陶瓷颜料色度测定(2)



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  单从厚度因素来考虑,厚度愈大,结果的重现性越好。第三个问题是明度较高,因而造成颜色分辨力降低,颜色的分辨力都降低。很明显,高明度和低明度的两个极端情况是白和黑,在这种情况下什么颜色都失去了,色彩变为中性色了。只有在中等明度时颜色才可能具有最大的饱和度。微小的色差也只有在中等明度时才显示出来。分析孟塞尔颜色立体的形状就可以得出为个结论。表6左边所列的是以赤色为代表在不同色层厚度,从而不同明度下测得的同一对颜料样品在不同饱和度的色差。无论是哪两种颜料之间的色差都是在20μ时呈现最大,而在10μ和90μ厚时都变小了。表6右边所列为不同色调的颜料之间的色差,它随厚度的变化比较复杂,但规律相同,也是在中等明度时色差最大。过去制样,验色与生产中的厚度不加区别,在验色时,也印刷7μ或20μ厚(分别为平印颜料和丝网颜料的使用厚度)得到的明度较高,因而使在适当的明度下能够测到的色差此时测不出来。这客观上相当于降低了仪器的灵敏度,这当然是不利的。从明度对测量分辨力的影响来看,使制样后的颜料呈现一个中等明度较合适。
    

表6              不同明度和不同饱和度下颜料之间的色差

 


10

20

90

浅赤一中赤

7.7

12.4

5.1

中赤一深赤

8.1

11.5

4.5

浅赤一深赤

14

19.7

9.3

20~10

90

板状熔块

313白—201黄

/

55.8

51.9

201黄—212绿

42.8

59.8

53.3

212绿—313白

/

72.7

66.8


     通过上述实验分析可见此种制样方法的关键是:1。规定标准白瓷板。2。规定合适的色层厚度。
     经过研究我们认为白瓷板应符合以下要求。(1)其光谱反射曲线应接近一条直线,就是说这种白瓷板在整个可见光范围内任何波长的反射率都接近相同。这就保证了白瓷板不会引起被测颜料色调的明显变化。(2)白瓷板应具尽可能高的光谱反射率(最好达90%以上)。如果反射率太低,则会导致低明度颜料的彩烤明度太低,使测量分辨力下降。(3)不同批次生产的白瓷板光谱反射率应当稳定,否则会给选板带来困难。(4)白瓷析应具有较高的热膨胀系数以适应陶瓷颜料较高的膨胀率,否则彩烤过程中易造成爆花。
     据以上原则,通过对几种滑石瓷和普通硬质瓷进行实验测定,结果表明滑石瓷白瓷板与上述原则符合得最好。滑石瓷白板的反射率在整个可见光谱段都接近90%,只有兰此端稍低,其反射率曲线近似一条直线,且每一批产品的反射率变动不大,其800℃以下的平均膨胀系数在8×10-6左右,与陶瓷颜料的膨胀系数(主要决定于颜料的熔剂,一般熔剂热膨胀系数在7×10-6 ~ 11×10-6范围内)相适应。比较起来滑石瓷白瓷板是较理想的验色用白瓷板。
     色层厚度不仅决定着白瓷板对测量 结果的影响大小,而且也决定着打样厚度不均匀对测量结果的影响大小。同时,由于色层厚度影响测量结果的明度值,从而与颜色测量的分辨力也有关。因此,色层厚度应加以控制。控制的原则应该是:(1)就同一种颜料来说,在不降低颜料的色度分辨力和不改变彩烤效果的情况下色层应尽量厚一些。(2)在相同厚度时表现为不同饱和度的颜料在验色时应控制不同的色层厚度。高明度的颜料应厚些,低明度的颜料应薄些。(3)色层的厚度应符合制样工艺的要求,操作简便,容易掌握。
     从这三条原则出发,经反复实验感到第(1)(2)条虽然理论上科学合理,但实际工作中往往与第(3)条原则相矛盾,为了符合制样的要求,同时又不违背第(1)(2)条原则,我们认为可以中等明度的颜料作代表,通过实验规定统一的色层厚度,就不必繁锁地对若干不同品种规定若干不同厚度了。由表7中实验结果的标准差可以看出90μ厚的色层已经使制样重现性变差了,尽管它比10μ厚时情况仍然好些,但已较20μ厚时变差。因此,我们建议采用200目丝网,约50μ厚的色层厚度作为验色标准厚度。
    

