調色在粉末塗(tú)料的生(shēng)產中一直占有(yǒu)一個特別重要的地位,準(zhǔn)確和快速的調色方法直(zhí)接影響到粉末(mò)塗料產品的(de)銷售。然(rán)而,有關粉(fěn)末塗料的調色及調色技術卻少見文獻(xiàn)報道。筆者曾撰文“粉末塗料中顏填料的配方設計及其調色方法”發(fā)表過一些(xiē)心得體會,在此想進一步就粉末(mò)塗料生產中顏料調色理論、調色方法及生產實(shí)踐中的體會談一(yī)些心得,以此拋磚引玉喚起更多的同行(háng)對此問題的關注。
1、光、顏色和色度坐標
我們知道,光除了能透過物體和被反射、散射以外,還可以(yǐ)被吸收。光(guāng)的吸收作用是受Lamber和Beer這(zhè)兩個物理定律(lǜ)支(zhī)配的。前者指出,在一定波長下,光的吸收量與吸收材料的厚度(dù)成正比。後者指出,在一定的波長下,光(guāng)的吸收量(liàng)與吸光材料的數(shù)量成正比。顏色是光線的一(yī)部分被物體吸收後所發生的變化在我們頭腦中產生的一種反映。這種反映(即顏色感覺(jiào))不僅與物體固有(yǒu)的色彩特性有關,而且受(shòu)時間、空間、被塗物外表狀態以及該物體所處周圍環境的影響(xiǎng),還與各人的客觀經曆、主觀看法和視覺靈敏度(dù)等因素有關。國際照明委員會(CIE)所規定的測量(liàng)和評價顏色的全部方(fāng)法,都是以這些可變(biàn)因素為基礎的。從色板返回到觀察者眼睛的光,通(tōng)常等於入射光的反射與散射(shè)部分(fèn)之和,再加上透射光和吸收光的平衡(héng)值。對於每一塊色板來說,上述幾部分光通常因波長不同而發生變化。因此,觀察者(zhě)所接受的光一般(bān)與(yǔ)光源所發出的光完全不(bú)同。我們所能看出的兩個物體顏色的差別,可以(yǐ)用色調(主色(sè))、色值(明度)和色度(色的飽和度)這(zhè)3個量來(lái)表征。色度坐標。兩種獨立的顏色之間最明顯的(de)差別叫做色(sè)調。目前可以辨別出來(lái)的色調多達500多種,但在這500多種色調中,隻有4種為單色色(sè)調。這4種(zhǒng)色調規定為(wéi)絕對紅色、黃色(sè)、綠色和藍色,其他色調均被看作是這四種色調中任(rèn)意兩種或兩種以上色調的混合產物。兩種相同或不同色(sè)調的顏色(sè)之間第二個差別是可(kě)見色調的量。這一變量叫做顏(yán)色的色度(dù)或色(sè)的飽和度。在(zài)色(sè)度坐標中,對顏色飽和度(dù)的上限尚未作出明確規定,隻規定了一(yī)個零飽和度。當顏色處於零飽和度時,則失去了色調感覺而成為了白色。明度是兩種顏色之間第3個明顯的差(chà)別(bié)。利用色度坐標我們可表征(zhēng)一種顏色。在形形色色的各(gè)種顏色係(xì)統中,最有名的是Munsell係統,如(rú)圖1所示。
各種(zhǒng)顏色的次序是(shì)按色調(diào)盤(pán)中的色調從下向上的明度或色值,以(yǐ)及離中心灰色柱的距離而(ér)變化的彩度(dù)(或飽和(hé)度)進行排列的。
Munsell係統中顏色用紅(R)、黃(Y)、綠(lǜ)(G)、藍(B)、紫(P)5種主要色調和5種中間色調組(zǔ)成色調圓盤。這10種色調中的每一種色調又分為10個等級。
色(sè)調圓盤的中心是灰色柱,其亮度從下端的0一直增大到頂(dǐng)端的10,這一(yī)亮(liàng)度尺度稱為明度。從灰色柱開始,顏色的飽和度隨色調圓盤半(bàn)徑的增大而增大。飽(bǎo)和度標尺叫做彩度(從(cóng)中心灰色(sè)柱到圓周線的距(jù)離變化(huà)代表(biǎo)飽和度的(de)變化)。Munsell係統表示法其顏色間隔由大約1500種顏色的彩印紙片所組成,其每一個顏色都有一個色位坐標。例如,3RP3.65/4.50,這(zhè)一組數字表示:色調紅2紫色為3,明度為3.65,飽和度為(wéi)4150。Munsell係統有二個顯著的特點:一是與人的視覺一致:二是標誌的方法不受樣品的限製。
