JPH0251032A - 着色成形品の色むら評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、着色プラスチック成形品のように、基材中
に着色剤を分配してなる着色成形品の、色むらの程度の
評価等に利用し得る。

［従来の技術］ 着色成形品の４色方法は、従来は例えば着色プラスチッ
ク成形品の場合、基材すなわち無着色の樹脂に顔料を混
入し、小球状にした着色ベレットを溶融する方法であり
、得られた着色溶融樹脂を押出し、射出等によって成形
して着色プラスチック成形品としている。

ここに、着色ベレットの製造方法は、主として、ナチュ
ラルベレットとドライカラー（粉末状着色剤）を混合溶
融したのちベレット（小球）化する方法である。

近年は、着色ベレットにかわって、顔料と樹脂とワック
スからなり着色ベレットよりは顔料濃度を高クシたベレ
ットであるマスターバッチを用いて、着色コストを低減
する傾向になっている。

マスターバッチによる着色方法ではナチュラルベレット
１００部に対しマスターバッチ５部程度を混入していた
が、最近では顔料濃度を更に高めてナチュラルペレット
１００部に対する混入量が３部程度にまで減少できる高
濃度分散着色剤への要請が高まっている。

しかるに、このような高濃度分散着色剤では、これを混
入混練されて希釈する基材への均一な分配が困難により
、その結果成形品に色むらが発生し成形品の外観を損う
という問題がある。すなわち、プラスチック成形品の場
合その成形方法としては押出成形、インフレーション成
形、ブロー成形、射出成形等、さまざまあり、各成形方
法に適した着色剤及び希釈樹脂の選択が必要とされるの
であるが、これらの成形方法の中で１￥Ｉ３茜では一般
に、スクリュー構成にダルメージ等の混線効果の強い部
分が組込まれかつ成形過程の作業性等を考慮して溶融粘
度の高い希釈樹脂が使用されるため、着色剤のほぐれも
良く、色むらの問題は比較的少ないのであるが、射出成
形においては成形サイクルが速いことが他の成形方法に
比べて最大の特徴であることから希釈樹脂としてなるべ
く溶融粘度の低いものが好ましくかつスクリューもあま
り混線効果の大きくないものが使用されるため、着色剤
の分配不良による色むらが生じやすい。

また、着色剤中の顔料の分子構造によっては薄片状や針
状をなしてその顔料の向きにより光学的性質が異なりか
つ樹脂の流れの方向に平行に配向する特質のものがあり
、この場合、成形品表面のうち樹脂の流れの方向と速さ
が一様な部分では一様な色調であるが、樹脂の流れの方
向が一様でない部分や流れが遅い部分、例えばゲート付
近、ゲート対面、複数の樹脂流の出会うウェルドマーク
付近、成形品の末端部等では顔料の向きがランダムにな
って他の部分と色調が異なり色むらを生じる。

このような分配不良による色むらの問題を解決する高濃
度分散着色剤の開発にあたり、色むらに対する正確な評
価・判定が重要なポイントになっている。

この着色剤の色むらの評価・判定は従来は目視によって
行なわれていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに目視による評価・判定は曖昧であって、評価す
る人の個人差がある、数値的にランク付けできない、或
いは大量のサンプル間の比較や過去のサンプルとの比較
にはそのサンプルを保管したり取出す手間がかかり非常
に困難であり、また判定を誤る恐れがあるという欠点が
ある。

目視による評価・判定の上記の欠点を補う方法として分
配特性評価用の標準片や印刷物による統一が考えられる
が、実際の射出成形によるプラスチックプレートではシ
ョット間のバラツキがありまた成形品毎に差があるため
、全く同等の標準片での統一は不可能であり、また印刷
物で成形品の表面の微妙な色合いの差を表すことは不可
能なため現在までその様な試みは全く行なわれていない
。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、着色成形品における着色剤分配性の微妙な差をも、
目視によらず、客観的定量的に評価し正確な判定をなし
得る色むら評価方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的に対応して、この発明の着色成形品の色むら評
価方法は、基材中に着色剤を分配してなる着色成形品の
色むら評価方法であって、前記着色成形品の表面を微小
面積測色機により所定径の微小面積の領域で走査測色し
、該走査測色の結果を座標平面の一方の軸に測色位置を
かつ他方の軸に測色値をとることにより得られる波形を
波形解析することを特徴としている。

