彩色颜料| 2021-10-14 | PCI杂志 - 2022年世界杯分组表

是色素给我们的生活带来了色彩。它们操纵入射光，或多或少地反射它。光线由众所周知的光谱来描述，其范围从蓝紫色到蓝色、绿色、黄色、橙色到红色。颜料可以吸收入射光，也可以反射或通过干涉改变入射光。在所有情况下，光总是反射在整个光谱中，不存在黑洞。因此，红色颜料在红色光谱范围内强烈反射，而在其余的光谱范围内较弱。

光学性质

反射的光线到达眼睛，并在那里触发光学刺激。这被传递到大脑，在那里它被翻译成一种颜色的感觉。颜色只能在大脑中产生。颜色是由色相，色度和亮度来描述的。我们的颜色感知将颜色分为四个区域:黄色、红色、蓝色和绿色。没有黄色是带蓝色的。黄色只能是绿色或红色。蓝色永远不可能是黄色的，而只能是绿色或红色的。这同样适用于绿色和红色:绿色只能是黄色或蓝色，但绝不是红色。红色只能是黄色或蓝色，而不是绿色。

这个描述与我们的颜色感知相对应，这是由生理学描述的。在我们的眼睛之外，即在颜料中，物理学描述了由光线及其反射形成的过程。特别是颜料或颜料的混合是一个物理过程。这个过程也可以用反射来描述。颜色测量仪器将这些反射与白色标准进行比较。然后，软件将反射图像转换为生理颜色值。CIE系统最常用来计算L*a*b*值。Hunter Lab值也用于一些应用程序。L*值对应被测样品的亮度。a*值表示a*轴(x轴)上的值。 It represents the proportion red-green (+a* = red, -a* = green). Correspondingly, the b* value shows the yellow-blue proportion and is represented on the b*-axis (y-axis). Perpendicular in this coordinate system and to the two axes is the brightness axis L* at the zero point. In most cases, only the a*b* coordinates are displayed for the sake of clarity. By converting a*b* obtains the C* value, which represents the distance of the color location to the zero point and indicates the chromaticity.

颜料不能产生理想的颜色;除了色相、色度和亮度这三个组成部分外，它们还具有额外的光学特性，在混合时了解这些特性尤其重要(图1)。在工业和汽车应用中，人们经常发现混合系统包含一定数量的混合试色。例如，它们被用来根据给定的配方混合汽车油漆进行维修。在汽车行业，混合系统不仅含有彩色颜料，还含有铝和干涉颜料。彩色颜料吸收入射光，而铝颜料则反射入射光。铝颜料根据制造工艺的不同，分为玉米片或银元。此外，在混合系统中提供不同尺寸的铝颜料作为颜料(混合涂料)，具有不同的隐藏力和亮度。

**图1:**在坐标系中，某汽车修补漆生产商对混合涂料的选择用圆球表示。它们的大小与亮度相对应，颜色与测量值相对应，转换为RGB值。在黄红色区域，混合涂料的数量占主导地位。

干涉颜料，也包括在一个混合系统中的几种颜色，分割入射光，从而两个反射部分相互反应(干涉)。这就导致了光波的优先放大或衰减。干涉色素的结构也决定了所产生的颜色:它们通常是合成或天然的载体材料，表面涂有高折射材料，如二氧化钛或氧化铁。金属氧化物使光波在光穿过时发生位移。在混合系统中提供的是彩色白色干涉颜料，金色或铜红色颜料。颗粒大小在干涉颜料中也起作用。

混合物中的行为

例如，彩色颜料的附加光学特性包括混合时的行为。为了更好地理解这些，我们必须看看它的反射特性。颜色值说明较少，因为它们是反射率值的转换。反射率曲线精确地显示了由颜料提供的反射率水平(图2)。

**图2:**如果你把黄色和红色的颜料混合到橙色，它的反射率曲线就会显示出一个鞍形。我们的眼睛无法发现这个马鞍。橙色和红色颜料不能显示出鞍状。

对比不同颜色颜料的反射曲线和反射曲线可以看出，蓝色和绿色颜料在相应光谱范围内具有单一的反射最大值。最大值上升得越陡，斜率越陡，颜色就越鲜艳。在两边，反射是低而平坦的。通过添加白色颜料，最大值最初被提高，颜色增加。加入更多的白色颜料，一旦反射谷被抬高，色度就会降低。

与蓝色和绿色颜料相比，黄色、橙色和红色颜料有一个反射平台:在绿色-黄色光谱范围内反射急剧上升，并在长波光谱范围内保持一个较高的平台。某些红色颜料的反射平台也会上升，但不会下降，从而形成一个奇异的反射最大值。

