粉末涂料開發(fā)早期主要用于金屬腐蝕防護(hù)，隨著粉末涂料生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的不斷進(jìn)步、世界各國環(huán)保意識與法規(guī)的強(qiáng)化，粉末涂料應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，粉末涂料的裝飾美化作用也越來越引起人們的重視，而現(xiàn)代化企業(yè)的流水線加工裝配(如冰箱、空調(diào)、儀器儀表、金屬門窗、鋁型材、機(jī)電設(shè)備等廠家)更要求涂裝產(chǎn)品內(nèi)外質(zhì)量的高度穩(wěn)定，批次間涂層顏色一致成了客戶的重要要求。
1.顏色測量
1.1目測
GB/T9761-98《色漆和清漆色漆的目視比色》等效果均采用ISO3668-1976標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了涂層顏色的目視比色方法，可在自然光、比色箱的人造標(biāo)準(zhǔn)光源下進(jìn)行檢測，常用光源為D65、A 兩類。目視比色對觀察者要求較高，負(fù)責(zé)比色檢驗(yàn)的觀察者應(yīng)通過色盲檢查鏡的檢查，戴有眼鏡的其鏡片必須在整個(gè)可見光譜內(nèi)有均勻的光譜透過率；由于色視覺隨年齡變化很大，40歲以上的觀察者也要接受色盲檢查鏡的檢查。觀察者連續(xù)工作會降低比色質(zhì)量。目測是最直接、感性強(qiáng)烈的檢測方式，配色中儀器測量只能是質(zhì)量控制的重要輔助手段。
1.2儀器測量
1.2.1測量原理
光與材料的相互作用產(chǎn)生了鏡面反射、漫反射、定向透射、散射透射以及光吸收，而物體的顏色主要決定于它的漫反射，使用光譜光度計(jì)測定粉末涂料涂層的光譜反射因數(shù)(如K/S 比)，即可計(jì)算其三刺激值，進(jìn)而對不同顏色的差別進(jìn)行計(jì)算對比，測量裝置見圖1。將其連接電腦與專用軟件，可以將顏色數(shù)據(jù)、顏色效果、K/S 曲線、色差進(jìn)行顯示、儲存及輸出。
1.2.2測量儀器
顏色的測量儀器主要有色差儀、測色儀兩大類。色差儀價(jià)格便宜、易于攜帶，能進(jìn)行方便快捷的顏色測量比對，也可以給配色人員提供數(shù)據(jù)參考，但誤差大，也無法直接進(jìn)行配色操作。測色儀有兩類，一類為便攜式，似色差計(jì)，但是測量更精確，可以進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出，但不能用于配色；另一類可以同時(shí)進(jìn)行測量與配色操作，價(jià)格較高，只適用工廠使用。
目前色差儀、便攜測色儀使用較廣泛，而可配色的測色儀只有規(guī)模較大的少數(shù)粉末涂料企業(yè)應(yīng)用，這類儀器的代表商有美國X-Rite(愛色麗)、日本MINOLTA(美能達(dá))公司等。
1.2.3測量操作
測色儀的操作程序是：開機(jī)→進(jìn)入操作界面→黑白板校正→試樣測量→數(shù)據(jù)輸入→比色→數(shù)據(jù)輸出→關(guān)機(jī)。
一般的色差儀在開機(jī)預(yù)熱后(30min 左右)，直接進(jìn)行標(biāo)樣、試樣的測量和色差對比，也可以將結(jié)果簡單輸出。測色儀則不需要專門預(yù)熱，電腦開機(jī)后，直接進(jìn)入操作界面進(jìn)行各類操作，并將各種光源下的顏色數(shù)據(jù)、色差、光譜曲線、直觀顏色效果等顯示出來，形成報(bào)告。
2.配色
2.1配色原理