［作用］ このように構成された着色成形品の色むら評価方法では
、着色成形品の表面は例えば０．１ａｍφ〜４．０ａｗ
φの所定径の微小面積の領域で走査測色される。

すなわち、前記微小面積の領域における反射率や透過率
、或いは三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ及びこれらから算出された
Ｌ値、ａ値、ｂ値等の表色パラメータが測色値として得
られる。これらのパラメータのいずれでも評価可能であ
るが、好ましくは色むらを最も敏感に反映する最適のパ
ラメータをその色により選択してその測色値を座標平面
の２つの座標軸の一方、例えば、横軸に測色位置を、縦
軸に測色値をとることにより、走査測色の結果は波形と
して表される（第４図（ａ）、（ｂ）。

（Ｃ）参照）。この波形を目視して上下変化の多少によ
り色むらの程度を比較することもできるが、この波形を
フーリエ級数展開を用いた解析法或いは表面粗さ解析法
により波形解析することにより、色むらの度合いが定量
化され客観的に評価可能になる。

すなわち、フーリエ級数展開を用いる解析法では、得ら
れた波形はフーリエ変換することにより周期Ｔの周期関
数とみなすことができ、下式のような三角関数の級数と
して表すことがぐきる。

ｙ　−（１／　２　）　ａ　ｏ−１ （ａｏＣＯ３ ｎｗ　　　ｔ ＋ｂ　　　ｓｉｎｎｗ　　　ｔ） ｎ。

（但しＷ。＝２π／Ｔ） −ｃ　　＋Σ　ｃ　　ｃｏｓ　　（ｎｗ　　を−θ。）
ｏ　　　ｎ＝１ｎ　　　　　　　。

（但しＣ１＝７β肩７ｍ＝２＝１不言Ｊ１Ｃ−（１／２
）ａ　　　　　　） この式でＣはこの級数の各項三角関数の振幅すなわち上
下変化の幅を表し、ＩＣ１２を各項三角関数のパワー、
集合（Ｉｃ　　＋２）を関数ｙのパワースペクトルとい
う。ここでＣ１のバラツキが大きいはどｙの波形の上下
変化の幅が大きくなり分配性が悪いことになるから、例
えばパワースペクトルの櫟準偏差を算出することにより
、この波形の表すもとの成形品の色むらの度合いが数値
化され定量化される。

また、表面粗さ解析法による評価では、前記波形は日本
規格協会によるｒＪＩｓ　　Ｂ　　０６０１表面粗さ」
の定義と表示で規定されている、中心線平均粗さ（Ｒ）
、最大＾さ（Ｒ）、及び１ｌｌａｘ 十点平均粗さ（Ｒ７）等により数値化され、または、最
近、三次元特性として姫路工業大学で研究されている三
次元表面粗さ解析法の評価パラメータであるゼロクロッ
シング数（２）、断面曲線のピーク数（Ｎ−１単位面積
当たりの突起の数（Ｎ、）、突起の絶対傾斜（）θ１）
及び表面平均傾斜（Ｇ）により数値化される。

ここでは、これらのパラメータの詳細な説明は省略する
が、どのパラメータも数値の大きいほど色むらの度合い
が大ぎいことを表し、これらの中では、突起の絶対傾斜
（１θ１）或いは表面の平均傾斜（Ｇ）によって評価す
るのが最も好ましい。

［実施例］ 以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。

まず第１図（ａ）に示すように、評価対象の着色成形品
１の表面のうち評価箇所２を選定する。

これは色むらの生じや寸い部分を含むように選定するの
が好ましい。

次に評価箇所２内の多数の微小面積の領ｉｓ１゜Ｓ２．
・・・、Ｓｏを微小面積測色様により走査測色し、各領
域について所定の測色パラメータの値の変化を測定する
。

ここに、測色パラメータとしては、反射率、透過率、三
刺激値ｘ、ｙ、ｚ及びこれらから算出される。Ｌ値、ａ
値、ｂ値等のうちの１つを選択することができる。どの
測色パラメータが最適であるかはその評価対象の成形品
の色相によって異なる（実験例参照）。

このうち、反射率または透過率を選択する場合は、測色
は固定波長で行うため、評価対ゑの成形品１の色相によ
り最適の波長を選定することが好ましい。

ここに最適の波長とは着色剤の分配濃度の変化が反射率
または透過率に顕著に影響するような波長であって、例
えばナチュラル樹脂１００部に着色剤を数部添加して着
色した場合、色むらの測色に好ましい波長領域は、縁糸
の色では５００〜６００　ｎｉｌ、前爪の色では４００
〜５００ｎ１１その他の色（例えば赤、黄）では６００
〜７８０　ｎａ＋である。

