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一个不可小觑的高新市场: 颜色测量和色彩管理

来源:国际塑料商情     发布时间:2022-09-28
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色彩能让一切变得与众不同,色彩即是力量。无论是建立一家企业的形象、品牌,还是新产品,首先映入人眼帘的都是色彩。它们给人以不同的感受,并且留下难以忘怀的第一印象,从而使您的形象或产品脱颖而出,例如,可口可乐的红,青岛啤酒的绿,还有LV的棕......在许多情形下,色彩就是产品和企业个性的决定因素,定义色彩并始终确保其准确性是产品和企业成功的基础。 



塑料行业在飞速发展,作为塑料加工过程中的首要条件——颜色,也越来越受到消费者的重视。颜色不仅是塑料产品一贯的主题,也始终是消费者选择塑料产品的首要因素。颜色可赋予塑料相关的功能及用途,如电线电缆常用不同颜色代表不同功能,分类垃圾筒中蓝色代表可回收物,红色代表有害垃圾等。本文探讨关于塑料产品颜色测量和色彩管理的那些事,让你轻松把握住色彩商机。



选择合适的测量仪器


这是管理塑料色彩的良好开端。控制塑料颜色一致性的唯一方法,就是准确地测量它。颜色测量仪器利用颜色匹配原理,对产品颜色偏差进行检测,带标定、基准设定功能,不受外界环境影响,也不受操作员自身影响,统一性好,稳定性和可靠性高,被大量地应用在塑料行业的颜色管理领域,用于测量瓶子、镜片、薄膜、树脂或塑料颗粒等不同产品的颜色。它包括色度计和分光光度计两大类,每一种都有其自身价值,可以满足不同的需求。


◆ 色度计 :是对人眼所看到的光的三原色进行测量的工具,可模拟人眼感知颜色。通过研究产品色差值与感官品评值的相关性,去除人为因素对测定结果的影响,使得色泽的判定更加客观。


◆ 分光光度计:全光谱颜色测量仪器,可生成人眼无法观察到的颜色数据。除了针对极小的零件以外,高端的高光谱分光光度计还可以测量有纹理和多色的材料。塑料制造工厂使用分光光度计进行反射/透射颜色、黄度和雾度的测量。主要国际品牌有美国爱色丽、DataColor、和日本柯尼卡美能达等。


多数塑料产品的颜色都是通过光的反射原理产生的(见图3),比如汽车内饰、电脑、空调、门窗、笔、牙刷及杯子,等等。白光照射到产品表面上,产品中的色料会吸收白光中相应部分的色光,反射剩余的色光,当剩余的色光投影到人的眼睛里时,会刺激相应的视觉神经,产生相应的颜色感觉。



对于此类产品的检测,应选择分光光度仪的反射测量位置进行检测,此位置一般在台式仪器的前部(见图4)或便携式仪器的底部。



比如使用积分球型分光光度仪,测量时仪器中的光源将闪光经积分球散射,白光将透射到样品表面部分,经色料吸收后,反射的光会被仪器后部的分光器接收,产生相应电信号并由电脑处理得到颜色数据。BYK-Gardner公司在今年三四月间推出的一款新式台式分光光度计——color2view(见图5),结合了几种不同的测量方法,并据称在各个方面都代表了颜色测量的革命。Color2view利用45°的圆周照明和0°的视角来测量所看到的颜色。来自10个方向的圆周照明确保在纹理表面上获得可重复的测量结果。测量颜色的同时,20°和60°的光泽度被测量,以清楚地区分中光和高光样品。此外,color2view集成了一个荧光计,通过量化荧光来预测耐光性——荧光降解后计算出的颜色变化以易于理解的CIELAB和DE数据显示。BYK-Gardner公司表示,分光光度计和荧光计的结合,为控制颜色质量和保证颜色的长期稳定性开辟了全新的视角。


