电脑调色的优势和系统配置

2018-12-02 11:01

徐凯斌 上海澳润化工有限公司  

彭军 南京天祥涂料有限公司

吴松 意大利Dromont中国代表处

摘要:

同传统人工调色相比,电脑调色具有环境友好、成本节约、质量可靠、服务快捷等诸多优势,该技术在我国已有二十余年的发展历史,技术也日趋成熟,但总体来说发展状况不尽人意,涂料企业有的因各种顾虑没有采用电脑调色,有的已采用了电脑调色系统但因在使用过程中遇到各种困难而终止使用,让调色设备最终成为摆设。笔者基于近二十年电脑调色系统实际应用经验,真切体会到电脑调色的优势,本文将对电脑调色系统的优势总结出来,让业界对电脑调色有一个更加正确、深入的认识,提高对电脑调色技术的信心。同时电脑调色是由基础漆、色浆、分光光度计和配色软件、调色设备(调色机和混匀机)等多个部分组成的一个系统工程,每一个部分又有多种不同的配置方式,本文总结归纳了电脑调色系统各组成部分可能的多种配置方式并指出它们的优缺点,供涂料企业在采用电脑调色系统时根据自己的企业规模、投资预算、目标诉求等因素来选择最适合的系统配置。

1.前言

自上世纪六十年代开始电脑调色系统最先在北美涂料企业开始使用以来,经过半个多世纪的应用和发展,其技术已日趋完善,现已成为欧美等发达国家广泛使用的色漆生产方式。 从2000年开始欧美色浆公司为配合色浆的销售在我国大力推广一体化电脑调色技术,二十年来由于涂料企业和色浆、调色设备、配色软硬件供应商等各方的共同努力和电脑调色技术自身的发展进步,国内涂料界对这一技术已有了更全面的认识,国内许多大、中型涂料企业,特别是水性建筑涂料企业纷纷引进由机器色浆、分光光度计和配色软件、调色机、混匀机等组成的一体化调色系统,应用于零售店和工厂内的色漆的生产和销售,取得了一定的成绩,无论是零售店还是工厂都有一些实际应用。但是,总体效果还不太理想,真正使用较成功的企业并不多。绝大多数企业是在开始时信心满满,充满期待,投入了大量的人力和物力,但最后因各种原因在试用一段时间后纷纷放弃,设备闲置成为摆设或直接放入库房,造成生产混乱和资金浪费;甚至对该已经十分成熟、在欧美国家普遍使用的现代调色技术产生怀疑和误解,认为是被忽悠上了“贼船”。因此,到目前为止,二十年前就被国内涂料界一致看好的电脑调色技术在我国的实际应用水平还很低,绝大多数涂料企业仍然在使用传统落后的调漆釜(或拉缸)内的调色方式,与欧美发达国家仍有很大差距。

国内也出现了一些电脑调色应用非常成功的涂料企业,如南京天祥、上海中南、浙江曼得丽等。南京天祥涂料有限公司(下称天祥漆)自2000年在国内率先引进电脑调色系统,并将其成功地应用于零售店和工厂的水性建筑涂料和溶剂聚氨酯木器漆等全线产品的生产和销售中,至今已有整整十八年的时间。十八年来坚持做到无论是零售店小批量的零售还是工厂大批量的生产均完全采用电脑调色,不再在调漆釜(或拉缸)内调色,完全无调色洗缸废水产生,这在国内涂料企业中几乎是绝无仅有,因此被业界共认为是国内最成功应用电脑调色系统的一面旗帜和典范,并被世界知名涂料出版物《涂料工业(PCI)》、《涂料与油墨》等杂志和媒体进行过专题报导。十八年来天祥漆在消化吸收国外先进电脑调色技术的基础上,结合中国国情和本公司的实际情况,克服各种困难,坚持对电脑调色实践中出现的各种问题进行持续地探索、改进、创新和完善,形成了一整套适应企业的电脑调色系统:全线产品的电脑调色(从普通内外墙乳胶漆到高粘度弹性拉毛涂料和质感涂料;从家装用三桶五桶的小批量零售店调色到千吨级工程用涂料的大批量工厂调色;从水性建筑涂料到溶剂型木器漆)、生产清洁化(车间只生产白漆,无废水排放的环境友好生产方式)、品质优异稳定(综合考虑颜色的准确性、耐候性、对比率、同色异普等性能后的优选颜色配方)、成本经济(基础漆种类选择更合理、色漆零库存零浪费、减少加班、减少对调色工的依赖等)、提高服务水平(交货及时,颜色的准确性和重现性提高,几乎无投诉)。

十八年来,天祥漆在实际应用电脑调色过程中也遇到许多困难和不足,但是天祥漆坚持电脑调色不放弃,努力解决每个出现的问题,才达到了今天的应用水平,成为国内应用电脑调色系统的榜样。本文是基于天祥漆十八年来电脑调色实际应用体会,归纳出电脑调色的优势,让业界对电脑调色有一个更加正确、深入的认识;并根据调色实践中遇到的问题和解决方案,并结合国内外涂料同行的电脑调色的应用经验,分析总结了电脑调色系统各组成部分可能的多种配置方式并指出它们的优缺点,供国内涂料界同行学习参考,涂料企业在采用电脑调色系统时可根据企业的规模、投资预算、目标诉求等因素来选择最适合的系统配置。希望本文对国内涂料同行有所裨益,推动电脑调色技术在中国得到更好的应用。特别是在当前环保法律法规越来越严,涂料水性化进程越来越快的大形势下,采用电脑调色技术不仅对建筑涂料生产企业来说减少传统调色洗缸废水意义重大,对于其它水性涂料生产企业更加迫切。

