图1所示。点击图片查看大图。
比色法的目的是尽可能客观地表征颜色和颜色保真度。它应该产生物理测量和生理感官刺激之间的联系,独立于任何主观因素。事实上,纯视觉判断产生的结果不同于仪器表征,特别是在干涉颜料的情况下,是由于不同的环境,而不是主题的性质。

无论一个人是否在颜料、油漆或汽车行业工作,那些处理干涉颜料的人都无法避免与它们的物理和光学特性作斗争。不幸的是,由于缺乏对这种特殊类型的颜料的知识和经验,这一点经常被遗忘和忽视。颜料光学特性的视觉和仪器表征同样重要,因为产生的颜色会随着光线入射的角度而变化。加上观测角度,该角度可以精确地表示所涉及的干扰。



图2。点击图片查看大图。
对一种颜料的测量是在改变入射角从25°的平角,通过常规的45°到75°的陡角,同时保持镜面反射和观看角度之间的恒定15°差的情况下进行的,产生特定颜料和角度差异的特征干涉线(图1)。这里所采用的角度的指定是指覆盖角范围0°-180°位于测试面板顶部的渐变半圆弧,其中弧的平面法线于测试面板的表面,在这种情况下,法线到面板的表面将与90°重合。45°的照明将产生135°的镜面反射(参见尾注)。任何其他照度角的测量结果都是稳定和可信的,只要镜面反射角与视角之间的差保持在15°不变。在这些角度上采用较小的差异可能会导致差异的出现,特别是在底漆/清漆系统的情况下。在它们中使用更大的差异可以导致光被干涉颜料散射,并用它们着色的外加剂也包括在得到的结果中。



图3。点击图片查看大图。
干涉颜料通常表现出一个转移,在他们的最大反射率向较短的波长时,照明在平坦的角度。例如,常规珠绿色颜料的反射率峰值将从黄绿色光谱范围转移到蓝绿色光谱范围,而红色颜料的反射率峰值将从蓝红色光谱范围转移到黄色光谱范围(图2)。这些声明适用于颜料本身及其与彩色颜料和铝颜料的掺合物。该方法涉及改变照明角度,同时保持镜面反射角度和视角之间的恒定差异,从而为识别和表征干涉颜料提供了理想的手段。每一种干涉颜料都有自己的一套光学特性,即使是在外加剂中也能保留。

除了上面提到的几何,包括那些照明角度保持不变,镜面反射角度和视角之间的差异是不同的,用于达到干涉颜料的光学性质的完整表征。这种测量的结果产生了光晕线,这主要归因于散射光和特定的照明角度的特点。照度通常为45°,测量时,镜面反射的角度与视角之间的差值从15°到25°、45°、75°和110°(光面角)不等。

这种几何形状目前在工业中使用,尽管由于上述原因无法获得干涉,其中各种干涉颜料或它们与其他颜料的外加剂很可能产生几乎相同的光线(图3)。因此,在干涉颜料和用干涉颜料着色的涂料的情况下,不能根据这种测量来制定交付条件。



图4。点击图片查看大图。

视觉特征

在目视检查的情况下,检查员通常站在实验室窗户对面,并将测试面板指向窗户。他们开始检查时,将测试板平放在他们的腹部或胸部,这样他们就能看到从窗户反射进来的光。在不改变位置的情况下,他们将面板向上或向下倾斜。如果我们检查这些运动的计量几何图形,我们就会得到以下检查测试样本的程序。

在其初始方向上,测试面板将以75°的入射角被照亮,并以105°的角度被观察,该角度是来自室外的光线将被测试面板反射的角度。如果面板向下倾斜5°,光照角将从75°变为80°,镜面反射角将从105°变为100°,视角将从105°变为110°。光照(来自室外的光)、观察者(检查员的眼睛)和正在测试的样品平面之间的角度关系将会改变。在这个例子中,差角将变成-10°,也就是说,将从一个跨位置观看。观察将从远端发生的镜面反射光束,指的是入射(横向)照明。

继续向下倾斜测试面板5°将增加入射角从80°到85°和90°。镜面反射的角度将分别从100°变为95°和90°;视角分别从110°变为115°和120°,差值分别从-10°变为-20°和-30°(图4)。



图5。点击图片查看大图。
接下来的5°增量将改变照明角度到面板表面法线的另一侧,即增加到95°。镜面反射的角度将是85°,而视角将增加到125°。后两个角度之间的差将同时变成40°,观看将转移到顺式位置。然后,观看将从同一方面的法线到面板的表面作为事件(顺侧)照明。观看将继续从顺侧进一步增加照明的角度。镜面反射角差值与视角差值的绝对值相同,从反方向平移到顺方向,反之亦然,测量结果会有所不同。这就是为什么这样的测量结果不应该进行比较。

当测试面板向上倾斜时,也会出现类似的关系,即,在这种情况下,照明角度、观察角度以及镜面反射角度与观察角度之间的差值将同时变化(图5)。这些几何形状是站在实验室窗户对面对样品进行视觉表征时出现的,而在市售光度仪器的情况下不会出现。这就是为什么干涉颜料的视觉和仪器表征之间的一致永远不会发生。



图6。点击图片查看大图。

光亭

有两种方法来表征光室中的测试板。所涉及的测试面板在一个方向或另一个方向倾斜,没有建立所涉及的角度关系,如在视觉表征的情况下,或者测试面板被放置在位于照明室的机构上,该机构预先确定了某些角度关系。在这两种情况下,照明都是从上方垂直的。这种机制通常假定观察者将看到反射在测试面板上的光源的角度关系,但不考虑观察者的高度和与测试面板的距离,即不考虑观看位置。