有些塑料产品的颜色是通过光的透射形成的,比如冰箱内胆、仪表板、透明塑料杯、纯净水桶等。此时光从产品的一面射入,从产品的另一面射出,白光透过产品时色料过滤掉部分色光,余下的色光刺激人眼产生颜色感觉(见图6)。



透射样品在检测时应将其置于仪器的中间部位透射测量位置,此时反射测量位置应放置标准反射材料。这样当软件发出测量指令后,光源闪光,光经积分球散射后,散射光部分穿透样品,在仪器后部的接收器接收到此光信号,并经电脑处理得到标准颜色数据(见图7) 。


有些塑料行业应用需要检测产品透光后光线的直射和散射性能。如果光透过产品后方向不变,那么我们透过产品看到的物体将很清晰;如果光透过产品后有些光线方向改变,那么我们透过产品看到的物体将很模糊,像有一层雾一样,雾度指数即体现材料的这一性能。用仪器来检测雾度值,实际上是测量透过样品后方向改变的光线占透过样品所有光线的百分比。雾度值很低时,说明样品透光非常清晰,比如亚克力产品或者树脂镜片;雾度值很高时,说明样品透光散射性能好,比如灯罩,可对光进行均匀散射。用分光光度仪来检测这一指数时,实际上是利用光的可逆性来反算雾度值。此时样品需要放置于全透射测量位置,根据软件提示多次测量样品,最后由软件自动计算出雾度值。



在何处以及如何使用分光光度计是一个重要的考虑因素。台式分光光度计是吹塑、挤出和注塑产品的首选工具,通过在整个研发和制造过程中测量多个点,来确保一致的塑料颜色,还可使用分光光度计来存储产品颜色代码。如果将来某个时候生产的变化改变了颜色,那么可以重新设置原始颜色。对于那些需要灵活地在现场或在旅途中测量颜色的人来说,便携式版本将比固定系统更可取。常用的便携式多功能积分球分光测色计,拥有结构紧凑、轻巧时尚、重量轻、可存储数据多、能在各种位置进行高精度测量等诸多优点,受到市场的欢迎。超便携式配色设备也已被引入到了塑料领域,并且可以通过对生产线样品的即时读数进行集成,以支持质量控制过程。


建立起测试设备之后,就到了对视觉观察方式做出标准化的时候了,这给我们带来了两个重要问题:如何照亮样品?哪种照明角度最适合评估塑料样品的颜色?


没有光,我们就看不到颜色。有了光,不同类型的光也会使色彩表现出现不同。例如,一只苹果在白炽灯下看起来可能比在自然光下更红,这就是所谓不同的光线会欺骗人的眼睛,通常会导致评估或样品颜色传达上的不一致。使照明条件标准化,可令每次评估的结果保持一致。


所以,颜色检测用到标准光源对色灯箱,就是为了统一照明灯光,从而不会因为环境的改变而影响人眼判断颜色偏差的效果。标准光源对色灯箱价格便宜,在颜色检测仪器行业使用很广泛。爱色丽公司的SpectraLight QC标准光源箱(对色灯箱)为有效的视觉评估提供一致和受控的照明条件(见图8),是有效色彩控制解决方案的关键组成部分,几乎可复制所有的照明环境,并可根据每项工作和生产过程的标准光源需求进行定制。




一旦知晓了如何照亮塑料,就需要将视角标准化。由于光的反射,物体可能看起来更亮或更暗,这完全取决于观察者相对于物体的角度。所以要使用标准化方法来测试和控制物体的颜色。请记住,在每次评估期间,光线必须以相同的角度从物体反射。

找到色彩空间


“色彩空间”是一种使用某种符号(例如数字)来表示物体颜色的方法。国际照明委员会(CIE)是光与色彩科学方面的权威。CIE定义过的用于传达和表达物体颜色的色彩空间包括:CIE XYZ、CIE L*a*b*和CIE L*C*h。


