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吳葆松，周鋒銳 (安徽黑鈺顏料新材料有限公司，合肥 230061)

摘? 要：本文從《色素炭黑黑度的測(cè)定》(GB/T 7048)、《炭黑第6部分：著色強(qiáng)度的測(cè)定》(GB/T 3780.6)推薦的測(cè) 量炭黑黑度的“反射儀”入手，通過(guò)對(duì)其《產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)》的解析，說(shuō)明反射率炭黑黑度同樣以CIE XYZ標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，且反射率黑度是樣片綠刺激值的100倍，是樣片綠刺激值相對(duì)于光源綠刺激值的反射率的10000倍，只要對(duì)反射率黑度適當(dāng) 定義，完全可以被全世界顏色工作者(顏色研究者、顏料生產(chǎn)商、顏料銷售商、測(cè)色儀生產(chǎn)商、顏色使用者)所共同理解和接受。

關(guān)鍵詞：炭黑;黑度;色度學(xué);CIE;綠刺激值;分光測(cè)色儀

　　1? 前? 言

炭黑是一種黑色的納米粉體材料，由于化學(xué) 性質(zhì)穩(wěn)定、耐光、耐候、著色力強(qiáng)、黑度高、價(jià)格便宜，作為黑色顏料廣泛使用在涂料、油墨、塑膠中。色素炭黑的下游應(yīng)用客戶普遍關(guān)注炭黑的黑度及分散性，由于黑度、分散性的差異，優(yōu)質(zhì)高色素炭黑的價(jià)格可以是普通色素炭黑的10~20倍，因此，如何測(cè)定炭黑黑度是色素炭黑生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、消費(fèi)過(guò)程中最為關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題。

　　2? “黑度”及“炭黑黑度”

本文所討論的“黑度”是色度學(xué)所涉及的概念，是指在特定的光源、視角下所觀察(測(cè)量)到的物體(樣片)色的亮度(黑白)及色相，在 CIE 1931 XYZ色度空間里，其數(shù)值表現(xiàn)為Y值及 X、Z 值的大小，在 CIE 1976 L*a*b* 色度空間里，其數(shù) 值表現(xiàn)為 L* 值及 a*、b* 值的大小。

炭黑是具有準(zhǔn)石墨結(jié)構(gòu)的一類黑色納米粉體材料的總稱，由于平均粒徑的差異，使用過(guò)程中，不同品種的炭黑會(huì)有不同的黑度表現(xiàn)?！疤亢诤? 度”是指按規(guī)定的方法取樣、制作樣品分散體墨膜、選用適合CIE色度標(biāo)準(zhǔn)的儀器及測(cè)量方法所測(cè) 得的黑度值，并將此黑度值定義為該種炭黑的“炭黑黑度”。

《色素炭黑黑度的測(cè)定》(GB/T 7048)在說(shuō) 明其方法原理時(shí)指出，“將色素炭黑試樣(以下簡(jiǎn)稱試樣)和標(biāo)準(zhǔn)參比炭黑 3 號(hào)(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)樣) 分別與精制 4 號(hào)亞麻仁油相混合，經(jīng)研磨得到均勻的墨漿。然后將它涂敷成厚度均勻的薄膜，用反射儀測(cè)量其黑度值。用反射率表示試樣的黑度值”[1]。為了與德國(guó)的My黑度、美國(guó)的Mc黑度相區(qū)別，本文將《色素炭黑黑度的測(cè)定》(GB/T 7048)所規(guī)定的炭黑黑度簡(jiǎn)稱為“反射率黑度”，記為 Fy。