表7     不同打样方法对测量结果重现性的影响(瓷板已标准化)

最早的手涂试样

机械打样方法

20μ厚丝网印刷

90μ厚丝网印刷

与平均

色度的

ΔE

ΔE

dΔE

与平均

色度的

E

ΔE

dΔE

与平均

色度的

ΔE

ΔE

dΔE

与平均

色度的

ΔE

ΔE

dΔE

201

试样1#

3.8

6.1

6.3

1.78

1.34

1.43

1.40

0.68

0.78

0.95

0.81

0.91

    2#

4.9

1.44

0.39

1.43

    3#

7.0

0.42

0.75

0.97

    4#

8.1

1.23

0.39

0.41

    5#

6.8

1.81

0.46

0.30

212

绿

1#

3.7

6.2

6.7

0.56

1.72

1.92

0.81

0.48

0.53

2.63

1.42

1.57

    2#

6.7

2.89

0.50

1.04

    3#

11.1

1.27

0.20

1.54

    4#

5.2

1.34

0.28

0.68

    5#

4.2

2.54

0.63

1.21

302

1#

6.6

6.3

5.9

1.49

1.78

1.88

0.46

0.64

0.79

0.32

0.85

1.06

    2#

4.1

2.42

0.46

0.23

    3#

4.2

2.16

0.75

1.82

    4#

1.3

2.09

0.39

1.37

    5#

9.7

0.72

1.40

0.57

由于白瓷板的色度不一致性给测量结果带来的影响与色层厚度有关,所以对白瓷板的色差范围之要求应和色层厚度统筹考虑。为了提高测量精密度,白瓷板色差范围应该照下列原则规定:(1)由白瓷板之间的色差所引起的测量误差最好不超过一般仪器的随机误差,即不应该使白瓷板的色度不一致性太多地改变仪器本身的测量精密度。(2)由白瓷板之间的色差所引起的测量误差不应超过人眼能明显分辨的最小色差,即由于白瓷板色度不一致性、所带来的颜色变化最好不超过人眼的实际分辨阈值。为此我们对仪器的精密度、颜料的遮盖力,以及人眼的分辨阈值进行了实际测定。测定结果分别列于表8、表9和表10中。由表8看出仪器在完全稳定的条件下对于不同的颜料只是由于仪器的测量随机误差已经带来了0.1-0.7NBS色差;由表10可以看出在平常日光观察条件下人眼对于0.5-1.5NBS的色差已明显分道谢 出来(juud认为在最好的观察条件下人眼可分辨0.2NBS的色差)。因此据上述原则只允许白瓷板大约引入0.7NBS 的测量色差。由表9又看出不同颜料的遮盖力相差很大,在90μ厚时遮盖力从16.6%变化到100%,在50μ厚时设中等明度颜料的遮盖力为50%,那么白瓷板允许的色差为0.7NBS÷(1-50%)=1.4NBS,因此白瓷板与其标准色度的色差范围?lt;0.7NBS。
     除了白瓷板的色度、色层厚度两个关键性因素以外,实验也证明了其他因素如彩烤温度、瓷板的规整度、调料的油料比等对最终颜色都产生不同程度的影响,特别是温度对彩烤效果的影响有时相当显著。鉴于不同类型的陶瓷颜料对彩烤温度的适应范围不同,况且对打样、彩烤等的详细要求在不同类型陶瓷颜料的技术标准中都作了明确规定,所以在实验方法中对这些方面的要求可概括地提出按该种颜料的技术标准进行。
     在制样方法作出上述规定之后,我们以两种中等明度样品的色差测量的重现性,结果标准偏差dΔE=±0.265NBS,测定精度与美国制定的釉面砖色差标准检验方法所达到的精度近似(美国方法dΔE=±0.27)。
    