2、粉末塗料的顏色調配與控(kòng)製
調配顏(yán)色意味著要顏色甲等於顏色乙。如何將著色劑的各個變量(如顏料、分散度、用量及比例等(děng))調節到能再現這種(zhǒng)視覺特性?首先一個好的調色人員(yuán)必須(xū)有(yǒu)良好的(de)視覺,並(bìng)經長期(qī)實踐和良好訓練,其次配色人員應根據顏色甲篩選出適(shì)合顏色乙用的著色劑和著色劑適當的用量比例(lì)。這一方麵粉末塗料的調色更難(nán)一些,因為粉末塗料必須通過製粉(由於樹脂、添加劑及顏填(tián)料的性質不同,需通過與之相適應的混合、熔融擠(jǐ)出、粉碎等工序,從原來的無規狀態轉變成另一種均勻分布狀態)、噴板、烘烤固化後才能看到色板的顏色效果,且在配製過程中受到的可變因素較多。例如(rú)我們在選擇粉末塗料用的有機(jī)顏料時,需考慮其顏料的耐熱性、耐起霜性、沉析貼層性以及顏色穩定性等性能。有機顏料的耐熱性主要受被著色介質(zhì)的影響,耐熱性(xìng)不良會導(dǎo)致色調和色(sè)強度的變化,這種色相的變化是由於顏料(liào)與固化劑之間的反應引起的。含有氨基或酰胺基化合物的環氧樹脂固化促進(jìn)劑,特別容易發生這類反應。目前,人們還不能根據顏料的化學結構來預測某(mǒu)種顏料在粉末塗料中的適用性。起霜現(xiàn)象通常在塗料烘烤後呈現。有機顏料起霜時,在塗層表麵形成一層彩色的沉積(jī)層,沉積層能被擦(cā)去。產生起霜(shuāng)的原因是在(zài)較高溫度下,溶解在基料中的某些(xiē)有機顏料重新結晶。沉(chén)析貼層與起霜很(hěn)相似,其形成與基料/固化劑體係有關,是固化交聯後粉末塗層表麵形(xíng)成的一層可除去的彩色(sè)沉積物,與起霜的區別是,沉(chén)析貼(tiē)層一經擦去後,不會再出現。因此,嚴格地考查可用著色劑(jì)的顏色、著色力、成本、分散性、加工穩定(dìng)性等方麵的問題以後,才能決定(dìng)能(néng)基(jī)本滿足配色(sè)的要求,同時還要考慮如下一些問題:
第一,粉末塗料待配顏色的種類,是(shì)高光、半光(guāng)、無光或(huò)美術型(xíng)塗層?是否(fǒu)有(yǒu)金屬顏料的(de)特點?是透明還是半透明?
第(dì)二,如何使配色準(zhǔn)確?在放大生產中(zhōng)怎樣使小試配色與生產配(pèi)色(sè)一致?即怎樣解決色彩漂移問題。
適當地選擇著色劑固(gù)然重要,但這並不等於能獲得(dé)關於著色劑正確用量的信息。著(zhe)色劑用量的確定,目前絕大多(duō)數廠家是根據配色人員的實踐經驗及(jí)常用各色粉末塗料中樹脂與顏料的比例用嚐試的辦法決定的。這種嚐試的過程有人(rén)用植物油調色的方法,有人用加熱熔融粉末塗料的方法試驗,由於(yú)存在與實際生產過程中顏料分散及潤濕過(guò)程條件的差別,這種(zhǒng)嚐試的準確性不高,特別是當含(hán)有酞菁係有機顏料時,常表現出分散不均,顯色不夠。然而不管怎樣,配色技術人員首先應根據銷(xiāo)售部門提(tí)供的色板,就兩個問題會同銷售部門與客戶達成一致意見:第一,色板是(shì)否可以在任意光源下(xià)觀察?第二,甲和(hé)乙顏色之間(jiān)的差異為多少客戶能接(jiē)受,換言之即公差將(jiāng)是多大?解決了這些問題不僅可節省配色人員的時間,而且可避免所(suǒ)配製的顏色在符合客(kè)戶要求方麵與銷售部門或用戶發生糾紛。配色人(rén)員在配色之前,必(bì)須對他所選用的著色劑有比較清晰的認識,這包括擬使用的各著色劑的(de)使用量及(jí)對色(sè)板(bǎn)的(de)顏色會出現什麽情況有一個正確的估計。往往是這(zhè)樣(yàng)的一種情況:色調的精(jīng)細微調較顏色開始時的近似配色更加複雜。