また、上記は希釈樹脂がナチュラル樹脂の場合であるが
、希釈樹脂がナチュラル樹脂でない場合でもナチュラル
樹脂にタルク、炭酸カルシウム等の無機フィラーを混入
したものである場合が多く、この場合でも樹脂自体は着
色されていないので、最適な波長領域は、上記と同様と
なる。

更に、希釈樹脂がナチュラル樹脂でなくかつ既に着色さ
れている場合であるが、これは通常の生産過程ではほと
んどない。しかし、着色剤の分配性能の評価を行うとき
に、判定しやすくするため白色に着色された希釈樹脂を
用いる場合があり、この場合の最適波長は赤や黄色の着
色剤の場合は４００〜４５０ｎＩであって、前述の場合
の６００〜７８０ｎａ＋と相違してくるので注意を要す
る。

次に使用する微小面積測色機としては、領域Ｓｋの径（
測色径）ｒが４ａｌｌ以下、隣接する２領ｂ１．ｓｋ、
ｓ（、の中心の距離（走査開隔）ｄが４Ｍ以下の場合に
おいてこれら２領域における測色パラメータの変化をと
らえ得る性能のものが必要である。このような微小面積
測色機の市販品としては、例えば東京電色社製、ミクロ
カラーアナライザーがある。これは測色径ｒを最小０．
１φ馴に、走査間隔ｄを最小０．１ｍにすることが可能
であり最大走査距離１１００ａにわたって１回の測定で
は最大１００１個の領域の測色が可能である。

ここで、測色径ｒと測色間隔ｄとの条件設定であるが、
まず、測色径ｒが大きくなると測色面積が広くなり、測
色結果が平均化して波形がなだらかになる。従ってｒが
大きすぎると色むらの評価に適さない。通常のプラスチ
ック成形品の場合測色径ｒは０．１ｍ〜４＃φ程度が適
当である。前記市販品の場合測色径ｒとしてＯ，１ｍφ
。

０．２ｍφ、０．５＃Ｉφ、１ｍφの４種類を選択でき
る。

ここで微小領域Ｓｋの個数が多いほうが測色データ数が
多くなり色むらを正確に表現できるため好ましく、一方
このデータ数は最大走査距離と測色間隔ｄにより決定さ
れるから測色間隔ｄが小さいほど正確になる。前記市販
品の場合 ｒ＝ｄ＝０．１ｍ のときが最も正確になり得られる波形は小刻みで複雑に
なる。

またこのようにｒ＝ｄの場合は第２図（ａ）のように未
測色部分がないので色むらの評価もれかない。

第１図（ａ）ではｒ＜ｄの場合を示したが、測色径ｒに
比して測色間隔ｄが極端に大きすぎると第２図（ｂ）の
ように未測色部分が生じ正しい評価ができない。未測色
部分（ｄ−ｒ）は１＃１以下になるように設定すること
が望ましい。

またｒ＞ｄの場合はダブり測定部分が出で来て測色デー
タ値が平均化する。

従って測色径ｒと測色間隔ｄとを等しくとるのが最も好
ましいが、ｒとｄがいずれの大小関係の場合にも評価は
可能である。

このように同一潤色箇所を走査測色しても測色径、測色
間隔により得られる波形形状は異なり正確さにも差が出
るが、いずれの場合でも着色分配性の定量化、ランク付
は評価はできる。

前記市販の微小面積走査測色機は、１回の測色で測色箇
所２内の１つの直線β上を走査測色するものであるから
測色箇所を面としてとらえたいときは例えば所定間隔の
複数の平行直線上を測色して総合的に評価する等の方法
をとることができる。

［実験例１］　（灰色） 目視によって分配性評価を９ランクに分けた灰色の標準
プレート３（第３図参照）９個を作製し、各標準プレー
ト３について同一箇所（図のＰ−３０の線上）を走査測
色し、その結果を反射率。

Ｌ値、ａ＠、及びｂ値について波形で表し、その各波形
をフーリエ級数展開を用いる解析法により解析してパワ
ースペクトルの標準偏差を求めてその大小を目視評価ラ
ンクと比較し、また表面粗さ解析法により解析して前述
の各パラメータ値を求めてその大小を目視評価ランクと
比較した。