2.电脑调色系统的优势

目前,大多数企业仍然使用传统粗放落后的人工调色方式进行色漆生产,如图1所示。其调色是调色师在没有配色仪器和配色软件的支持,没有经过现代调色理论的系统学习,仅凭多年的调色经验和感觉,将色浆加入到基础漆中,搅搅拌拌,以目测评定色漆与标准颜色的色差,再进行多次反复修正调整配制而成。这种调色方式通常只有一个目的,即颜色正确;而对颜色的遮盖力、成本、耐候性、条件等色(同色异谱)等许多其它重要特征则很少考虑,当然由于条件限制也很难顾及,并且同时还存在颜色的准确性和重现性差,调色速度慢,设备清洗产生的有色废水和废漆污染等诸多问题,很难适应现代涂料产业化的需求;涂料企业还面临着用工成本越来越高,调色师流动性大等挑战。总之,人工调色存在生产管理复杂,工作环境差,很难进行精细化成本控制,调色时间长,小批量调色成本高,浪费多,色漆质量不稳定,颜色准确性和重现性差,污染多等许多缺点。颜色将成为涂料企业未来的生产瓶颈并决定着企业的市场竞争力。   

图1 传统人工调色车间图2 现代电脑调色车间

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电脑调色由分光光度计和配色软件(包括颜色管理软件)、色浆、基础漆、调色设备(调色机和混匀机)等软硬件组成的一体化调色系统,如图2和图3所示。一般是按以下过程完成涂料的调色:先用分光光度计读取色卡上颜色数据信息,由配色软件计算出调色配方(也可能需要一到两次配方修正),调色机向基础漆的包装桶内按调色配方以体积为单位注入色浆,包装桶再在混匀机内混合均即可。

图3 电脑调色系统组成

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电脑调色从根本上克服了传统人工调色的诸多缺点,是现代涂料调色的发展方向,它具有许多传统人工调色无可比拟的优势。

2.1 生产清洁化,无污水排放,环境友好

电脑调色在涂料的包装桶内完成。调色机按配方把色浆逐个注入到涂料桶内,再由混匀机把每个涂料桶内的色浆与基础漆混合均匀。整个调色过程无需调漆釜、拉缸、搅拌机等设备,桶内的涂料和色浆也不会与外界的器物接触,所以不会产生难以处理的用于清洗设备的有色污水。因为生产车间只需要生产钛白含量不同的基础漆,一般也无需清洗,即使清洗产生的清洗用水也可循环使用。只要管理到位,合理组织生产可以做到整个生产过程无废水排放,是一种十分环境友好的调色方式。

在当前环保法律法规越来越严厉的大形势下,为了减少污染保护环境,采用电脑调色技术对于所有涂料企业将势在必行。对于中、小型涂料企业来说,很多可能根本就没有污水处理设施,传统的人工调色有色污水无法处理,排放将会面临巨额罚款,甚至可能构成犯罪,需要承担刑事责任。很多涂料企业将面临着因清洁生产和节能减排不过关而被淘汰出局的风险。只有采用电脑调色才能保证无污水排放,安全生产,不被政府关停。例如,华东某知名建筑涂料企业由于采用了电脑调色系统,在要求极高的市级化工园区内的新建水线涂料生产线就没有设计污水处理设施,通过了严格的环境评价,不但节约了短期的大额设备投资,而且还降低了长期污水处理费用。

对于中、大型涂料企业来说,大部分可能已经有了污水处理设备,但污水处理的成本也很高,据了解许多企业的吨污水处理成本在千元以上,采用电脑调色可以极大地减少污水,降低污水处理成本,提高水的利用率,节约宝贵的水资源。

目前在国内环保高压下,除建筑涂料以外的其它涂料由“油转水”的进程越来越快,许多传统油性涂料生产企业由于对污水处理工艺不太熟悉,投入又受限制,深感对于水性涂料调色废水的处理甚至比油性漆的废溶剂更难,令企业管理者非常头痛。采用电脑调色取代传统调色则是最好的解决方法,因此许多“油转水”涂料企业也正在考虑电脑调色。

2.2 严格按订单生产,色漆零库存、零浪费

传统人工调色实际生产数量往往会大于订单量。为了保证订单量,少的也要多生产5-10%;人工调色常需要返复校正,常会出现要一桶涂料而调出两桶涂料的现象,因此多的可能会超出50%甚至翻倍,日积月累会产生大量多出色漆的积压,增加原材库存甚至可能因超过保质期而报废。水性涂料还极易出现因调色时引入了更多微生物污染、长时间存放防腐剂降解而导致涂料腐败变质的风险,当再次调色回用时则会引起更大批量的涂料甚至整个生产线的微生物污染,产生不可估量的损失。笔者在参观许多涂料厂时常常看到车间一角,甚至整个车间堆放着各种大大小小、表面积满灰尘的容器,存放着调色余下的涂料,由于不容易处理,多年积累下来堆积如山。

电脑调色则只需准备好基础漆,色漆严格按照订单数量生产,客户预订多少,企业就生产多少,不可能出现多余的色漆,保证色漆的零浪费。同时由于电脑调色速度快,不需要无订单预先备货,因此可以做到色漆零库存,减少原材料资金成本。

2.3 生产周期短,交货及时

传统的人工调色在接到调色订单后,要经历下达生产任务、组织原材料、生产涂料、调色、罐装等过程;同时调色要靠调色师的经验,多次反复修正又花费很长时间;因此传统色漆的生产周期时间长,交货速度慢,生产效率低下,有时不能及时交货,严重时耽误了工程进度,降低客户满意率。

采用电脑调色方式后,我们可预先生产各种基础漆备用,接到调色订单后,无需生产涂料节约生产时间,预罐装或在线罐装节约了包装时间;同时电脑调色数据库里贮存了大量的颜色配方,加上配色软件强大的配色功能,可以快速计算出调色配方。这时只要按调色配方在基础漆中加入色浆,混合均匀即可快速准确地完成调色订单,省去了大部分涂料生产的工序和时间,同时也显著减少了调色阶段的耗时,让整个色漆的生产周期大大缩短,迅速响应了顾客的需求,及时交货。特别是对于越来越多的个性化调色小订单,或者由于施工场地限制、众多施工队分别进货等原因也常将大订单折成多批次的小订单,采用电脑调色更有优势。现国内采用了电脑调色系统的涂料企业大多数中、小调色订单可以在当天就能完成调色,少数大订单可第二天完成调色。

2.4 提高涂料的质量和稳定性

传统人工调色很大程度上取决于调色师的个人经验,方法粗放落后,调色不规范,不仅色浆使用随意,配方不合理,经常用互补色调色,而且基础漆的选择上很容易使用高钛白的基础漆来调较深的颜色,造成遮盖力严重过剩,基础漆和色浆的成本大幅增加的同时,还可能因涂料的颜料体积浓度(PVC)较大波动,而导致涂料的耐候、耐水等性能降低。