色彩漂(piāo)移是在各道(dào)生產工序或某一(yī)生產工序中,能引起顏色變化的許多問(wèn)題的一個綜合術語。一般(bān)地(dì)說,這些問題可分為(wéi)兩大類,一類是配(pèi)色和觀察問題,另一類是生產(chǎn)過程中實(shí)際色彩變化的控(kòng)製問題。影響色彩均勻性的加工問題是多方麵的,比較明顯的問題是計算、稱量和混合潤濕上的偏差及著色劑本身所含的雜質等。許多著色劑受(shòu)高溫影響變化,因此,嚴格控製擠出機的溫度是必要的。顏料在介質中分散的差別易產生顏色飽和(hé)度和色調的(de)變化,這一變化與(yǔ)顏料粒徑、密度和絮凝程度的(de)差異有關。在粉末塗料的生產實踐中,我們(men)發現有機顏料比無機顏料更容易引起這種變化。
圖2是塗料製備工(gōng)藝中,根據顏料粒徑密度和絮凝程度(dù)的差異來預測顏(yán)料出現(xiàn)浮色和發花的情(qíng)況(kuàng)。
樹脂之(zhī)間的差異有(yǒu)時也是導致顏(yán)色變化的原因。在粉末塗料的(de)生產中,我們發現,在配製環氧/聚酯混合型(xíng)塗料(liào)時,選用群青這一著色劑,若樹脂中聚酯(zhǐ)與環氧樹脂的當量配比不當,導致酸值過(guò)剩,會出(chū)現群青泛黃(huáng)現象(xiàng),這是因為酸性環境使群青不穩定。另(lìng)外,許多有關色彩變(biàn)化的例子(zǐ),是由於樹脂基料變(biàn)黃(huáng)或變暗引起的(de),在淺色塗料或顏(yán)料含(hán)量低的粉末塗料中,這種因(yīn)素最為明顯。總之,在(zài)加工過程中出現色(sè)彩漂移的最根本的原因是顏(yán)料的分散度問題。有機顏料通常有很大的表麵積,其(qí)用量通常不(bú)超過3%~4%,否則對粉末塗料(liào)的流平性會產生較大的影響。
兩個(gè)物體(tǐ)在同一光源下觀察(chá)時,其顏色可能是相同的,而在(zài)不同(tóng)的光源(如白熾燈或日光燈)下觀察時,其顏色則可能(néng)是不同的,通常將(jiāng)這兩個物體叫做(zuò)條件等色體,也(yě)稱為條件配色或可變配色體。要求(qiú)兩個物體在任何光源下看起來都一樣,意味著這兩(liǎng)個物體的分光反射曲線(xiàn)必須相同。這種配色叫非(fēi)條件配(pèi)色或不可(kě)變配色。不可變配色要求在粉末塗料(liào)配色時,使用與樣品相同(tóng)的著色劑。因此,想要使配製的顏色與(yǔ)樣品的顏色達到完全相等的程度,幾(jǐ)乎是很難做到的(de)。
最後,還想(xiǎng)談談在生產中由於顏色調(diào)配誤差,客(kè)戶不能接受而出現不合格產品的處理方(fāng)法。目前有許多(duō)廠家對配色不合格(gé)產品感到(dào)比較棘手,大多降價處理或堆積在倉(cāng)庫,造成了很大的浪費。我們(men)知道(dào),粉末塗料一旦生產好後,其粉末顆粒有(yǒu)其各(gè)自不同的性質,若采用添加生(shēng)粉料或其他粉末塗料的方法來改變粉末塗料的顏色,由於(yú)顏填料的潤濕不均勻,烘(hōng)幹固化成膜後(hòu),塗(tú)料表(biǎo)麵不僅會出現不良缺陷,其顏色也不是理想(xiǎng)中的顏色。例如,白色(sè)粉末與黑色粉末混合產生(shēng)的是有小斑點的塗層外觀,而不是均勻的灰色色彩。因(yīn)此,不能象液(yè)體塗料那樣用摻混另一批塗料的辦法來校(xiào)正塗料顏色,而應該將需補(bǔ)加的各種生料或粉料與原粉料一起經混合、擠出、粉碎成潤濕均勻的體係後方可,因為在預混合階(jiē)段顏色或原料是容易調整的。
理論上,定義粉末塗料的質量相當簡單,然而,實際上粉末塗料(liào)的質量是個複雜的問題,與液態塗料相比在組分、物理狀態、施工介質和成膜(mó)過程等方麵有著很大的差別。因此,了解和掌握好粉末塗料的配色理論(lùn)和生產(chǎn),特別是變化(huà)諸多的粉末塗料調色理論與實踐(jiàn)的關(guān)係,對一個從事粉末塗料研究或生產第一線的粉末塗料技術人員來(lái)說是很有必要(yào)的。