常規(guī)粉末涂料的配色屬于混色定律中的復(fù)雜減色法混合，Kubellka-Munk 理論認(rèn)為，光在著色層中是完全漫射的，“二常數(shù)Kubellka-Munk 理論”采用涂層的K/S 光譜圖(K-吸收、S-散射度)來表征顏料，最后使用光譜匹配算法以實(shí)現(xiàn)恒定匹配。配色儀就是利用這一原理，運(yùn)用配色軟件，從顏料庫中篩選顏料進(jìn)行K/S光譜復(fù)配計(jì)算，最后將預(yù)測色差較為理想的配方提供給配色人員選擇。由于儀器設(shè)置的光源總是有限的，電腦配色仍屬于條件匹配。
2.2電腦配色流程
2.2.1顏料選擇
根據(jù)顏料廠家的技術(shù)說明或產(chǎn)品介紹，按粉末涂料生產(chǎn)與應(yīng)用的基本要求(如耐熱性200℃、耐酸堿、抗遷移性)，初步選擇可以使用的顏料，然后對選出的顏料進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)，一般要進(jìn)行200℃/2h、Q-UV250h 檢驗(yàn)；要求嚴(yán)格的還要進(jìn)行200℃/4h、Q-UV500h 及500h鹽霧試驗(yàn)。用于戶外的顏料必須具有良好的耐光、耐候牢度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行篩選和分類，如戶內(nèi)顏料、戶外顏料、通用顏料、耐蝕性顏料等。配色人員對顏料的著色力、吸油值、分散性包括價(jià)格、供應(yīng)量、生產(chǎn)廠家等也要加以注意。要強(qiáng)調(diào)的是：生產(chǎn)廠家的技術(shù)說明甚至是質(zhì)量保證均不能替代自我的試驗(yàn)檢驗(yàn)。
2.2.2數(shù)據(jù)庫建立
配色儀的配色軟件都詳盡介紹了數(shù)據(jù)庫的建立方法，主要是黑板、白板、遮蓋力以及顏料的數(shù)據(jù)。配方中除要建立數(shù)據(jù)的顏料外，其他原料應(yīng)該選擇質(zhì)量優(yōu)異的品種或企業(yè)最常用的品種并保持固定，以保證數(shù)據(jù)可靠并利于以后生產(chǎn)的顏色調(diào)配，忌用質(zhì)量差(如色雜、不穩(wěn)定)、非經(jīng)常用的品種。命名一個(gè)數(shù)據(jù)庫，搭配選擇顏料，一般數(shù)額為20～25種(如紅色4種、藍(lán)色2種、綠色2種、橙黃2種、橙紅1種、紫色2種、黑色3種、白色2種、其他3種)，將其數(shù)據(jù)移入，即完成單個(gè)數(shù)據(jù)庫的設(shè)立工作，配色時(shí)只要指定該數(shù)據(jù)庫的名稱，系統(tǒng)即隨機(jī)篩選該數(shù)據(jù)庫中的顏料進(jìn)行匹配。信息建立準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)庫可長期有效地指導(dǎo)配色工作，利于配色人員迅速實(shí)現(xiàn)預(yù)期。但受設(shè)備(如擠出機(jī)老化)、客戶顏料質(zhì)量波動(dòng)、原料調(diào)整等客觀因素的影響，試樣與電腦預(yù)測結(jié)果的偏差也會不斷增加，隨著新顏料的不斷引入，數(shù)據(jù)庫顏料的補(bǔ)充、更新及修正工作也要持續(xù)進(jìn)行。
2.2.3標(biāo)準(zhǔn)輸入
這是指國內(nèi)外顏色標(biāo)準(zhǔn)、客戶標(biāo)樣或者自選的樣品的數(shù)據(jù)輸入，其中顏色標(biāo)準(zhǔn)一般是紙質(zhì)印刷品，客戶標(biāo)樣多是試板或樣件。上述標(biāo)準(zhǔn)有的是平面，也有的是曲面，有高光也有半光甚至無光(如德國顏色標(biāo)準(zhǔn)RAL841-GL 與RAL840-HR)，有平整也有紋理的，有嶄新也有磨損的，而這些測色儀是無法進(jìn)行識別的。因此，標(biāo)準(zhǔn)測量時(shí)要盡量選擇涂層有代表性的測點(diǎn)(區(qū)域)，如清潔、平整、無磨損、嶄新，對標(biāo)樣異常狀態(tài)在數(shù)據(jù)儲存時(shí)也要做好標(biāo)識，有利于隨后的配色參考。磨損舊板、涂層光澤或紋理改變、曲面漏光等情況下，測量的數(shù)據(jù)都不能用于儀器最后的顏色比對，只能作為配色過程中的技術(shù)參考。