在此分享一个实际案例:某涂料企业为一外墙涂装工程提供灰色的外墙涂料,销售员投诉说涂料的遮盖力太好,一道就完全遮盖了,这样不仅严重影响了涂料销量,同时由于漆膜太薄也会影响涂料的使用年限,最终可能让企业的声誉受损。技术人员调查发现调色师是选用了白漆来调色的,实验室分别用白漆、钛白含量为白漆一半的基础漆、钛白含量为白漆30%的基础漆来调配同这个灰色,发现即使是用钛白含量仅为白漆30%的基础漆来调色,对比率也达到了0.98,遮盖力已经非常好了。这样基础漆中的钛白和调色用的色浆都不到原来白漆的三分之一,每公斤成本节约3元左右,一个不算太大的工程的原材料成本就节约了十几万元。该案例也许听起来匪夷所思,其实在我们涂料企业每天都在发生,因为对于采用传统人工调色的企业来说,调色师只要能把正确的颜色调出来,老板就已经很满意了,哪管你是怎么调出来的!并且绝大多数老板也只关心单支色浆的价格,不关心也想不到配色成本还有这么多门道!

传统的人工调色由于没有固定调色配方,所以颜色的准确性和重现性均受限,即使最终调出同上批次相同颜色,但因色浆配方不同很容易产生因“同色异谱”现象而出现“条件等色”,即仅在某种光源或环境下颜色相同,光源或环境(如早、中、晚或晴天和阴天)发生改变时可能出色差。

“同色异谱”的颜色其耐候性也必然存在差异,户外使用更容易出变色发花的问题。笔者曾帮助某涂料企业处理过这样一起投诉:外墙涂料施工完后局部修补使用了重新配色的涂料,工程结束后颜色完全一致,工程顺利通过验收;但使用了二年后发现修补的颜色和大面积颜色的色差越来越大,而引起甲方投诉。追索发现修补使用的涂料与原涂料不是同一个调色师调配的,虽然颜色外观一致,但调色使用的色浆配方不同,造成这两次调出的涂料耐候性不同,变色的趋势不同而造成的涂料在使用一段时间后出现发花现象。

总之,传统人工调色很容易出现的遮盖力过剩或不足、准确性和重现性差、条件等色、产品质量不稳定等质量问题,严重时会导致产品退货、顾客索赔,给企业带来经济上和名誉上的损失。

电脑调色是一种成本集约化、技术精细、数据化的现代调色生产方式,是由包括调色设备、配色仪器、配色软件、颜色管理软件、技术与质量管理制度组成一个集调色技术、生产管理、成本和质量控制于一体的电脑综合管理平台,它积累了涂料生产企业本身及色浆、设备、软件供应商提供的经验数据并不断更新的大数据系统为调色服务,用它指导、规范调色生产活动,选择最适宜的基础漆,最合理的色浆配方(同时考虑遮盖力、耐候性、成本等因素),能够保证调色成品达到质量稳定、成本最优化。

2.5 降低对调色师的过分依赖

传统人工调色的调色质量和生产进度严重依赖调色师的个人能力和经验,调色师的流动有时会严重影响企业的正常生产和经营,特别是近年来调色工的用工成本上升很快令许多涂料企业颇感头疼。传统人工调色的调色师的培养需要很长时间,一般需要三到五年时间,这也是调色人才的紧缺的原因之一。如今,80后、90后的年轻人逐渐成为社会各行各业的主力军,而传统涂料调色的工作环境脏乱、调色过程繁琐、工作时间无规律等导致新入行的年轻人数量寥寥。这些因素共同作用造成了涂料行业最紧缺的人才是调色师而不是工程师,许多企业因调色师的流动而造成生产困难。优秀的调色师紧缺,使得调色师的工资水涨船高。许多地区经验丰富的调色师的月薪已经涨到一万以上,高于工程师,给涂料企业增加了很大的用工成本。

电脑调色的关键是建立起来的集调色软硬件、调色技术规范等于一身的调色系统技术平台,它是调色的核心,降低了对调色师个人能力的要求和依赖。培养使用电脑调色系统平台上的调色师也相对容易,一般三个月到半年时间即可独立操作;同时调色师若离开了这个调色技术平台也很难发挥作用,因此调色师的流动相对较少,即使调色师流动对企业的生产经营产生的影响会较小。

2.6 生产更加灵活,减少加班,降低用工成本,增加员工的幸福感

现阶段我国涂料企业的批发商、零售商、建筑公司和施工队在节假日通常是不休息的,每天都可能向企业下调色订单。为了及时交货,传统人工调色的涂料企业通常是全员加班,每周能休息一天已经是好的,很多企业是一个月休息一到两天,否则会严重影响企业的经营。加班让企业用工成本成倍增加的同时,也让职工特别是年青员工缺少幸福感,对于九零后、零零后的年青人来说甚至很难接受。

采用电脑调色则大不一样:基础漆可安排在正常工作日预先生产,放在库房备用,企业只要在节假日安排一定数量的调色师值班(工作日调休),其他生产、质检等相关人员均可以正常休息,大大节约了用工成本,企业员工可以同公务员一样安排作息时间,极大地增加了幸福感,同时又不影响色漆的订单完成,提高了与同类涂料企业的竞争优势。

