調色在粉末塗料(liào)的生產中一直占有一個特別重要的(de)地位,準確和快速的調(diào)色方法直接影響到粉末塗料產品的銷售。然(rán)而,有關粉末塗料的調色(sè)及調色技術卻少(shǎo)見文獻報(bào)道。筆(bǐ)者曾撰文“粉末塗料中顏填料的配方設計及其調色(sè)方法”發(fā)表過一(yī)些心得體會,在此想進一步就粉末塗料(liào)生產中顏料調色理論、調色方法(fǎ)及(jí)生產實踐中的體會談一些心得,以此(cǐ)拋磚引玉喚起更(gèng)多的(de)同行對此問題(tí)的關注。
1、光、顏色和色度坐標
我們知道(dào),光除了(le)能透過物體和被反射、散射以(yǐ)外(wài),還可以被吸收(shōu)。光的吸收作用是受Lamber和Beer這兩個物理定律支配的。前者指出,在一定波長下,光的吸收量(liàng)與吸收材料(liào)的厚度(dù)成正比。後者指出,在一定的波長下,光的吸收量與吸光材料的數量成正比。顏色(sè)是(shì)光線的一部分被(bèi)物(wù)體吸(xī)收後(hòu)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)不僅與物(wù)體固(gù)有的色彩特性有(yǒu)關,而且受時間、空間、被塗物外(wài)表狀態以及該物體所處周圍環境的影響,還與各人的客觀經曆、主觀看法和視覺靈敏度等(děng)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(de)全部方(fāng)法,都是以這些可變(biàn)因素為基礎的。從色(sè)板返回到觀察者眼(yǎn)睛的光,通常等於入(rù)射光的反射與散射(shè)部分之和,再加上透射(shè)光和吸收光的平衡值。對於每一塊色板來說,上述幾部分光通常因波長不同(tóng)而發生變(biàn)化(huà)。因此(cǐ),觀察者(zhě)所接受的光一般與光源(yuán)所發出的光完全不同。我們所(suǒ)能看出的兩個物體(tǐ)顏色的差別,可以用色調(主色)、色值(明度)和色度(色(sè)的(de)飽和度)這3個量來表征(zhēng)。色度坐標。兩種獨立的顏色之(zhī)間最(zuì)明顯的差別叫做(zuò)色調。目前可以辨別出來的色調多達500多種,但(dàn)在這500多種色調中,隻有4種為單色色調。這(zhè)4種色調規定為絕對紅色、黃色(sè)、綠色和藍色,其(qí)他色調均被(bèi)看作是這四(sì)種色調中任意兩種(zhǒng)或兩種以上色調的(de)混合(hé)產物(wù)。兩種相同(tóng)或不同色調的顏色之間第二個差別是可見色調的量。這一變量叫做顏色的色度或色的飽和度(dù)。在色度坐標中,對顏色飽和度的上(shàng)限尚未作出明確規定,隻規定(dìng)了一個零飽和度。當顏色處於零飽和度(dù)時,則失去了色調感覺而(ér)成(chéng)為(wéi)了(le)白色。明(míng)度是兩種顏色之間第(dì)3個明顯的差(chà)別。利用(yòng)色度坐標我們可表征一種顏色。在形形色色的各種顏色係統中,最有名的是Munsell係統,如圖1所示。
各種顏(yán)色的次(cì)序是按色(sè)調盤中的色調從下向上的明度或(huò)色值,以及離中心灰色柱的距離而變化的彩(cǎi)度(或飽和(hé)度)進行排列的。
Munsell係(xì)統中顏色(sè)用紅(R)、黃(Y)、綠(G)、藍(B)、紫(P)5種主要色(sè)調和5種中間色調組成色調圓盤。這10種色調中的每一種色調又分為10個等(děng)級。
色調圓盤的中(zhōng)心是灰色柱,其亮度從下端的(de)0一直增大到頂端的10,這一亮(liàng)度尺(chǐ)度稱為明度。從灰色柱開始,顏(yán)色的飽和度隨色調圓盤半(bàn)徑的增(zēng)大而增大(dà)。飽和度(dù)標尺叫做彩度(dù)(從中心灰色柱到圓周線的(de)距離變化代表飽和度的變化)。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(dōu)有一個色位坐標。例如,3RP3.65/4.50,這一組數字表(biǎo)示:色調紅2紫色為3,明度為3.65,飽和度為4150。Munsell係統(tǒng)有二個(gè)顯著的特點:一(yī)是與人的(de)視覺一(yī)致(zhì):二是標誌的方法不受樣品的限製。