3? 色度學(xué)及 CIE 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

3.1? 色度學(xué)的研究對(duì)象

顏色是人的眼睛通過(guò)大腦對(duì)物體的一種主觀感覺(jué)，如何用數(shù)學(xué)方法來(lái)定量表征人眼對(duì)顏色的感覺(jué)是一項(xiàng)任務(wù)艱巨的研究工作?！吧葘W(xué)是研究人的顏色視覺(jué)規(guī)律、顏色測(cè)量的理論與技術(shù)的科學(xué)。這是一門(mén)本世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的，以物理光學(xué)、視覺(jué)生理、視覺(jué)心理、心理物理等學(xué)科領(lǐng)域?yàn)榛A(chǔ)的綜合性科學(xué)。由于色度學(xué)的建立，顏色工作者就能以統(tǒng) 一的標(biāo) 準(zhǔn)，對(duì) 顏色作定量的描述和控制”[2]。

3.2? CIE 國(guó)際組織

C I E ( C o m m i s s i o n I n t e r n a t i o n a l e d e L‘Eclairage)：國(guó)際發(fā)光照明委員會(huì)，成立于1930 年(其前身是 1900 年成立的國(guó)際光度委員會(huì))，總部設(shè)在維也納，從成立至今，一直致力于色度學(xué) 的研究，致力于顏色測(cè)量、色度計(jì)算和顏色表征技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。一百多年的時(shí)間過(guò)去了，CIE的研究工作成果斐然，制定出的系列標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為全世界顏色工作者一致認(rèn)可的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.3? 中國(guó)顏色表示和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

1987 年，中國(guó)照明學(xué)會(huì)以中國(guó)國(guó)家照明委員會(huì)(China NC-CIE)的名義加入 CIE。在 CIE 色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)下，由全國(guó)顏色標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(TC120) 主導(dǎo)，制定的中國(guó)顏色表示和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)主要有：

GB/T 3977 顏色的表示方法;

GB/T 3978 標(biāo)準(zhǔn)照明體和幾何條件;

GB/T 3979 物體色的測(cè)量方法;

GB/T 5698 顏色術(shù)語(yǔ);

GB/T 7921 均勻色空間和色差公式;

GB/T 9086用于色度和光度測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)白板。

GB/T 15608 中國(guó)顏色體系;

GB/T 20147 CIE 標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者。

參照CIE色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及以上系列標(biāo)準(zhǔn)，由全國(guó) 涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(TC5)主導(dǎo)，制定的顏色表示和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)主要有：

GB/T 1864 顏料和體質(zhì)顏料通用試驗(yàn)方法顏料顏色的比較(eqv ISO 787-1:1982);

GB/T 5211.20在本色體系中白色、黑色和著色顏料顏色的比較色度法(eqvISO 787-25:1993);

GB/T 11186.1 涂膜顏色的測(cè)量方法第一部分原理(eqv ISO 7724-1:1984); GB/T 11186.2 涂膜顏色的測(cè)量方法第二部分顏色測(cè)量(eqv ISO 7724-2:1984);

GB/T 11186.3 涂膜顏色的測(cè)量方法第三部分色差計(jì)算(eqv ISO 7724-3:1984)。

涂料、油墨是色素炭黑的重要應(yīng)用領(lǐng)域，下游客戶對(duì) CIE 三維色度空間的理解以及對(duì)顏色測(cè)量和定量表征的習(xí)慣，直接影響著《色素炭黑黑度的測(cè)定》(GB/T 7048)反射率黑度應(yīng)如何定義。

　　4? 物體色表示和測(cè)定的基礎(chǔ)知識(shí)

4.1? 顏色感覺(jué)和測(cè)量的三要素

顏色感覺(jué)的三要素為光源、物體、觀測(cè)者;相應(yīng)地，顏色測(cè)量的三要素為光源、樣片、測(cè)色儀。它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 1 所示：

4.2? 顏色匹配試驗(yàn)

紅、綠、藍(lán)三種標(biāo)準(zhǔn)色光可以匹配出所有顏色并被人眼感覺(jué)，被光學(xué)儀器測(cè)量。顏色匹配試驗(yàn) 是組織大規(guī)模人群對(duì)顏色進(jìn)行觀察、分析的試驗(yàn)，是逐一用不同刺激強(qiáng)度的紅、綠、藍(lán)三種標(biāo)準(zhǔn)色光匹配任意顏色的試驗(yàn)工作，是CIE定量表示任意顏色的基礎(chǔ)試驗(yàn)工作。

