陶瓷顏料光澤度差檢測(cè)技術(shù)研究

一、檢測(cè)原理

陶瓷顏料的光澤度是指其表面對(duì)可見光的反射能力，是表征表面微觀平整度的重要光學(xué)指標(biāo)。光澤度差的檢測(cè)基于光學(xué)反射原理。

1. 鏡面反射原理：光澤度本質(zhì)上是材料表面鏡面反射光通量與入射光通量的比值。當(dāng)一束平行光線以特定入射角（如20°、60°、85°）照射至樣品表面時(shí)，表面會(huì)形成鏡面反射。光澤度計(jì)通過測(cè)量規(guī)定入射角下的鏡面反射光強(qiáng)度，并與折射率為1.567的拋光黑玻璃標(biāo)準(zhǔn)板（在相同條件下定義其光澤度值為100 GU）的反射光強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出樣品的光澤度值。

2. 表面形貌與光澤度的關(guān)系：表面微觀粗糙度是影響光澤度的關(guān)鍵因素。根據(jù)光學(xué)散射理論，當(dāng)表面粗糙度小于入射光波長(zhǎng)時(shí)，主要發(fā)生鏡面反射，呈現(xiàn)高光澤；當(dāng)粗糙度接近或大于光波長(zhǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)生漫反射，導(dǎo)致鏡面反射光強(qiáng)減弱，光澤度降低。陶瓷顏料在燒結(jié)過程中若存在未熔融顆粒、氣孔、結(jié)晶異?；蚺c坯體/釉面反應(yīng)不充分，均會(huì)增大表面粗糙度，從而引發(fā)光澤度差。

3. 色度學(xué)與心理物理學(xué)關(guān)聯(lián)：光澤度作為視覺感知屬性，其檢測(cè)也需考慮人眼對(duì)光澤的敏感度。不同入射角對(duì)不同光澤度范圍的樣品敏感度不同，因此需根據(jù)預(yù)估光澤度范圍選擇合適角度，以確保測(cè)量結(jié)果與視覺評(píng)估的一致性。

二、檢測(cè)項(xiàng)目

陶瓷顏料光澤度差的檢測(cè)項(xiàng)目可系統(tǒng)分類如下：

1. 基本光澤度測(cè)定：

   • 多角度光澤度：測(cè)量20°（適用于高光澤表面）、60°（適用于中光澤表面）、85°（適用于低光澤或亞光表面）下的光澤度值，以全面表征表面反射特性。

   • 光澤度均勻性：在樣品表面選取多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算其平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差或極差，以評(píng)估顏料涂覆或燒結(jié)后的整體均勻性。

2. 表觀性能關(guān)聯(lián)檢測(cè)：

   • 表面粗糙度：使用觸針式或光學(xué)輪廓儀測(cè)量表面輪廓的算術(shù)平均偏差（Ra）或均方根偏差（Rq），與光澤度數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

   • 霧影：測(cè)量接近鏡面反射方向（通常為2°或1.5°）的散射光強(qiáng)度，用于評(píng)估高光澤表面的失光缺陷。

   • 影像清晰度：通過分析反射影像的清晰度或?qū)Ρ榷?，評(píng)價(jià)表面成像質(zhì)量，與視覺感知高度相關(guān)。

3. 耐久性及穩(wěn)定性測(cè)試后的光澤度變化：

   • 耐磨/耐劃傷性測(cè)試后光澤度保留率。

   • 耐化學(xué)腐蝕性（如酸、堿）測(cè)試后光澤度變化。

   • 耐候性（如QUV老化、熱循環(huán)）測(cè)試后光澤度變化。

   • 耐污染性測(cè)試后光澤度變化。

三、檢測(cè)范圍

陶瓷顏料光澤度檢測(cè)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域，各領(lǐng)域具體要求各異：

1. 建筑衛(wèi)生陶瓷：

   • 瓷磚：拋光磚要求極高的光澤度（通常>90 GU @60°），釉面磚則根據(jù)設(shè)計(jì)需求涵蓋高光、柔光、亞光等不同范圍。光澤度均勻性是關(guān)鍵指標(biāo)。

   • 衛(wèi)生潔具：釉面需具備高光澤度且均勻，易于清潔，同時(shí)要求經(jīng)長(zhǎng)期使用和化學(xué)清潔劑作用后光澤度保持穩(wěn)定。

2. 日用陶瓷與藝術(shù)陶瓷：

   • 注重裝飾效果，光澤度需與設(shè)計(jì)預(yù)期一致。釉上彩、釉中彩、釉下彩顏料的光澤度需與基釉相匹配，避免色差與光澤度差異導(dǎo)致的視覺缺陷。

3. 特種陶瓷與電子陶瓷：

   • 部分結(jié)構(gòu)陶瓷或功能陶瓷對(duì)表面光澤度有特定要求，如作為密封件或絕緣子時(shí)，特定的表面光澤可能影響其性能或后續(xù)加工。

4. 陶瓷墨水（數(shù)碼噴墨打?。?/span>：

   • 打印在瓷磚表面的陶瓷顏料（墨水）燒結(jié)后的光澤度需與背景釉面高度一致，確保圖案清晰、逼真，無局部光澤差異。

四、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)外對(duì)光澤度測(cè)量已建立一系列標(biāo)準(zhǔn)，但在具體應(yīng)用和細(xì)節(jié)上存在差異。

對(duì)比分析：標(biāo)準(zhǔn)（ISO、ASTM）更具通用性，是貿(mào)易和技術(shù)交流的基礎(chǔ)。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T, JC/T）在等效采用標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，結(jié)合了國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況，對(duì)特定產(chǎn)品（如釉面磚）的檢測(cè)要求更為具體化。在實(shí)際檢測(cè)中，需根據(jù)產(chǎn)品目標(biāo)市場(chǎng)或客戶要求選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)。