表8               仪器测量精密度的测试

ND—4型色差计

GM—26D型色度计

L

a

b

与平均

色度差

E

E

dΔE

L

a

b

与平均

色度差

E

E

dΔE

313

第一次测

93.6

-2.5

2.4

 

0.37

0.42

92.7

-1.75

2.79

0.14

0.11

0.11

第二次测

93.7

-2.3

2.3

 

92.6

-1.56

2.72

0.13

第三次测

93.4

-2.25

2.5

 

92.6

-1.63

2.87

0.07

第四次测

93.3

-1.5

2.6

 

92.6

-1.60

2.80

0.06

第五次测

93.0

-2.3

2.7

 

92.7

-1.78

2.87

0.14

302

第一次测

23.6

28.2

6.6

 

0.71

0.85

15.2

37.06

11.50

>4.21

0.84

 

第二次测

23.6

27.8

6.4

 

14.5

41.20

11.10

第三次测

22.8

28.0

6.5

 

17.0

32.80

10.69

0.0

第四次测

22.6

29.0

6.5

 

17.0

32.80

10.69

第五次测

22.1

29.6

6.2

 

17.0

32.80

10.69

表9          不同颜料在90厚时遮盖力的测定

 

白瓷板

黑瓷板

色层厚度

(μ)

全遮盖时理论色层厚度μ

90u厚之遮盖力

不贴色

88.7

0

0

/

0

贴313白

87.3

14.5

90

400

16.6

贴306黄

63.4

20.9

90

300

33

贴212绿

11.1

7.7

90

200

69.4

贴302紫红

0.9

0.3

90

250

33.3

贴314黑色

0

0

90

<90

100

表10      在一般观察条件下人眼对颜色的实际分辨力

对比试样

视觉差别

GM—26D测定结果

试样来源

L

a

b

ΔE

白色

1#

分辨不清楚

90.0

-1.1

4.7

0.4

验色瓷板

2#

89.8

-0.8

4.6

黄色

1#

刚分辨出来

62.8

16.9

40.9

0.3

釉面砖

2#

62.7

17.6

40.5

绿色

1#

刚分辨出来(稍显)

27.6

-21.2

8.9

1.5

釉面砖

2#

26.3

-20.7

8.3

白瓷板

1#

刚分辨出来

94.87

-1.31

0.89

1.48

本所试制车间生产

2#

94.50

-0.25

1.85

金红

19#

不易分辨

49.70

39.80

-2.82

1.24

本所颜研室打样

小圆片

加细深

50.20

40.80

-3.35

黄色

深部

刚分辨出来

63.87

9.94

41.10

1.55

同一块釉面砖

的不同部位

中部

65.12

9.16

40.63

深赤

1#

刚分辨出来

24.9

33.13

15.52

1.06

本所颜研室打

样方色板

2#

25.1

32.17

15.92

    四、 结语
     陶瓷颜料色度测定方法研究的核心任务是探讨一个在我国目前条件下既先进合理又简便易行的标准测定方法。为达到这个目的,本项工作对颜色光学,尤其色度学在陶瓷颜料色度测定方面的应用进行了研究和探讨。特别针对陶瓷颜料的特点,为探讨一个合理的制样方法以及提高方法本身的测量 精度做了大量的实验。通过实验研究,认为在标准测定方法中必须作两方面规定。一方面规定统一采用CIE1931年标准色度观察者数据;采用标准C光源和相应持标准照明体C的光谱功率分布数据;采用自动分光光度计仪器以及采用X、Y、Z;L*、a*、b*及HV/C的综合性结果表达方式。另一方法规定统一制样要求,这主要、体现在对白瓷板进行标准化,对施色工艺和色层厚度等进行了统一的适当的规定。所有这些规定都集中体现在本项工作最后提出的《日用陶瓷颜料色度测定方法标准》草案中。这个方法达到了较高的测量灵敏度和很好的测量重现性。按照这个方法所测得的色度结果,较好的代表了陶瓷颜色料的真实色度,可以使我们对陶瓷颜料的色度作出较客观的评价。该方法在全国陶瓷测试方法标准审稿会议上被认为是在我国目前条件下适宜的。

信息来源:中国陶瓷信息资源网


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