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顏色質量控制在紡織服裝、塑料等諸多行業中的地位不斷攀升

2010-09-03

    顏色質量控制在電子、油漆油墨、紡織服裝印染、印刷紙品和食品、醫藥、化妝品等各行各業的產品生產過程越來越重要，其在塑料產品的生產過程中也起到了非常重要的地位。下面我們將介紹塑料產品顏色的數據化原理、分光光度儀應用于各種類型產品檢測的方法，以及愛色麗所推出的多種產品顏色檢測解決方案。 

　　顏色的數據化模型

　　塑料顏色檢測與其它性能檢測一樣，是為產品的顏色質量提供數據化的資料，以便進行顏色控制和交流?，F在行業通用的顏色數據化模型是國際照明委員會(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來表示，L*代表顏色的深淺坐標，a*代表顏色紅綠方向坐標，b*代表黃藍方向坐標(如圖1所示)。

　　圖2 對于顆粒狀、粉末狀或液體樣品的顏色測量，需要專門的配件來支持

　　通過顏色檢測儀器（通常為分光光度儀）測量顏色樣品，我們會得到樣品的顏色在CIELAB顏色空間中的坐標位置，即L*、a*、b*數據，這樣我們就實現了顏色的數據化。

　

　　圖3 顏色一般都是通過光的反射原理產生的

　　如果測量兩個顏色樣品，我們會得到兩個顏色坐標數據，它們之差即是色差數據，即DL*、Da*、Db*。通過它們的正負號可以判斷顏色的偏差方向，比如若DL*=+0.8，Da*= -1.1， Db*=+0.3，即為樣品比另一個樣品顏色偏淺、偏綠、偏黃。 通常我們采用DE*來表示兩個樣品的總色差，DE*實際上為兩個樣品在CIELAB顏色坐標中的空間距離，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。

　

　　圖4 分光光度儀的反射測量原理

　　顏色的數據化坐標有多種，比如LCh坐標、XYZ坐標、Yxy坐標等，只是這些在生產中很少應用；總色差也有很多表示方法，比如DEcmc、DE94、DE2000等，但是現在DE*應用廣泛。與顏色相關的其它參數還有黃度指數和白度指數等。

　　圖5 對于粉末、顆粒、漿狀或液體等樣品，需要將它們盛放于石英器皿中進行檢測

　　塑料產品檢測的樣品制備

　　有些塑料產品形狀規則，有一定的測量平面可以滿足直接測量，這樣可以直接在產品上采集顏色數據，從而不用專門制備測試樣。 但有些產品形狀奇特或沒有足夠的面積可以完成測量，需要制作測試色板來代表產品的顏色進行檢測。

　　圖6 通過光的透射形成顏色的原理

　　對于顆粒狀、粉末狀或液體樣品，需要專門的配件來支持完成顏色測量(如圖2所示)。

　　　　光反射形成顏色的檢測

　　

　　　圖7 透射測量原理

　　多數生活用品的顏色都是通過光的反射原理產生的，比如汽車內飾、電腦外殼、空調、門窗、筆、牙刷等等。白光照射到產品表面上，產品中的色料會吸收白光中相應部分的色光，反射剩余的色光，當剩余的色光投影到我們的眼睛里時會刺激我們相應的視覺神經，我們就會產生相應的顏色感覺(如圖3所示) 。

　　對于此類產品的檢測，應選擇分光光度儀的反射測量位置進行檢測，此位置一般在儀器的前部。測量時儀器中的光源將閃光經積分球散射后，白光將投射到樣品表面部分，經色料吸收后，反射的光會被儀器后部的分光器接收，產生相應電信號并由電腦處理得到顏色數據(如圖4所示) 。

　　　圖8 直透射測量原理

　　有些樣品遮蓋力不強，部分光會透射過樣品，這樣樣品背景就會對顏色數據產生影響。 此時一般是根據產品的應用情況，采取多個樣品重疊測量、墊白色背景測量或墊黑色背景測量等方法實現精確檢測。

　　對于粉末、顆粒、漿狀或液體等樣品的檢測，需要專門的配件配合測量。 比如可以將它們盛放于石英器皿中檢測，此時儀器可以豎直，樣品可以上置測量(如圖5所示)。

　　光透射形成顏色的檢測

　　有些產品的顏色是通過光的透射形成的，比如冰箱內膽、透明塑料杯、玻璃、純凈水桶等。此時光從產品的一面射入，從產品的另一面射出，白光透過產品時色料過濾掉部分色光，余下的色光刺激人眼產生顏色感覺(如圖6所示) 。