なお、標準プレート３は、中央部４点ゲート構造であり
、希釈樹脂としてＡＢＳ樹脂（ＭＩ＝１１：２２０℃、
１０に９荷重）を用い、その１００部に対し着色剤を５
部を添加したものを、射出形成ｍ＜東芝機械株式会社１
．ＴＳ７５Ｅ−３Ａ型）を用いて成形した。

また、走査測色は、ＣＩ２表色系の標準光Ｄ−６５を使
用して、測色径ｒ＝Ｑ、５ｓφ、測色間隔ｄ＝０．６ｍ
、測色距離６０ｍで行い１０１個のデータで評価した。

反射率については７００ｎｌｌ波長で測色した。

実験の結果 いずれのパラメータも、本発明の色むら評価方法が目視
評価ランクとよく相関していることを示したが、灰色の
場合は表色パラメータは反射率及びＬ値での評価がより
適当であり（第５図（ａ）。

（ｂ）参照）、表面粗さ解析法では、前述の各パラメー
タのうち表面の平均傾斜Ｇ値が最も目視との相関性が高
かった。

［実験例２］　（青色） 実験例１と同様のことを青色の標準プレートについて行
い、目視評価と本発明の評価方法との相関性を調べた。

希釈樹脂としては、タルク１５％含有のポリプロピレン
（ＭＩ＝１５：１９０℃。

２．１６Ｋｇ荷重）を使用した。

実験の結果 青色の場合、表色パラメータはｂ値が最も目視との相関
性が高かったく第６図（ａ）、（ｂ）参照）。

［実験例３］ 実験例１と同様のことを黄色、オレンジ色、及び赤色の
標準プレートについて行い、目視評価と本発明の評価方
法との相関性を調べた。希釈樹脂は、ナチュラルのポリ
エチレン（ＭＩ＝４：１９０℃、２．１６７部ｇ荷重）
を使用し、三次元表面粗さ解析法により表面平均傾斜Ｇ
値を用いて評価した。

実験の結果 黄色、オレンジ色はｂ値で、また赤色は反射率で、目視
評価との相関関係が求めしれた（第７図（ａ）、（ｂ）
参照）。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかな通り、この発明によれば、プラ
スチックその他の着色成形品における着色剤分配性の微
妙な差をも、目視によらず客観的に評価し正確な判定を
なし得る色むら評価方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の着色成形品の色むら評価方法を順に
示し、第１図（ａ）は走査測色の仕方を示す平面説明図
、第１図（ｂ）は波形を示す説明図、第１図〈Ｃ）は波
形と評価の関係を示す説明図、第２図は同じ測色距離と
測色径に対し測色間隔を種々変えた状態を示す平面説明
図であって、第２図（ａ）はｒ−ｄ、第２図（ｂ　）　
ハｒ　＜　ｄ　、第２図（Ｃ）はｒ＞ｄの場合を示す説
明図、第３図は標準プレートを示す平面図、第４図（ａ
）、、（ｂ）（Ｃ）は波形の例を示す図であって種々の
赤色着色剤を用いた標準プレートにおける反射率の波形
を示すグラフ、第５図は灰色標準プレートについて本発
明の評価方法と目視評価との相関を示すグラフであって
、第５図（ａ）はフーリエ展開による解析法でのグラフ
、第５図（ｂ）は三次元表面粗さ解析法でのグラフ、第
６図は青色標準プレートについて本発明の評価力、法と
目視評価との相関を示すグラフであって、第６図（ａ＞
はフーリエ展開による解析法でのグラフ、第６図（ｂ）
は三次元表面粗さ解析でのグラフ、第７図（ａ）は黄色
とオレンジ色との標準プレートについて本発明の評価方
法と目視評価との相関を示すグラフ、及び第７図（ｂ）
は赤色の標準プレートについて本発明の評価方法と目視
評価との相関を示すグラフである。 １・・・着色成形品 ２・・・評価箇所

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基材中に着色剤を分配してなる着色成形品の色む
   ら評価方法であつて、前記着色成形品の表面を微小面積
   測色機により所定径の微小面積の領域で走査測色し、該
   走査測色の結果を座標平面の一方の軸に測色位置をかつ
   他方の軸に測色値をとることにより得られる波形を波形
   解析することを特徴とする着色成形品の色むら評価方法
2. （２）前記波形解析にはフーリエ級数展開を使用するこ
   とを特徴とする第１項記載の着色成形品の色むら評価方
   法
3. （３）前記波形解析には表面粗さ解析法を使用すること
   を特徴とする第１項記載の着色成形品の色むら評価方法