使用定义好的色彩空间来评估颜色属性、识别不一致和表达评估结果。L*C*h色彩空间系统(类似于CIE LAB)与人眼对颜色的感知密切相关。L*C*h使用与L*a*b*相同的图表,但使用的是圆柱坐标,而非直角坐标。


在这个色彩空间中,L*代表亮度,C*代表色度,h是色相角。色度C*的值是与亮度轴 (L*) 的距离,并从中心的0处开始。色相角从+a*轴开始,并以度数表示(例如,0°为+a*,代表红色,90°为+b,代表黄色)(见图9)。


颜色测量仪器使这些颜色属性的量化变得容易。它们确定出色彩空间内物体的颜色,并显示出L*、C*和h每个坐标 的值。

了解差异


即使两种颜色看起来相同,但颜色测量仪器也可能会显示出细微的差异。细微的差异也可能成为决定客户是否开心的因素。偏离标准的颜色样本会损害客户的满意度,这些不统一的样品也增加了返工量和成本。

确定公差


通过高效和简化的流程以获得所需的产品颜色,是每个颜色质量控制流程的目标。通过建立颜色公差来确保整个质量过程的一致性和准确性,而颜色公差是样品和标准之间可接受的颜色差异。为了使颜色可被接受,颜色公差值应始终与人眼相关。



对于那些需要跨供应链进行通信的多台仪器,必须拥有具有高仪器间一致性的设备。仪器间一致性是指两个或多个相似型号的颜色测量仪器读取相同颜色的接近程度,它有助于确保产品、材料和位置的颜色一致。


具有高仪器间一致性的仪器将提供小的ΔE公差,ΔE是从一种颜色测量值到另一种颜色测量值的预期色差程度。可以根据颜色、材料和预期应用等因素来设置ΔE公差(见图10)。


选择设备时,请寻找“接近公差”的分光光度计。该名字是为按照最高质量标准制造、具有最佳仪器间一致性的精密仪器而设的。根据国际标准,它仅适用于与标准仪器相比最大允许偏差非常小的仪器。


制备样品


颜色样本的测量需要标准化的程序,为每次读取而对样品的制备和展示进行标准化。如果没有标准化的方法,样品和标准之间就会出现错误和不一致。下面列出了在测量样品颜色时获得更准确和更一致结果的最佳制备与演示操作实践。

进行视觉评估


对于每一种应用,都有独一无二的评估样品颜色和外观的方法,许多塑料方面的应用需要视觉评估以及仪器测量。


对样品颜色和标准颜色之间的不一致进行视觉评估。将样品放在同一个容器中,每次评估使用相同数量或大小的样品。为了保持一致性和准确性,需要标准的条件,包括照明、观察人员和观察条件。在颜色过程的早期执行视觉评估,有助于减少返工和额外成本。

颜色测量和评估的最佳实践


在准备塑料产品的颜色配方时,尽量使用与标准相同的颜色配方。如果这个做不到(这是常有的情况),那么就确定一个颜色配方过程,并创建一个符合原始标准的配方(见图11)。


◆ 定义颜色标准。使用针对应用需求的颜色测量仪器。测量您想要为成品所匹配的颜色,并记录下其颜色值。
◆ 将标准的颜色值上传到颜色配方软件中。
◆ 计算最符合标准的配方。
◆ 应用受控的灯箱环境,查看是否有任何明显的不一致。为了识别同色异谱,至少在三种不同的光线下进行比较。这也将产生最准确的结果。
◆ 将理想配方保存在颜色配方软件中,以便在以后的批次中调用和复制。

总结


塑料行业未来面临着机遇和挑战,定义好色彩并始终确保其准确性是塑料产品成功的基础。颜色质量控制在塑料产品生产过程中越来越重要,准确的色彩测量将创造出巨大的、直接的和长远的价值!


作者:王平


来源:荣格-《国际塑料商情》

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