2.7 降低成本,提高经济效益

涂料的综合成本包括原材料成本、人力成本(含加班成本)、生产成本、资金成本、废品损耗成本、污染治理成本、安全环保风险成本等许多方面。

涂料的原材料在总成本中所占的比重最大,特别是近几年原材料成本大幅上涨、涂料市场竞争日益激烈的新形势下,原材料成本占总成本一般在50%以上,中小企业可能会更高。采用传统人工调色的涂料企业往往只看色浆的绝对价格,一般不管也不知道具体某个颜色的价格。电脑调色用色浆(以下称为机器色浆)由于对色强、色相、流变性、保湿性等控制得更加严格,价格可能较普通色浆高出10-20%,若只比较色浆的单价肯定没有优势;并且机器色浆由于是按体积注入,所以常按体积升为单位报价,而普通色浆通常以重量单位公斤报价,色浆的比重一般大于1kg/L,无机色浆甚至达到2kg/L,因此从数值上看机器色浆就更贵。甚至有人认为采用电脑调色是色浆公司的套路:诱导涂料公司上电脑调色这条“贼船”后就要源源不断地购买色浆公司的机器色浆。其实色漆的原材料成本主要由基础漆、色浆、调色配方共同决定,人工调色的调色配方由于没有调色软硬件的支持,仅靠不太靠谱的经验很难做了科学合理,如2.4中案例所述由于基础漆的选择不合理,不但基础漆价格高出很多,色浆用量也成倍增加,因此总原材料成本大幅增高。此外人工调色经常发生的互补色调色也是对价格昂贵、色彩鲜艳的色浆的一种浪费;加上调色多出色漆的浪费、更高废品损耗、更多质量投诉风险等因素来综合考虑,传统人工调色的总原材料成本会更高,而且可控性差,波动大,也很难计算出每个颜色的最终价格,是一本糊涂帐。电脑调色则基于大数据的支持和配色软件强大的计算能力快速提供最优的调色配方,选择最合适的基础漆,故综合成本会更低。

此外电脑调色可能通过提高调色效率、降低对调色师的依赖、减少加班等来降低人力成本;通过更加合理、弹性、有序地安排生产来减少生产成本;通过减少色漆的库存等减少资金成本;通过减少洗缸有色污水等来降低污染治理成本和安全环境风险成本等。总之,电脑调色较传统人工调色更有成本优势。

2.8色漆的成本计算更加精细,提高企业的管理水平

色漆的材料成本主要基础漆和色浆构成,浅色的色浆成本可能较低;但中、深颜色,特别是外用耐候性要求较高的较鲜艳的红、黄、橙等色域的色浆成本则很高,甚至可能超过基础漆的成本;有些用到外用有机色浆的浅色成本也很可观。因此不同颜色涂料的材料成本相差很大,工程竞标应按不同颜色报价,否则很可能会出现利润降低,甚至出现亏损。

传统人工调色时由基础漆种类和色浆配方均不明确,最终材料成本则较难统计,更不可能在还没有进行实际调色之前就计算出色漆的原材料成本,只能根据经验估算材料成本来报价,但这种估算非常粗略,误差可能很大,不利于经营管理。而采用来电脑调色色漆的成本计算则非常快捷简单,只要输入色卡代号或用分光光度计测量颜色,系统就可以马上计算出基础漆的种类和调色配方,并且自动计算出总的材料成本,非常有利于工程报价,不容易出现报价过高不利于竞标或报价过低造成利润受损的情况。

同时采用电脑调色系统后可以到逼涂料企业提高原材料控制、过程控制、生产流程控制等各环节的管理水平,还可以同企业ERP系统联用,让调色部门的信息化管理与全公司同步,提高企业整体生产管理的信息化水平,可促使企业真正升级上台阶。

3.电脑调色的系统配置

电脑调色是由基础漆、色浆、分光光度计和配色软件、调色设备(调色机和混匀机)、等多个部分组成的一个系统工程,每个部分又有多种不同的配制方式,各有特点;并且也并非是每一个组成部分都缺一不可,涂料企业可以根据需要省略掉部分组成单元。例如在零售店的电脑调色通常就没有配置分光光度计和配色软件,而是由涂料企业在工厂内先用分光光度计和配色软件预先做好了调色配方,零售店只要按调色配方在调色机上完成电脑调色即可。

电脑调色可应用在涂料的生产工厂、库房及零售店等各个环节完成,因此有人将电脑调色又细分为零售店、库房和工厂用电脑调色系统。它们虽然在系统配置上有鲜明的特点,但是也并没有严格的界限,涂料企业完全可以根据自己的规模、投资、诉求和厂情来选择最适合的调色系统配制,不受这些分类的禁锢。实际上国内许多涂料企业就是在不同发展阶段选用不同系统配置,不同产品选用不同系统配制以及多种不同系统配制同时使用的方式进行电脑调色。这些不同系统配制的最大共同点是色浆由调色机以体积计量的方式直接注入包装桶内来完成调色。

电脑调色适合于大、中、小各种规模和各种技术、经济实力的涂料企业和各种批量的调色订单,并非仅有大企业才能够使用。只是不同投资、条件、性质的企业应该选择不同的系统配置,以适应本企业的需要。对于技术和经济实力较弱的小涂料企业可采用手动机或零售店用自动调色机;对于技术和经济实力较强的中型涂料企业可采用多支色浆可同时注入的工厂或库房自动调色系统;对于技术和经济实力强的大型涂料企业可采用TDF(tinting during filling system)在线调色系统(基础漆和色浆同时注入),如图4所示。还可以根据需要灵活同时采用上述调色系统中的两或三种用于处理不同批量、不同产品的调色生产任务。

以下分别对电脑调色系统的各组成元素的配置分别进行讨论,供涂料企业在采用电脑调色系统时借鉴参考。  

图4 在线调色系统(TDF-Tinting During Filling)(左-示意图,右-生产线)

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3.1基础漆

3.1.1基础漆品种

基础漆是用于调色的半成品,不同基础漆的主要区别是钛白含量的不同,但它们在添加色浆之前是一般看起来都是白色的。

对于零售店和工厂预罐装的基础漆可根据钛白粉含量的不同,一般可分为3-5种:白色基础漆—用来调浅色,也可以作为白漆直接使用;零钛白基础漆—用来调深色和鲜艳的颜色;半白基础漆—钛白含量在白色基础漆和零钛白基础漆之间,根据钛白含量的不同一般可以设计1-3种,用来调配不同明度的中间色彩。零钛白基础漆和半白基础漆虽然在外观上看也是白色的,但不可作为成品使用,因为其遮盖力不足。

