顏色質(zhì)量控制在電子、油漆油墨、紡織服裝印染、印刷紙品和食品、醫(yī)藥、化妝品等各行各業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程越來越重要，其在塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中也起到了非常重要的地位。下面我們將介紹塑料產(chǎn)品顏色的數(shù)據(jù)化原理、分光光度儀應(yīng)用于各種類型產(chǎn)品檢測(cè)的方法，以及愛色麗所推出的多種產(chǎn)品顏色檢測(cè)解決方案。
顏色的數(shù)據(jù)化模型
塑料顏色檢測(cè)與其它性能檢測(cè)一樣，是為產(chǎn)品的顏色質(zhì)量提供數(shù)據(jù)化的資料，以便進(jìn)行顏色控制和交流?，F(xiàn)在行業(yè)通用的顏色數(shù)據(jù)化模型是國際照明委員會(huì)(CIE)制定的CIELAB顏色空間，該空間為三維立體空間，圓球型，其中上下表示顏色的深淺(L*)，周向表示顏色的色相(h)，與中軸的距離表示顏色的飽和度(C*)。 通常我們用直角坐標(biāo)來表示，L*代表顏色的深淺坐標(biāo)，a*代表顏色紅綠方向坐標(biāo)，b*代表黃藍(lán)方向坐標(biāo)(如圖1所示)。
圖2 對(duì)于顆粒狀、粉末狀或液體樣品的顏色測(cè)量，需要專門的配件來支持
通過顏色檢測(cè)儀器（通常為分光光度儀）測(cè)量顏色樣品，我們會(huì)得到樣品的顏色在CIELAB顏色空間中的坐標(biāo)位置，即L*、a*、b*數(shù)據(jù)，這樣我們就實(shí)現(xiàn)了顏色的數(shù)據(jù)化。
圖3 顏色一般都是通過光的反射原理產(chǎn)生的
如果測(cè)量兩個(gè)顏色樣品，我們會(huì)得到兩個(gè)顏色坐標(biāo)數(shù)據(jù)，它們之差即是色差數(shù)據(jù)，即DL*、Da*、Db*。通過它們的正負(fù)號(hào)可以判斷顏色的偏差方向，比如若DL*=+0.8，Da*= -1.1， Db*=+0.3，即為樣品比另一個(gè)樣品顏色偏淺、偏綠、偏黃。 通常我們采用DE*來表示兩個(gè)樣品的總色差，DE*實(shí)際上為兩個(gè)樣品在CIELAB顏色坐標(biāo)中的空間距離，越小表示總色差越小，一般的顏色DE*小于1.0目視可以接受。
顏色的數(shù)據(jù)化坐標(biāo)有多種，比如LCh坐標(biāo)、XYZ坐標(biāo)、Yxy坐標(biāo)等，只是這些在生產(chǎn)中很少應(yīng)用；總色差也有很多表示方法，比如DEcmc、DE94、DE2000等，但是現(xiàn)在DE*應(yīng)用廣泛。與顏色相關(guān)的其它參數(shù)還有黃度指數(shù)和白度指數(shù)等。
圖5 對(duì)于粉末、顆粒、漿狀或液體等樣品，需要將它們盛放于石英器皿中進(jìn)行檢測(cè)
塑料產(chǎn)品檢測(cè)的樣品制備
有些塑料產(chǎn)品形狀規(guī)則，有一定的測(cè)量平面可以滿足直接測(cè)量，這樣可以直接在產(chǎn)品上采集顏色數(shù)據(jù)，從而不用專門制備測(cè)試樣。 但有些產(chǎn)品形狀奇特或沒有足夠的面積可以完成測(cè)量，需要制作測(cè)試色板來代表產(chǎn)品的顏色進(jìn)行檢測(cè)。
圖6 通過光的透射形成顏色的原理
對(duì)于顆粒狀、粉末狀或液體樣品，需要專門的配件來支持完成顏色測(cè)量(如圖2所示)。
光反射形成顏色的檢測(cè)
圖7 透射測(cè)量原理
多數(shù)生活用品的顏色都是通過光的反射原理產(chǎn)生的，比如汽車內(nèi)飾、電腦外殼、空調(diào)、門窗、筆、牙刷等等。白光照射到產(chǎn)品表面上，產(chǎn)品中的色料會(huì)吸收白光中相應(yīng)部分的色光，反射剩余的色光，當(dāng)剩余的色光投影到我們的眼睛里時(shí)會(huì)刺激我們相應(yīng)的視覺神經(jīng)，我們就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的顏色感覺(如圖3所示) 。
