調色在粉末(mò)塗料的生(shēng)產中一(yī)直占有一個特別重(chóng)要的地位,準確和快速的調色方法直接(jiē)影響到粉末塗料產(chǎn)品的銷售。然而,有關粉末塗料的調色及調(diào)色技術卻少見文獻報道。筆者曾撰文“粉末塗料中顏(yán)填(tián)料的配方設計及(jí)其調色方法”發表過一些心(xīn)得體會,在此想進一步就粉末塗(tú)料生產中顏料調色理論、調色方法及(jí)生產實踐中的體會(huì)談(tán)一些心得,以此拋磚引玉喚起更多(duō)的同行對此問題的關注。
1、光、顏色和色度坐標
我們知道,光除了能透過物體和被反(fǎn)射(shè)、散(sàn)射以外,還可(kě)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,光的吸收量與吸收材料的厚度成正比。後者指出,在一定(dìng)的波長下,光的吸收量與吸光材料的數量成正比(bǐ)。顏色是光線的一部(bù)分被物體吸收後(hòu)所發生的變化在我們頭腦中產生(shēng)的一種反映。這種反映(即顏色感覺)不僅與物體固有的色彩特性有關,而且受時間、空間、被塗物外(wài)表狀態(tài)以及該(gāi)物體所處周圍(wéi)環境的影響,還與各人的客觀經(jīng)曆、主觀看法和視覺靈敏度等因素有關(guān)。國際(jì)照(zhào)明委員會(CIE)所規定的測量(liàng)和評價顏色的全部方法,都是以這(zhè)些可變因素為基礎的。從(cóng)色板返(fǎn)回到(dào)觀察者眼睛的光,通常等於入射光的反射與散射部分之和,再加上透射光和吸收(shōu)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(tóng)而發生變化。因此,觀察者所接受的光一般與光源所發出的光完全不同。我們所能看出(chū)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)的飽和度)這3個量來表征。色度坐標。兩(liǎng)種獨立的顏色之間最明顯(xiǎn)的差別叫做色調。目前可以辨(biàn)別出來的色調多達500多種,但在這500多種色調中,隻有4種為(wéi)單色色調。這4種色(sè)調規(guī)定為絕對紅色、黃色、綠色和藍色,其他(tā)色(sè)調均被看作是這四種色(sè)調中任意兩種或兩(liǎng)種以上色調的混合產物。兩種相同或不同色調的顏色之間第(dì)二個差別是(shì)可見色調的量(liàng)。這一變量叫做(zuò)顏色的色度或色的飽和度。在色度坐標中,對顏色飽和(hé)度的上限尚未(wèi)作出明確規定,隻規定了一個零飽和(hé)度。當顏色處(chù)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個明顯的差別。利用色度(dù)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(shì)Munsell係統,如圖1所示。
各種顏色的次序是按(àn)色調盤中的色(sè)調從下向(xiàng)上(shàng)的明度或色值,以及離中心灰色柱的距離而變化的彩度(或飽(bǎo)和度)進行排列的(de)。
Munsell係統中顏色用(yòng)紅(hóng)(R)、黃(Y)、綠(G)、藍(B)、紫(P)5種(zhǒng)主要色調和5種中間色調組成色調圓盤。這10種色調中的每一(yī)種色調又分為10個等級。
色調圓(yuán)盤的中心是灰色柱,其亮度從下端的0一直增大到頂端的10,這一亮度尺(chǐ)度(dù)稱(chēng)為明度。從(cóng)灰色柱開(kāi)始,顏色的飽和度隨色調圓盤半徑的增大而增大。飽和度標尺叫做(zuò)彩度(從中心灰色柱到圓周線的距離變化代表飽和度的變化)。Munsell係(xì)統表示(shì)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(gè)色位坐(zuò)標。例如(rú),3RP3.65/4.50,這一組數字(zì)表示:色調紅2紫色為3,明(míng)度為3.65,飽和度為4150。Munsell係統有二個顯著的特點:一是(shì)與人的視覺一致:二是標誌的方法不受樣品的(de)限(xiàn)製。