基础漆的品种越多,调色成本可能会越经济,但库存量增多,所需的场地也越大。因此企业应在成本与库存之间找一个平衡点,选择最合宜的基础漆的种类。例如,零售店调色和工厂小众产品的基础漆可以少一点,一般3-4种即可;工厂和库房调色用大众产品由于批量较大,基础漆的品种可以多一些,4-5种会更好;对于特大工程大批量的某一颜色甚至可以特别生产一种钛白含量的基础漆调色来进一步优化配方成本。根据需要,有时也可生产一些彩色基础漆来降低大批量深色漆的调色成本,同时可优化色漆的性能。

对于工厂在线调色,其基础漆的罐装和色浆的注入同时进行,则只要两种基础漆:白色基础漆和零钛白基础漆,在线罐装时根据调色配方两种基础漆可进行任意比例的无级搭配,即可以有无数种钛白含量的基础漆,来达到最佳的遮盖力与成本的平衡。

3.1.2 基础漆的包装

基础漆的包装可以选择多种容量,一般有1升、5升和15-18升三种,美国一般有1/4加仑、1加仑和5加仑(1加仑=3.785升)。小于1升时太浅颜色可能难以调准,大于18升时会超过混匀机的最大尺寸要求。包装桶的形状一般要求是圆柱形,其它形状可能难以放入混匀机内,也会增加混匀时间,影响生产效率。

基础漆的罐装时应预留一定空间:一是加入的色浆需要占用一定空间,二是保留一定空间来提高混匀的效率。由于不同深浅的颜色加入的色浆量不同,因此基础漆的罐装量应随钛白含量的减少而减少。总体来说,在加入色浆后还应保持不小于5%的空间较好。对于采用搅拌式混匀调色线还需要考虑搅拌装置的尺寸大小和搅拌速度,以免在搅拌混匀时涂料逸出。

预先罐装基础漆在调色时要打开桶盖加入色浆,这就需要考虑桶盖的形式。对于1升和5升包装桶一般有两种处理方式:一是撬开桶盖加入色浆,另一种是用打孔器(调色机自带或另配)打一个小孔,通过小孔加入色浆,再塞入一个配套小盖堵住小孔后在调色机里混合均匀。更大的包装除前述的两种方式外更常用的处理方式是盖中盖,即在大桶盖上再设计一个小盖,在调色前旋开小盖后加入色浆,加完色浆后再旋上小盖混合均匀;因为大包装撬开桶盖比较麻烦,打孔容易使桶盖变形,采用盖中盖的形式更方便,但包装成本略有增加。采用盖中盖的形式时小盖的位置和大小应同调色机配套,确保调色机注入色浆不会外逸。北美5加仑包装一般也是采用这种盖中盖的形式。在线调色因基础漆和色浆都是在压盖前注入的,则不需要考虑这个因素。

3.1.3基础漆的展色性

基础漆同色浆必须具备良好的展色性,否则不仅会出现颜色发花的投诉,而且配色软件也无法正确计算调色配方。展色性最常用的检测方法是指研法:在基础漆中加入1-2%的色浆,搅拌均匀后制板,当漆膜接近表干时,用指腹在漆膜上研磨30次左右,待漆膜完全干燥后,比较指研过的部位与未研磨部位的色差;如果无色差,则说明基础漆同色浆的展色性良好。展色性差的基础漆不能用来调色,只能通过添加润湿、分散助剂等来调整基础漆的配方,通过展色性评估后才能用来调色。

由于展色性对于基础漆来说非常重要,所以不仅在采用调色系统开始时需要检测展色性,还应该对生产的每个批次的基础漆都要进行展色性评估,因为原材料波动、生产过程中混入其它涂料或原材料都可能破坏展色性,导致调色困难。

影响基础漆展色性的因素很多,重要因素之一当然是色浆应具备优异的展色性。当展色性不佳时最常用也非常有效的方法是增大润湿剂的用量或试用其它润湿剂来改善,但这种方法在许多情况下也并不能解决问题,实际上基础漆里几乎所以原料都可能对展色性产生影响。除润湿剂以外,其它影响较大的还有乳液分散剂增稠剂等。通常乳液的疏水性越强展色性会越差,特点是无皂乳液更要注意;疏水共聚物分散剂较均聚物分散剂具有更好的展色性;增稠剂则以纤维素醚类增稠剂的展色性为最佳,缔合型增稠剂的展色性则较差,且高效低剪类缔合型增稠剂的展色性最差。调色用基础漆的生产管理对于展色性也会产生严重影响,有时实验室评估展色性良好,但在大生产时可能出现展色不良,不同涂料共用同一调漆釜或同一管道导致其它涂料或原材料混入基础漆中可能会导致展色性破坏。笔者曾实验过在一公斤的基础漆中加入几滴其它的涂料后,展色性完全破坏而不能用来调色,特点是碳黑色浆。

3.1.4基础漆色强和色相的控制:

基础漆色强和色相保持稳定是电脑调色准确性的保证,因此必须对基础漆的色强和色相进行严格控制,特别是对于零售店调色用的基础漆,因为零售店没有调整配色配方的能力,调色配方是固定不变,基础漆只有保持色强和色相稳定不变,才能保证最终电脑配色的准确性。

影响基础漆色强和色相稳定性的因素众多,最主要的影响因素有:

A.涂料的颜色体积浓度(PVC):一般规律是PVC越低越稳定,PVC越高基础漆的波动会越大。所以PVC越高的涂料通常颜色的准确性越差,波动越大。

B.钛白粉:基础漆的色强主要由钛白粉决定的,色相也受钛白粉的粒径及粒径分布的影响很大,因此钛白粉的稳定性决定了基础漆的稳定性(零钛白基础漆除外)。因此生产调色系统基础漆的钛白粉必须使用稳定高质量的钛白粉。众所周知,目前国产钛白粉同进口钛白粉的差距还很大,特别是稳定性,国产钛白粉通常粒径和粒径分布波动大,带来色强和色相的波动。笔者曾对国产钛白和进口钛白在PVC为65%的工程外墙漆中进行实际生产对比,发现用进口钛白在近一年时间的几十个批次间色差DE可以控制在0.5以下,且绝大多数在0.3以下,重复配色时调色配方无需调整,直接使用;使用国产钛白粉则色差DE经常在0.5以上,许多超过1.0,重复配色时需要对原调色配方进行微调修正后才能进行配色。

