铝阳极氧化染色配色预估系统的建立

江富诚，张政乾*，林舜得

（台湾永光化学工业股份有限公司，台湾 桃园）

目前，颜色多样化的铝阳极产品已随处可见，如数字行动装置、机车握把与自行车零部件等，其颜色的应用相当多变，因此衍生出如何快速应对高科技产业颜色多样化的问题。但欲快速配色，至今仍有不少困难。在当前铝阳极染色的研究中，多偏重在染色异常问题的改善与多色染色的技巧上，而对于如何提升配色效率及其实际应用则较为缺乏。

本研究拟分2 个阶段进行。首先，使用不同染色浓度的染料进行染色，然后运用测色仪进行CIE 色系L*、a*、b*值测定；接着进行不同染色时间测定，并利用统计方法找出适当的方程式进行预估。若可达成目的，则可为业界遭遇的配色难题以及染料挑选和应用，提供最直接的帮助。

1 实验

1.1 材料和设备

试片为1050 铝片，规格40 mm × 50 mm × 0.5 mm。NaOH、Na2CO3和H2SO4，市售；Z701 封孔剂，染料EVERANOD YELLOW L-03 和EVERANOD RED L-01，台湾永光化学。

直流电源整流供应器(30V、20A)，Human DC Power Supply 特规，P-20 型冷却水循环装置(0 ~ 30 °C)，胜兴仪器；DENG YONG G-20 恒温槽(30 ~ 99 °C)；Precisa XS 625M 电子天平(精确到mg)；KONICA 2500d 型测色仪。

1.2 实验方法

1.2.1 前处理

(1) 碱处理：将铝片浸泡于55 °C 的4 g/L NaOH + 20 g/L Na2CO3溶液中脱脂3 min，然后水洗。

(2) 酸中和：室温下浸泡在浓度为20%(质量分数，下同)的HNO3溶液中30 s，然后水洗。

1.2.2 阳极处理

将前处理后的铝片置于20 °C 的20% H2SO4溶液中，在电流密度1.3 A/dm2下处理40 min，然后水洗。

1.2.3 染色

第一组：铝片浸泡于55 °C、3 g/L 的两种染料中各1、2、4、8、16 和30 min，然后水洗。

第二组：铝片浸泡于55 °C、不同浓度(0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0 和5.0 g/L)的两种染料中，染15 min，然后水洗。

1.2.4 封孔处理

将铝片浸泡于70 °C、5 g/L Z701 封孔剂中15 min，然后水洗、烘干。

1.2.5 测色

使用测色仪进行测色。

1.2.5.1 现用光源与判色方法[1]35

户外太阳光为最容易取得的判色环境，但各地区光源不同，所以容易造成判定上的差异。目前有发展出数种人工光源，如：(1)A 光源，又名钨丝灯光源(绝对温度约为2 854 K)；(2)C 光源，约为北方仰角45°白云所呈现的光，但已逐渐被D65 光源所取代(绝对温度约为6 740 K)；(3)D65 光源，近似平均自然日光(绝对温度约为6 500 K)；(4)F 光源，为日光灯管所产生的光源。但于配色使用上，目前最常用的为D65 光源。

明白色彩原理与光源的差异性之后，本研究将使用业界常用的D65 光源，包含镜面光方式进行数据测定，以求数据的正确性。

1.2.5.2 CIE L*、a*、b*的定义[1]32

在CIE1976 L*a*b*色彩空间中，L*代表明度值，a*与b*则分别表示不同象限之色彩坐标。L*为理想的明度轴，0 为理想黑，100 则为理想白。a*则表示红–绿坐标，正数时为红色，负数则为绿色。b*则表示黄–蓝坐标，正数时为黄色，而负数时则为蓝色。

1.2.6 分析

根据染料上色形态，选定二次方程式为统计基础，找出适合的预估方程式。输入相关数据于Excel 软件，绘成图表并带出L*、a*、b*值预估方程式。

1.3 特性检验

本研究采用两组试验来搜集计算机色光判定结果，并以EXCEL 换算方程式，藉以找出计算机色光的预估值。该方法较人员推测更有参考性。将两种染料EVERANOD YELLOW L-03(以下简称L-03 黄)和EVERANOD RED L-01(以下简称L-01 红)依照以下配比配制后再进行试验：w(L-03 黄)∶w(L-01 红)依次为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75 和0∶100。

1.3.1 染色时间不同的试验

将阳极处理后的铝片浸泡于质量浓度为3 g/L、温度55 °C 的染液中，染色时间1、2、4、8、16、30 min，水洗后封孔烘干，使用计算机测色，对L*、a*、b*值进行统计分析，得到个别预估方程式。

1.3.2 染色浓度不同的试验

将阳极处理后的铝片浸泡于55 °C 不同浓度染液中，0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0 和5.0 g/L，染15 min，水洗后封孔烘干，使用计算机测L*、a*、b*值并进行统计分析，得到个别预估方程式。

2 结果与讨论

本研究以测色仪测色的方式取代一般目视判色方法，并利用统计回归手法计算出每一种配比的方程式，有利于现场减少修色的时间。另一方面，也可以用作技术单位配色的依据。

2.1 不同染色时间的试验

表1 为各种配比下不同染色时间之色光值。由于单纯从数据上无法进行色光预估，因此，利用统计手法进行分析，找出预估方程式，并利用此方程式推算出各种配比下不同染色时间的L*、a*、b*值。

2.2 不同染色浓度的试验

针对每次染色使用浓度的不同，于研究中设计了针对浓度的探讨。表2 为同一染色时间(15 min)、不同染色浓度下上色的L*、a*、b*值，利用统计手法进行分析，可以找出L*、a*、b*的预估方程式，并利用此预估方程式推算出各种配比下不同浓度的L*、a*、b*值。

表1 红色和黄色染料各种配比下不同染色时间上色的L*、a*、b*值与预估方程Table 1 L*, a*, and b* values and pre-estimating equations of the colors obtained by using red and yellow dyes with different ratios at different dyeing time

表2 同一染色时间不同染色浓度所得颜色的L*、a*、b*值及预估方程Table 2 L*, a*, and b* values and pre-estimating equations of the colors with different dye concentrations at the same dyeing time

2.3 确认预估方程式效果的试验

根据不同染色时间与不同染色浓度分别对比预估值与实际染色的测色值，结果如表3 所示。由表3 可以发现，L*、a*、b*的预估值与实测值差异都在8%以内，可知预估方程式具有一定的准确性，对新进人员或在染料组合搭配使用上都有一定的帮助。

表3 预估方程式的效果确认Table 3 Confirmation of the pre-estimating equations

3 结论

在本研究中，透过统计方法分析后，使用预估方程式可以在作业前得知L*、a*、b*值，节省了打色试验的时间。该方法明显优于使用人工试验的方式，且可以有效降低人员配色训练的时间。

另一方面，可以从本研究的数据中重新固定染色时间，以浓度相同但染料配比不同作排列，并利用Excel进行演算，从而得到各个时间下染料配比的预估方程式，从而推算出不同染料配比下的L*、a*、b*值，节省人员试验时间，使配色效率提升的问题得到解决。

[1] 洪伯松.「回转混色」应用于「并置混色」色彩预测之研究──以织物为例[D].中坜: 中原大学, 2003.