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实用建筑涂料配色技术(上)从建筑涂料用颜料、配色的基本原理、人工配色和电脑配色技术、配色配方的选择指南及配色注意事项等方面,中网信息,ChinaNews360.com
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实用建筑涂料配色技术(上)从建筑涂料用颜料、配色的基本原理、人工配色和电脑配色技术、配色配方的选择指南及配色注意事项等方面
2020年06月13日    阅读量:27173    新闻来源:中网信息 ChinaNews360.com  |  投稿

 0 引言

我们生活在一个万千色彩的世界里。正是由于色彩的点缀,我们的生活才如此五彩缤纷,丰富多彩。涂料的装饰和标志作用也是通过色彩来表现的,而建筑涂料的色彩尤为丰富,各涂料公司推出的涂料色卡中以建筑涂料的颜色最多涂料在线coatingol.com


从淡雅明快的浅淡系列到鲜艳夸张的深浓系列,从宁静自然的兰绿系列到奔放热烈的橙红系列,真可谓色彩斑斓,生机盎然。颜色是建筑涂料的一项重要性能,如何配制出颜色准确、价格经济、持久耐用的颜色是建筑涂料的一项十分重要的技术。

实用建筑涂料配色技术(上)从建筑涂料用颜料、配色的基本原理、人工配色和电脑配色技术、配色配方的选择指南及配色注意事项等方面 中网信息,ChinaNews360.com

1 建筑涂料用颜料[1-4]

颜料是一种具有装饰和保护作用的有色物质,通常是以分散状态应用于涂料建材等产品中,使这些制品呈现出颜色。颜料的品种很多,按其化学组成可分为无机颜料和有机颜料;按其来源可分为天然颜料和人造颜料;按其功能可分为着色颜料、防锈颜料、体质颜料和特种颜料。


在此仅讨论着色颜料。作为建筑涂料用颜料,一般要求有较好的着色力和遮盖力、较好的分散性、颜色鲜艳、色谱齐全、对光稳定、耐候性好、耐碱性佳等性能。以下按无机颜料和有机颜料二大类来讨论建筑涂料用颜料。


1.1 无机颜料[5]

用于建筑涂料的无机颜料中,白色主要有钛白、氧化锌、立德粉;红色为氧化铁红;黄色为氧化铁黄和铋黄;蓝色有钴蓝和群青;绿色有氧化铬绿;黑色有氧化铁黑等。这些无机颜料同有机颜料相比具有着色力强,遮盖力好,成本低,耐候性佳,耐碱性优异等优点。同时也存在色谱不全,颜色不够鲜艳等缺点。


白色是建筑涂料中应用最多的颜色,常用的白色颜料有钛白、氧化锌和立德粉。钛白(二氧化钛)是一种应用广泛、无毒、着色力高、遮盖力好、性能稳定的颜料。金红石型和锐钛型两种。金红石型折光率高,遮盖力好,耐光性强,价格高,内、外墙涂料均可使用。锐钛型折光率稍小,遮盖力稍差,耐光性差,容易粉化,但价格相对稍低,白度更高,主要用于内墙涂料。


氧化锌俗称锌白,具有吸收紫外线的能力,一定的防霉作用,同时可与涂料中的其他成分作用提高漆膜的强度,通常用于外墙。但由于其属于活性颜料,易使涂料增稠,因此使用时要特别注意涂料的稳定性,且不可过量使用。


立德粉又称锌钡白,是硫化锌和硫酸钡共沉淀的产品。由于经日光曝晒易变色,耐候性差,不可用于外墙,但由于其价格低,10 年前在我国还大量应于经济型内墙涂料中。近年来由于高能耗和性价比下降的原因,在建筑涂料中的应用越来越少。


常用的无机红色颜料为氧化铁红,铁红具有优良的着色力和遮盖力,耐碱、耐光性极好,价格低廉,是内外墙涂料中最常用的红色颜料。铁红的色相可以从红黄相到红紫相变化,但不够鲜艳,对于鲜艳的红色只能使用有机颜料。


氧化铁黄简称铁黄,是针状含水化合物,具有不同的色相,与铁红性能相似,着色力好,遮盖力强,耐光耐碱,经久耐用,是建筑涂料常用的黄色颜料。同铁红一样,其鲜艳度不够,在外墙涂料中,若要求鲜艳的黄色。