　　圖9 透射測量一般有專門的配件來固定樣品和測量位置

　　透射樣品在檢測時應將其置于儀器的中間部位透射測量位置，此時反射測量位置應放置標準反射材料。這樣當軟件發出測量指令后，光源閃光，光經積分球散射后，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，并經電腦處理得到標準顏色數據(如圖7所示) 。

　　實際上透射測量有兩種方式：全透射測量和直透射測量，其區別是入射光的方向和數量不同。全透射方式測量時樣品置于儀器積分球一側，此時投射到樣品上的光線各個方向都有，數量多，透過樣品的光線相對較多。當直透射時，樣品置于遠離積分球一側，即靠近接收器，此時投射到樣品上的光線幾乎是平行光，數量較少，這樣透過樣品的光線也相對較少（如圖8所示） 。通常，多數產品的透射測量采用全透射方式，當樣品透射程度較高或非常清晰時，才采用直透射方式測量。

　

　　圖10 霧度值測試原理

　　透射測量一般有專門的配件來固定樣品和測量位置，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(Haze)檢測

　　對于高度透明塑料產品，比如亞克力產品，我們有時需要檢測產品透光后光線的直射和散射性能，如果光透過產品后方向不變，那么我們透過產品看到的物體將很清晰；如果光透過產品后有些光線方向改變，那么我們透過產品看到的物體將很模糊，像有一層霧一樣，霧度指數即體現材料的這一性能。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，產品越清晰。

　　　圖11 SP60系列便攜式分光光度儀

　　用儀器來檢測霧度值，實際上是測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這一指數時，實際上是利用光的可逆性來反算霧度值。 此時樣品需要放置于全透射測量位置，根據軟件提示多次測量樣品，后由軟件自動計算出霧度值。

　　顏色檢測解決方案

　　現在對于塑料顏色檢測方案有多種，需要根據客戶產品要求和生產實際情況做出選擇。下面就以愛色麗產品為例，對這些解決方案分別予以介紹。

　　圖12 Color i5臺式分光光度儀

　　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）。

　　優點：選用便攜式顏色測量儀器，可以在任何地方對產品進行反射式精確測量，配合顏色品管軟件，還可對所采集數據進行深入分析。這是一種靈活而又經濟實用的選擇。

　　2.全能型

　　配置： Color i5臺式分光光度儀+Color iQC 顏色管理軟件（如圖12所示）。

　　優點：選用高性能臺式顏色檢測儀器，配合顏色管理軟件，可對幾乎所有樣品（平板樣品、粉末樣品、液體樣品等）進行各種方式檢測，包括反射測量和透射測量，以及色度數據和霧度等參數。這是一種全面的和相對經濟的組合。

　　3.高級型

　　配置：Color i7高性能臺式分光光度儀+Color iQC professional顏色管理軟件（如圖13、14所示）。

　　圖13 Color i7高性能臺式分光光度儀

　　優點：選用更高性能的顏色檢測儀器，配合高性能顏色管理軟件，可進行反射、透射和霧度等參數檢測，檢測樣品包括各種色板、粉末、液體、漿狀物等。 儀器內置數碼攝像機，可對所測樣品進行準確定位；軟件功能強大，可對測量數據作深入和全面的分析，甚至可以在電腦上模擬塑料產品表面的紋理效果。

　　圖14 Color iQC professional顏色管理軟件

　　4. 在線非接觸型

　　配置：VeriColor顏色檢測儀器+軟件（如圖15所示）。

　　優點：可對產品進行非接觸式測量，尤其對于接觸測量有困難的樣品，比如高溫樣品、運動的樣品、混合顏色顆粒及濕樣等，這種測量方式非常有優勢。它可以連接到企業生產線上，對裝配線或生產線上的產品進行實時自動檢測，并將數據傳送至控制室或管理部門。比如塑料型材生產商可以在擠出機上安裝這種儀器，從而無需將樣品傳送至品檢部門進行檢測。

　　企業可以通過咨詢顏色管理儀器生產商來選擇適合自己的顏色檢測解決方案，如果客戶的產品顏色經常變化，甚至可以配置電腦配色軟件來提高配色準確性和生產效率。

　　實際上現在企業對于顏色檢測已經有了一定的認知，許多企業都在品質部門配置儀器和人員對產品顏色質量進行管理控制，甚至有些企業的生產部門或生產線上都配有顏色檢測控制儀器。