對(duì)于此類產(chǎn)品的檢測(cè)，應(yīng)選擇分光光度儀的反射測(cè)量位置進(jìn)行檢測(cè)，此位置一般在儀器的前部。測(cè)量時(shí)儀器中的光源將閃光經(jīng)積分球散射后，白光將投射到樣品表面部分，經(jīng)色料吸收后，反射的光會(huì)被儀器后部的分光器接收，產(chǎn)生相應(yīng)電信號(hào)并由電腦處理得到顏色數(shù)據(jù)(如圖4所示) 。
圖8 直透射測(cè)量原理
有些樣品遮蓋力不強(qiáng)，部分光會(huì)透射過樣品，這樣樣品背景就會(huì)對(duì)顏色數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。 此時(shí)一般是根據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用情況，采取多個(gè)樣品重疊測(cè)量、墊白色背景測(cè)量或墊黑色背景測(cè)量等方法實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)。
對(duì)于粉末、顆粒、漿狀或液體等樣品的檢測(cè)，需要專門的配件配合測(cè)量。 比如可以將它們盛放于石英器皿中檢測(cè)，此時(shí)儀器可以豎直，樣品可以上置測(cè)量(如圖5所示)。
光透射形成顏色的檢測(cè)
有些產(chǎn)品的顏色是通過光的透射形成的，比如冰箱內(nèi)膽、透明塑料杯、玻璃、純凈水桶等。此時(shí)光從產(chǎn)品的一面射入，從產(chǎn)品的另一面射出，白光透過產(chǎn)品時(shí)色料過濾掉部分色光，余下的色光刺激人眼產(chǎn)生顏色感覺(如圖6所示) 。
圖9 透射測(cè)量一般有專門的配件來固定樣品和測(cè)量位置
透射樣品在檢測(cè)時(shí)應(yīng)將其置于儀器的中間部位透射測(cè)量位置，此時(shí)反射測(cè)量位置應(yīng)放置標(biāo)準(zhǔn)反射材料。這樣當(dāng)軟件發(fā)出測(cè)量指令后，光源閃光，光經(jīng)積分球散射后，散射光部分穿透樣品，在儀器后部的接收器接收到此光信號(hào)，并經(jīng)電腦處理得到標(biāo)準(zhǔn)顏色數(shù)據(jù)(如圖7所示) 。
實(shí)際上透射測(cè)量有兩種方式：全透射測(cè)量和直透射測(cè)量，其區(qū)別是入射光的方向和數(shù)量不同。全透射方式測(cè)量時(shí)樣品置于儀器積分球一側(cè)，此時(shí)投射到樣品上的光線各個(gè)方向都有，數(shù)量多，透過樣品的光線相對(duì)較多。當(dāng)直透射時(shí)，樣品置于遠(yuǎn)離積分球一側(cè)，即靠近接收器，此時(shí)投射到樣品上的光線幾乎是平行光，數(shù)量較少，這樣透過樣品的光線也相對(duì)較少（如圖8所示） 。通常，多數(shù)產(chǎn)品的透射測(cè)量采用全透射方式，當(dāng)樣品透射程度較高或非常清晰時(shí)，才采用直透射方式測(cè)量。
圖10 霧度值測(cè)試原理
透射測(cè)量一般有專門的配件來固定樣品和測(cè)量位置，如果樣品為液體，需要專門的石英或玻璃器皿以及專門的配件支持(如圖9所示)。
霧度指數(shù)(Haze)檢測(cè)
對(duì)于高度透明塑料產(chǎn)品，比如亞克力產(chǎn)品，我們有時(shí)需要檢測(cè)產(chǎn)品透光后光線的直射和散射性能，如果光透過產(chǎn)品后方向不變，那么我們透過產(chǎn)品看到的物體將很清晰；如果光透過產(chǎn)品后有些光線方向改變，那么我們透過產(chǎn)品看到的物體將很模糊，像有一層霧一樣，霧度指數(shù)即體現(xiàn)材料的這一性能。霧度值越高，光線透射過程中方向改變的部分較大，產(chǎn)品越不清晰；霧度值越小，光線透射過程中方向改變的部分較小，產(chǎn)品越清晰。
用儀器來檢測(cè)霧度值，實(shí)際上是測(cè)量透過樣品后方向改變的光線占透過樣品所有光線的百分比。如圖10所示，Haze=光通量3/(光通量2+光通量3)