4.3? 三刺激值

在顏色匹配中，用于顏色混合以產(chǎn)生任意顏色的三種顏色叫做三原色。

顏色匹配實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)與待測(cè)色達(dá)到色匹配時(shí) 所需要的三原色的數(shù)量，稱為三刺激值，記作 X (紅)、Y(綠)、Z(藍(lán))。一種顏色與一組 X、 Y、Z值相對(duì)應(yīng)。X、Y、Z值相同的顏色，其色彩的感覺(jué)必定相同。

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)是一種混色系統(tǒng)，是以顏色匹配實(shí)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)建立起來(lái)的，用組成每種顏色的三原色數(shù)量來(lái)定量表達(dá)顏色。

4.4? 色品坐標(biāo)

一個(gè)顏色的三刺激值與它們之和的比構(gòu)成該顏色的色品坐標(biāo)。

在 CIE 1931 標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中(2°視角)，由 X、Y、Z 三刺激值可以計(jì)算出色品坐標(biāo) x、y、z：

在 CIE 1964 標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中(10°視角)，由 X10、Y10、Z10三刺激值可以計(jì)算出色品坐標(biāo)x10、 y10、z10：

其中，坐標(biāo) y 定量表示顏色明亮(黑白)，坐標(biāo) x、z 表示顏色的色相[3]。

　　4.5? 黑、白兩種顏色的匹配

紅、綠、藍(lán) 三種原色光混合，當(dāng) 刺激值 X=Y=Z=1/3時(shí)得到白色，稱為顏色匹配的加色法，加色法適合于電視、手機(jī)的成像;

品紅、黃、青三種原色料混合，當(dāng)刺激值 X=Y=Z=1/3時(shí)得到的是黑色，稱為顏色匹配的減色法，適合于涂料、油墨等。

4.6? 色匹配函數(shù)

色匹配函數(shù)是指匹配等能光譜各波長(zhǎng)所需的參考色刺激，是一組歸一化單色輻射三刺激值。 CIE 1931 標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中的色匹配函數(shù)用x(λ)、 y(λ)、z(λ)表示。利用色匹配函數(shù)可以在可見(jiàn)光的波長(zhǎng)區(qū)間上畫(huà)出色匹配曲線如圖 4：

　　4.7? 標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者

CIE 1931 標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者的色度特性與 CIE 1931 標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中的色匹配函數(shù)x(λ)、y(λ)、z(λ) 一致，適合于 1°~4°的視場(chǎng)范圍。

CIE 1964 標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者的色度特性與 CIE 1964 標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中的色匹配函數(shù)x10(λ)、y10(λ)、 z10(λ) 一致，適合于大于 4°的視場(chǎng)范圍。

二者的差異在于色匹配函數(shù)及色品圖的變化，如圖 5 所示。

CIE標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者試驗(yàn)由“CIE1931年標(biāo)準(zhǔn) 色度觀測(cè)者的色匹配函數(shù)和光譜色品坐標(biāo)”及 “CIE1964年補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者的色匹配函數(shù)和光譜色品坐標(biāo)”兩部分構(gòu)成，是一項(xiàng)工程浩大的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)工作，參加試驗(yàn)人員有100人，從360nm 的光波開(kāi)始，一直到 830nm 結(jié)束，顏色匹配試驗(yàn)在每一個(gè)光波點(diǎn)上逐一進(jìn)行，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有 4700個(gè)，色匹配試驗(yàn)的數(shù)據(jù)精確到小數(shù)點(diǎn)后第10 位[3]。