假设测试面板相对于实验室工作台倾斜20°角,我们得到以下角度关系,参考测试面板的平面。照明的角度将是70°,观众将看到光源反射在面板上时,以110°的角度观看它。然后,测试面板向上和向下倾斜10°,产生以下角度关系。光照角将从70°变为80°,镜面反射角将变为100°。然后观看将在镜面反射角度和视角-20°之间的反式差。类似地,将测试面板向另一个方向倾斜10°将产生+20°的顺式差角。视角从70°变为60°,镜面反射角变为120°,视角变为100°。没有这样的角度关系实现在任何项目的光度仪器。

在测试面板“不受控制”运动的情况下,假定入射光束垂直于面板的平面。然后观看将以135°的角度,例如,取决于观众的高度,他们与测试面板的距离,以及他们眼睛的位置。如果测试面板向观察者倾斜5°,照明角度将从90°变为85°,镜面反射角度将从90°变为95°,视角将从135°变为140°,产生顺式aspular角为40°。继续向查看器倾斜测试面板将增加所有涉及的角度(图6)。



图7。点击图片查看大图。
如果测试面板朝相反的方向倾斜,即远离观看者,照明角度和视角都会降低,镜面反射的角度会相应增加。镜面反射与视角之间的夹角最初处于反式位置,当光照角度从70°变为65°时,夹角将过渡到顺式位置。就像在光亭中“受控”观察的角度关系和对着窗户观察的角度关系一样,适用于这里的角度关系还没有在任何商业上可用的光度仪器中实现(图7),这就是为什么不能比较干涉颜料的视觉和仪器表征。这一事实经常导致在评估颜色和颜色差异时做出错误的决定。

然而,有一种方法用于视觉上表征干涉颜料和与仪器表征重叠的干涉颜料着色的外加剂。干涉颜料的光学性质可以在照度变化的情况下获得,而镜面反射角,即镜面反射角与视角之间的差值保持不变。当照明和反射的角度很陡时,测量的角度接近镜面反射的角度。



图8。点击图片查看大图。
在平角的情况下,测量的角度也接近镜面反射的角度。视觉表征包括将测试面板平放在手掌上,并将所涉及的手臂向光源延伸,这样就会产生掠入射结果。然后通过向下平移来改变测试面板的位置,同时保持它与原来的方向平行,保持涉及的手臂伸展,同时向光源走去,以便让光源以更陡峭的入射角照亮测试面板。这里的重要因素是测试面板的平行平移,以保持镜面反射角度和视角之间的恒定差异(图8)。观察到的颜色将与仪器表征一致。

干扰颜料,如Iriodin珍珠金和类似配方的Xirallic阳光金,也可以使用这种视觉方法进行区分。然而,传统的视觉和仪器方法在这些颜料之间几乎没有任何区别。



图9。点击图片查看大图。

太阳高度的影响

在评估车辆上的干扰颜色时,必须考虑的一些因素是当前太阳高度、观察者的高度和观察者与车辆的距离。除了太阳高度,另一个起作用的因素是观测地点的地理纬度。如果我们忽略由瑞利效应和廷德尔效应引起的光谱和强度变化,并假设均匀的白色阳光,我们就会得到两种具有不同参数集的例子。

德国Münster,位于北纬52°,雨水多,晴天少。佛罗里达州劳德代尔堡位于北纬26°,雨水少,阳光充足。假设观看者位于车辆左前轮对面的同一位置,并看着它的引擎盖。太阳照射在飞行器的另一侧,这样阳光就会从引擎盖上反射到观众身上。6月中旬Münster的中午,太阳高度(90°,减去Münster的纬度,加上太阳赤纬)将是它的年度最大值61°。观众将感知到镜面反射附近产生的干涉颜色(图9)。尽管位于劳德代尔堡同一车辆相同位置的观众,在早上早些时候,将感知到与Münster中的观众相同的颜色,但当正午到来时,它将发生变化,因为太阳高度将增加到81°。发生在这两个太阳高度之间的干涉色无法在Münster观测到,因为那里的太阳高度从未超过61°(图10)。



图10。点击图片查看大图。
虽然这个例子不应该被解释为呼吁新的方法和替代条件来表征干涉颜料的颜色,但它表明了照明角度对所产生的干涉颜色的影响是多么激烈。在任何情况下,所提出的视觉和仪器表征干涉颜料使用不同的照明角度的方法适用于评估甚至极端的体内经验。

干涉颜料具有光学性质,可以使用新的视觉和仪器方法获得。传统方法提供的信息很少,无法为进货检验和质量控制制定价值描述。传统的方法也很难满足识别和表征的目的,这意味着在识别和表征上花费更多的时间和精力,得到不正确的结果是不可避免的。进一步研究干涉颜料的光学性质只会使所有相关人员受益。

笔记

ASTM工作组E 12.06讨论了反射率测量中指定角度的各种惯例。与标准做法相比,将法线与表面与0°联系起来,这里采用的惯例叠加了一个渐变的半圆形弧,覆盖角度范围为0°- 180°,其平面法线于曲面,其反射率将在该曲面上测量,这意味着法线将在90°,而不是0°。尽管这种方法可以更清晰地描述反射率测量中涉及的角度关系,但它会让纯粹主义者感到毛骨悚然。欲了解更多信息,请发送电子邮件至wcramer@muenster.de。