用分光光度儀來檢測(cè)這一指數(shù)時(shí)，實(shí)際上是利用光的可逆性來反算霧度值。 此時(shí)樣品需要放置于全透射測(cè)量位置，根據(jù)軟件提示多次測(cè)量樣品，最后由軟件自動(dòng)計(jì)算出霧度值。
顏色檢測(cè)解決方案
現(xiàn)在對(duì)于塑料顏色檢測(cè)方案有多種，需要根據(jù)客戶產(chǎn)品要求和生產(chǎn)實(shí)際情況做出選擇。下面就以愛色麗產(chǎn)品為例，對(duì)這些解決方案分別予以介紹。
圖12 Color i5臺(tái)式分光光度儀
1.基本型
配置：SP60系列便攜式分光光度儀+X-RiteColor Master QA 顏色管理軟件（如圖11所示）。
優(yōu)點(diǎn)：選用便攜式顏色測(cè)量儀器，可以在任何地方對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行反射式精確測(cè)量，配合顏色品管軟件，還可對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。這是一種靈活而又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。
2.全能型
配置： Color i5臺(tái)式分光光度儀+Color iQC 顏色管理軟件（如圖12所示）。
優(yōu)點(diǎn)：選用高性能臺(tái)式顏色檢測(cè)儀器，配合顏色管理軟件，可對(duì)幾乎所有樣品（平板樣品、粉末樣品、液體樣品等）進(jìn)行各種方式檢測(cè)，包括反射測(cè)量和透射測(cè)量，以及色度數(shù)據(jù)和霧度等參數(shù)。這是一種全面的和相對(duì)經(jīng)濟(jì)的組合。
3.高級(jí)型
配置：Color i7高性能臺(tái)式分光光度儀+Color iQC professional顏色管理軟件（如圖13、14所示）。
圖13 Color i7高性能臺(tái)式分光光度儀
優(yōu)點(diǎn)：選用更高性能的顏色檢測(cè)儀器，配合高性能顏色管理軟件，可進(jìn)行反射、透射和霧度等參數(shù)檢測(cè)，檢測(cè)樣品包括各種色板、粉末、液體、漿狀物等。 儀器內(nèi)置數(shù)碼攝像機(jī)，可對(duì)所測(cè)樣品進(jìn)行準(zhǔn)確定位；軟件功能強(qiáng)大，可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)作深入和全面的分析，甚至可以在電腦上模擬塑料產(chǎn)品表面的紋理效果。
圖14 Color iQC professional顏色管理軟件
4. 在線非接觸型
配置：VeriColor顏色檢測(cè)儀器+軟件（如圖15所示）。
優(yōu)點(diǎn)：可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行非接觸式測(cè)量，尤其對(duì)于接觸測(cè)量有困難的樣品，比如高溫樣品、運(yùn)動(dòng)的樣品、混合顏色顆粒及濕樣等，這種測(cè)量方式非常有優(yōu)勢(shì)。它可以連接到企業(yè)生產(chǎn)線上，對(duì)裝配線或生產(chǎn)線上的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)傳送至控制室或管理部門。比如塑料型材生產(chǎn)商可以在擠出機(jī)上安裝這種儀器，從而無需將樣品傳送至品檢部門進(jìn)行檢測(cè)。
企業(yè)可以通過咨詢顏色管理儀器生產(chǎn)商來選擇適合自己的顏色檢測(cè)解決方案，如果客戶的產(chǎn)品顏色經(jīng)常變化，甚至可以配置電腦配色軟件來提高配色準(zhǔn)確性和生產(chǎn)效率。
實(shí)際上現(xiàn)在企業(yè)對(duì)于顏色檢測(cè)已經(jīng)有了一定的認(rèn)知，許多企業(yè)都在品質(zhì)部門配置儀器和人員對(duì)產(chǎn)品顏色質(zhì)量進(jìn)行管理控制，甚至有些企業(yè)的生產(chǎn)部門或生產(chǎn)線上都配有顏色檢測(cè)控制儀器。
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