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說到顏色測量，市場上有很多精確的儀(yi) 器、顏色校正軟件包、自動噴塗機等。比色法是一門對塗料行業(ye) 非常重要的科學，尤其是在滿足客戶的高質量標準方麵。然而，高科學水平和儀(yi) 器的精確性不能彌補所帶來的挑戰，因為(wei) 傳(chuan) 統的顏色測量是在塗料生產(chan) 過程的最後階段進行的，由於(yu) 幹燥過程，需要大量的時間。此外，它已經成為(wei) 先進的顏色校正技術，而不是在第一次運行時就生產(chan) 出所需質量的顏色。
這裏討論的液體(ti) 顏色測量(LCM)係統是基於(yu) 機器布局，將不透明的液體(ti) （油漆或顏料製劑）放在一個(ge) 移動部件上，用分光光度計進行非接觸式測量。三角度布局中，是在旋轉圓盤上完成的，測量在25°、45°和75°角度下進行(圖1a)。在單角度的布局中，液體(ti) 被放置在旋轉的圓柱體(ti) 上，測量以45°的角度進行(圖1b)。
這些設置的特征如下:
1.液體(ti) 保存在一個(ge) 容器(約30毫升)中，從(cong) 這裏塗料被永久地重新混合，並且薄膜被新連續地塗在移動部件(圓盤或圓筒)上。
2.大約800毫米的薄膜厚度允許幾種材料形成不透明薄膜。
3.分光光度計的光學組件通過空氣進行無接觸測量，避免了其他方法(如比色杯或玻璃探針測量)遇到的影響(如玻璃屏障)。
測試過程，包括設備的清潔，不到三分鍾。集成分光光度計自動校準，無需手動校準。
集成軟件控製設備並生成、存儲(chu) 和評估測量數據。所有的數值都作為(wei) 光譜數據存儲(chu) 在一個(ge) SQL數據庫中，可以是本地的，也可以是托管在內(nei) 部網絡或雲(yun) 係統中的。
測量液體(ti) 中的顏色幾個(ge) 指標，包括液體(ti) 和幹燥測量的相關(guan) 性、測量的可重複性和可用性。
如果供應商和客戶定義(yi) 了要使用的顏色，它與(yu) 幹膜的顏色有關(guan) 。由液體(ti) 塗料濕膜測色係統LCM生成的液膜上的顏色指標可以用作檢測塗料係統的標準和樣品之間差異的相對測量設置。
圖2顯示了在校正步驟0（初始批次）到8的生產(chan) 設置中，液體(ti) 和幹燥樣品在L*、a*、b*空間中的測量差異與(yu) (液體(ti) 和幹燥)標準的相關(guan) 性。黑線代表液體(ti) 與(yu) 液體(ti) 標準的差異，紅線代表幹燥與(yu) 幹燥標準的差異。一些測試證明，液體(ti) 測量顯示的差異與(yu) 幹燥測量顯示的差異相等或相似。
通常，分光光度計的可重複性是在白色瓷磚上指定的。這代表了測量的可重複性，而不是測試過程。濕膜液體(ti) 塗料測色係統LCM的設置由分光光度計和機器組成。在液體(ti) 塗料測色係統LCM設備上進行測量並不限於(yu) 對一種顏色的測量；它還包括測試過程的一部分。
彩色樣品的常規(即幹法)測試過程包括以下步驟:取樣、樣品製備、塗抹、幹燥、最終回火和測量。使用液體(ti) 塗料測色係統LCM，過程被簡化，因此塗抹、幹燥和回火步驟是不必要的。
在液體(ti) 和幹燥的測試方法中，取樣和樣品準備都是一樣的。塗抹、幹燥和回火過程會(hui) 給樣品的顏色增加差異，這些差異可能是由絮凝、沉澱產(chan) 生的，或者在效果顏料的情況下，根據幹燥條件，顏料取向變化。幹燥的測試過程增加了液體(ti) 塗料著色的偏差和應用過程的偏差。
液體(ti) 塗料測色係統LCM的應用僅(jin) 限於(yu) 在液態條件下處理材料和產(chan) 生液態膜。由於(yu) 其複雜性低，剪切力低，條件恒定，如圓盤/圓筒的速度和填充與(yu) 測量之間的時間，這種影響被降到最低。
