鋁陽極氧化染色配色預估系統(tǒng)的建立

江富誠，張政乾*，林舜得

（臺灣永光化學工業(yè)股份有限公司，臺灣 桃園）

目前，顏色多樣化的鋁陽極產(chǎn)品已隨處可見，如數(shù)字行動裝置、機車握把與自行車零部件等，其顏色的應用相當多變，因此衍生出如何快速應對高科技產(chǎn)業(yè)顏色多樣化的問題。但欲快速配色，至今仍有不少困難。在當前鋁陽極染色的研究中，多偏重在染色異常問題的改善與多色染色的技巧上，而對于如何提升配色效率及其實際應用則較為缺乏。

本研究擬分2 個階段進行。首先，使用不同染色濃度的染料進行染色，然后運用測色儀進行CIE 色系L*、a*、b*值測定；接著進行不同染色時間測定，并利用統(tǒng)計方法找出適當?shù)姆匠淌竭M行預估。若可達成目的，則可為業(yè)界遭遇的配色難題以及染料挑選和應用，提供最直接的幫助。

1 實驗

1.1 材料和設備

試片為1050 鋁片，規(guī)格40 mm × 50 mm × 0.5 mm。NaOH、Na2CO3和H2SO4，市售；Z701 封孔劑，染料EVERANOD YELLOW L-03 和EVERANOD RED L-01，臺灣永光化學。

直流電源整流供應器(30V、20A)，Human DC Power Supply 特規(guī)，P-20 型冷卻水循環(huán)裝置(0 ~ 30 °C)，勝興儀器；DENG YONG G-20 恒溫槽(30 ~ 99 °C)；Precisa XS 625M 電子天平(精確到mg)；KONICA 2500d 型測色儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 前處理

(1) 堿處理：將鋁片浸泡于55 °C 的4 g/L NaOH + 20 g/L Na2CO3溶液中脫脂3 min，然后水洗。

(2) 酸中和：室溫下浸泡在濃度為20%(質(zhì)量分數(shù)，下同)的HNO3溶液中30 s，然后水洗。

1.2.2 陽極處理

將前處理后的鋁片置于20 °C 的20% H2SO4溶液中，在電流密度1.3 A/dm2下處理40 min，然后水洗。

1.2.3 染色

第一組：鋁片浸泡于55 °C、3 g/L 的兩種染料中各1、2、4、8、16 和30 min，然后水洗。

第二組：鋁片浸泡于55 °C、不同濃度(0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0 和5.0 g/L)的兩種染料中，染15 min，然后水洗。

1.2.4 封孔處理

將鋁片浸泡于70 °C、5 g/L Z701 封孔劑中15 min，然后水洗、烘干。

1.2.5 測色

使用測色儀進行測色。

1.2.5.1 現(xiàn)用光源與判色方法[1]35

戶外太陽光為最容易取得的判色環(huán)境，但各地區(qū)光源不同，所以容易造成判定上的差異。目前有發(fā)展出數(shù)種人工光源，如：(1)A 光源，又名鎢絲燈光源(絕對溫度約為2 854 K)；(2)C 光源，約為北方仰角45°白云所呈現(xiàn)的光，但已逐漸被D65 光源所取代(絕對溫度約為6 740 K)；(3)D65 光源，近似平均自然日光(絕對溫度約為6 500 K)；(4)F 光源，為日光燈管所產(chǎn)生的光源。但于配色使用上，目前最常用的為D65 光源。

明白色彩原理與光源的差異性之后，本研究將使用業(yè)界常用的D65 光源，包含鏡面光方式進行數(shù)據(jù)測定，以求數(shù)據(jù)的正確性。

1.2.5.2 CIE L*、a*、b*的定義[1]32

在CIE1976 L*a*b*色彩空間中，L*代表明度值，a*與b*則分別表示不同象限之色彩坐標。L*為理想的明度軸，0 為理想黑，100 則為理想白。a*則表示紅–綠坐標，正數(shù)時為紅色，負數(shù)則為綠色。b*則表示黃–藍坐標，正數(shù)時為黃色，而負數(shù)時則為藍色。