因为钛白粉的含量越大,基础漆的波动会越大,因此不同基础漆中白色基础漆的稳定性最差,更值得关注;零钛白的基础漆则波动则较小,除非投料错误,一般色强和色相会非常稳定。

C. 填料:对于PVC较高的涂料,填料用量较大,填料的细度和色相波动对基础漆的色强和色相也会产生较大影响,特别是越细填料,如煅烧高岭土等。采用遮盖聚合物替代超细填料对于基础漆色相和色强的稳定性大有裨益。

D. 其它因素:影响基础漆色强稳定性的因素还有许多,例如生产投料的重量最否准确,包装重量误差,贮漆釜内基础漆是否均匀等。特别要强调的是由于生产基础漆的釜内底部会有死角,很难充分搅拌均匀,导致前几桶基础漆的色强同后面包装桶不一致而产生桶间色差,因此保持每釜先放出三到五桶,再从上部加入釜内重新搅拌均匀是保证每桶色强完全一致的好习惯。

检测基础漆稳定性方法各公司会略有不同,现最常用的方法是在基础漆中加入一定比例的碳黑色浆,搅拌均匀后制板,指研评估其展色性良好,待试板完全干燥后,比较批次样与标准样的色差是否在允差范围之内,若ΔL为正,说明批次样色强比标准样强,反之则弱;若Δb为正,说明批次样比标准样偏黄相,反之偏蓝相;Δa一般变化较小。基础漆稳定性控制标准也因厂而异,一般来说色差DE小于0.5即可,因为一般机器色浆的色差控制标准为0.5-0.7。对于有些特别敏感的颜色,如浅灰色要求则更高,最好将基础漆的色差DE控制在0.3以下。

对于色强波动的基础漆,可通过色浆的分配系数进行调整。如果ΔL为正值,则分配系数应大于1,即各种色浆按比例增加;如果ΔL为负值,则分配系数应小于1,则各种色浆按比例减小。色相变化一般是偏黄或偏兰,可以通过向基础漆中加入少量碳黑和铁黄色浆进行微调。

对于零售店调色来说,基础漆的色强和色相保持较高的稳定性是可行也是必要的,对于工厂调色则另当别论。特别是近年来由于国内建筑涂料绝大数使用国产钛白粉,要保持基础漆的色强和色相长期稳定几乎是不可能的;使用进口钛白粉,价格又难以承受。故现在普遍的做法是:使用国产钛白粉生产基础漆,在基础漆检测时对色强和色相的波动进行评估,做到心中有数;若色强和色相波动较大,超过企业内控标准要求时,则在每次调色时先用第一桶涂料进行调色配方的修正确认,再进行批量调色。

3.2机器色浆

电脑调色用机器色浆同人工调色用普通色浆在许多方面是相同的,选择时需要考虑和评估色浆的展色性、着色力、色空间、耐候性、遮盖力、耐碱性、环保性、价格等参数。机器色浆还应特别关注以下性能:

A.色强和色相的稳定性:机器色浆色强和色相的稳定性比基础漆的稳定性更加重要,因此机器色浆对稳定性的控制比普通色浆要严格得多。一般要求色浆批次间色差波动应控制在0.7以下,最好在0.5以下,特别是对高着色力的碳黑色浆的色强控制尤为重要,否则会对调色留下严重隐患,一是因为碳黑的着色力最强,另一原因是碳黑是常用的色浆,大多数颜色都或多或少要加入一定量碳黑色浆。色浆公司对色强的控制没有统一的方法,通常是在标准白漆中加入2-3%的色浆来比较,这对于大多数色浆来说可能合适,但对于碳黑来说这种加入量则可能太大,调出的颜色是深灰色,色强波动对这种深灰色的颜色影响较小,不利于色浆色强的严格控制。因此对碳黑色浆的检测应降低色浆用量,让最终颜色为浅至中灰色来评估效果较好。

B.流变性:机器色浆是按体积注入的,因此必须保持流动性和防沉性的平衡,触变性太强可以提高防沉性能,但会影响体积注入的精度;流动性太好会降低防沉性,影响调色的准确性。因此机器色浆应对色浆的流变性进行严格设计和控制。

C.保湿性:机器色浆应有足够保湿性,保湿性差一是可能造成色浆喷嘴堵塞,影响色浆注入精度和色浆偏离外逸;还可能在色浆罐的内壁干结,再掉入色浆内,最终色浆固体颗粒混入涂料中,造成涂料施工后在墙面产生一个个色点发花的投诉。

D.色强与颜色明度、包装、调色机精度的适应性:人工调色用普通色浆一般色强越高越好,但机器色浆则不一定,应当综合考虑包装大小、调色机的精度、颜色深浅等,选择合适色强的色浆。高着色力的色浆如碳黑可适当降低色强,或选用高、低色强的两种色浆,高色强的色浆用来调深色,低色强的色浆用来调浅色。

E.消泡性:机器色浆在加入调色机之前要混合均匀,消泡性差的色浆内会产生大量气泡,导致注入色浆的实际体积减少,颜色变浅。因此机器色浆应具有更好的消泡性能来保证颜色的准确性。

3.3分光光度计和配色软件

分光光度计也叫分光测色仪,如图5所示,它是一个颜色数据测量的仪器,它读取样品(色卡或样板实物)在各波长(一般在可见光波长范围内)的光谱反射率数据,并将这些颜色的特征传送给配色软件,作为配色软件的输入。 

图5 分光光度计

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配色软件可以分为二类,一类是由配色软件公司或分光光度计厂商提供的基础配色软件,购买分光光度计时一般不会赠送,而需要单独购买;另一类是由色浆生产厂提供的颜色管理软件,有时也称其为调色软件,色浆公司一般会赠送给涂料企业。这两类配色软件各有优缺点。

基础配色软件必须同分光光度计联用,使用时先将各种色浆制成不同颜料浓度的涂膜,通过分光光度计读取这些颜色的特性数据并贮存取来,然后用分光光度计读取欲配制的标准颜色的数据,电脑便可以自动计算出色差在一定范围内的一组颜色配方,并给出这些配方同标准色卡的色差值、遮盖力和配方成本等信息。这种软件的特点是灵活性强,用户可以根据自己的需要灵活选择色浆系统,灵活选择配方;但同对使用者的要求会更高,配色软件的价格也较高,较适合大中型涂料企业的工厂调色使用。