表1顯示了一個(ge) 銀色金屬漆的例子，其中準備了12個(ge) 樣品。在同一個(ge) 樣品中，產(chan) 生了四個(ge) 麵板，每個(ge) 麵板測量三次。從(cong) 同一樣品中，在液體(ti) 塗料測色係統LCM設備中進行了12次測量。在這個(ge) 例子中，液體(ti) 測試過程的重複性低至幹法過程重複性的1/10。
可重複性取決(jue) 於(yu) 塗料係統的材料特性。膠體(ti) 的流變性和相互作用會(hui) 影響重複性。在白色液體(ti) 塗料係統中發現，這些數值在dE = 0.01到dE = 0.04之間，這是三次測量的平均值，包括材料的清洗和補給。
顏色強度是一個(ge) 相對的衡量標準，在塗料行業(ye) 被用作質量指標，例如，用於(yu) 色漿。如在EN ISO 787-24中提到。在生產(chan) 中，關(guan) 於(yu) 中間體(ti) 顏色強度的信息可以幫助減少成品的顏色變化。
測試方法（顏色測量）和計算顏色強度值的數學方法顯示出與(yu) 配方中色漿的濃度有良好相關(guan) 性。如果這種相關(guan) 性可以用數學來描述，它可以用來補償(chang) 混合塗料中的顏色強度變化，方法是減少或增加著色劑的用量，而原始配方的顏色強度通常為(wei) 100%。
在一項研究中，討論了以下問題：
根據DIN EN ISO 787-24的規定，顏色強度是以白色還原的方式定義(yi) 的。在研究中，通過將不同比例的色漿與(yu) 白色混合，產(chan) 生不同濃度的色漿。表2顯示了著色漿與(yu) 白色的不同混合物。假設有一個(ge) 斜率為(wei) 1的線性關(guan) 係，就會(hui) 有一個(ge) "CStheo "所示的理論濃度，即百分比。
測量使用了兩(liang) 種不同的方法:
將混合物5.00g/95.00g設定為(wei) 標準，作為(wei) 相對顏色強度計算的參考。計算本身是根據DIN EN ISO 787-24的標準化顏色強度計算公式。
在第二步中，測量的顏色強度和理論（預期）顏色強度之間的差異用圖表進行比較。例如5.25g/95.00g 的混合物的預期顏色強度差異為(wei) 5%。
圖3顯示了幹法工藝的結果。紅線顯示的是在dCSmeasured測量數據和dCStheo實際數據之間存在理想相關(guan) 性的情況下的理論圖。可以看出，這些點與(yu) 這個(ge) 理想圖有一定的距離，這導致了一個(ge) 置信區間，用綠線表示。
圖4顯示了液體(ti) 過程的結果。數值更接近理想線和置信區間。
在表3中，結果在dCStheo為(wei) 0時進行了比較。幹法工藝的上下置信區間之差為(wei) 4.65%，而濕法工藝為(wei) 0.85%。
表4顯示了可接受的最小差異。即使對工藝設定5%的公差，幹法工藝也無法使用這種材料。
液體(ti) 塗料測色係統LCM係統的三角度版本適用於(yu) 測量含效果顏料的液體(ti) 。這些可以是顏料製劑，例如用於(yu) 原料控製、生產(chan) 中作為(wei) 半成品的漿液、成品塗料係統。這種多角度的能力是由於(yu) 係統的設計，因為(wei) 儲(chu) 液器和圓盤之間的流動條件允許顆粒的定向，然後可以通過分光光度計在限定的球體(ti) 中測量。
這種可能性使塗料和原材料生產(chan) 商能夠測試塗料係統和顏料製劑，而不受應用的影響，而應用通常對效果顏料影響很大。從(cong) 表1中可以看出，液體(ti) 顏色測量顯示出比傳(chuan) 統的幹式噴塗工藝更好的重複性。