1.2.6 分析

根據(jù)染料上色形態(tài)，選定二次方程式為統(tǒng)計基礎，找出適合的預估方程式。輸入相關(guān)數(shù)據(jù)于Excel 軟件，繪成圖表并帶出L*、a*、b*值預估方程式。

1.3 特性檢驗

本研究采用兩組試驗來搜集計算機色光判定結(jié)果，并以EXCEL 換算方程式，藉以找出計算機色光的預估值。該方法較人員推測更有參考性。將兩種染料EVERANOD YELLOW L-03(以下簡稱L-03 黃)和EVERANOD RED L-01(以下簡稱L-01 紅)依照以下配比配制后再進行試驗：w(L-03 黃)∶w(L-01 紅)依次為100∶0、75∶25、50∶50、25∶75 和0∶100。

1.3.1 染色時間不同的試驗

將陽極處理后的鋁片浸泡于質(zhì)量濃度為3 g/L、溫度55 °C 的染液中，染色時間1、2、4、8、16、30 min，水洗后封孔烘干，使用計算機測色，對L*、a*、b*值進行統(tǒng)計分析，得到個別預估方程式。

1.3.2 染色濃度不同的試驗

將陽極處理后的鋁片浸泡于55 °C 不同濃度染液中，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，使用計算機測L*、a*、b*值并進行統(tǒng)計分析，得到個別預估方程式。

2 結(jié)果與討論

本研究以測色儀測色的方式取代一般目視判色方法，并利用統(tǒng)計回歸手法計算出每一種配比的方程式，有利于現(xiàn)場減少修色的時間。另一方面，也可以用作技術(shù)單位配色的依據(jù)。

2.1 不同染色時間的試驗

表1 為各種配比下不同染色時間之色光值。由于單純從數(shù)據(jù)上無法進行色光預估，因此，利用統(tǒng)計手法進行分析，找出預估方程式，并利用此方程式推算出各種配比下不同染色時間的L*、a*、b*值。

2.2 不同染色濃度的試驗

針對每次染色使用濃度的不同，于研究中設計了針對濃度的探討。表2 為同一染色時間(15 min)、不同染色濃度下上色的L*、a*、b*值，利用統(tǒng)計手法進行分析，可以找出L*、a*、b*的預估方程式，并利用此預估方程式推算出各種配比下不同濃度的L*、a*、b*值。

表1 紅色和黃色染料各種配比下不同染色時間上色的L*、a*、b*值與預估方程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 同一染色時間不同染色濃度所得顏色的L*、a*、b*值及預估方程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 確認預估方程式效果的試驗

根據(jù)不同染色時間與不同染色濃度分別對比預估值與實際染色的測色值，結(jié)果如表3 所示。由表3 可以發(fā)現(xiàn)，L*、a*、b*的預估值與實測值差異都在8%以內(nèi)，可知預估方程式具有一定的準確性，對新進人員或在染料組合搭配使用上都有一定的幫助。

表3 預估方程式的效果確認Table 3 Confirmation of the pre-estimating equations

3 結(jié)論

在本研究中，透過統(tǒng)計方法分析后，使用預估方程式可以在作業(yè)前得知L*、a*、b*值，節(jié)省了打色試驗的時間。該方法明顯優(yōu)于使用人工試驗的方式，且可以有效降低人員配色訓練的時間。

另一方面，可以從本研究的數(shù)據(jù)中重新固定染色時間，以濃度相同但染料配比不同作排列，并利用Excel進行演算，從而得到各個時間下染料配比的預估方程式，從而推算出不同染料配比下的L*、a*、b*值，節(jié)省人員試驗時間，使配色效率提升的問題得到解決。

[1] 洪伯松.「回轉(zhuǎn)混色」應用于「并置混色」色彩預測之研究──以織物為例[D].中壢: 中原大學, 2003.