標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 20147-2006/CIE 10527：1991 CIE 標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者》系統(tǒng)匯總了這些試驗(yàn)結(jié)果，成為所有顏色工作者(顏色理論研究者、顏料生產(chǎn)商、顏料銷售商、測(cè)色儀生產(chǎn)商、顏色使用者)共同工作的基礎(chǔ)。

4.8? CIE XYZ 標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的建立

CIE 1931 XYZ標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)的三刺激值以X、 Y、Z 表示，三種原色中只有 Y 值既代表色度又代表亮度(又稱“明度”、“黑度”)，稱為亮度因數(shù)，其取值范圍為0~100，而X、Z與亮度無(wú)關(guān)，只表示顏色的色度特征。這樣，一種顏色就能唯一地由 X、Y、Z 一組數(shù)確定下來(lái)，如圖 6。

　　4.9? 光源色的色度計(jì)算

不同光源有不同的光譜功率分布，每一光源的光譜功率分布決定了光譜功率分布，常見(jiàn)的標(biāo) 準(zhǔn)光源 A、B、C、D65 的光譜功率分布曲線如圖 7 所示。

如果已知光源的相對(duì)光譜功率分布為S(λ)，色匹配函數(shù)為x(λ)、y(λ)、z(λ)則該光源的顏色三刺激值 Xn、Yn、Zn 按下式計(jì)算：

式中：，系數(shù) k 被稱為“歸一化系數(shù)”，其物物理意義是將光源的Y值調(diào)整到 100[3]。

　　4.10? 物體(樣片)反射光三刺激值的計(jì)算公式

如標(biāo)準(zhǔn)光源的相對(duì)光譜功率分布為S(λ)，不透明物體(樣片)的光譜反射比函數(shù)為R(λ)，色匹配函數(shù)為x(λ)、y(λ)、z(λ)，則進(jìn)入人眼的相對(duì)光譜功率分布(顏色刺激函數(shù))為S(λ)R(λ)，則物體反射光三刺激值分別為：

式中：，系數(shù)k被稱為“歸一化系數(shù)”，其物理意義是將光源的 Y 值調(diào)整到 100[3]。

4.11? 物體反射光綠刺激值 Y 的意義

將上節(jié)中的歸一化系數(shù)k代入物體反射光綠刺激值的計(jì)算公式有

如果令 Yn 表示光源光的綠刺激值，強(qiáng)度為 100， Rr 表示物體反射光與光源光綠刺激值的比 (綠刺激反射率)，則

更多的資料習(xí)慣于使用定積分的表示方法，即

和式的商表示綠刺激反射率，更接近于計(jì)數(shù) 機(jī)的實(shí)際計(jì)算過(guò)程;而用定積分的商表示綠刺激反射率，更能反映綠刺激值的數(shù)學(xué)本質(zhì)。光源光與反射光的綠刺激反射率經(jīng)過(guò)積分計(jì)算，更符合人眼的真實(shí)感覺(jué)。

上式表明：物體反射光綠刺激值Y是光源綠刺激值為100時(shí)反射光的輻射強(qiáng)度，在數(shù)值上，為物體反射光與光源光綠刺激值的比(綠刺激反射率) 的 100 倍。

　　5? 影響反射式黑度儀測(cè)色結(jié)果的因素分析

5.1? 影響因素分析

由 GB/T7048 知，炭黑黑度是樣品炭黑以 20% 濃度分散在亞麻仁油中磨漿、制膜、并測(cè)墨膜“反射率”所得到的黑度。因此，黑度儀測(cè)色結(jié)果與磨漿、制膜、測(cè)色的過(guò)程相關(guān)，不規(guī)范的操作會(huì)影響測(cè)色結(jié)果。除此之外，反射式黑度儀測(cè)色結(jié)果還受測(cè)色儀所選光源、光學(xué)結(jié)構(gòu)、分光范圍、標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者(觀測(cè)角度)等因素的影響。