颜色管理软件是色浆生产厂提供的基于色浆公司的某一色浆体系的调色软件,这一色浆体系的各种色浆的颜色特性数据已由色浆厂读取并贮存在软件内,用户只要用分光光度计读取标准色卡的颜色数据,就可以计算出颜色配方,这些配方通常是从贮存有上万个经验证过的颜色配方库中检索并加以修正出来的,因此配方更为合理。颜色管理软件还可以不与分光光计联用,只要输入色卡的代号,查找出颜色配方就可进行调色,这个颜色配方是经过验证,综合考虑了遮盖力、耐候性能、价格等性能,优化后形成的调色配方。这种软件的特点是投入低,操作简单,但灵活性稍差,色浆系统不可调整,较适合中小企业及零售店调色使用。

需要说明的是,由于配色理论和软件算法的局限性以及基础漆和色浆的波动等因素,配色软件计算的调色配方可能不一定能达到企业的色差要求,这时需要用配色软件对原调色配方进行一次到二次修正。一般说来,浅色配色软件给出的调色配方更加准确,许多可以无需修正,或仅需一次修正;深色由于遮盖力较差的影响配色软件给出的调色配方误差会稍大,修正次数可能更多,有时甚至需要根据经验进行人工修正。所以我们应该正确地看待分光光度计和配色软件的作用,既需要它为配色做出预测与指导,但又不能完全依赖迷信它,或者因为有些颜色需要多次修正而否定它的价值。

分光光度计和配色软件的主要供应商有德塔爱色丽、美能达、可立配等,不同配置价格从几万到几十万不等,在电脑调色系统组成中属于投资较大的一个部分。国内零售店一般均没有配备分光光度计和配色软件,在调色较发达的欧美国家许多零售店面为了提供更加个性化的颜色服务也配备了分光光度计和配色软件。我国中大型涂料企业可以根据需要和投入选择不同配置的分光光度计和配色软件。

对于小型涂料企业来说,由于受到投入或人才限制可以不用购买分光光度计和配色软件,并不妨碍企业采用电脑调色,因为机器色浆公司均可提供数以万计的颜色配方,涂料企业在配色时可以先对照色卡找出相近的颜色配方或根据色卡代号直接找出颜色配方,在第一桶漆内配色,根据基础漆的色强大小确定色浆的分配系数并修正色相即可确定调色配方,同样可以完成电脑配色任务。现国内许大、中城市的建材市场均有这种电脑调色服务中心就是按这种方法进行电脑配色的。这些颜色服务店均没有配置分光光度计和配色软件,仅配置了手动调色机和混匀机,有些甚至混匀机也没有配备,总设备投资少的才几千元人民币。这种店面一台调色机一天可以调出几十个颜色,几吨涂料,不但对店面自己的涂料调色,而且对整个市场的其它品牌的涂料做调色服务,小的涂料企业完全可以借鉴这种方法进行电脑调色。因此说采用电脑调色无关企业规模,无关投资大小,并不是只有大涂料企业才有能力采用电脑调色系统,关键是企业的决心。

3.4调色机

色浆注入设备又称为调色机,可分为手动调色机和自动调色机。

手动调色机调色如图6所示,又分为立式和台式两种,它是按如下操作完成配色的:首先通过颜色管理软件或颜色配方簿中查出待调颜色的调色配方,再用手工按配方的用量通过调色机上的标尺按体积计量(单位通常是美国流体盎司-Y),将所需的色浆一支一支地加入到基础漆中混匀即可。其特点是价格低,操作简单,维护容易,但效率较低,适用于个体、小企业和零售店面的小批量调色。现活跃在国内城市建材大买场内的颜色服务中心绝大数均采用这种调色机,其每天的调色量要比配备了自动调色机的大涂料公司的调色店大得多。有些发达国家的涂料专买店也都用这种手动调色机,而且一个店面常常配备三、四台。说明手动调色机虽然看起来简单,但很实用,熟练使用时单人单机每天也可以调出2到3吨涂料。                    

图6 手动调色机(左-立式,右-台式)图7 零售店用自动调色机

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自动调色机按其工作效率一般又分为零售店用小型自动调色机(如图7所示)和工厂或库房用大型机自动调色机(如图8所示)。自动调色机的色浆注入完全由计算机控制完成,效率高,但投入大,对维护人员的要求较高。适用中大型涂料企业的工厂、库房、建材超市等场所的调色。     

图8 工厂或库房用自动调色机

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零售店用自动调色机的特点是色浆罐的体积较小,结构紧凑,点用空间小,色浆注入速度稍慢(可能是单支注入),效率介于手动机和工厂用自动调色机之间,特别适合于零售店使用。目前国内大的涂料公司如立邦、多乐士的调色店大多采用这种调色机,因为这些大公司在全国各地均配备有专业的设备维修人员,同时自动调色机可以提升店面形象。对于国内大多数涂料企业来说这种配置则不一定适合,因为后期的维护成本(人力成本+出差费用)会难以承受。2000年以前,由于市场上工厂用自动调色机供应很少,国内许多涂料公司的工厂也使用这种零售店用自动调色机调色,单机一天最多也能调出三到五吨涂料。现如今许多涂料企业的工厂、库房或实验室仍使用这种调色机用于小批量、小品种的调色。

工厂用自动调色机的特点是色浆罐的体积大,色浆的注入速度快且多支色浆同步注入,因此调色机的体积较大,调色效率高。这种调色机的色浆罐通常有不同的体积配置,体积稍小的的色浆罐(3-5升)用来装一般用量的有机色浆,体积大的色浆罐(10-50升)用来装用量大的色浆,如铁黄、铁红和碳黑色浆,也可以将两个色浆罐装用量特别大的某一支色浆,这样一支色浆可以通过两支泵同时注入,速度更快,效率更高。对于TDF在线调色来说一般也使用这种自动调色机,区别主要在于因为色浆的用量更大,通常会使用外置色浆贮罐与调色机连接。