2、粉(fěn)末塗料的顏色(sè)調配與控製
調配顏色(sè)意味著要顏色(sè)甲等於顏色乙。如何將著色劑(jì)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(zhè)種(zhǒng)視(shì)覺特性?首先一個好的調色人員必須(xū)有良(liáng)好的視(shì)覺,並經長期實踐和良好訓練,其次配色(sè)人(rén)員應(yīng)根據顏(yán)色甲篩選(xuǎn)出適合顏色乙用的著(zhe)色劑和著色劑適當的用量(liàng)比例。這(zhè)一方麵粉末塗料的(de)調色更難一些(xiē),因為粉末塗料必須通過製粉(由於樹脂、添加劑(jì)及顏填料的性質不同,需通(tōng)過與之(zhī)相適應的混合、熔融擠出、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(yīn)素較多。例如我們(men)在(zài)選擇粉末塗料用的(de)有機顏料時,需考慮其(qí)顏料的耐熱性、耐起霜性、沉析貼層性以(yǐ)及顏色穩定性等性能。有機顏料的(de)耐熱性主要(yào)受被著色介(jiè)質的(de)影響,耐熱性不良會導致色調和色強度的變化(huà),這種色相的變化是(shì)由(yóu)於顏(yán)料與固化劑之間(jiān)的反應引起的。含有氨基或酰胺(àn)基化合物的環氧樹脂固化促(cù)進劑(jì),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種顏料在粉末塗料中的(de)適用性。起霜現象通常在塗料(liào)烘(hōng)烤後呈現。有機顏料起霜時,在塗層表(biǎo)麵形成一層彩色的沉積層(céng),沉積層能被擦(cā)去。產生起(qǐ)霜的原因是在較(jiào)高溫(wēn)度下(xià),溶(róng)解在基料中的某些有(yǒu)機顏料(liào)重新結晶。沉析貼層與起霜很相似,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成的一層(céng)可除去的彩色沉積物,與起霜的區別是,沉析貼層一經擦去後,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(tí)以後,才能決定能基本滿(mǎn)足配色的要求(qiú),同時(shí)還要考慮(lǜ)如下一些問(wèn)題:
第一,粉末塗料(liào)待配顏色的種類,是高(gāo)光、半光、無(wú)光或美(měi)術型塗層?是否有金屬顏料的特點?是透明還是半透明?
第二,如何使配色準確?在放大生產中怎樣使小試配色與(yǔ)生產配色一致?即怎(zěn)樣解決色彩漂移問題。
適當(dāng)地選擇著色劑固然重要,但這並不等於能獲得關於著(zhe)色劑正確(què)用量的信息。著色劑用量的確定,目前絕大多數廠家是根據配色人員的實踐經驗及常用各(gè)色粉末塗(tú)料中樹脂與顏料的比例用嚐試的辦(bàn)法決定的。這種嚐試的過程(chéng)有人用植物油調色的方(fāng)法,有人用加熱熔融粉末塗料的方法試驗,由(yóu)於存在與(yǔ)實際生產(chǎn)過(guò)程中(zhōng)顏料分散及潤濕過程條件的(de)差別(bié),這種嚐試的準確性不高,特別是當含有酞菁係(xì)有機顏料時,常表(biǎo)現出(chū)分散不均,顯色不夠。然而不管怎樣,配色技術人員首(shǒu)先應(yīng)根據銷售部門提供的色板,就兩個問(wèn)題會同銷售部(bù)門(mén)與客戶達成一(yī)致(zhì)意見:第一,色板是否可以在任意光源下觀察?第二,甲和乙顏色(sè)之間的差異為多少客戶能接受,換(huàn)言之(zhī)即公差將是多大?解(jiě)決了這些問(wèn)題不僅可節(jiē)省配(pèi)色人員的時間,而且可(kě)避免所配(pèi)製的顏色在符(fú)合客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,必須對他所選用的著色(sè)劑有比較清晰(xī)的認識,這包(bāo)括擬使用的各著色劑的使用量及對色板的顏色會出現什麽情況有一個正確的估計。往往是這樣的一種(zhǒng)情況:色調的(de)精細微調較顏色開始時的近似配色更加複雜。
