調色在粉末塗料的生產中一(yī)直占(zhàn)有一個特別重要的地位,準確和快速的(de)調色方法直(zhí)接(jiē)影響到粉末(mò)塗料產品的銷售(shòu)。然而,有關粉末塗料的調色及調色技術卻少見文獻(xiàn)報道。筆者(zhě)曾撰文“粉末塗料中顏填料的配方設(shè)計及其調色方法(fǎ)”發表(biǎo)過一些心得(dé)體會,在(zài)此想進一步就粉末塗料生(shēng)產中顏料調色理論、調色方法及生產實踐(jiàn)中的體會談一些心得,以此拋磚引(yǐn)玉喚起更多的同行對此問(wèn)題的關注。
1、光、顏色和色度坐標(biāo)
我們知道,光除了能透過物體和被(bèi)反射、散射以外,還可以被吸收。光的吸收作用是受Lamber和Beer這兩個(gè)物理定(dìng)律支配的。前者指出,在一定波長下,光(guāng)的(de)吸收(shōu)量與吸收材料的厚度成正比。後者指出,在(zài)一定的波長下(xià),光的(de)吸收量(liàng)與吸光材料的數(shù)量成正(zhèng)比。顏色是光線的一(yī)部分(fèn)被物體吸收後所發生的變(biàn)化在我們頭腦中產生的(de)一種反映。這種(zhǒng)反映(即顏色感覺)不僅(jǐn)與物(wù)體固有的色彩(cǎi)特性有關,而且受時(shí)間、空間、被塗物(wù)外表狀態以及該物體所(suǒ)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(yuán)會(CIE)所規定的測量和評價顏色(sè)的全部方法,都是以這些可變因素為基礎的。從色板返回到觀察者(zhě)眼睛的光(guāng),通常等於(yú)入射(shè)光的反射與散射部分之和,再加上透射光和(hé)吸收(shōu)光的平衡值。對於每一(yī)塊色板來說,上述幾(jǐ)部分光通(tōng)常因波長不同而發生變(biàn)化。因此,觀察者所接受的光一般與光源所(suǒ)發出的光完全不同。我們所能看出的兩(liǎng)個物體顏色的差別,可以(yǐ)用色調(主色)、色值(明度)和色度(色(sè)的飽和度(dù))這3個量來(lái)表征。色度坐標。兩種獨立的顏色之間最明顯的差別叫做色調。目前可以辨別出來的色(sè)調多達500多種(zhǒng),但在這500多種色調中,隻有4種(zhǒng)為單色色調(diào)。這4種色(sè)調(diào)規定為絕對紅色、黃色、綠色和藍色,其他色調均被看作是這四種色調中任意兩種或兩種以上色調(diào)的(de)混合產物。兩種相同或不(bú)同色(sè)調的顏色之間第二個差別是可見(jiàn)色(sè)調的量。這(zhè)一變量叫做顏色的色度或色的飽和度。在色度坐標中,對顏色(sè)飽和度的上限尚(shàng)未作出明確規定,隻規定了一個零飽和度。當顏(yán)色處於零飽和度(dù)時,則(zé)失去了色調感覺而成為了白色。明(míng)度是兩種顏色之間第3個明顯的差別。利用色度坐標我們可表征一(yī)種顏色。在形形色色的各(gè)種顏色係統中,最有名的是Munsell係統,如圖1所示。
各種顏色(sè)的次序是按色調(diào)盤中的色調從下向上的明度或色值,以及離中心灰(huī)色(sè)柱的距離而(ér)變化的(de)彩度(或飽和度)進行排列(liè)的。
Munsell係統中顏色用紅(hóng)(R)、黃(Y)、綠(G)、藍(lán)(B)、紫(P)5種主要色調和5種中間色調組成色調圓盤。這10種色調中的每一種色調又分為10個等級。
色調圓(yuán)盤(pán)的(de)中心(xīn)是灰色柱,其亮度從下端的0一(yī)直增大到頂端的10,這一亮度尺度稱為明度。從灰色柱開始,顏色的飽和度隨色調圓盤半徑的增大而(ér)增大。飽和度標尺叫做彩度(從中心灰色柱到(dào)圓周線的距離變化代表飽和度的變化)。Munsell係統表示法其(qí)顏色間隔由(yóu)大約1500種(zhǒng)顏(yán)色(sè)的彩印紙片所組成(chéng),其每一(yī)個顏色都有一個色位坐標。例(lì)如,3RP3.65/4.50,這一組數字表示:色調紅2紫色為(wéi)3,明度為3.65,飽和度為4150。Munsell係統有二個顯著的特點(diǎn):一是與人的視覺一致:二(èr)是標誌(zhì)的方法不受樣品的限製。
