关键词色差;评价;影响因素;控制 近年来,用户多次反映我所生产的电子设备表面涂层存在明显色差,对此我们进行了相关调查和研究。据了解,不同批次和同批次不同时段涂装的电子设备均会产生一定程度的色差。曾经试图从两个方面解决此问题其一,向油漆生产厂家提供色标;其二,改善当前的涂覆工艺。但两方面都收效甚微。究其原因,主要是施工工艺不规范,并缺乏标准的色差衡量指标与评价方法。在当前缺乏统一的油漆色差衡量标准条件下,根据我所设备的自身特点建立相应的色差衡量指标与评价体系,并在此基础上,优化和规范我所的涂装工艺,将电子设备表面涂层色差控制在合理范围内以达到产品质量要求。本文对色差衡量体系进行了全面分析,并在此基础上对涂层色差产生的原因及一般防治方法做了初步探究。
1色差的原理与测量 1.1色差的原理 为了定量地表示颜色,目前通常采用CIE表色系统,它采用分光光度法对颜色进行分析,精度高。此表色系统以红、绿、蓝三原色为基础,各种混合色中三原色R,G,B的比例,称为三刺激值。例如C为某一颜色,则 CrRgGbB 若C为白色,则r∶g∶b1∶1∶1,CIE根据观察者对光谱的感度将三原色规格化,但由于三原色混合所得颜色的饱和度总是低于光谱色,因此要求用三原色混合取得光谱色的饱和度很困难。为了克服这个问题,便将X、Y、Z定义为假想三原色,即X、Y、Z为三刺激值。
为了在一个平面坐标上表示颜色,将三刺激值转换为色度值x、y、z。由于xyz1,所有表示一个彩色只需要x,y为轴的平面坐标就可以了。第三个坐标和亮度有关,而亮度与观察者对光谱反应情况有关。测定不同波长的色度值,将它们定在CIE坐标上,便得到光谱的轨迹图1。从400～700nm由蓝和红连成的线代表非光谱色的红紫色,所有颜色都在轨迹的范围内。在CIE坐标图上用A、B、C表示三种标准光源。例如某一颜色在图中的D点,若用标准光源或白色,则CD连线并延长至与色相轨迹相交处,交点E为色D的主色相,饱和度为CD/CE。D代表饱和度相同,色相相同。但明度不同的样品是垂直于平面的[1]。Lab色空间是目前最流行的用于测量物体颜色的色空间,它是CIE国际颜色管理委员会于1976年定义的均匀色空间如图2所示。在该色空间中,L*为明度,L*为白色方向,-L*为黑色方向。a*,b*为色度坐标,其中a*为红色方向,-a*为绿色方向,b*为黄色方向,-b*为蓝色方向,中心为无色。L*、a*、b*可由三刺激值X、Y、Z计算而得。
其中△L*△L*样品-△L*标准明度差异,△a*△a*样品-△a*标准红/绿差异,△b*△b*样品-△b*标准黄/蓝差异。
如△L*为正值,说明样品颜色偏浅;△L*为负值,样品偏深。△a*为正值,样品偏红;△a*为负值,样品偏绿。△b*为正值,样品偏黄;△b*为负值,样品偏蓝。
一般可用△E*ab来评价色差,△E*ab值越小表示色差越小[2]。但目前电子设备表面油漆色差尚无统一的标准,各厂根据自身的经验进行控制△E。对此,我们可对稳定的生产工艺进行跟踪,确定本企业的标准△E值和控制限值,进而改善涂装工艺,将产品的颜色控制在误差范围内,使其更接近目标色以满足用户的要求。△E除了可用于控制涂装工艺外,也可作为产品出厂检验参考。
1.2色差的测量 装饰性是涂料的重要作用之一,批次间和部位间的颜色匹配是涂料检测的重要环节。色差仪是当前应用广泛的测色设备,其原理是一束光经特定的光路照射到样品上,并由一系列的探测器接收由样品反射的光线并将此光信号转化为电信号。测色色差计可直接测量物体的反射色、透射色,对测得的模拟信号放大并转换成数字信号后,依据色差公式演算处理,得到三刺激值及其它色度值和色差值。根据被测材料光学性质和测量目的的不同,目前市场上有多种不同结构的色差测量的设备可供选择。不同结构的色差仪由于测色几何条件不同,即测量的光路不同,测量的结果会有差异。
