用粒径分析仪评估颜料的遮盖力

颜料的「遮盖力」(Hiding Power) ，也称为「遮盖强度」(Hiding Strength) 或覆盖度(Coverage)。当我们一层又一层地粉刷墙面或者绘画涂抹时，最上层的涂料、颜料，能够有效遮盖原来下层颜色的程度。以水彩颜料为例，不透明水彩，在涂抹的时候，可以轻易将下层颜色盖掉（遮盖力强），而透明水彩则更容易比表现出颜色层叠或渐层的艺术效果（遮盖力弱）。

涂料、颜料的遮盖力特性，对于粉刷材料、漆料、美术颜料、印刷，等等制造行业，具有重要的意义，因为它决定了颜料遮盖表面瑕疵脏污的能力（不透明），或者是实现渐层艺术效果（透明）的能力。 

水彩颜料的遮盖力呈现

遮盖力与颜料色粉颗粒大小的关系

矿物颜料的遮盖力与颜料颗粒的粒径大小直接相关。一般来说，较小的色粉粒径会提高遮盖力，因为较小的颗粒可以更容易填充细小缺陷和表面凹凸不平，因而形成更光滑、更均匀的表面涂层。此外，较小的颗粒，能在颗粒表面上，形成更强的光散射效应，而增强涂料、颜料的遮盖力。光散射与反射增强，可减少光穿透涂层再反射的可能性，因而提高了颜料的遮盖力、提高颜色一致性，并形成无缝色阶。

相反地，更大的颜料色粉粒径，更容易产生颗粒间的缝隙，让光现从缝隙穿透到下层，并将下层颜色反射穿透上层颜料，让下层的颜色通透出来。

利用粒径分析仪测量矿物颜料的遮盖力

综合以上分析，我们可以利用雷射粒径分析仪 (Laser Particle Analyzer Analyzer)，来测量矿物颜料色粉颗粒的粒径大小，便能得知用该色粉调制出的颜料，其遮盖力的大小。雷射粒径分析仪，是一种利用雷射绕射(激光衍射)原理的测量仪器，它可以测量出粉末中，所有微粒的粒径大小分布情况，从而获得粉末的粒径值。

测量的方式，一般采用ASTM D6441-05 国际测试标准，这个标准通过反射计和测厚仪测量涂料、颜料在给定膜厚下的对比度，以及对比度在 0.98 (98%) 时的涂层膜厚，用来判定遮盖力。而且这个标准测试方法，仅限于 CIE-Y 反射率最低为 15% 的涂层。这个方法，往往需要大量的重复操作，来获得稳定且一致的反射率或者膜厚，对于颜料、涂料制造液来说，可能不是一个有效的方法，尤其当遮盖力还牵扯到跟施工者、创作者操作手法，这并不是制造商感兴趣的范畴。对于涂料、颜料制造商来说，他们更在意的是颜料本身的特性对遮盖力的影响，因此，色粉颗粒的粒径大小，成为涂料、颜料工业一项重要的参考因素。

国际知名大厂，Bettersize仪器公司所推出的 Bettersizer 2600 粒径分析仪 是一部最适合用来测量涂料、颜料色粉粒径的粒径分析仪器，它能够以湿式或干式两种方法，测量各式各样的色粉材料。模组化的设计，让使用可以自行快速地切换测量方式。绝大部分的材料，可以利用湿式粒径分析方法，获得更好的分散效果，让测量结果更客观一致。而对于容易被溶解的样品，则可以用干式粒径分析方法，测得粉末在未被溶解前的粒径分布情况。Bettersizer 2600 是您用来测量色粉的最佳仪器。

颜料遮盖力实测

色料准备

我们使用珊瑚(Coral) 与青金石(Lazurite)两种色料，将原料以研磨机研磨成不同的粒径大小程度。这个实验仅仅为了验证粒径分析与ASTM D6441-05 之间的关系，不需要像颜料制造那样控制每个批次的一致性，因此只是用不同的研磨时间，来控制不同粒径大小的色粉。

目视这些色粉的颜色呈现，我们可以轻易看出研磨30秒的最粗颗粒，具有更好的颜色饱和度，但亮度较低。反之，研磨90秒的最细颗粒，颜色饱和度较低，但具有更好的亮度。 

实验用色粉原料

研磨后的两种色粉，各3种不同颗粒粗细
(Graph & Data Origin: Bettersize Instruments Ltd.)

粒径分析仪测量结果

利用 Bettersizer 2600粒径分析仪，将上面6个色料样品，逐一测量其粒径分布状况（粒径报告的说明，请参阅「粒径分析报告与粒径分布曲线要怎么看？」一文）。

珊瑚色粉样品：

以下是珊瑚粉末的粒径测量结果，由右而左分别是原料(00s)、以及研磨30秒、60 秒和 90 秒的色粉。

珊瑚样品粒径分布测量结果
(Graph & Data Origin: Bettersize Instruments Ltd.)

青金石色粉样品：

以下是青金石粉末的粒径测量结果，由右而左分别是原料(00s)、以及研磨30秒、60 秒和 90 秒的色粉。

青金石样品粒径分布测量结果
(Graph & Data Origin: Bettersize Instruments Ltd.)

ASTM D6441-05 标准方法执行

最后颜料样品的遮盖力判定，是依据 ASTM D6441-05 所规范的国际标准方法。执行 ASTM D6441-05  标准方法，将颜料涂在光滑、有光泽的测试板上，测试板上分为边界清晰的黑色和白色区域。这样可以目视评估颜料覆盖率。为了获得准确的百分比，需要使用反射计和测厚仪来测量样品的遮盖力。

将色粉制作出的颜料，实际涂抹在测试板的结果

 粒径尺寸 (Dv50) v.s. 遮盖力

下图的粒径-遮盖力关系曲线，说明了珊瑚和天青石的遮盖力与Dv50 中值粒径尺寸(研磨时间)之间的关系。由粗颗粒组成的矿物颜料，其遮盖力较弱，因而表现出较高的色彩饱和度和较低的明亮度。

相比之下，细颗粒颜料由于尺寸较小，可以更有效地填充油漆表面，从而导致颜色更均匀，而且遮盖力更强。

 
珊瑚原料粉末与三种研磨后珊瑚色粉其粒径相较于遮盖率测试结果

 
青金石原料粉末与三种研磨后青金石色粉其粒径相较于遮盖率测试结果

粒径分析仪更精确在工业制程中，控制颜料遮盖率

从实际遮盖率与粒径的趋势，可以得出以下的结论：

一旦色粉颗粒达到一定的细微程度，也就是一定程度够小的粒径，其遮盖力接近 100%，表明进一步研磨不能显改变颜料表现出的覆盖率。利用 Bettersizer 2600 粒径分析仪，可以实际量化遮盖力 100% 粒径尺寸的临界值，减少工业制程中不必要的研磨时间，借此降低研磨成本。对于色料、印刷相关工业来说，无非是一大福音。

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