2、粉末塗料(liào)的顏色調配與控(kòng)製
調配(pèi)顏色意(yì)味著要顏色甲等於顏色乙。如何將著色劑的各個變(biàn)量(如顏料、分散度(dù)、用量及比例等)調節到能再現這種視覺特性?首先一個好的調色人員必須有(yǒu)良好的視(shì)覺,並經長期實踐和良好訓練,其(qí)次(cì)配色人員應根據顏(yán)色甲篩選出適合顏色乙用的著色劑和著色劑適當的用(yòng)量比例。這一方麵粉(fěn)末塗料的調色更難一(yī)些,因為粉末塗料必須通過製粉(由於(yú)樹脂(zhī)、添加劑及顏填料的性質不同(tóng),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(sè)板的顏色效果,且在配製過程中受到的可變因素較多(duō)。例如我們在選擇粉末塗(tú)料用的有機顏料時(shí),需考(kǎo)慮其顏料的耐熱性、耐起霜性、沉析貼層性以及顏(yán)色穩定性等性能。有機顏料的耐熱性主要受被著色(sè)介質(zhì)的影響,耐熱性不良會導致色調和色強度的(de)變化,這種色相的變化是由於顏(yán)料與固化劑之間的反應引起(qǐ)的。含有氨基或(huò)酰胺基化(huà)合物的環(huán)氧樹脂固(gù)化(huà)促進劑(jì),特別容易發生這類反應。目前,人們還不能根據顏(yán)料的化學結構來預測某種顏料(liào)在粉末塗料中的適用性。起霜現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(cǎi)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,溶解在基料中的某些有機顏料重新結晶。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可除(chú)去(qù)的彩色沉積物,與起霜的區(qū)別是,沉(chén)析貼層一經擦去後,不會再出現(xiàn)。因此,嚴格地考(kǎo)查可用著色劑的顏色、著色力、成本、分散性、加工穩定性(xìng)等方麵的問題以後,才能決(jué)定能基本滿足配色的要求,同時還要考(kǎo)慮如下一些問(wèn)題:
第一,粉末(mò)塗料待配顏色的種類,是高光、半(bàn)光、無(wú)光(guāng)或美術型塗層?是否有金屬顏料的特點?是透明(míng)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生產配色一致?即(jí)怎樣解決色彩漂移問題(tí)。
適(shì)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量的信(xìn)息。著(zhe)色(sè)劑用量的(de)確定,目前絕(jué)大多數廠家是根據(jù)配色人員的實(shí)踐經驗及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用植物油調色的方法,有人用加熱(rè)熔融粉末塗料的方法試驗,由於(yú)存在與(yǔ)實際生產過(guò)程中顏料分散及潤濕過程條件的差別(bié),這種嚐試的準確性(xìng)不高,特別是當(dāng)含有酞菁係(xì)有機顏料時,常表(biǎo)現出分散(sàn)不均,顯(xiǎn)色不(bú)夠。然而不管怎樣,配色技術人員首先應根據銷售(shòu)部門提供的色板(bǎn),就兩個問題會同(tóng)銷售部(bù)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觀察?第二,甲和乙顏色之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(shí)間(jiān),而(ér)且可避免所配製(zhì)的顏色在符合客戶要求方麵與銷售(shòu)部門或用戶發生糾紛。配色(sè)人員在配色之前,必(bì)須對他所選用的著(zhe)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(me)情況有一個正確的估(gū)計。