塑料粒子黃色指數(shù)測試選擇50mm不選30mm的原因

• 塑料粒子的特性

塑料粒子呈顆粒狀，有切片、圓球、扁球等形狀，在測量黃色指數(shù)或色差時顆粒的外表面、橫截面、粒子之間的縫隙陰影都會影響測試的結(jié)果，因為色度值受到光的影響非常大。這些特點都是粒子樣產(chǎn)品不可避免的。在測量時我們獲得粒子的顏色，就要盡可能多的獲取粒子本身的顏色，降低縫隙或截面或雜色等帶來的干擾，即我們常說的信噪比“S/N比”，S是信號Singal，N是噪音Noise。

試想一下，下圖的粒子樣品在測試時如果只取一半的測量面積，其S/N比會相同嗎？樣品杯內(nèi)部直徑＜60mm，藍色圓圈直徑約30mm，30mm取樣面積中縫隙陰影等噪音所占粒子真實顏色信號比例一定是遠遠大于50mm測量面積。實際在測量上確實有很大差距，而且面積小的時候，多次測量之間的重復性也很差，噪音太高，非粒子本身顏色的干擾太大。

圖一，0°/45°黃色指數(shù)儀用的樣品杯，取樣孔直徑50mm

圖二，積分球儀器用的器皿，測量孔是25mm

•    行業(yè)標準對黃色指數(shù)的要求

    黃色度指數(shù)（YI）用來表征無色透明、半透明或近白色的高分子材料發(fā)黃的程度。

表示方法：YI=100(CxX-CzZ)/Y，X、Y、Z是三刺激值，、數(shù)值在ASTM E 313中可以找到。分別受到D65和C光源對應2°和10°視角組合的影響。在ASTM D1925中用的組合就是C/2°，Cx為1.28，Cz為1.06。這也是中國國標和塑料行標的規(guī)定。

另外因為測量塑料粒子是測量表面不平整，顆粒與顆粒間存在縫隙，塑料粒子顏色測試標準ASTM D6290中規(guī)定4種結(jié)構(gòu)和測量孔徑的要求：

• 0°/45°光學結(jié)構(gòu)的測色儀測量孔徑需要在45mm-52mm之間，
• 45°/0°結(jié)構(gòu)的，孔徑要52mm，
• d/0°和0°/d光學結(jié)構(gòu)的測量孔徑要大于等于25mm。

說明：美國HunterLab Agera是0°/45°結(jié)構(gòu)，孔徑是50mm。市場上很多積分球型是d/8°結(jié)構(gòu)，不符合如上任何一種要求。在45°/0°儀器中，HunterLab ColorFlex EZ屬于結(jié)構(gòu)滿足，但孔徑是31.8mm，不能滿足6290標準要求。

• 二種光學結(jié)構(gòu)0/45°與d/8°介紹

從反射原理上來說0/45°就是光源垂直于被測物體，反射的光源在被測物的45°位置被接收，*去除了物體表面的反射光，只接收45°位置的漫反射的光。*遵照人眼觀察的顏色而設計。適合測量表面平整的物體。如下圖三

圖三、0°/45°原理，0°是光源入射方向，45°是反射光方向，特點是不包含鏡面反射光。

圖四，d/8°結(jié)構(gòu)，特點是包含鏡面反射，孔徑大25mm

d/8°光學結(jié)構(gòu)如圖四，是將光源照射入積分球后，在積分球內(nèi)產(chǎn)生很多漫反射，使得積分球內(nèi)壁形成均勻光照，后在與樣品水平角度成8°角的地方安裝接收器接收反射光。這里的反射光既包括物體的漫反射光與物體的鏡面反射光。適用于測量任何物體。

那么積分球d/8°的測色儀與0/45°測色儀實際測得顏色區(qū)別在哪？我們舉個例子，兩種實際顏色是*相同但是由于二種表面處理不同的樣品，所以兩種樣品看起來顏色就是*不同的。積分球d/8°包含鏡面反射測量出來的色差將非常小，但是實際我們用肉眼觀察其色差卻非常大。這時采用基于人眼觀察角度而設計的0/45°的測色儀來測量，色差就是非常大的。

舉例，毛毯的左邊順毛捋一下，右邊倒毛捋一下，看起來顏色不一樣了，這是因為表面處理時的鏡面光影響到了眼睛評估結(jié)果。用積分球包含鏡面光來測量左右的色差，數(shù)據(jù)非常接近。用0°/45°儀器來測量，發(fā)現(xiàn)和眼睛評估的方向一致，色差很大。

塑料粒子行業(yè)的黃色指數(shù)測量要求是0°/45°的或者45°/0°的。而這種結(jié)構(gòu)因為去除了鏡面光的影響，和人眼評估很像。

• 二款不同結(jié)構(gòu)測色儀的差異比較

我們使用HunterLab公司的二款不同測色儀對測量塑料粒子黃度值進行一下比較。一款Agera,另外一款是USVIS。

1）光學結(jié)構(gòu)

Agera是0/45°光學結(jié)構(gòu)測得結(jié)果和人眼觀察一致，USVIS是d/8°光學結(jié)構(gòu)測得結(jié)果為“真實”顏色。

2）測量孔徑

Agera測量孔徑50mm，USVIS測量孔徑25mm。大的孔徑代表著測量面積越大，樣品的表面不平整，顆粒間的縫隙帶來的影響越小。這2款儀器的測量孔徑都符合ASTM D 6290的標準。

3）相同二個樣品二款儀器的測量數(shù)據(jù)對比：如下

兩臺不同儀器的測量結(jié)果沒有可比性，但趨勢可能是相同的，都黃了，或者都白了。

• 總結(jié)

1. 如果客戶對塑料粒子黃色指數(shù)的數(shù)值有要求，那要選擇0°/45°結(jié)構(gòu)的Agera型號。測量時如遇到和上下游客戶的比對，還需要調(diào)整如下參數(shù)的一致：

儀器校準后用標準板來驗證儀器是否工作正常、穩(wěn)定；

• 孔徑大小需要一致；
• 粒子倒進倒出的頻次和晃動樣品杯的力度要一致（建議選擇Eutin自動進樣器，去除人工影響，自動旋轉(zhuǎn)測樣）；
• 樣品量的大小；
• UV光的含量需要注意，因為我們發(fā)現(xiàn)很多樣品中有對UV敏感的物質(zhì)；
• 平均測量的次數(shù)要一致；
• 相同的光源/觀察者指標，相同的黃色指數(shù)指標。

2. 如果客戶不要黃色指數(shù)YI的準確數(shù)值，只要穩(wěn)定即可，那積分球儀器是可以用的。我們用UltraScan PRO驗證了批次間色母粒的色差與其打成色板后的色差比較，非常可靠接近，約0.2，因為UltraScan PRO精度很高，用其它積分球儀器發(fā)現(xiàn)色差與色差之間會超過0.3。所以這種類型的儀器更適合打色板的色差測量以及粒子的穩(wěn)定性或色差測量。測量時的注意事項同如上對Agera的要求。

本文來自上海韻鼎貿(mào)易有限公司技術部