2.2.4配方選擇
在配色界面下，選擇預(yù)配制的標(biāo)準(zhǔn)顏色，按軟件指定的流程操作選定顏色品種，可讓電腦自動(dòng)篩選(可事先設(shè)定數(shù)量)，也可直接要求電腦選擇1～9種顏料進(jìn)行匹配，設(shè)定品種越多，電腦匹配越容易實(shí)現(xiàn)，但計(jì)算速度越慢，用的時(shí)間也越長，為便于生產(chǎn)應(yīng)用一般選擇2～4種(含白顏料)。電腦自動(dòng)給出的最佳配方可按色差排列，也可按成本排列，但實(shí)際選擇主要依據(jù)K/S 光譜匹配性、色差大小、顏料品種及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行。測色儀以主光源列出各類光地坪
學(xué)數(shù)據(jù)，次光源只給出色差，其色差結(jié)果類似于條件匹配，而企業(yè)常用顏料品種是明顯少于數(shù)據(jù)庫，所以配色人員要綜合考慮后才能選定一個(gè)較理想的配方用于試驗(yàn)；不滿意時(shí)還可對顏料品種進(jìn)行重新設(shè)定，讓電腦計(jì)算后再給出新的配方，進(jìn)行新的選擇。
2.2.5顏色調(diào)整
配方選擇后，一般沒有現(xiàn)成產(chǎn)品的配方與之完全相同，配色人員必須按選定配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室制粉、噴板、測色，然后進(jìn)行顏料用量甚至品種的增減予以調(diào)節(jié)修正(該修正可以人工進(jìn)行也可以由電腦測算后提供建議方案)再制粉、制板、測量等，直至條件匹配，最后確定實(shí)驗(yàn)室最佳配方，這就是配色中顏色調(diào)整的全過程。人工調(diào)色時(shí)，一般不是簡單的缺紅加紅、缺藍(lán)加藍(lán)，要計(jì)算清調(diào)整前后每個(gè)顏料占顏料總量的比例，結(jié)合飽和度、色相，根據(jù)L、a、b 的綜合情況進(jìn)行細(xì)致調(diào)節(jié)。調(diào)色時(shí)，任何顏料都不是飽和度100%的單一色相、配方中顏料相互混合還存在明顯的復(fù)合效應(yīng)，在微調(diào)時(shí)都要認(rèn)真分析，保證獲得最佳的配色效果。顏色調(diào)整的同時(shí)，一般還伴隨著涂層遮蓋力、機(jī)械性能、表面效果(如光澤、鮮映度、紋理)及配方成本、粉體性能(如帶電性、上粉率)的調(diào)節(jié)，有時(shí)甚至還要同時(shí)進(jìn)行涂層耐高溫、鹽霧或人工老化的測試，所以顏色調(diào)整的過程也是產(chǎn)品配方全面趨于成熟合理的過程。
2.2.6車間放大
由于實(shí)驗(yàn)室小型設(shè)備與車間大生產(chǎn)設(shè)施之間在混煉效果上存在一定程度上的差異，無法保證實(shí)驗(yàn)室配方在車間具有良好的重現(xiàn)性，一般都需要進(jìn)行批量放大以進(jìn)一步調(diào)整，根據(jù)混煉效果差異的預(yù)估結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)總量和生產(chǎn)線最小生產(chǎn)批量確定試驗(yàn)放大批量(如常規(guī)批量的30%、50%或者是100%)。