同时要具有极佳的耐候性,可以考虑选用价格昂贵的钒酸铋,即铋黄颜料,特别是对于高耐候、较高PVC 的外墙涂料,如硅涂料、硅酸盐涂料体系,铋黄颜料是很好的选择。群青是一种半透明的蓝色颜料,耐碱、耐光、耐候性好,但着色力及遮盖力差,一般不单独用作建筑涂料的着色颜料,主要用于建筑内墙涂料中“中和”掉涂料的黄相,即所谓“提蓝”,使白色涂料带有蓝相,产生一种洁白的效果,看起来更白。


钴蓝颜色鲜艳,有极优异的耐候性、耐酸碱性、耐热性,但其遮盖力、着色力均不高,且价格昂贵,主要用于耐高温涂料中,在国外也用于对耐候、耐碱性要求极高的建筑涂料中,在国内则很少使用。


氧化铬绿是一种耐光、耐碱性好的无机颜料,但着色力一般,颜色不够鲜艳,质硬不易分散,在内墙涂料中一般不会采用,在普通外墙涂料中应用也不多,但在高耐候外墙涂料中可以使用。铬是重金属元素,通常分为三价铬和六价铬,氧化铬绿中的铬为三价铬,在环境中很难溶解,为低毒性颜料,在大多数发达国家也没有禁止其使用,但六价铬,如铬黄、铬红颜料,则是高毒性颜料,在建筑涂料以及其他涂料中均禁止使用。


建筑涂料中常用的黑色颜料是炭黑,其着色力好,遮盖力高,用量少,价格低。氧化铁黑虽然着色力不如炭黑,但同其他氧化铁颜料一样,耐光、耐碱,遮盖力好,特别是同炭黑相比,其粒径要大得多,不易被水洗出,在外墙涂料中使用更加安全,可以作为炭黑的补充,用于建筑涂料中。


值得注意的是,常用无机颜料中铁蓝、铅铬黄和钼铬红颜料不可用于建筑涂料,主要是由于它们耐碱性差,对碱敏感,在碱性条件下极容易变色,而乳胶漆本身为碱性,pH 通常在8~9 之间,更重要的是建筑涂料应用的底材水泥混凝土为强碱性,pH 值可高达12 以上。通过包膜处理后这些颜料的耐碱性大为提高,但能否用于建筑涂料所处的高碱性条件下一定要慎重,只有通过大量实验才能决定,一般原材料供应商不敢保证。


重金属是主要的环境污染物之一,早在GB 18582—2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有毒有害物质限量》标准中就对铅、镉、铬、汞进行了严格的限制,因此铅铬黄和钼铬红是不可用于内墙涂料中,根据新发布的GB24408—2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》标准的要求,铅铬黄和钼铬红颜料也不可再应于外墙涂料中。


1.2 有机颜料[6]

无机颜料特别是氧化铁系列颜料具有着色力高、遮盖力好、耐候性优异、价格低等特点,被广泛应用于建筑涂料中,在调色时应尽可能地使用这些无机颜料。但是无机颜料存在着颜色不够鲜艳,色谱不全等缺点,不能完全满足建筑涂料的需求,因此有机颜料也被大量使用。用于建筑涂料的有机颜料通常都是高性能颜料,具有较好的耐光性、耐候性、耐碱性、着色力和遮盖力。


用于建筑涂料的有机颜料主要为红色系列、黄色系列、酞菁系列(蓝和绿)和紫色系列。红色颜料常用的是单偶氮红PR112、蒽醌酮红PR168、喹吖啶酮红PR122、二吡咯(DPP)红PR254、PR255 等;黄色颜料常用的是汉沙黄PY3、单偶氮黄PY74、双偶氮黄PY83、大分子黄PY97、异吲哚啉酮黄PY109 和PY110、苯并咪唑酮黄PY154、喹啉黄PY138;蓝和绿颜料是酞菁蓝PB15∶1、酞菁蓝PB15∶3、酞菁绿PG7 和PG36;其他有机颜料有喹吖啶紫PV19、永固紫PV23、橙PO3、DPP 橙PO73。