2、粉末(mò)塗料的顏色調(diào)配與控製
調配顏色意味著要顏色甲等於顏色乙(yǐ)。如(rú)何將著色(sè)劑(jì)的(de)各個變量(如顏料、分散度、用量及比(bǐ)例等)調節到能再現這種(zhǒng)視覺特性?首先一個好的調色人員必須有良好的視覺,並經長期實踐和良好訓練,其次配色人員應根據顏(yán)色甲篩(shāi)選出適合顏色乙用的著(zhe)色劑(jì)和著色劑適當的用量比例。這一方(fāng)麵粉末塗料的調色更難一些,因為粉末塗(tú)料必須通過製粉(由於樹脂、添加劑及顏填料的性質(zhì)不(bú)同,需通過與之相適應的混合、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(zài)配製過程中受到的可變因素(sù)較多。例如我們在選(xuǎn)擇粉末塗料用的有機顏料時,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(yào)受被著色(sè)介質的影響,耐熱(rè)性不良會導致色調和(hé)色強度的變化(huà),這種色相(xiàng)的(de)變化是由於顏料與(yǔ)固化劑之間的反應引起的。含有氨基或酰胺基化合(hé)物的環氧樹脂固化促進劑(jì),特(tè)別容易發生這類反(fǎn)應。目前,人們還不能(néng)根據顏料的化學結構(gòu)來預(yù)測某種顏料在粉末(mò)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層,沉積層能被擦去。產生起霜的原因是在較高溫度下,溶解在基料(liào)中的某些有機顏料重新結晶。沉析(xī)貼(tiē)層與起霜很(hěn)相(xiàng)似,其(qí)形成與(yǔ)基料/固化劑體係(xì)有關(guān),是固化交聯後粉末塗層表麵形成的一層(céng)可除去的彩色(sè)沉(chén)積物,與起霜的區別是,沉析貼(tiē)層一經擦去後,不會再出現。因此,嚴格地考查可(kě)用著色劑的顏色、著(zhe)色力、成本、分散性、加工(gōng)穩(wěn)定性等方麵的問題以後,才能決定能基本滿足配色的要(yào)求,同時還要(yào)考慮如下一些問題:
第一(yī),粉末塗料待配顏(yán)色的(de)種類,是(shì)高光、半光、無光或美術(shù)型塗層?是否有金屬顏料的特點?是(shì)透明還是半透明(míng)?
第二,如何使配(pèi)色準確(què)?在放大生產中怎樣使(shǐ)小試配色與生產配色一致?即怎(zěn)樣解決色彩漂移問題。
適當地選擇著色劑固然重要,但這並不等於能獲得關於著色劑正確用(yòng)量的信息。著色劑(jì)用量的確定,目前絕大多數廠家是根據配色人(rén)員的實踐經驗及常用各色粉末塗料中樹脂與顏料的比(bǐ)例用嚐試的辦法決定的(de)。這種嚐試的過(guò)程有人用植物油(yóu)調色(sè)的方法,有人用加熱熔融粉末塗料(liào)的方(fāng)法試驗,由於存(cún)在與實際生產過程中顏料分散及潤濕過(guò)程條件的差別,這種嚐試的準確性不(bú)高,特別是當含有酞菁係有機顏料時,常表(biǎo)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)與客戶達成一致意(yì)見(jiàn):第一,色板是否可以在任意光源下觀(guān)察?第二,甲和乙顏色之(zhī)間的差異為多少客戶能接受,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(qiě)可避免所配製(zhì)的顏(yán)色在符合客戶要求方麵與銷售(shòu)部門或用戶發(fā)生糾紛(fēn)。配色人員在配色之前,必須對他所選用的著色劑有比較清晰的認識,這包括(kuò)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(wǎng)往是(shì)這樣的一種情況(kuàng):色調的精細微調較顏色開始時的近似配色更加複雜(zá)。