在选择调色机时还应考虑以下一些参数和配置:泵的类型(活塞泵、波纹泵和齿轮泵)、色浆注入精度(1/48Y,1/96Y,1/192Y,1/384Y,1/768Y等)、色浆流量(ml/min)、色浆罐个数(12-20)和体积、单次注入还是同步注入、是否有喷嘴保湿设计、激光定位装置、打孔器、罐内搅拌装置和底部回流等。

从以上分析来看,虽然手动机、零售店用自动调色机和工厂用自动调色机各有优缺点,各有不同使用推荐,但并没有严格的使用界限,涂料企业的工厂调色完全可以根据企业自身情况来确定选择。根据多年来采用电脑调色的涂料企业的实践经验,最好的方式是多种调色机同时使用,分别用来处理不同类型的订单,充分发挥各自的优势。

由于调色机加入色浆的精确性对于颜色的准确性有决定性作用,调色机长期使用由于设备磨损、色浆内机械杂质等因素会影响色浆注入精度,所以应当定期或在出现颜色异常时应对调色机进行清洗和校正。

从硬件配置来看,区别人工配色还是电脑配色的最重要的标准就是看是否采用调色机调色。因为即使没有配置分光光度计(实际上利用了工厂或色浆公司的分光光度计和配色软件),只要有调色机就可以将色浆按配方以体积计量方式注入包装桶内完成电脑配色。

3.5混匀机

混匀机是将基础漆和色浆混合均匀的设备,一般分为两类,即振动式混匀机(如图9所示)和双轴向旋转式混匀机(如图10所示)。振动式混匀机(Shaker)是通过上下机械振动使基础漆和色浆混合均匀,其噪音较大,效率稍低,更适合零销店用1升和5升的小包装,还可同时混合多个小包装;双轴向旋转式混匀机(Mixer)是通过类似如地球的“自转”和“公转”二个方向的旋转来混合基础漆和色浆,它的噪音小,混合效率高,耐用性更好,特别适合工厂和库房用大包装调色。            

图9 振动式混匀机 图10 双轴向旋转式混匀机

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对于零售店电脑调色一般配备一台混匀机即可,但对于工厂和库房调色调色则一般一台工厂用自动调色机需要配备3-5台混匀机较好,因为总体来说调色机色浆的注入速度更快,混匀机混匀耗时则较长,调色速度的瓶颈在混匀速度上。这些混匀机单个并列使用,靠人工将涂料在混匀机中搬进搬出,劳动强度较大。为了降低劳动强度,可以为这些混匀机配备机械手,同混匀机一起组成调色混匀工作站。混匀工作站一般有两种型式:一是旋转式混匀工作站(如图11所示),它是由一个机械手和弧形排列的3-5台混匀机组成,另一是直排式混匀工作站(如图12所示),它是由一个机械手配一台混匀机为一组,3-5组直线排列组成一个工作站。      

图11 旋转式混匀工作图12 直排式混匀工作站

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选用混匀机时应考虑和评估噪音、最大涂料承重、包装尺寸范围、手动或自动压紧、是否回位、混匀时间设置、是否有自动危险报警停止功能等参数。

混合时间同混匀机的效率、基础漆和色浆的相容性、基础漆的粘度等因素有关,普通涂料一般1到2分钟即可,高粘度的弹性拉毛涂料、质感涂料、水性多彩基础漆则需要更长混匀时间,可能需要3-5钟。具体最佳混匀时间需要实验来确定:将加入了色浆的基础漆在混匀机中分别混匀30秒、1分钟、2分钟、3分钟、5分钟、10分钟后,刮板制膜,进行指研实验并比较干、湿漆膜的颜色深浅(色浆和基础漆的展色性良好时混匀时间越长颜色越深,完全混匀后颜色不再随混匀时间的变化而变化),通过指研实验且干湿膜颜色相同的最短时间即为完全混匀时间,再在这个最短时间的基础上适当延长即为最佳混匀时间。若混匀时间越长,颜色越浅则说明基础漆同色浆的相容性不佳,则需要对基础漆的展色性进行调整。这也是除指研法外的另一种检测色浆同基础漆的展色性的方法。

基础漆同色浆在调色机内混匀后粘度可能降低、基本不变或增加,同色浆加量、基础漆和色浆性质等有关。一般浅色由于色浆加入量较小,粘度变化不大,中、深色彩随颜色变深,色浆用量增大,大多数情况下粘度会降低,有些深色漆降低20-30KU都是正常的,主要由基础漆的增稠体系决定的。一般以纤维素醚为主增稠剂,粘度变化较小,而以缔合型增稠剂特别是高效中低剪缔合型增稠剂为主时粘度变化会很大。粘度稍有增加也有可能,但粘度大幅增加,甚至不能流动(又称为“振凝”)则说明基础漆的机械稳定性可能不佳,需要对基础漆的配方进行调整。

混匀时有个细节需要提醒大家注意:比重较轻的碳黑色浆和有机色浆或当基础漆的粘度较高时(如弹性拉毛涂料),色浆注入包装桶后往往会浮在基础漆表面,这样在混匀时总会有少量色浆会流入桶盖的边角而很难完全混合均匀,影响颜色的准确性和开盖后涂料外观。为了克服这个问题,现国内对预罐装基础漆的解决方法是在注入色浆前将基础漆的包装桶先倒置过来,让基础漆先充满桶的内壁,再注入的色浆就可以完全混合均匀。对在线罐装基础漆有二种解决方法:一是将基础漆分成先和后二段加入,中间加色浆;二是采用如图13中左侧的在线调色搅拌器。

对于小企业和个体调色店,若不想投资混匀机,也可以采用图13中的电动搅拌器或手动搅拌器来混匀,这样采用电脑调色的最小投资是仅几千元的手动调色机了。   

图13 电脑调色用搅拌式混匀器

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4.结语

电脑调色同传统人工调色相比具有环保、效率、成本、质量等许多优势,是中国涂料企业未来色漆生产的必然趋势,电脑调色系统有多种不同配置可供不同规模的涂料企业灵活采用,投资小可几千元,大到数百万元,并且每种系统配置各有优缺点,即使是数百万元在线电脑调色系统也有其局限性,因此只要不苛求完美,任何规模的涂料企业都可以选择适应自己的系统配置方案来进行电脑调色,满足日益严厉的环保法律法规的要求和色彩个性化的市场需求。

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