Введение: наука о цвете — промышленный язык, превращающий цвет в числа
Цвет — это самое наглядное свойство лакокрасочного материала, а также то, что клиент видит в первую очередь. Однако цвет, воспринимаемый невооружённым глазом, различается в зависимости от человека, источника света и дисплея. МКО (Международная комиссия по освещению) разработала целую систему колориметрии, преобразующую цвет в три значения L*a*b* — единую для всего мира систему идентификации цвета. С тех пор в лакокрасочной отрасли ушли от расплывчатых описаний вроде «этот белый недостаточно белый» и перешли к точному инженерному языку: «L*>95, a*<±1, b*<±2». Компьютерная подборка цвета использует модель Кубелки–Мунка, моделируя зависимость концентрации пигмента от спектра отражения; программное обеспечение за несколько секунд выдаёт исходную рецептуру с цветовым различием ΔE₀₀<1,5, сокращая ручной подбор цвета с десятка итераций до нескольких и экономя более 90% времени и дорогостоящих затрат на пигменты.
Наука о цвете красок основана на стандартах CIE — на основе видимого спектра (380–780 нм), трихроматической стимуляции человеческого глаза (LMS), стандартных источников света D65/A/F — расчёт колориметрических координат XYZ — преобразование в L*a*b* (цветовое пространство CIELAB) — оценка цветового различия ΔE₀₀ (наиболее близкого к восприятию человеческого глаза) и индекса метамеризма MI — количественное преобразование чувственного восприятия цвета в повторяемый, измеримый и глобально унифицированный инженерный стандарт — применение модели Кубелки–Мунка для компьютерного прогнозирования рецептуры — значительное снижение затрат и времени на ручной подбор цвета.
I. Основные понятия колориметрии и промышленные стандарты
| Понятие | Формула/определение | Промышленный стандарт | Применение в покрытиях | Типичное допустимое отклонение |
|---|---|---|---|---|
| L*a*b* | L*=116f(Y/Yn)-16 / a*=500[f(X/Xn)-f(Y/Yn)] / b*=200[f(Y/Yn)-f(Z/Zn)] | ISO 11664/CIE 15/GB/T 3977 | Универсальный международный язык цветовых стандартов — светлота/красно-зелёный/жёлто-синий | Цель L*±2 / a*b*±1 |
| ΔE₀₀(CIE 2000) | Добавлены весовые коэффициенты оттенка/насыщенности/яркости — ближе к восприятию человеческим глазом, чем ΔE₇₆ | ISO 11664-6/CIE DS 014-6 | Формула цветового различия, наиболее близкая к восприятию человеческого глаза на данный момент | Премиум-бренды ΔE₀₀<1 / сдача ΔE₀₀<1.5 |
| Метамеризм MI | Совпадение при источнике D65 (ΔE3 — MI≥2 | DIN 6172/ISO 23603 | Автомобильный интерьер (приборная подсветка) — при метамеризме необходимо контролировать MI<1 | MI<1 (отлично) / MI2 (брак) |
| Kubelka-Munk | K/S=(1-R)²/2R — линейно по концентрации C — построение калибровочной кривой | Внутренний стандарт | Основной алгоритм компьютерного подбора цвета — прогнозируемое цветовое отклонение рецептуры <2 | Первоначальный прогноз ΔE₀₀<2 — ручная доводка до <0.5 |
Часто задаваемые вопросы
Q1: Почему ΔE₀₀ заменил старый ΔE₇₆?
ΔE₇₆ (1976) вычисляется просто — только на основе евклидова расстояния в L*a*b*. Однако восприятие цвета человеческим глазом не является равномерным эллипсоидом — в красной области допуск глаза больше — в жёлтой области глаз чрезвычайно чувствителен — малейшее отклонение заметно. ΔE₀₀ добавляет взвешивающие факторы оттенка, насыщенности и яркости — на основе экспериментальных данных глаза — и ближе к восприятию человека, чем ΔE₇₆. Сейчас международным стандартом является ΔE₀₀ — он включён в последний стандарт ISO 11664-6 — новым стандартом оценки цветовых различий в мировой лакокрасочной промышленности является ΔE₀₀, а не ΔE₇₆.
Q2: Почему модель Кубелки-Мунка не может идеально предсказать рецептуру — нужна ли ручная доводка?
Допущения модели K/S: (1) частицы пигмента однородны по размеру (на самом деле: широкое распределение по размерам); (2) пигменты не взаимодействуют друг с другом (на самом деле: разные частицы пигмента агрегируют — цвет ≠ сумма отдельных пигментов); (3) покрытие полностью непрозрачно (на самом деле: может быть полупрозрачным — просвечивает цвет основы). Поэтому K/S может быстро дать начальную рецептуру — но финальная доводка (ручное добавление пигментной пасты) всё ещё требует опыта — пока ΔE₀₀90% — это человеко-машинное взаимодействие — не замена человека — а значительная помощь ему.
Q3: Метамеризм — почему цвета выглядят одинаково в магазине, но разными дома?
Два цвета выглядят одинаково при одном источнике света (например, дневном свете D65), но показывают заметное различие при другом источнике света (например, лампе накаливания A) — это и есть метамеризм. Причина в том, что кривые спектрального отражения двух цветов различны, но при интегрировании тристимульных значений именно для этого источника света результаты оказываются близки. Индекс метамеризма MI количественно выражает это различие: MI2 — неприемлемо. Жестче всего это требование к автомобильным салонам, поскольку освещение в салоне сложное (приборная подсветка/дневной свет/уличные фонари) — потеря контроля над метамеризмом приводит к несоответствию цвета приборной панели и обивки дверей, что является серьезным источником жалоб на качество со стороны автопроизводителей (OEM).
Q4: Красящая способность (Tinting Strength) — почему это первый рычаг прибыли лакокрасочных материалов?
Красящая способность — это величина, обратная количеству пасты, необходимому для окрашивания белой базовой краски до заданной глубины цвета: чем выше красящая способность, тем меньше расход для достижения той же глубины цвета и тем больше экономия на дорогой стоимости пигмента. На красящую способность влияют три фактора: собственная интенсивность окраски пигмента, тонкость диспергирования и стабильность диспергирования. Чем лучше диспергирован пигмент (тонкость <5 мкм / без флокуляции), тем выше красящая способность и ниже стоимость пигмента на тонну краски. Паста с высокой красящей способностью может превышать красящую способность пасты низкого качества более чем на 150–200%, что означает экономию 30–50% стоимости пигмента; для красочного завода с годовым объемом производства 10 000 тонн только оптимизация пигмента может ежегодно экономить несколько миллионов юаней. Красящая способность — самый прямой рычаг прибыли лакокрасочных материалов, поскольку пигмент — единственная статья затрат в рецептуре, которую «можно заменить эффективностью и знаниями».
См. также / Похожие материалы
Резюме
Цветоведение (L*a*b*/ΔE₀₀/MI) обеспечивает лакокрасочную промышленность единым глобальным языком цвета — компьютерная колеровка (модель K/S) сокращает ручной подбор цвета более чем на 90% — оптимизация красящей способности определяет итоговую рентабельность рецептуры. Кэсинь Синьцайляо оснащена полным комплексом оборудования для измерения цвета — предоставляет точный прослеживаемый цветовой паспорт данных для каждого цвета покрытия — делая ваше цветовое качество надёжным.