所以，一方面是具有最大反射的颜料，另一方面是具有反射平台的颜料。例如，黄色颜料在绿色和红色光谱范围内的高反射是我们无法识别和看到的。这两个部分被大脑添加到黄色中，使这种色素看起来非常丰富和明亮。

当彩色颜料与无色颜料混合时，也会出现这些不同的反射。消色差颜料是白色颜料、铝颜料还是白色干涉颜料都无所谓。对彩色颜料的行为是相同的所有三种类型的颜料。如果将黄色颜料与白色颜料混合，结果是几乎直接在两种颜料之间混合的系列(图3-4)。根据黄色颜料的颜色方向，可以看到趋向于橄榄绿。

然而，这种趋势在与黑色类似的混纺中更为明显。从黄色颜料开始，混合物的色彩度向白色颜料递减，同时亮度增加(图5-6)。在低反射光谱范围内的反射比在反射平台区以上的反射增加得更强烈和更清楚。

当白色颜料掺入红色颜料时，红色颜料的作用类似。然而，更经常的是，混合系列漂移到偏蓝的范围。否则，它正好在两种色素之间运行。红色颜料的反射也显示出绿色-蓝色光谱范围的明显增加，而在反射平台之上，这些增加不太明显。此外，在从红色颜料到白色颜料的混合系列中，色度降低，亮度增加。黄色和红色颜料都有很高的色度和亮度，这是由于高反射高原和陡峭的斜坡。

在混合系统中，可以发现几种红色，有时也有更深的颜色，如栗色或波尔多色。通过混合红色颜料，栗色是无法达到的。当与白色混合时，深红色的颜色特征变得明显。由于红色色调对混合反应非常敏感，有时在颜色方面不稳定，在混合系统中提供了几种不同的红色色调。

当绿色和蓝色颜料与无色颜料混合时，表现出完全不同的行为(图7)。在这里，当例如蓝色颜料与白色混合时，色度和亮度增加到一个转折点。

**图7:**蓝色颜料和白色颜料之间的混合系列运行到一个转折点，具有最大的色度。该表示基于颜色测量，其中球体的大小对应于单个混合物的亮度。颜色值被转换为RGB值。

从这个混合系列色度最高的转折点开始，色度下降到白色颜料，而亮度继续增加(图8 -9)。这种混合行为存在于所有蓝色和绿色颜料中，也存在于蓝紫色颜料中。红紫颜料表现出类似红色颜料的混合行为。

这种行为也会导致在着色过程中产生不同的反应。因此，从蓝色或绿色颜料到转捩点的混合区域称为A面，从转捩点到白色颜料的混合区域称为B面。如果你是在A侧，并添加蓝色或绿色色素的混合物，色度和亮度下降。同样的过程增加了B侧的色度，而亮度降低。如果你在混合物的A面加入白色颜料，色度和亮度就会增加。在B侧同样的过程使色度降低，而亮度继续增加(图10)。

**图10:**模拟色板显示了从蓝色到白色的颜色梯度。在A侧，当添加白色时，色度增加，当添加蓝色时，色度降低。在B侧，加入白色会使色度降低，而加入蓝色会使色度增加。

这种对白色颜料、铝颜料和干涉颜料的变色行为在所有彩色颜料中都存在:绿色和蓝色颜料表现出最大色度的转折点，而红色和黄色颜料则或多或少地直接向白色颜料发展。绿色和蓝色颜料有最大的反射，而红色和黄色颜料有一个反射平台。此行为与应用程序介质无关。

对于彩色颜料的应用，人们不仅对其色相、色度、亮度等光学性质感兴趣，而且对其混合行为也很感兴趣。将系列与消色差颜料混合可以捕捉这种颜色特征。在这里，颜色倾向变得明显，在颜料本身无法识别。

为了准确地描述这些颜色倾向，使用了测量颜色的仪器，这是一种客观的描述。他们记录了这些色素在白光照射下的反射。用这种方法记录的反射曲线清楚地显示了有色颜料与消色差颜料混合时的显色反应。相应的颜色值作为反射率值转换产生的额外信息源。由于反射率曲线有时不容易解释，它们通常也有助于光学性质的评估。在任何情况下，反射率曲线和颜色值提供了一个有用的组合来显示颜料的颜色特征。

当混合不同颜色的颜料时，相应的反射曲线也为评估和处理提供了帮助。如前所述，我们的眼睛和大脑无法察觉或识别各种光学反应。这些包括还提到的黄色颜料的例子，也反映在绿色和红色光谱范围。与蓝色颜料的混合物，也部分反映在绿色光谱范围内，导致共同交叉绿色。绿色光线被黄色和蓝色素反射，而其他光谱范围的光线被吸收。另一个例子是橙色:眼睛无法区分橙色和红色和黄色的混合物。橙色颜料的反射曲线类似于黄色颜料的一个陡峭的斜坡到反射平台。另一方面，混合物呈现马鞍状。