光源：不同的發(fā)光體有不同的光譜功率分布，在不同的光源下觀測(cè)物體，對(duì)物體色會(huì)有不同的判斷，為了滿足不同光源下的測(cè)色需要，好一點(diǎn)的分光測(cè)色儀具有 10 多種光源可供選擇。本文所述 “光源”是指對(duì)應(yīng)于CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的CIE人工光源，按照 GB/T 3978 規(guī)定，測(cè)色儀建議采用 A 光源或者D65 光源[4]，而埃里克森(Erichsen)527 采用的是 C 光源，不適合 GB/T3978 的建議要求。

光學(xué)結(jié)構(gòu)：GB/T 3978規(guī)定了反射式測(cè)色儀10 種不同光學(xué)結(jié)構(gòu)，在不同的光學(xué)結(jié)構(gòu)下測(cè)量同一樣品，其結(jié)果會(huì)有很大差異。FHD-1 型反射式黑度儀和埃里克森(Erichsen)527灰度計(jì)采用的都是 45/0 光學(xué)結(jié)構(gòu)。

45/0光學(xué)結(jié)構(gòu)指，光源光(照明燈)從與法線成約45°的角度照射到樣品表面，再以與法線成約 0°的角度漫反射到儀器接收器。因此，接收器接收到的樣品反射光信號(hào)不是普通意義上“入射角等于反射角”的反射光信號(hào)，而是漫反射光信號(hào)，如圖 8 所示。5/0 光學(xué)結(jié)構(gòu)更符合人眼對(duì)樣品顏色觀測(cè)的習(xí)慣。

分光范圍：可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍是從 380nm~ 780nm，在此范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光線有不同的顏色。對(duì)于任意的不同顏色都可用紅、綠、藍(lán)三種不同強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)色光匹配出來(lái)，得到該顏色的色品坐標(biāo)。測(cè)色儀分光測(cè)色時(shí)，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍越寬，得到的結(jié)果越真實(shí)。

標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者：指進(jìn)行色匹配試驗(yàn)的觀察視角，在2°的觀察視角下，得到“CIE 1931年標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者的色匹配函數(shù)和光譜色品坐標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)體系，在 10°的觀察視角下，得到“CIE 1964 年補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)色度觀測(cè)者的色匹配函數(shù)和色品坐標(biāo)”標(biāo)準(zhǔn)體系[4]。使用分光測(cè)色儀測(cè)色時(shí)，選擇的標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者不同，測(cè)色結(jié)果也會(huì)有細(xì)微差異。

　　5.2? 測(cè)色儀按濾光器多少的分類

按輸出刺激值的數(shù)量來(lái)分類，測(cè)色儀可分為兩類，一類只有一個(gè)綠色濾光器，只能測(cè)綠刺激值，可稱之為黑度儀、灰度儀、白度儀;另一類有紅、綠、藍(lán)三個(gè)濾光器，能同時(shí)測(cè)出紅、綠、藍(lán)三個(gè)刺激值，并計(jì)算出顏色坐標(biāo)，這類測(cè)色儀可稱之為色度儀、測(cè)色儀、分光測(cè)色儀、色差儀等。顯然，第二類測(cè)色儀也可用來(lái)測(cè)亮度(黑白)。

當(dāng)前，分光測(cè)色儀的生產(chǎn)技術(shù)主要被美國(guó)愛(ài) 色麗(X-Rite)、德國(guó)儀立信(Erichsen)、日本美能達(dá)(Minolta)等少數(shù)國(guó)家大公司所壟斷，只是到了近年，杭州彩譜科技有限公司才完全依靠自己的技術(shù)力量，研發(fā)、生產(chǎn)出相關(guān)產(chǎn)品。