往往是這樣的一種情況:色調的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工序或某一生(shēng)產工序中(zhōng),能引起顏色變化(huà)的許多問題的一個綜合術語。一般地(dì)說,這些問題可分為兩大類,一類是配色(sè)和觀察問題,另一類是生產過程中實際色彩變(biàn)化的控製問題。影響色彩均勻性的加工問題(tí)是多方麵的,比(bǐ)較(jiào)明顯的問題是計算(suàn)、稱量和混合潤濕上的偏(piān)差(chà)及著色劑本身所含的雜質等(děng)。許(xǔ)多著色劑受高溫影響變化,因此(cǐ),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(sè)飽和度和色調的變化,這一變化與顏料粒徑、密度和絮凝程度的差異有關。在粉(fěn)末(mò)塗料的生產實踐中,我們發現有機顏料比無機顏料更容易引起(qǐ)這(zhè)種(zhǒng)變化。
圖2是塗料製備工藝中,根據顏料粒徑密度和絮(xù)凝程度的差異(yì)來預測顏料出現浮色和發花的情況。
樹脂之間的差(chà)異有時也是導致顏色變化的原因。在粉末塗料的生產(chǎn)中,我們發現,在配製環氧/聚酯混合型塗(tú)料時,選用群青這一著色劑,若樹脂中聚酯與環氧樹(shù)脂的當量配比不當,導致酸值過剩,會出現群青泛黃現象(xiàng),這是因為酸性(xìng)環境使群(qún)青不穩定。另外,許多有關色彩變化的例子,是(shì)由於樹脂基料變黃或變暗引(yǐn)起的,在淺色塗料或顏(yán)料含量低的粉末塗料中,這種因素最為明顯。總之,在(zài)加工過程中出現色彩漂移的最根本(běn)的原因是顏料的分(fèn)散度問題。有機顏(yán)料通常有很大的表麵(miàn)積(jī),其(qí)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的影響。
兩個物體在同一光(guāng)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(guāng)燈)下觀察(chá)時,其顏(yán)色(sè)則(zé)可能是不同的,通常將這兩個物體叫做條件(jiàn)等色體,也稱為條件配色或可變配色體。要求兩個物體在任(rèn)何光源下看起來都一樣,意味著這兩個物體的分光反射(shè)曲線必須相(xiàng)同。這種配色叫(jiào)非條件配色或(huò)不可變配(pèi)色(sè)。不可變配色要求在粉末塗料(liào)配色時,使用與樣品相同的著色劑。因(yīn)此,想要使(shǐ)配製的顏色與樣品的顏色(sè)達到完全(quán)相等的程(chéng)度,幾乎是(shì)很難做到的。
最後,還想談談在生產中由於顏色調配誤(wù)差,客戶不能(néng)接受而出現不合格產品的處理方法。目前有許多廠家對配色不合(hé)格(gé)產品感到比較(jiào)棘手,大多降(jiàng)價(jià)處理或堆積在倉庫,造成了很大的浪費。我(wǒ)們知道,粉(fěn)末塗(tú)料一旦(dàn)生(shēng)產好後,其粉末顆粒有其各自不(bú)同的性質,若采用添加生粉(fěn)料或其他粉末塗料(liào)的方法來改變粉末塗(tú)料的顏色,由於顏填料的潤濕(shī)不均(jun1)勻,烘幹固化成膜後,塗料表麵不僅會出現不(bú)良缺陷,其顏色也不是理想中的顏色。例如,白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,不能象液體塗料那樣用摻混另一批塗(tú)料的辦法來校正塗料顏色,而應該將(jiāng)需補加的各種生料或粉料與原粉料(liào)一起(qǐ)經混合、擠出、粉碎成潤濕均勻的體係(xì)後方可(kě),因為在預混合階段顏色或原料是容易調整的。
理論上,定義(yì)粉(fěn)末塗料的質量相當(dāng)簡單,然而,實際上粉末塗料的質量是個複雜的問題,與液態塗料相比在組(zǔ)分、物理狀態、施工介(jiè)質和(hé)成膜過程等方麵有著很大的差別。因此(cǐ),了解和掌握好粉末塗料的配色理論和生產,特別是變化諸多(duō)的(de)粉末塗料調色(sè)理論與實踐的(de)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(shù)人員來說是很有必要的。