ABS树脂色度检测的影响因素

常育杰，王 静，田 璐

(中国石油吉林石化公司 质量检验中心，吉林 吉林 132000)

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂是一种具有复杂二相结构的不透明的非晶型的热塑性工程塑料。20世纪70年代开始被大众认可并开始得到应用，20世纪90年代市场需求迅速发展。目前，ABS广泛应用于国内外市场，尤其是在建筑、家电、汽车等行业[1-4]。

ABS树脂色度指标与力学性能一样是市场评判其产品质量好坏的重要依据。国家标准GB/T 12672—2009规定了ABS树脂检测采用SH/T 1541—2006热塑性塑料颗粒外观试验方法，但在实际应用上，该方法采用目视等手段，因人眼视力差异，已不能满足正常的生产需求。目前，以标定色板与试样色板配合分光测色仪测量三刺激值、色度和色差的测试方法已广泛用于树脂的制造和应用[5-6]，这种仪器测色法快速、简单并且重复性较高。

物体的颜色可以用Lab颜色模型来表示，其由三个要素组成，一个要素是亮度L，另外a和b是两个颜色通道。a包括的颜色从深绿色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到亮粉红色(高亮度值)；b是从亮蓝色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到黄色(高亮度值)。因此，可以通过L、a、b值的变化来研究树脂色度的变化[7-8]。除注塑等带来的误差，影响ABS树脂颜色和色差的检测因素主要集中在测试仪器的使用上，本文通过多种条件测定树脂色度，研究ABS树脂色度检测的影响因素[9-14]。

1 实验部分

1.1 原料

ABS树脂：牌号为0215A，中国石油吉林石化公司。

1.2 仪器及设备

注塑机：EC-100C-2A，东芝机械集团；分光测色仪：UltraScan Pro，美国HunterLab公司；分光测色仪：CM-3700A，柯尼卡美能达株式会社(日本)；分光测色仪：CR-300，柯尼卡美能达株式会社(日本)；注塑用模具：分体式模具，四川莫宝公司；注塑用模具：家族式模具，大连华禄公司。

1.3 实验方法

用注塑机按照GB/T 12672—2009制备ABS树脂分析样件。该样件在恒温恒湿箱内存放8 h，然后用分光测色仪分别测定样板以及标准板的L、a、b值。色空间选择Hunter的Lab色空间，光源选择为C2°，测试环境温度为25 ℃、湿度为50%RH。

2 结果与讨论

2.1 背景板因素

以美国HunterLab公司生产的UltraScan Pro型、日本Konica公司生产的CM-3700型和CR-300A型分光测色仪所配背景板为测试背景板，同一ABS样片放置于其后，然后各测试9组数据，结果如图1～图3所示。

样品序号图1 不同背景板对同一样品L值的影响

样品序号图2 不同背景板对同一样品a值的影响

样品序号图3 不同背景板对同一样品b值的影响

自带的标准板中，Ultrascan Pro的标准板值为XYZ(83.23,98.44,105.53),CM-3700A的标准板值为XYZ(93.45,86.65,106.08)、CR-300的标准板值为XYZ(92.87,94.87,111.79)。数据表明，这三种标准板色度存在较大差异(以上数据均为C2°条件下溯源而得，XYZ是国际照明协会常用色空间，与Lab色空间可转换)。从图1～图3可以看出，不同的背景板对测试结果有不同的影响，这与ABS的特征有关。ABS树脂样片透光率约为40%，当背景板为白色时，分光测色仪光源射出的光，由于反射、漫反射、二次反射等多种因素，加上背景板自身的吸光能力差异、光源类型不同(如采样卤素灯、氙灯)等，这些因素都会影响色度结果。

2.2 样片厚度对测试结果的影响

采用美国Hunterlab公司UltraScan Pro型分光测色仪，取同一批次ABS树脂注塑为不同厚度的样片，将样片放置于背景板后，各测试9组数据，结果如图4～图6所示。

样片厚度/mm图4 样片厚度对ABS树脂亮度L值的影响

样片厚度/mm图5 样片厚度对ABS树脂色度a值的影响

样片厚度/mm图6 样片厚度对ABS树脂色度b值的影响

从图4～图6可以看出，相同的样品在厚度增加后亮度L值开始逐渐降低。这是因为随着样品厚度的增加，测量所用的高光泽的白色背景板影响逐渐减弱。而色度a值逐渐升高，色度b值逐渐下降，原因主要是刚开始随着样品厚度的增加，相关色相的三刺激值发生了变化，导致颜色坐标系中的色度b值降低、a值增加，而背景板影响越来越弱，并且由明转暗。色差ΔE值(也被称为色像差，可以简单地理解为颜色差异，有些色差肉眼可以很直观地区分，而有些色差就只有借助专业的仪器才能分辨)。ΔE通常表示样品和标准品之间的色差，ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2)逐渐升高，其随L、a和b值的变化而变化，待样件厚度增加到16.4 mm(不再透光)后,L、a、b值均不再变化，此时测定结果才真正反映样品本身的色泽，从而说明背景板对亮度L和色度a、b测定结果的影响。

2.3 样件测试位置对测试结果的影响

采用UltraScan Pro型分光测色仪，取同一批次ABS树脂标准样片放置于背景板后，各测试4组数据，结果如图7～图9所示。

测试位置图7 测试位置对ABS树脂亮度L值的影响

测试位置图8 测试位置对ABS树脂色度a值的影响

测试位置图9 测试位置对ABS树脂色度b值的影响

从图7～图9可以看出,测量样片不同位置的L、a、b值，其结果表现出一定的差异，尤其是不同的测量面差别，主要原因是模具的模腔镜面与定模镜面各处的光洁度不同，且模腔内各点的流体温度不同导致最终测试结果出现差异。

2.4 其他条件对色度测试的影响

在实际工作中，除了上述条件，其他因素也会对色度分析造成影响，如光路、色空间、分光测色仪积分球材质、光源、色衰变、温度、注塑条件、模具表面光洁度(粗糙度)等都会对色度分析造成影响[15-16]。光路、色空间、分光测色仪积分球材质、光源、色衰变引起的影响属于硬件系统问题，本文暂不涉及。待条件成熟时，本课题将分析温度、注塑条件、模具表面光洁度(粗糙度)等因素对色度测试的影响。

3 结 论

(1)测定条件如厚度、背景板等因素对产品色度的测定结果影响很大。

(2)条件相同的情况下，测试位置的不同对结果也有一定的影响，因此测试时要尽可能保持一致。

(3)不同测试条件下的测试结果不具有可比性，解决此类问题的根本办法是建立标准测试条件。