色彩漂移是在各道生產(chǎn)工序或某一生產(chǎn)工序(xù)中,能引起顏色變化的許多問題的一個綜(zōng)合術語。一般地說,這些問題可分為兩大類,一類是配色和觀察問(wèn)題,另一類是生產過程中實際色彩變(biàn)化的控製問題。影(yǐng)響色(sè)彩均勻性的加工問題是多方(fāng)麵的,比較明顯的(de)問題是計算(suàn)、稱量和混合潤濕上的偏差及著色劑本身所含的(de)雜質等。許多著色劑受高溫影響變化,因此,嚴格控製擠出機(jī)的(de)溫度(dù)是必要的。顏料(liào)在介質中分散的差別(bié)易產生顏色飽和(hé)度(dù)和(hé)色調的變化,這一變化與顏料(liào)粒徑、密度和絮凝程度的差異有關。在粉(fěn)末塗料的(de)生(shēng)產實踐中,我(wǒ)們發(fā)現有機顏料比無機顏料更容易引(yǐn)起這種(zhǒng)變化。
圖2是塗料製備工藝中(zhōng),根據顏料粒徑密度和絮凝程度的差異來預測顏料出現浮色和發花的情況。
樹脂之間的差異有時也是導致顏色變化的(de)原因。在粉末塗料的生產中,我們發現,在配製環氧/聚酯混合(hé)型塗料時,選用群青這一著色劑,若樹脂中聚酯與環氧樹脂的當量配比不當,導致酸值過剩(shèng),會出現群青泛黃現象,這是因為酸性環境使群青不穩定。另外,許(xǔ)多有關色彩變化的例子,是由於樹脂基料變黃或變暗引起的,在淺色(sè)塗料或顏料含量低的粉末塗料中,這種因素最為明顯。總之,在加工過程中出現色彩漂移的最根本的原因是顏(yán)料的(de)分散度問題。有機顏料通常有很大的表麵積,其用量通常不超過3%~4%,否則對粉末塗料的流平性會產生較大(dà)的影響。
兩個物(wù)體在同一光源下觀察時,其(qí)顏色可(kě)能是相同(tóng)的,而在不同的光源(如白(bái)熾燈或(huò)日光燈)下觀察時,其顏色則(zé)可能(néng)是不同的,通(tōng)常將這兩個物體叫做條件等色體,也稱為條件配色或可(kě)變(biàn)配色體。要求兩個物體在(zài)任何光源下看(kàn)起來都一樣,意味著這兩個物體(tǐ)的分(fèn)光反射曲線必須相同。這(zhè)種配(pèi)色叫非條件配色或(huò)不可(kě)變配色。不可變配色要求在粉末塗(tú)料配色時(shí),使用與樣品相同的著色劑。因此,想要使配製的顏色與樣品的顏色達到完全相等的程度,幾(jǐ)乎是很難(nán)做到的。
最後,還想談談在生產中(zhōng)由於(yú)顏色調(diào)配誤差(chà),客戶不能接受而出現不合格產品(pǐn)的處理方法。目前有許多廠家對配色不合格產品感到比較棘手,大多降價處理或堆積在倉庫,造成了很大的(de)浪費。我們知道,粉末塗料一旦生產好(hǎo)後,其粉末顆粒有其各自不同的性質,若(ruò)采用添加生粉(fěn)料或其他粉末塗料的方法來改變粉末塗料的顏色,由於顏填料(liào)的潤濕不均(jun1)勻,烘幹固化成膜後,塗料表麵不僅會出現不良缺陷,其顏色(sè)也不是理想中的(de)顏色。例如,白色粉(fěn)末與黑色粉末混合產生的(de)是有小斑點的塗層外觀,而不是(shì)均勻的灰色色彩。因此,不能象液體塗料那樣(yàng)用摻混另一批(pī)塗料(liào)的辦法來校正塗料顏色,而應該將需補加的(de)各種生料或(huò)粉料(liào)與原粉料一起經混合、擠出、粉碎成潤濕均(jun1)勻的體係(xì)後方可,因為在預混合(hé)階(jiē)段顏色(sè)或原(yuán)料(liào)是容易調整的。
理論上,定義粉末塗料的質量相當(dāng)簡單,然而,實際上粉末塗料(liào)的質量是個複雜的問題(tí),與液態(tài)塗料相比在組分、物(wù)理(lǐ)狀態、施工介質(zhì)和成膜過程等方麵有著很大(dà)的差別(bié)。因此,了解和(hé)掌握好粉末塗料的配色理論和生產,特別(bié)是變(biàn)化諸多的粉末(mò)塗料調色理論與實踐的關係,對一個從事粉末塗料研究或生(shēng)產第一線的粉(fěn)末塗料技術人員來說是很有(yǒu)必要的。