制樣測量后，根據(jù)色差效果對放大配方進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)節(jié)，再擇量生產(chǎn)制樣測量，直至達(dá)到滿意的匹配效果，確定最終的生產(chǎn)配方。同實(shí)驗(yàn)室調(diào)節(jié)一樣，車間放大過程中，根據(jù)樣品質(zhì)量的檢測情況，除顏料外也對填料、各種助劑進(jìn)行微調(diào)，保證產(chǎn)品預(yù)期的質(zhì)量與理想的生產(chǎn)成本。需要注意的是，放大過程中會產(chǎn)生較大量的不合格品(顏色匹配差)，需要在當(dāng)次生產(chǎn)中盡量消化掉，難度較大的也應(yīng)在下一批次的生產(chǎn)中用掉，可行的話，也可以用于其他產(chǎn)品的生產(chǎn)中。
2.2.7批量生產(chǎn)
車間放大確定的生產(chǎn)配方在正常情況下是不需要也不允許任意更改的，但在那些中小型粉末涂料企業(yè)中，受各種因素影響所用原材料經(jīng)常出現(xiàn)批次間質(zhì)量的波動(dòng)甚至品種和生產(chǎn)廠家的更換，為保證及時(shí)供貨，技術(shù)人員不得不經(jīng)常進(jìn)行配方調(diào)節(jié)以完成生產(chǎn)；隨著原材料價(jià)格持續(xù)升高，不少企業(yè)也降級使用價(jià)格優(yōu)惠的原輔材料，這些都給批次間產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定尤其是批次間色差的控制帶來挑戰(zhàn)。
2.3配色質(zhì)量控制要點(diǎn)
2.3.1標(biāo)樣
初期粉末涂料廠家為涂裝客戶提供的標(biāo)準(zhǔn)樣板(色卡) 大多是試驗(yàn)制作的，當(dāng)客戶指定采購某款色卡的產(chǎn)品時(shí)， 生產(chǎn)產(chǎn)品與原試驗(yàn)色卡極易存在明顯的色差， 美國標(biāo)準(zhǔn)AAMA2603\2604\2605對色差都明確指出是實(shí)際生產(chǎn)線制備的涂膜產(chǎn)品，而非實(shí)驗(yàn)室制備的樣板。后來粉末涂料色卡基本上都采用批量生產(chǎn)的產(chǎn)品噴涂制作，確保隨后能提供讓客戶地坪
滿意的粉末涂料產(chǎn)品。客戶提供的標(biāo)準(zhǔn)以粉末樣品最佳，其次是新色板，樣件、舊色板都不利于標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確設(shè)立，甚至有客戶使用語言描述其產(chǎn)品要求(如近似或類似某某顏色)，為避免交貨時(shí)的質(zhì)量爭議，這些情形下標(biāo)準(zhǔn)約定前要與客戶進(jìn)行充分的溝通，達(dá)成共識。
2.3.2同色異譜
光譜反射曲線不同的顏色在一組觀察和光源下匹配，但在另一種條件下不匹配，這種現(xiàn)象叫同色異譜，由于光源的變化導(dǎo)致誤配稱為照明體條件同色異譜，觀察者變化存在的誤配稱為觀察者同色異譜。配色儀可展示各種光源下K/S 光譜匹配效果，同色異譜一目了然，但當(dāng)生產(chǎn)用顏料缺乏時(shí)，不少配色人員明知同色異譜也得制樣，并期望有一個(gè)較好的匹配效果。要根本避免同色異譜問題，就必須加強(qiáng)顏料數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，一般企業(yè)的顏料庫不足百種顏料、常用品種只二三十種，而大型企業(yè)則有幾千種顏料數(shù)據(jù)、常用顏料數(shù)百種，市場上各種顏色用顏料幾乎盡收庫中，配色人員工作起來就輕松自如，基本不存在同色異譜問題了。
2.3.3標(biāo)準(zhǔn)