单偶氮红PR112 为鲜艳的红色,着色力强,但耐候性一般,主要用于内墙涂料及外墙中深色域的调色。蒽醌酮红PR168 为黄相红,耐候性好,主要用于浅色外墙涂料。喹吖啶酮红PR122 为紫相红,耐候性好,主要用于浅、中色外墙涂料。


DPP 红PR254 是耐候性极好的红色颜料,原来价格昂贵,现在由于已过了专利保护期,价格低了很多,是外墙涂料中的理想红色颜料,应用也越来越多。汉沙黄PY3、单偶氮黄PY74、双偶氮黄PY83 均为偶氮类颜料,颜色鲜艳,着色力好,颜色由绿相黄到红相黄过度,耐候性一般,主要用于内墙涂料,可有条件地应于外墙深色漆中;其中黄PY74 应用最为普遍。


大分子黄PY97有更好的耐候性,可用于外墙中深色域。异吲哚啉酮黄PY109 和PY110、喹啉黄PY138、苯并咪唑酮黄PY154 均为耐候性极佳的黄色颜料,有极好的耐光耐候性能,主要应用于外墙浅、中色域的着色。它们的色相稍有不同,PY109和PY138 色相相似,均为绿相黄,PY154 为鲜艳的亮黄色,PY110 为红相黄。


酞菁类颜料主要有蓝色和绿色,是应用最广泛的有机颜料。对于红色和黄色建筑涂料,因为价格和性能等方面的考虑,多尽可能地使用无机颜料来调色;但对于蓝色和绿色,主要是用酞菁类颜料,这是因为这类颜料具有较好的着色力、遮盖力、耐候性,而且价格经济,被广泛地用于不同色域的内外墙涂料中。酞菁蓝有多种色相,其中最常用为红相蓝PB15∶1 和绿相蓝PB15∶3;酞菁绿最常用的为PG7,有时也采用黄相绿PG36。


常用的紫色颜料有带红相的喹吖啶紫PV19 和带蓝相的永固紫PV23,它们价格昂贵,性能优异,可用于不同色域的内外墙涂料。


用于建筑涂料的橙色有橙PO3 和DPP 橙PO73。橙P3耐候性一般,用于内墙及外墙深色;DPP 橙PO73 性能优异,用于外墙中间色和浅色。


有机颜料在建筑涂料中已被广泛使用,但值得一提的是:相对于无机颜料来说,有机颜料还有一个重要特点是颜料的原级粒径较小,包括炭黑,一般有机颜料的粒径在几个纳米到几十纳米之间。


因此是半透明的,遮盖力较差,而无机颜料,如钛白粉、氧化铁系列颜料的原级粒径主要集中在为几百纳米,比有机颜料大得多,是有机颜料的十几倍甚至上百倍。这就决定了有机颜料在外墙涂料很容易被水洗出,而无机颜料由于粒径大,仍可保留在漆膜中。


这好比下雨时雨水会从泥土里冲刷下许多细泥砂,但大石块则很少被冲刷下来一样。故在PVC 较高,树脂含量较低的外墙涂料体系中,完全由有机颜料(含炭黑)组成的或有机颜料和无机颜料复配出的颜色容易出现退色或变色现象。


炭黑具有极好的耐候性和耐碱性,在外墙涂料中广泛使用,但用炭黑调色的外墙涂料发生退色和变色的质量事故常常发生,如由铁黄、炭黑调制的暗绿色的外墙涂料在PVC 较高以及低温高湿等不利成膜条件下施工就很容易变成土黄色,就是因为炭黑的粒径比铁黄小几十倍甚至上百倍,容易被洗出,仅留下铁黄的土黄色。


相同的道理,在彩色水泥制品中黑色颜料通常使用氧化铁黑,一般不可用着色成本更低的炭黑;但若对水泥制品的表面进行防水处理,则可以用炭黑着色,这也说明炭黑有极好的耐碱性,即使是水泥的高碱性也没有任何问题,但容易被水冲洗掉。


因此对较高PVC 的涂料体系,如经济型外墙工程涂料、硅树脂外墙涂料、溶剂型宝乐来(Pliolite)外墙涂料等,要慎用有机颜料和炭黑,同时一定要做好底漆,防止面漆中的基料渗入基材中,而造成面漆的PVC 进一步升高。硅酸盐涂料(Silicate Dispersion Coatings)则只能使用无机颜料来调色。