色彩漂移是在各道(dào)生產工序或某一生(shēng)產工序中,能引起顏色變化的許多(duō)問題的一(yī)個綜合術(shù)語。一般地說,這些問題可分為兩大類,一類是配(pèi)色和(hé)觀察問題,另一類是生產過程中實際色彩(cǎi)變化(huà)的控製問題。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(suàn)、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(zhe)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(de)。顏料在介質中分散的差別易產生顏色飽和度和(hé)色調的變(biàn)化,這一變化與顏料粒徑、密度和絮凝程度的差異(yì)有關。在粉末塗料(liào)的生產實踐中,我們發現有機顏料比無機顏料更容易引起(qǐ)這種變化。
圖2是塗料製備(bèi)工藝中,根據顏料粒徑密度和絮凝程(chéng)度的差異來預測顏(yán)料出現浮色和發花的情況。
樹脂之間(jiān)的差異有時(shí)也是導致顏色變化的原因。在粉(fěn)末塗(tú)料的生產中,我們發(fā)現,在配製環氧/聚酯(zhǐ)混合型塗料時,選用(yòng)群青這一著(zhe)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,會出現群青泛黃(huáng)現象,這是因為酸性環境使群青不穩定。另外,許多有關色彩變(biàn)化的例子,是由於樹脂基料變黃或變暗引起的,在淺色塗料或顏料含量低的(de)粉末塗料中,這種因素最為明顯。總之,在加(jiā)工過程中出現(xiàn)色彩漂移的最根本的(de)原因是顏料(liào)的分散度問題。有機顏料通常有很大的表麵積,其用(yòng)量通常不超過3%~4%,否則對粉末塗料的流平性(xìng)會(huì)產生較大的影響。
兩個物(wù)體在同一光源下觀察時,其顏色可能是相同的,而在不同的光源(如白熾燈或日光燈)下觀察時,其顏色則可能是不同的,通常將(jiāng)這兩個(gè)物體叫做條件等色體,也稱為(wéi)條件配色或可變配色體(tǐ)。要求兩(liǎng)個物體在任何光源下看起來(lái)都一樣,意味著這兩個物體的(de)分光反射曲(qǔ)線必須相同。這種配色叫非條件配色(sè)或不可變(biàn)配色。不可變配色要求在(zài)粉末塗料配色時,使用與樣品相同的著色劑。因此,想要(yào)使配製的顏色與樣品的顏色達到完全相等的程度,幾乎是很難(nán)做到的。
最後,還想談談在生產中由於顏色(sè)調配誤差,客戶(hù)不能接受而出現不合格產(chǎn)品的(de)處理方法。目前有許多廠家(jiā)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(dà)的浪(làng)費。我(wǒ)們知道,粉末塗料一旦生產好後,其粉末(mò)顆(kē)粒有其各自不同的性質,若采用添加生粉料或其他(tā)粉末塗料的方法來改變粉末塗料的顏色,由於顏填料的潤濕不均勻,烘幹固化成膜後,塗料表麵不僅會出現(xiàn)不良缺陷,其顏色也不是理想中的顏色。例如,白(bái)色粉末與黑色粉末混合產生的是有小斑點的塗層外觀,而不是均勻的灰色色彩。因此,不能(néng)象液體塗料那樣用摻混另一批塗料的辦法來校正塗料顏(yán)色,而應該將需補加的各種生料或粉料與原粉料一起經混(hún)合、擠出、粉碎成潤濕均勻的體係後方可,因為在(zài)預混合階(jiē)段顏色或原(yuán)料是容易(yì)調整的。
理論上,定義粉末塗料的質量(liàng)相當簡(jiǎn)單,然而,實際(jì)上粉末塗料的質(zhì)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(chéng)膜過程(chéng)等方麵有著(zhe)很大的差別。因此,了解(jiě)和掌握好粉末塗料的配色理論和生產,特別是變(biàn)化諸多的粉末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產第一線的粉末塗料技術人員來說是很有必要的。