，根據色差效果對放大配方進(jìn)行進(jìn)一步調節，再擇量生產(chǎn)制樣測量，直至達到滿(mǎn)意的匹配效果，確定最終的生產(chǎn)配方。同實(shí)驗室調節一樣，車(chē)間放大過(guò)程中，根據樣品質(zhì)量的檢測情況，除顏料外也對填料、各種助劑進(jìn)行微調，保證產(chǎn)品預期的質(zhì)量與理想的生產(chǎn)成本。需要注意的是，放大過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生較大量的不合格品(顏色匹配差)，需要在當次生產(chǎn)中盡量消化掉，難度較大的也應在下一批次的生產(chǎn)中用掉，可行的話(huà)，也可以用于其他產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

　　2.2.7批量生產(chǎn)

　　車(chē)間放大確定的生產(chǎn)配方在正常情況下是不需要也不允許任意更改的，但在那些中小型粉末涂料企業(yè)中，受各種因素影響所用原材料經(jīng)常出現批次間質(zhì)量的波動(dòng)甚至品種和生產(chǎn)廠(chǎng)家的更換，為保證及時(shí)供貨，技術(shù)人員不得不經(jīng)常進(jìn)行配方調節以完成生產(chǎn);隨著(zhù)原材料價(jià)格持續升高，不少企業(yè)也降級使用價(jià)格優(yōu)惠的原輔材料，這些都給批次間產(chǎn)品質(zhì)量的穩定尤其是批次間色差的控制帶來(lái)挑戰。

　　2.3配色質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　2.3.1標樣

　　初期粉末涂料廠(chǎng)家為涂裝客戶(hù)提供的標準樣板(色卡)大多是試驗制作的，當客戶(hù)指定采購某款色卡的產(chǎn)品時(shí)，生產(chǎn)產(chǎn)品與原試驗色卡極易存在明顯的色差，美國標準AAMA2603\2604\2605對色差都明確指出是實(shí)際生產(chǎn)線(xiàn)制備的涂膜產(chǎn)品，而非實(shí)驗室制備的樣板。后來(lái)粉末涂料色卡基本上都采用批量生產(chǎn)的產(chǎn)品噴涂制作，確保隨后能提供讓客戶(hù)滿(mǎn)意的粉末涂料產(chǎn)品�？蛻�(hù)提供的標準以粉末樣品最佳，其次是新色板，樣件、舊色板都不利于標準準確設立，甚至有客戶(hù)使用語(yǔ)言描述其產(chǎn)品要求(如近似或類(lèi)似某某顏色)，為避免交貨時(shí)的質(zhì)量爭議，這些情形下標準約定前要與客戶(hù)進(jìn)行充分的溝通，達成共識。

　　2.3.2同色異譜

　　光譜反射曲線(xiàn)不同的顏色在一組觀(guān)察和光源下匹配，但在另一種條件下不匹配，這種現象叫同色異譜，由于光源的變化導致誤配稱(chēng)為照明體條件同色異譜，觀(guān)察者變化存在的誤配稱(chēng)為觀(guān)察者同色異譜。配色儀可展示各種光源下K/S光譜匹配效果，同色異譜一目了然，但當生產(chǎn)用顏料缺乏時(shí)，不少配色人員明知同色異譜也得制樣，并期望有一個(gè)較好的匹配效果。要根本避免同色異譜問(wèn)題，就必須加強顏料數據庫的建設，一般企業(yè)的顏料庫不足百種顏料、常用品種只二三十種，而大型企業(yè)則有幾千種顏料數據、常用顏料數百種，市場(chǎng)上各種顏色用顏料幾乎盡收庫中，配色人員工作起來(lái)就輕松自如，基本不存在同色異譜問(wèn)題了。