5.3? 中國(guó)反射率黑度所推薦使用的測(cè)色儀

在中國(guó)的炭黑標(biāo)準(zhǔn)中，《色素炭黑黑度的測(cè) 定》(GB/T 7048)、《炭黑第6部分：著色強(qiáng)度的測(cè)定》(GB/T 3780.6)、《色素炭黑著色力的測(cè) 定》(GB/T 7050)及《炭黑第 17 部分粒徑的間接測(cè)定反射率法》(GB/T 3780.17)等四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都涉及到反射率黑度的測(cè)定。翻閱這些標(biāo)準(zhǔn)的歷史版本不難發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)的起草者只認(rèn)可兩種測(cè)色儀器，其一是德國(guó)埃里克森(ERICHSEN)公司生產(chǎn)埃里克森著色試驗(yàn)儀 527，其二是溫州儀表廠生產(chǎn)的 FHD-1 型反射式黑度儀。如今，溫州儀表廠已經(jīng) 不復(fù)存在，F(xiàn)HD-1 型反射式黑度儀已經(jīng)無(wú)人再生產(chǎn)，埃里克森著色試驗(yàn)儀527成了唯一可以使用的測(cè)量?jī)x器。

5.4? GB/T 7048 等規(guī)定的測(cè)色儀技術(shù)條件與中國(guó)顏色測(cè)量基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)要求的比較

對(duì)照 GB/T 3977、GB/T 3978、GB/T 3979 等中國(guó)顏色測(cè)量基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，分析埃里克森著色試驗(yàn)儀 527與FHD-1型反射式黑度儀的產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)，可以整理出表 1：

?由表 1 的“光源”、“測(cè)量精度”、“分光范圍”等項(xiàng)目可以看出，埃里克森著色試驗(yàn)儀527與 FHD-1 型反射式黑度儀不符合中國(guó)顏色測(cè)量標(biāo)準(zhǔn) 的要求，并非理想的黑度檢測(cè)儀器。

6? GB/T 7048 規(guī)定的反射率黑度適合 CIE 色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)

6.1? 反射率黑度適合 CIE 色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的重要意義

《GB/T 7048 色素炭黑黑度的測(cè)定》所規(guī)定的反射率黑度是否適合CIE色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)系到反射率黑度能否用普通的測(cè)色儀測(cè)量出來(lái)，關(guān)系到反射率黑度能否被顏色工作者普遍理解和接受，關(guān) 系到反射率黑度能否在數(shù)值上與同樣建立在 CIE 色度學(xué)理論基礎(chǔ)上的其它國(guó)家的黑度標(biāo)準(zhǔn)相互表示、相互換算。

　　6.2? 反射率黑度適合 CIE 色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的事實(shí)依據(jù)

反射率黑度適合 CIE 色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的事實(shí)依據(jù) 是埃里克森著色試驗(yàn)儀 527 與 FHD-1 型反射式黑度儀的《產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)》。

埃里克森著色試驗(yàn)儀 527(ERICHSEN 527 灰度計(jì))的《產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)》表明：ERICHSEN 527 灰度計(jì)的“色調(diào)探頭結(jié)合了 45/0 世界標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量角度，帶C型照明光源。光源傳感光電池的光譜反應(yīng) 通過(guò)一個(gè)特別選擇的 Y 濾光器校正。從而使測(cè)量值符合CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)中的明度敏感度”[6]。這就是說(shuō)，埃里克森著色試驗(yàn)儀527所測(cè)定的黑度是 CIE XYZ 色度空間里的 Y 值。

《FHD-1型反射式黑度儀使用說(shuō)明書(shū)》介紹，該黑度儀采用了45/0光學(xué)結(jié)構(gòu)，《使用說(shuō)明書(shū)》給出了兩種黑度表示方法為：

式中 Ys: 試樣反射率的 30 倍值(顯示值)

Rr: 試樣的反射率

B: 試樣的黑度值[7]。

需要說(shuō)明的是，公式(2)中的Ys指儀器顯示屏輸出或輸入的樣片綠刺激值 Y，即 Ys=Y，用 Ys 除以30，是因?yàn)閮x器采用30倍的光電信號(hào)放大器，以提高精度。

不難看出，Rr才是真正意義上的反射率黑度，在數(shù)值上等于試樣綠刺激值Y相對(duì)于光源綠刺激值 Yn 的比;B 黑度則采用了色密度的表示方法，與德國(guó)的My 黑度、美國(guó)的Mc 黑度一樣，同為CIE XYZ 色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的明度表示方法。

埃里克森著色試驗(yàn)儀 527 與 FHD-1 型反射式黑度儀同為建立在 CIE XYZ 色度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)之上的測(cè) 色儀器，這是標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化潮流的必然結(jié)果，如果儀器的生產(chǎn)商不按照國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，半成品原料如何采購(gòu)，產(chǎn)品如何銷售?