在顏料供應商和塗料製造商之間的接口，液體(ti) 塗料測色係統LCM係統可以幫助協調材料的規格。圖5顯示了批次A和B的鋁漿的例子，其中顯示了三個(ge) 角度（25°、45°和75°）的光譜。
這兩(liang) 個(ge) 批次的產(chan) 品都是由供應商指定的，具有相同的產(chan) 品質量。使用液體(ti) 塗料測色係統LCM係統發現，兩(liang) 批產(chan) 品之間存在著明顯的差異，尤其是在25°角的反射差異更明顯。如果不使用液體(ti) 塗料測色係統LCM係統，這兩(liang) 個(ge) 批次的產(chan) 品將以同樣的方式應用於(yu) 相同的成品，並會(hui) 導致大量的修正工作。
黑色和深色的光譜顯示出非常低的反射範圍。對於(yu) 分光光度計來說，這導致了低信噪比，從(cong) 而導致光譜的不同樣品點的值的波動。液體(ti) 塗料測色係統LCM係統使用一種叫做 "黑色助推器 "的功能來增加用於(yu) 照亮樣品的能量，這增加了信噪比，並減少了樣品點的波動。圖6顯示了黑色塗料測量的三個(ge) 角度，比較了使用和不使用黑色增強劑時的值。
使用液體(ti) 塗料測色係統LCM係統也可以顯示塗料係統或顏料製劑的穩定性。對於(yu) 這樣的測試，當薄膜留在旋轉部件（圓盤或圓筒）上時，要重複進行幾次測量。在正常操作中，每次測量後都要從(cong) 這個(ge) 旋轉部件上去除塗料。
顏色漂移根據第一次測試測量的dE*計算出來的，是材料配方穩定性的一個(ge) 指標。這種穩定性並不被指定為(wei) 一種特定的物理行為(wei) ，它可以由絮凝、分離和其他幹擾膠體(ti) 在基質中分布的現象引起的。在實踐中，這種方法被用作油漆配方的差異化方法，例如，與(yu) 不同類型的表麵活性劑結合使用。
圖7顯示了測試時顏料漿的不同組成。樣品之間先進的區別是表麵活性劑。很明顯，藍線所代表的混合物是最差的配方。然而，黑線和綠線也顯示出明顯的差異。
液體(ti) 塗料測色係統LCM係統減少了顏色測試的時間。在批量生產(chan) 中，顏色的測試時間等於(yu) 生產(chan) 時間，因為(wei) 流程中的下一步取決(jue) 於(yu) 批準發布或修正指令。測試時間的減少導致了批量生產(chan) 過程的周期時間的減少。
在許多生產(chan) 場景中，會(hui) 發生批量並行生產(chan) 。分批開始、攪拌和混合，如果是移動罐，從(cong) 攪拌器中取出。這個(ge) 過程在更多的批次中重複進行，在車間裏處理幾個(ge) 移動罐。
測試時間的大幅減少導致了生產(chan) 的 "單件流 "操作，這意味著開始的批次在一個(ge) 過程中製造，而不是幾個(ge) 並行的過程。因此，使用更快速的測試方法，不僅(jin) 可以通過整體(ti) 減少測試時間來減少周期時間，而且還可以將生產(chan) 順序從(cong) 並行生產(chan) 改為(wei) 串行生產(chan) 。
半成品標準化的可能性減少了修正的總量，因為(wei) 如果每個(ge) 使用的部件都更接近於(yu) 標準，那麽(me) 初始批次就已經更接近於(yu) 目標。
如圖8所示，液體(ti) 塗料測色係統LCM使顏色測試在供應鏈中得到了更廣泛的應用。從(cong) 顏料的測試開始，它也有助於(yu) 測試半成品，生成成品。這將減少供應鏈中不同環節可能出現的顏色差異。
液體(ti) 塗料測色係統LCM係統是製造商在供應鏈的不同步驟中的工具，可以減少測試時間，實現流程優(you) 化。它使這些步驟中的質量標準得到統一，並加速了供應鏈過程的溝通和管理。數據交換可以由例如雲(yun) 係統來管理，雲(yun) 係統為(wei) 製造商的信息技術係統提供數據。