同一產(chǎn)品多次或長期生產(chǎn)后，質(zhì)控人員常將眼前生產(chǎn)的產(chǎn)品只與近幾次已生產(chǎn)發(fā)出的產(chǎn)品進(jìn)行色差對比，只要顏色接近就好了，容易忽視原始標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)猷徑萎a(chǎn)品色差小，大部分客戶都不易察覺，產(chǎn)品可順利被接受。但是質(zhì)量波動(dòng)控制圖的原理告訴我們，這樣極容易造成產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)超出控制線。筆者見到一例，粉末涂料人員持續(xù)以上批次產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)控制生產(chǎn)，導(dǎo)致色差逐漸偏離原始標(biāo)準(zhǔn)，而客戶為一跨國型加工企業(yè)，各種組裝材料始終以原始標(biāo)樣為統(tǒng)一驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果造成了嚴(yán)重質(zhì)量事故。因此，在顏色控制尤其是多批次和長期的持續(xù)生產(chǎn)過程中，不僅要控制批次間色差，還要時(shí)刻與客戶歷史供樣及原始標(biāo)準(zhǔn)比對，控制顏色偏差，避免過度偏離給客戶批次間產(chǎn)品組裝帶來困難。
2.3.4遮蓋力
雖然涂層遮蓋力與涂層厚度、顏料質(zhì)量、粉末生產(chǎn)設(shè)備的分散性能都有關(guān)聯(lián)，但產(chǎn)品中顏料的品種、各自用量及總用量是涂層遮蓋力的決定因素。由于顏料價(jià)格一般較高，配方中盡可能減少顏料用量。為保證涂層具有恰當(dāng)?shù)恼谏w力，有經(jīng)驗(yàn)的廠家在配方調(diào)整過程中專門設(shè)立“最薄厚度色差”指標(biāo)以有效控制涂層遮蓋力。新的粉末涂料廠家或新從事配方設(shè)計(jì)的技術(shù)人員還易出現(xiàn)顏料用量偏高、遮蓋力過度的問題，采用“最薄厚度色差”分析也能克服這方面的不足。
2.3.5儀器
對待產(chǎn)品色差爭議，涂裝客戶往往更相信自己的視覺，而配色人員則強(qiáng)調(diào)儀器測量結(jié)果，也有一些客戶則堅(jiān)持自己色差儀的判定，這些都有一定的說服力，但對相關(guān)技術(shù)人員來說最合理的方式是以觀察者視感為主、儀器測量結(jié)果為輔來評判產(chǎn)品色差。研究表明分光光度計(jì)中含有鏡反射成分的積分球是與Kubellka-Munk 理論要求相接近的幾何系統(tǒng)，但是它與具有不同表面性質(zhì)的材料的目視匹配的相關(guān)性不是很好，而色差儀的工作穩(wěn)定性更讓其結(jié)果減少了說服力，即使未來測色系統(tǒng)開發(fā)出更合適的幾何系統(tǒng)，但也代替不了觀察者明亮的雙眼。
3.色差的技術(shù)處理
3.1提高控制標(biāo)準(zhǔn)
對于那些色差要求極高的客戶(如ΔＥ≤0.4)或輕微色差但視覺變化顯著的產(chǎn)品(如帶紅或黃的淺色)，必須提高質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，并強(qiáng)化目測把關(guān)。一般產(chǎn)品企業(yè)控制色差ΔＥ≤1，部分為ΔＥ≤0.5，且大多為單一光源下，很容易造成視覺色差明顯。為加強(qiáng)控制，必須要求各種光源下色差的一致(如同為ΔＥ≤0.5)，還要通過檢測、校對、審核人員的目測，達(dá)到一致合格。
3.2加大原料采購批量