　　2.3.3標準

　　同一產(chǎn)品多次或長(cháng)期生產(chǎn)后，質(zhì)控人員常將眼前生產(chǎn)的產(chǎn)品只與近幾次已生產(chǎn)發(fā)出的產(chǎn)品進(jìn)行色差對比，只要顏色接近就好了，容易忽視原始標準，因為鄰近批次產(chǎn)品色差小，大部分客戶(hù)都不易察覺(jué)，產(chǎn)品可順利被接受。但是質(zhì)量波動(dòng)控制圖的原理告訴我們，這樣極容易造成產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)超出控制線(xiàn)。筆者見(jiàn)到一例，粉末涂料人員持續以上批次產(chǎn)品為標準控制生產(chǎn)，導致色差逐漸偏離原始標準，而客戶(hù)為一跨國型加工企業(yè)，各種組裝材料始終以原始標樣為統一驗收標準，結果造成了嚴重質(zhì)量事故。因此，在顏色控制尤其是多批次和長(cháng)期的持續生產(chǎn)過(guò)程中，不僅要控制批次間色差，還要時(shí)刻與客戶(hù)歷史供樣及原始標準比對，控制顏色偏差，避免過(guò)度偏離給客戶(hù)批次間產(chǎn)品組裝帶來(lái)困難。

　　2.3.4遮蓋力

　　雖然涂層遮蓋力與涂層厚度、顏料質(zhì)量、粉末生產(chǎn)設備的分散性能都有關(guān)聯(lián)，但產(chǎn)品中顏料的品種、各自用量及總用量是涂層遮蓋力的決定因素。由于顏料價(jià)格一般較高，配方中盡可能減少顏料用量。為保證涂層具有恰當的遮蓋力，有經(jīng)驗的廠(chǎng)家在配方調整過(guò)程中專(zhuān)門(mén)設立“最薄厚度色差”指標以有效控制涂層遮蓋力。新的粉末涂料廠(chǎng)家或新從事配方設計的技術(shù)人員還易出現顏料用量偏高、遮蓋力過(guò)度的問(wèn)題，采用“最薄厚度色差”分析也能克服這方面的不足。

　　2.3.5儀器

　　對待產(chǎn)品色差爭議，涂裝客戶(hù)往往更相信自己的視覺(jué)，而配色人員則強調儀器測量結果，也有一些客戶(hù)則堅持自己色差儀的判定，這些都有一定的說(shuō)服力，但對相關(guān)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)最合理的方式是以觀(guān)察者視感為主、儀器測量結果為輔來(lái)評判產(chǎn)品色差。研究表明分光光度計中含有鏡反射成分的積分球是與Kubellka-Munk理論要求相接近的幾何系統，但是它與具有不同表面性質(zhì)的材料的目視匹配的相關(guān)性不是很好，而色差儀的工作穩定性更讓其結果減少了說(shuō)服力，即使未來(lái)測色系統開(kāi)發(fā)出更合適的幾何系統，但也代替不了觀(guān)察者明亮的雙眼。

　　3.色差的技術(shù)處理

　　3.1提高控制標準

　　對于那些色差要求極高的客戶(hù)(如ΔE≤0.4)或輕微色差但視覺(jué)變化顯著(zhù)的產(chǎn)品(如帶紅或黃的淺色)，必須提高質(zhì)控標準，并強化目測把關(guān)。一般產(chǎn)品企業(yè)控制色差ΔE≤1，部分為ΔE≤0.5，且大多為單一光源下，很容易造成視覺(jué)色差明顯。為加強控制，必須要求各種光源下色差的一致(如同為ΔE≤0.5)，還要通過(guò)檢測、校對、審核人員的目測，達到一致合格。

　　3.2加大原料采購批量

　　即使是規模較大原料生產(chǎn)廠(chǎng)家的產(chǎn)品尤其是顏料也普遍存在批次間色差，一些粉末涂料產(chǎn)品的顏色對其特別敏感，現場(chǎng)調色人員竭盡努力也無(wú)法保證顏色與以前一致。原料供應商建議粉末廠(chǎng)家加大單批采購量來(lái)保證多批次產(chǎn)品的顏色一致，具有一定的改進(jìn)效果，對一些重要客戶(hù)、重要控制產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，也很有必要采取這種措施。