2色差产生的原因及一般防治方法 在油漆施工中,由于受到油漆质量、工艺水平、气候及施工环境等因素的影响,会产生各种缺陷,如涂层色差等。图3为色差的因果分析图。下面将详细论述色差产生的主要因素及一般防治方法 2.1色漆材料 抓好原材料的稳定性、可靠性,是控制色差的基础。无论批量大小,油漆材料前后品质一致是避免电子设备表面油漆出现色差的重要条件。即使客观上原材料品质有异,也必须做到心中有数,处理有别,进行严格对比测试后,通过工艺、技术上的合理调整,把色差严格控制在最小的范围内。此外,油漆供应商应根据标准颜色样板制备相应的色漆,出厂前严格控制每批油漆的色差,保证色差在许可范围之内;其次,供应商还应加强对漆料的检测,及时了解新批次色差的状况,以便在生产线上能及时调整。对于油漆涂装部门可制作鉴定标准板和工作标准板。标准板中公差较小的一部分作为鉴定标准板,另一部分作为工作标准板。鉴定标准板一般不直接用作工件颜色的对比测量,而是作为标准器用于对工作标准板进行标定并保存。工作标准板则被分发到涂装车间和油漆供应商手中。此外,工作标准板还需定期标定。在正常生产中都使用工作标准板,但是工作标准板也会由于过多地磨损、日晒、各种储存环境的影响导致颜色偏移。在对工作标准板颜色产生争执时,就需要涂装实施单位的质量监控部门拿出鉴定标准板来鉴定工作标准板的有效性。当然,涂装实施单位应每年对所有的工作标准板进行鉴定,颜色偏离的就要淘汰,颜色无变化的工作标准板则被认可继续使用。
2.2喷涂设备 设备的喷涂稳定性对涂层颜色有较大影响。相同的色漆材料,在不同的喷涂设备上喷出的颜色也有所不同。因此通过加强设备监控,及时进行维护保养来保持设备喷涂稳定是油漆颜色稳定性的重要保证。
2.3喷涂工艺 喷涂工艺参数对颜色会产生不同程度的影响,对于高速自动静电喷杯ESTA及自动空气喷枪Spraymate等设备,其喷涂工艺参数对颜色的影响具体如表1。
尤其要指出的是,对于雪花点或橘纹工艺,油漆的施工黏度会在很大程度上影响其雾化颗粒的大小,进而对颜色产生影响。首先,油漆黏度制约着喷枪的喷出量,如同一口径喷嘴喷涂不同施工黏度的油漆,它们所受到的阻力则不同,油漆黏度高,阻力大,油漆喷出量少;油漆黏度低,阻力小,则喷出量多。在喷枪确定的前提下,油漆的雾化程度及颗粒大小取决于压缩空气的流量、流速和油漆喷出量。空气流量与油漆喷出量的比值用Q来表示,当Q值达到一定数值Q0时,随着空气量的增大,油漆雾化微粒的直径改变已很小,如图4所示。油漆施工黏度与漆雾粒径的关系见图5。从图4、图5可以看出,油漆黏度与雾化的效果关系密切,在油漆喷出量相同情况下,黏度不同,其雾化后的粒子直径相差明显。环境温度会使油漆的黏度发生变化,这种变化会因稀释率的不同而不同,温度过低,黏度增加;温度过高,黏度降低。因而,要对施工环境温度进行控制和调整,施工环境温度最好控制在20～30℃ 2.4漆膜干燥工艺 涂层色差往往是温度不匀引起的,当烘干室内温度梯度过大时,容易造成局部过烘和部分烘干程度未达到要求的情形。烘干温度过高,涂层容易发黄、变色、发暗,也即日常所说的“颜色发老”,故烘干室的温度梯度不能过大。一般大型烘干室室体上下温差在10℃以下,小型烘干室则不应大于5～8℃[3]。对此,可采用炉温仪对烘干室温度进行定期跟踪,并采取相应措施纠正偏差,将烘干室内温度控制在规定温差范围内。烘干室内的空气流速对涂膜质量也有一定的影响。烘干室内有一定的空气流速,使室内温度更均匀,对于对流烘干而言,更是如此。流速高能使传热速度增加,但亦不宜太高,以免能源消耗和吹起尘埃污染未干涂层,致使色差产生。
3外观色差的过程控制 3.1日常跟踪 导致色差的原因有很多,在批量生产时,色差问题有时会呈现渐进式规律,所以现场仪器所做的参数记录、控制和分析尤为重要。完善的记录及SPC图表有助于及时避免色差问题的出现,尽早找到色差产生的根源。根据现生产实际状况设定日常跟踪的工件数,利用计算机辅助统计及一些统计学方式做图表分析,找出控制线以外的点进行分析,对7个以上的同一趋势的点的分布状态予以分析和关注。
3.2定期的颜色评审 定期在室外自然光条件下,目视评审来监测整套产品的色差,以目视后没有发现色差作为标准。对有色差的部位也可用仪器做定量复核,找到调整的方向。
4结语 色差的影响因素涉及诸多方面,逐层分解并确定色差控制方法和控制流程可有效并稳定地将电子设备表面涂层色差控制在公差范围之内。此外,若电子设备中零件数量较多,生产时间跨度较大,科学合理地保管已涂装零件也至关重要,这样才能保证整套设备各部位各零件之间无明显色差。