即使是規(guī)模較大原料生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品尤其是顏料也普遍存在批次間色差，一些粉末涂料產(chǎn)品的顏色對其特別敏感，現(xiàn)場調(diào)色人員竭盡努力也無法保證顏色與以前一致。原料供應(yīng)商建議粉末廠家加大單批采購量來保證多批次產(chǎn)品的顏色一致，具有一定的改進(jìn)效果，對一些重要客戶、重要控制產(chǎn)品來說，也很有必要采取這種措施。
3.3產(chǎn)品庫存
涂裝客戶訂貨是根據(jù)工件加工批量確定的，許多客戶單批訂貨較少，給粉末涂料的生產(chǎn)與質(zhì)控帶來困難。對那些常年使用同一產(chǎn)品而又不能單批超量訂貨的客戶，粉末涂料廠家不妨在充分論證的基礎(chǔ)上，少批大量生產(chǎn)，做好產(chǎn)品庫存，涂裝客戶也建議和歡迎這種做法。3.4加強(qiáng)技術(shù)服務(wù)
出現(xiàn)色差一般要進(jìn)行售后的技術(shù)服務(wù)工作，而售前的技術(shù)服務(wù)則能很好地減少色差問題的出現(xiàn)。顏色輕微的波動(dòng)，客戶基本能夠接受，但持續(xù)不斷的波動(dòng)或偏差不斷擴(kuò)大會引起客戶強(qiáng)烈的抱怨，定期的走訪、超前的溝通能迅速發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)予以糾正。對那些色差過大，客戶拒絕使用的產(chǎn)品，要迅速給以調(diào)換；當(dāng)客戶配套使用的涂料、模塑出現(xiàn)顏色波動(dòng)時(shí)，要及時(shí)與客戶交流，避免客戶依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的過度偏移(不少客戶會拿涂料、模塑產(chǎn)品來要求粉末涂料的顏色)；及時(shí)走訪還能隨時(shí)了解客戶信息，對產(chǎn)品進(jìn)行積極調(diào)整滿足客戶需求。
3.5合理建設(shè)顏料庫
解決色差的根本問題在于顏料品種的齊全，但全面建立顏料庫需要耗費(fèi)大量的人力、物力與財(cái)力，是一個(gè)長期持續(xù)的過程，而且還不能保證完全符合企業(yè)的經(jīng)營需要，企業(yè)也不可能為一小份訂單就承擔(dān)整包裝新顏料可能存庫幾年的風(fēng)險(xiǎn)。配色理論上顏料的無限多與實(shí)際中的有限庫存確實(shí)是極大的矛盾。協(xié)調(diào)方法一是豐富顏料品種，如綠色顏料，要有偏黃相的、藍(lán)相的，紅色要有橙紅和紫紅等；二是規(guī)格齊全，如物美價(jià)廉的、高價(jià)優(yōu)質(zhì)的，國內(nèi)及國外的，含鉛無鉛的等；三是特貨特備，對銷量大、利潤高或者重要客戶等的產(chǎn)品需要的顏料，積極選樣備用；四是技術(shù)儲備，對一些特殊顏料(如價(jià)格高昂、品質(zhì)優(yōu)異、特種需求或新品種)，進(jìn)行采樣、存庫或試用。
顏色調(diào)配與質(zhì)控是粉末涂料生產(chǎn)中最基本和最重要的技術(shù)工作，當(dāng)前不少企業(yè)還在采用低效率的純?nèi)斯げ僮鳎行┮验_始借助色差儀的協(xié)助，而國內(nèi)主要的粉末涂料商其配色技術(shù)只掌握在少數(shù)關(guān)鍵技術(shù)人員手里，其生產(chǎn)一線的質(zhì)檢人員也只采用目測微調(diào)產(chǎn)品顏色。但隨著粉末涂料涂裝的不斷發(fā)展，不少管理者已逐漸認(rèn)識到配色儀給企業(yè)帶來的高效與質(zhì)量保證，測色儀的使用將逐漸普及起來，技術(shù)人員只有把儀器測配技術(shù)與視覺評判、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等充分結(jié)合起來，才能真正做好粉末涂料產(chǎn)品的顏色測控工作。