此外，在不同的生產(chan) 步驟中更快地生成顏色數據，支持大數據分析的思想，這最終有助於(yu) 理解過程，並導致過程控製工具的改進。
與(yu) 軟件工具一起，該係統有助於(yu) 實現 "智能"塗料工廠的可能性。這是未來塗料製造業(ye) 的願景，所有的增值過程，包括製造和客戶服務，都具有高度的靈活性和自學過程的特點。後者作為(wei) 人工智能（AI）的一門學科，要求所有相關(guan) 流程和有效數據的高度數字化。使用液體(ti) 塗料測色係統LCM係統是產(chan) 生精確和相關(guan) 數字數據的合適方法，有可能將偏差反饋到控製係統中，以便在過程開始時進行手動或軟件支持的修正。對於(yu) 未來，它將適合於(yu) 產(chan) 生用於(yu) 訓練機器學習(xi) 算法的數據，這將有助於(yu) 避免錯誤和偏差。
已經進行了一些嚐試，以建立使液體(ti) 顏色測量成為(wei) 可能的設備。比色法是化學分析中先進的方法，其中（透明）液體(ti) 的顏色作為(wei) 化學物質濃度的指標。將這些裝置用於(yu) 不透明塗料係統會(hui) 引起一些問題，因為(wei) 有些物理效應會(hui) 降低這種測量的可重複性。
有四種基本方法可作為(wei) 技術解決(jue) 方案，如下（見圖A）。
方法1.非接觸式動態測量
在非接觸式動態測量裝置中（例如本文所描述的液體(ti) 塗料測色係統LCM），薄膜通過杯子的縫隙被施加在塗抹器（圓盤或圓筒）上。在測量過程中，這個(ge) 杯子被固定在塗抹器上，液體(ti) 在塗抹器的旋轉過程中在杯子裏重新混合。在用圓盤作為(wei) 塗抹器和杯口的層流條件下，非球麵顏料如金屬顏料或珍珠被強迫進入旋轉的方向。分光光度計以非接觸式的方式測量薄膜表麵的顏色。如果是效果液體(ti) ，可以進行多角度測量，通過在材料停留在塗敷器上的一定時間內(nei) 重複測量可以量化油漆係統的穩定性。
方法2. 非接觸式靜態測量
裝置通常是一個(ge) 裝有液體(ti) 的玻璃杯子，以及一個(ge) 以非接觸方式從(cong) 頂部測量顏色的分光光度計。與(yu) 方法1相比，缺點是在不同顏料的混合物中，表麵的成分會(hui) 因為(wei) 沉澱、凝結或絮凝而發生變化。特別是對於(yu) 密度非常不同的顏料的混合物，這個(ge) 過程發生的非常快。這種方法不能夠測量任何有色顏料液體(ti) 。
方法3. 通過介質進行測量
有一些係統，將一個(ge) 玻璃杯放在分光光度計的孔上，從(cong) 底部測量顏色。這種方法與(yu) 方法2有相同的缺陷，因為(wei) 在表麵的顏料在這種情況下，顏料成分會(hui) 在杯子的底部發生變化。液體(ti) 和杯子的材料（通常是玻璃）之間的折射差異對顏色讀數有影響。然而，這通常可以被認為(wei) 是常數。更重要的影響來自於(yu) 一些顏料對杯子材料（通常是玻璃）的選擇性粘附。這意味著在不同顏料的混合物中，一種顏料的附著力要高於(yu) 其他顏料。
方法4. 用潛水探針測量
這種方法取自塑料工業(ye) ，在擠出機中進行顏色測量。一個(ge) 末端帶有玻璃透鏡的探針同時被用作光源和分光光度計的傳(chuan) 感器。該方法可用於(yu) 純色顏料的在線測量，例如批量測量或管道測量，但重複性受到粘附效應的影響（如方法3），而且清潔需要花費很大的精力。此外，該方法需要很高的投資，並且一次隻能安裝在一個(ge) 生產(chan) 集合體(ti) 上。
由此看出：方法1是先進一種能夠用效果顏料測量油漆係統的方法。
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