測色儀在工程塑膠行業的應用

文章來源于 《國際塑料商情》2013.10月刊

由于高強度、耐沖擊、耐熱性能優異、耐腐蝕，具有卓越硬度及抗老化性能，經久耐用，易于加工，并可在多種場合替代金屬材料，近年來，工程塑料被廣泛應用于制造電子電氣、汽車、建筑、辦公設備、機械、航空航天等行業用零部件或外殼的材料。隨著我國制造業的迅速發展，各行各業對新材料的需求急劇增加，客觀上也促進了工程塑膠的應用。統計資料顯示，中國已成為全球工程塑料消費需求最快最多的國家之一，2010年，我國工程塑料消費量達244.3萬噸，同比增長11%， 2011年上升到272萬噸，同比增長11.34%。到2015年，預計國內工程塑料消費量將達到417萬噸。有分析指出，隨著國內經濟的不斷發展，工程塑料的需求還將進一步得到增長，僅以冰箱、冷柜、洗衣機、空調及各類小家電產品為例，每年需要消耗的工程塑料將達60萬噸左右，而用于通信基礎設施建設以及鐵路、公路建設等方面的工程塑料用量則更為驚人，今后幾年內有望達到450萬噸以上。
工程塑膠產品QC與開發
由于工程塑料常用于零部件拼接或者產品外殼，塑膠的顏色與拼接零部件顏色是否存在色差，或者用于產品外殼的不同批次之間的塑料顏色是否一致，都會影響到最終成品的顏色和外觀質量。通常而言，塑膠膜厚可達1cm，其色差一般需控制在1.0到0.5之間，要求嚴格的產品，則需將色差控制在0.5以下；對于如白色、淺灰色等淺顏色的部件而言，色差控制最為嚴格，而對深顏色的產品如紅色、綠色、藍色，色差控制范圍則可以略為放寬。
為了確保塑料部件外觀色彩基本一致，從而保證最后成品的質量，必須從顏色測量與配色環節著手。目前，通常的做法是，由配色人員在塑料產品的研發和品質檢驗過程中，運用測色計對不同批次間的塑膠件顏色值進行比較，并對測量結果進行分析。
為塑膠領導企業提供顏色測定的依據
道生工程塑料有限公司（下稱"道生公司"）是世紀之交成立的一家中德技術合作企業，由香港道生科技控股有限公司全資擁有。公司以德國高性能改性工程塑料先進科技為后盾，集研發、生產、出口加工等技術實力于一體，致力于全球頂尖的材料科技開發，把專業的改性材料開發和生產經驗與全球應用知識結合在一起，為國內外電器開關、燈具照明、空調、小家電（電飯煲微波爐等）、電視機、冰箱、汽車、電子產品等行業客戶提供外殼和塑膠用料解決方案。
為順應飛速發展的中國市場需求，2004年，道生在國內開設了一所現代化的研發中心，用先進的技術測試設施和支持功能為中國乃至亞太地區市場提供強大的技術支持。同年底，道生公司再次跨出前進的步伐，在珠三角建設了一座全新的現代化復合工廠，使其國內產能得到大幅度提高，并為中國市場提供了成本更佳的產品。
據道生公司產品負責人占光平先生介紹，塑膠生產企業對塑膠件的外觀色彩特別重視，因為塑膠部件必須滿足客戶對最終產品的質量要求。如果不同批次塑膠件的顏色出現偏差，達不到客戶要求，就會影響客戶的產品交付、成品質量和信譽，危及企業與客戶的信任與合作，從而對企業造成巨大的潛在風險。
塑膠件測色與色差控制
道生公司一直以來注重產品的外觀色彩問題，并堅持以嚴格標準去控制色差。 "外觀色彩也是我們品質把控的重要環節，之所以選用柯尼卡美能達的分光測色計CM-3600A，正是看重儀器的高精度、穩定的數據重復性和方便用戶的操作體驗"， 占先生介紹，"舉個例子，我們在測量時會遇到不同的情況，如兩塊同樣底材的塑膠樣件，在室內用肉眼觀察時，并沒有顯示出太大的色差，但在戶外陽光下觀察，則可能感覺色差很明顯。這種現象是典型的同色異譜。如果塑膠樣件為白色或淺顏色，這種情況會更加明顯，因此，通常我們會更加嚴格地控制淺顏色塑膠件的色差范圍。
"一般來說，我們會通過CM-3600A測量兩個樣件的光譜曲線，以及L*a*b*的數據。通過光譜曲線去分析這兩塊白色塑膠件的光譜反射率以及亮度、顏色色相偏差，并制定好標準容差范圍。我們將ΔEab嚴格控制在0.5以內，ΔL*、Δa*、Δb* 分別控制在0.1以內，確保同底材同批次的樣品色差與人眼所觀察到的色差一致。如果ΔEab偏差很大，有可能是因為所的色粉不一致或者配色分量不一致造成，具體原因可以通過數據找出一些答案。以前硬膠和軟膠都會有相對應的色粉，配色時比較難控制，容易出現較大的色差?，F在我們采用通用的色粉，對同底材樣件上色后，色差一般能控制在較小范圍；對不同底材的樣件，由于顏色控制在同一色相，即使色差較大，考慮到底材不同，客戶基本都能接受。如果遇到要測量帶金屬珠光成份的塑膠件，通常我們會通過不同角度去目視比對，也會用多角度的測色計測量光澤度和幾個方向上的色度值。如用CM-512m3A 比對標準件和樣件在75°角度下的ΔL*、Δa*、Δb* 值。因為相對來說，如果產品帶珠光成份，其色差控制比較困難，所以我們盡可能在75°接近人眼觀察的方向上把ΔEab控制在0.5以內"，占先生補充道。
柯尼卡美能達的CM-3600A具有雙波束方式、雙通道傳感陣列，可以實現高精度和高再現性。儀器測量模式可進行SCI/SCE之間自由切換、可同時進行包含或不包含反射分量的測量；盡管內置了6英寸大型積分球，整個結構依然非常緊湊；3種測量口徑可根據樣品尺寸選擇最適當的測量口徑。該儀器的數字化光澤控制、數字化UV控制及其它世界領先技術，大幅減少了儀器的機械部件數量，在保持高精度測量的同時，大大降低了重復測量樣件的時間；濾光器等部件的移動也減至最??；而且儀器10nm的波長間隔測量涵蓋360～740nm全范圍波長。
道生公司在測量塑膠樣件前，通常選擇光源設置條件為D65，SCI和10°觀察角。如果需要比對不同光源、不同觀察角和測量模式下的數據時，也可通過軟件SpetraMagic NX來選擇在多光源、不同觀察角或SCI/SCE模式下進行測量。通過軟件將儀器設置為透射測量。在測量一些黑色透明樣件時，則需要測量樣件在500nm和550nm時的透過率和光譜吸收率，得到塑膠顏色用料的反射比，為色相控制和調色提供數據指導。