　　3.3產(chǎn)品庫存

　　涂裝客戶(hù)訂貨是根據工件加工批量確定的，許多客戶(hù)單批訂貨較少，給粉末涂料的生產(chǎn)與質(zhì)控帶來(lái)困難。對那些常年使用同一產(chǎn)品而又不能單批超量訂貨的客戶(hù)，粉末涂料廠(chǎng)家不妨在充分論證的基礎上，少批大量生產(chǎn)，做好產(chǎn)品庫存，涂裝客戶(hù)也建議和歡迎這種做法。

　　3.4加強技術(shù)服務(wù)

　　出現色差一般要進(jìn)行售后的技術(shù)服務(wù)工作，而售前的技術(shù)服務(wù)則能很好地減少色差問(wèn)題的出現。顏色輕微的波動(dòng)，客戶(hù)基本能夠接受，但持續不斷的波動(dòng)或偏差不斷擴大會(huì )引起客戶(hù)強烈的抱怨，定期的走訪(fǎng)、超前的溝通能迅速發(fā)現問(wèn)題，及時(shí)予以糾正。對那些色差過(guò)大，客戶(hù)拒絕使用的產(chǎn)品，要迅速給以調換;當客戶(hù)配套使用的涂料、模塑出現顏色波動(dòng)時(shí)，要及時(shí)與客戶(hù)交流，避免客戶(hù)依據標準的過(guò)度偏移(不少客戶(hù)會(huì )拿涂料、模塑產(chǎn)品來(lái)要求粉末涂料的顏色);及時(shí)走訪(fǎng)還能隨時(shí)了解客戶(hù)信息，對產(chǎn)品進(jìn)行積極調整滿(mǎn)足客戶(hù)需求。

　　3.5合理建設顏料庫

　　解決色差的根本問(wèn)題在于顏料品種的齊全，但全面建立顏料庫需要耗費大量的人力、物力與財力，是一個(gè)長(cháng)期持續的過(guò)程，而且還不能保證完全符合企業(yè)的經(jīng)營(yíng)需要，企業(yè)也不可能為一小份訂單就承擔整包裝新顏料可能存庫幾年的風(fēng)險。配色理論上顏料的無(wú)限多與實(shí)際中的有限庫存確實(shí)是極大的矛盾。協(xié)調方法一是豐富顏料品種，如綠色顏料，要有偏黃相的、藍相的，紅色要有橙紅和紫紅等;二是規格齊全，如物美價(jià)廉的、高價(jià)優(yōu)質(zhì)的，國內及國外的，含鉛無(wú)鉛的等;三是特貨特備，對銷(xiāo)量大、利潤高或者重要客戶(hù)等的產(chǎn)品需要的顏料，積極選樣備用;四是技術(shù)儲備，對一些特殊顏料(如價(jià)格高昂、品質(zhì)優(yōu)異、特種需求或新品種)，進(jìn)行采樣、存庫或試用。

　　4.結語(yǔ)

　　顏色調配與質(zhì)控是粉末涂料生產(chǎn)中最基本和最重要的技術(shù)工作，當前不少企業(yè)還在采用低效率的純人工操作，有些已開(kāi)始借助色差儀的協(xié)助，而國內主要的粉末涂料商其配色技術(shù)只掌握在少數關(guān)鍵技術(shù)人員手里，其生產(chǎn)一線(xiàn)的質(zhì)檢人員也只采用目測微調產(chǎn)品顏色。但隨著(zhù)粉末涂料涂裝的不斷發(fā)展，不少管理者已逐漸認識到配色儀給企業(yè)帶來(lái)的高效與質(zhì)量保證，測色儀的使用將逐漸普及起來(lái)，技術(shù)人員只有把儀器測配技術(shù)與視覺(jué)評判、實(shí)踐經(jīng)驗等充分a結合起來(lái)，才能真正做好粉末涂料產(chǎn)品的顏色測控工作。