2 配色的基本原理[1-2,7]

颜色有3 个属性,即色调、明度和彩度。对于非彩色来说只有明度的差别,但完全的非彩色却很少,例如常见的各种灰色之间除明度差别外,实际上还是有色调和彩度的区别。因此对于绝大多数颜色来说,只有当两个颜色的色调、明度和饱和度都相同时,这两个颜色才相同;三个属性中的任何一个特性有差别,则两个颜色是不同的。色度学将两个颜色调节到视觉上相同的方法称为颜色匹配,简称为配色。


配色分为光谱配色和颜料(或染料)配色。光谱的三原色是红、绿、蓝,这3 种原色不能用其他色光混合得到,三原色光相互混合便可配制出各种各样的色彩;色光相加亮度增加,一种色光和它的补色或三原色光按一定比例混合,便可得到白色光,因此说光的混合为颜色的相加混合。


彩色电视机所显示的彩色图象就是光谱配色的相加混合。颜料配色的三原色为青、品红和黄(习惯上称为蓝、红、黄三色),这3 种颜色不能通过混合其他颜料得到,3 种原色相混合可以得到各种色彩,颜料混合使吸收光谱增多而反射光减少。


物体的色彩由反射光决定,颜料的混合使颜色的明度降低,3 种原色按一定比例混合的结果是黑色,所以说颜料的混合是相减混合。涂料的配色就属于颜色的相减混合。涂料配色的过程也就是颜色的混合过程,颜色的混合应遵循3 个定律:

(1) 补色律

每一种颜色都有一个相应的补色,如果某一颜色与其补色以适当比例混合,便产生白色(光的相加混合)或灰色(颜料的相减混合);如果两者按其他比例混合,便产生近似比例大的颜色的非饱和色,明度升高(光的混合)或降低(颜料混合)。蒙塞尔颜色立体的水平剖面,通过圆心的直径两端的两个颜色为互补色。

(2) 中间色律

任何两个非互补色相混合,便产生中间色,其色调决定于两颜色的相对数量,偏向比例较大的颜色成分;其饱和度决定二者在色调顺序上的远近,距离越远饱和度越小。这种中间色就是所谓的复色。

(3) 代替律

相似色混合后色相似。如果颜色A=颜色B,颜色C=颜色D,那么颜色A+颜色C=颜色B+颜色D。代替律表明,只要在感觉上颜色相似,便可以互相代替,所得的视觉效果是相同的。根据代替律,可以利用颜色混合方法来产生或代替各种所需的颜色。

利用代替律可以配制出两个颜色非常相似、差别很小的颜色,但不可能配制出两个光谱反射率完全相同,颜色绝对一致的颜色。


两种颜色只有在色调、明度和饱和度3 个方面均相同,这两个颜色才相同。调色的过程就是通过颜料的合理搭配,调节这3 个特性,使之与标准色卡一致的过程。颜料的三原色红、黄、蓝按不同比例混合可获得不同的中间色,中间色与中间色混合或中间色与三原色混合又可以得到许多复色。如黄色和红色混合产生橙色,黄色和蓝色混合可产生绿色,红色和蓝色混合可产生紫色,橙色和绿色混合又可产生柠檬色,黄色和绿色混合可产生黄绿色。


理论上,任何色调都可通过混合三原色得到,但实际上在涂料生产中要用到十到二十几种颜料,这是因为颜料的混合是减法混合,虽然色调可以通过三原色的混合来得到,但混合会同时降低了饱和度和明度。仅通过三原色的混合,许多鲜艳颜色的饱和度和明度不能达到要求。同时还要考虑遮盖力、价格、耐候性等多方面因素,因此,在实际调色时,通常是选择色调尽可能相似的颜料,仅通过加入少量其他彩色颜料来达到色相的一致。

在色调的基础上,

(1) 加入白色将原色冲淡,就可以调整饱和度,得到不同深浅的彩色,如牙黄、乳黄、珍珠白就是在中黄的基础上加入钛白冲淡到不同程度而得到;

(2) 加入黑色可以得到明度不同的各种颜色,如在铁红中加入黑色就得到棕红。

实际配色中,加入一种颜料,不只会改变颜色的一种属性,而是同时改变其三种属性,因此必须善于分析颜色三属性的协同变化。




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