7? 反射式黑度定義簡(jiǎn)析

7.1? 研究反射率黑度值與 CIE XYZ 色度空間中 Y 值關(guān)系的試驗(yàn)

中國(guó)的反射率炭黑黑度同樣以CIE XYZ標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，那么反射率黑度的值必然與CIE XYZ系統(tǒng)中的綠刺激Y相關(guān)，因?yàn)橹挥衁值表示的是明度(黑白)。為了了解反射率黑度值與Y值的關(guān)系，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)大膽的試驗(yàn)，即選擇一種功能更為強(qiáng)大的分光測(cè)色儀來(lái)測(cè)幾種標(biāo)準(zhǔn)炭黑色漿的Y值。

選擇的分光測(cè)色儀為同樣采用 45/0 光學(xué)結(jié)構(gòu) 的日本美能達(dá)公司產(chǎn)品 MINOLTA CM-2500C，其主要技術(shù)性能如表 2 所示：

MINOLTA CM-2500C 對(duì) 密封度有極高的要求，沒(méi)有設(shè)置用來(lái)“調(diào)零”、“校正”的手動(dòng)旋鈕，但儀器帶有專用軟件，可以連接電腦，設(shè)置測(cè)色所需的模式，“調(diào)零”(黑度為零)采用使反射光線絕對(duì)為零的特殊技術(shù)，“校正”使用標(biāo)準(zhǔn)白板(GB/ T 9086)，通過(guò)點(diǎn)擊聯(lián)系計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)自動(dòng)完成。

按照《色素炭黑黑度的測(cè)定》(GB/T 7048- 2012)規(guī)定的方法制待測(cè)炭黑樣品的墨膜，采用 45/0 光學(xué)結(jié)構(gòu)、D65 標(biāo)準(zhǔn)光源、CIE1931 標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè) 者模式測(cè)色，測(cè)得 3# 標(biāo)準(zhǔn)炭黑、IRB 7(N330)、 IRB 8(N330)三種標(biāo)準(zhǔn)炭黑的綠刺激值 Y 如表 3 所示：

可見(jiàn)，3#標(biāo)準(zhǔn)炭黑的綠刺激值約為0.5248，綠刺激值反射率為：

按GB/T 7048對(duì)3#標(biāo)準(zhǔn)炭黑亮度(明度)的定義(50 個(gè)“刻度”)，如不考慮誤差，若中國(guó)的反射率黑度用 Fy 表示，應(yīng)有：

Fy=100Y=10000Rr。

　　7.2? 中國(guó)反射率黑度的定義方法

通過(guò)以上分析，中國(guó)的反射率炭黑黑度 Fy 應(yīng) 定義為：

對(duì)于樣品炭黑，按照《色素炭黑黑度的測(cè)定》 (GB/T 7048-2012)規(guī)定的方法取樣、磨漿、制膜，選擇45/0光學(xué)結(jié)構(gòu)的分光測(cè)色儀，在D65標(biāo)準(zhǔn) 光源、CIE1931XYZ標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)者模式下進(jìn)行測(cè)量，所得墨膜的亮度值即為該炭黑樣品的反射率黑度。

若用 Rr 表示物體色(樣片)相對(duì)于光源的綠刺激值的比(反射率)，用Fy表示反射率黑度值，在數(shù)量上，反射率黑度的計(jì)算公式為：