五、檢測(cè)方法

1. 儀器測(cè)量法（主要方法）：

   • 操作要點(diǎn)：
     a. 儀器校準(zhǔn)：每次測(cè)量前必須使用標(biāo)準(zhǔn)板進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器處于準(zhǔn)確狀態(tài)。高光標(biāo)準(zhǔn)板需妥善保管，防止劃傷或污染。
     b. 樣品準(zhǔn)備：樣品表面應(yīng)清潔、干燥、無污染、無劃痕。確保樣品平整，能夠完全覆蓋測(cè)量孔。
     c. 測(cè)量環(huán)境：在常溫、常濕環(huán)境下進(jìn)行，避免強(qiáng)磁場(chǎng)、振動(dòng)和直射光干擾。
     d. 測(cè)量操作：將測(cè)量口緊貼并垂直置于待測(cè)表面，穩(wěn)定后讀數(shù)。每個(gè)樣品至少選取3-5個(gè)不同位置測(cè)量，取平均值。根據(jù)預(yù)估光澤度選擇合適角度（如不確定，優(yōu)先使用60°）。
     e. 數(shù)據(jù)記錄：記錄每個(gè)測(cè)點(diǎn)的光澤度值、測(cè)量角度、平均值及不均勻性（如標(biāo)準(zhǔn)偏差）。

2. 視覺比較法（輔助方法）：

   • 在特定光照條件下，將待測(cè)樣品與已知光澤度的標(biāo)準(zhǔn)樣板或極限樣板進(jìn)行并列對(duì)比，通過人眼評(píng)估光澤度等級(jí)。

   • 操作要點(diǎn)：需在標(biāo)準(zhǔn)光源箱或光線均勻的環(huán)境中進(jìn)行，評(píng)估人員需經(jīng)過訓(xùn)練。此法主觀性強(qiáng)，通常用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的快速初步判斷或作為儀器測(cè)量的補(bǔ)充。

六、檢測(cè)儀器

用于陶瓷顏料光澤度檢測(cè)的主要儀器是光澤度計(jì)。

1. 單角度/多角度光澤度計(jì)：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：基本型儀器通常固定一個(gè)測(cè)量角度（如60°）。高級(jí)型號(hào)則集成20°、60°、85°三個(gè)角度，可自動(dòng)切換或根據(jù)測(cè)量值提示佳角度。光源采用CIE標(biāo)準(zhǔn)C光源或D65光源的模擬光源，接收器為符合視覺函數(shù)要求的光電探測(cè)器。

2. 微型光澤度計(jì)：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：體積小巧，便于現(xiàn)場(chǎng)或在線檢測(cè)。測(cè)量口徑更小，適用于曲面或小面積樣品的測(cè)量。精度和穩(wěn)定性可能略低于臺(tái)式儀器。

3. 影像光澤度計(jì)/鏡面光澤度測(cè)量系統(tǒng)：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：不僅能測(cè)量點(diǎn)光澤度，還能通過CCD或CMOS傳感器捕獲整個(gè)表面的反射影像，進(jìn)行光澤度分布 mapping（ mapping），直觀顯示光澤度不均勻、霧影、橘皮等缺陷。

4. 在線光澤度檢測(cè)系統(tǒng)：

   • 技術(shù)特點(diǎn)：集成于生產(chǎn)線，對(duì)移動(dòng)中的陶瓷磚、板材等進(jìn)行非接觸、實(shí)時(shí)、的光澤度檢測(cè)與分選。通常采用激光或特殊光學(xué)設(shè)計(jì)，抗振動(dòng)干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理速度快。

七、結(jié)果分析

1. 數(shù)據(jù)分析方法：

   • 絕對(duì)值判定：將測(cè)量得到的光澤度平均值與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)協(xié)議或設(shè)計(jì)預(yù)期值進(jìn)行對(duì)比，判斷是否合格。

   • 均勻性分析：計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差（SD）或變異系數(shù)（CV）。SD或CV值越大，表明光澤度均勻性越差。可繪制光澤度分布圖，直觀顯示不均勻區(qū)域。

   • 趨勢(shì)分析：對(duì)同一產(chǎn)線、不同批次的產(chǎn)品光澤度數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，分析其波動(dòng)趨勢(shì)，為工藝優(yōu)化提供依據(jù)。

   • 相關(guān)性分析：將光澤度數(shù)據(jù)與表面粗糙度（Ra）、霧影值等其他表觀性能參數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，深入探究光澤度差的根本原因。

2. 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：

   • 符合性評(píng)判：依據(jù)約定的標(biāo)準(zhǔn)（如標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)或客戶協(xié)議）中規(guī)定的光澤度范圍及不均勻性允差進(jìn)行合格與否的判定。

   • 成因分析評(píng)判：

     • 光澤度整體偏低：可能源于燒結(jié)溫度不足、保溫時(shí)間過短、顏料粒徑過粗或分布不均、釉料配方不當(dāng)?shù)取?/span>

     • 光澤度不均勻（色差、明暗斑）：可能源于顏料漿料分散性差、施釉不均、燒結(jié)溫度場(chǎng)不均勻、窯爐內(nèi)氣氛波動(dòng)等。

     • 霧影值偏高：表明表面存在微細(xì)粗糙結(jié)構(gòu)，可能由微氣孔、微晶析出或表面污染引起。

   • 視覺-儀器一致性評(píng)判：當(dāng)儀器測(cè)量值與視覺感受存在差異時(shí)，需復(fù)核測(cè)量角度選擇是否恰當(dāng)，或考慮引入影像清晰度、霧影等更能反映視覺復(fù)雜性的多維度參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)判。