《塑料 再生塑料色差的测定》国家标准,验证试验报告

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摘要:再生塑料的颜色是由其组成成分、加工工艺等多种因素共同决定的。当塑料在回收和再加工过程中,由于原料来源复杂(可能包含不同批次、不同种类的废弃塑料),以及加工过程中的温度、剪切力等因素的影响,可能会导致颜色的不均匀。

再生塑料的颜色是由其组成成分、加工工艺等多种因素共同决定的。当塑料在回收和再加工过程中,由于原料来源复杂(可能包含不同批次、不同种类的废弃塑料),以及加工过程中的温度、剪切力等因素的影响,可能会导致颜色的不均匀。

目前,我国再生塑料领域尚无色差相关标准可依。

彭主编:材料科学与工程专业,7年塑料回收再生经验,文章信息咨询或讨论,提供行业信息,欢迎随时联系哦~

根据国标委发〔2023〕63号《国家标准化管理委员会关于下达2023年第四批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》,《塑料 再生塑料色差的测定》国家标准制订项目(项目编号为20232459-T-606)已正式立项,项目计划时间为2023年-2025年。

《塑料 再生塑料色差的测定》国家标准征求意见稿,点击链接查看:

为确保该标准的科学性、合理性和可操作性,按照国家标准制定工作程序,需对标准规定的条件进行验证试验。标准牵头单位中蓝晨光成都检测技术有限公司已组织 6 家实验室对 8 种样品开展验证试验。目前,试验仍在进行中,数据尚未收集齐全。具体工作情况如下:

验证试验进展

2024 年收集到验证试验的再生塑料样品,主要来源于阜阳产品质量监督检验所以及汨罗万容塑业有限公司,样品涵盖了不同颜色、颗粒形态及成分的再生塑料。

针对不同色差的样品、观察窗口的尺寸、仪器光学几何结构、试样堆叠高度等作为试验变量进行再生塑料色差测定的条件试验,系统研究再生塑料色差测定的关键影响因素,旨在建立标准化检测参数体系。

2024 年底~2025 年初完成仪器调研,包括仪器的波长范围以及波长间隔等参数情况。

2025 年初完成验证试验单位的征集,形成验证试验方案并分发样品,截止当前,各实验室仍在测试阶段,后续将开展数据统一处理。

(以我国再生塑料色差测试方法的技术现状和需求为基础,制定再生塑料色差测试的国家标准。 标准制定工作组对塑料柔色差方法相关标准进行了调研分析,确定了该标准的可行性。 )

目前,试验数据尚未收集齐全,我们诚挚邀请相关单位及个人参与再生塑料系列标准的编制工作,为标准的编制提供宝贵意见和建议。

《塑料 再生塑料色差的测定》

验证试验报告

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验证试验用样品

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参与单位

彩谱科技(浙江)有限公司、东莞市惟思德科技发展有限公司、上海韵鼎国际贸易有限公司、浙江石油化工有限公司、阜阳市产品质量监督检验所、中蓝晨光成都检测技术有限公司

3

测试

本次验证试验样品共8组,涵盖3类聚合物材料及5种颜色。请参考《塑料 再生塑料色差的测定》进行色差的测定。

1、状态调节

试验前,请将所有样品置于23±2℃、50%±5%的环境中调节24h以上。在23 ±2℃、50%±5%的环境内进行试验。

2、测试参数

光源和观察者:D65/10。

仪器光学几何结构符合CIE15的规定:

积分球的几何结构di:8,de:8,8:di,8:de。

无积分球的几何结构45a:0,0:45a,45x:0,0:45x。

方法:反射法

3、测试

3.1进行测量之前,让仪器有足够的时间预热。

3.2校准仪器:把标准板放入比色皿中或把标准板放在与样品容器同样的 材质和厚度的玻璃上。

3.3混匀的再生塑料颗粒倒入由透明玻璃或石英玻璃制成的圆筒形容器中 作为参照样,摇动或轻轻敲击样品容器,并使用刮刀等平滑装置去除多余的样品。样品容器的高度推荐50mm。样品容器应用光罩覆盖,不能用背板覆盖(图1为一种合适的结构)。不应在容器上施加压力。之后从待测批次中以同样的方法测量至少5杯被测样的三刺激值。

图 样品反射测量方法

4、结果表示与数据记录

每组试样报告三刺激值,CIE LAB色差或CIEDE2000色差,结果保留到0.01。

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试验条件验证

1、不同样品的色差分析

1.1 原生料的色差

结构:0:45x,窗口尺寸:1.75,光源/观察者:D65/10°。

对于质量合格的原生塑料,可认为色差是相当小的,各原生塑料色差平均值均小于 0.5,标准偏差小于 0.2。其中 PMMA 色差较大,可能因为本身透明性高,光线穿过颗粒是多次反射、散射等造成检测的光信号波动较大。

1.2 再生塑料的色差

A)无色差的样品

对于肉眼观察无色差的再生塑料,色差平均值均小于 0.5,标准偏差小于 0.2,类似于原生塑料。

B)小色差的样品

对于肉眼观测小色差的样品,色差平均值已经超过 0.5,标准偏差超过 0.2,符合预期。

C)大色差的样品

对于肉眼观察观察色差较大的样品,色差平均值超过 1,标准差超过 1,符合预期。

2、不同窗口对色差的影响

随窗口尺寸减小,色差的平均值有增大趋势,色差的标准偏差(波动性)逐渐增大,测试结果的不稳定性越强。由于窗口尺寸越小,色差受样品局部形貌影响更大,较大的窗口尺寸使得样品形貌均匀性增加。窗口尺寸大于 1 寸时,色差标准偏差在合理的范围内。

3、不同仪器结构对色差的影响

对比不同的仪器结构,45 度平面构造和两种积分球构造在色差的大小和均匀性上均有所差别,因此进行色差测试需注明设备的构造,结果才具备可比性。

4、不同样品高度对色差的影响

由于塑料颗粒存在缝隙,或塑料本身是透明的原因,反射法进行色差的测定时,测试光源可能透过缝隙或样品本身,增加试样高度可避免该问题。试样满杯时的高度为 50mm,研究发现,试样在半杯以上时就可保证色差不再改变。因此50mm 的比色皿足以满足测试要求。

5、组内和组间的比较

若以某一样品旋转 120 度进行测试作为组内的色差,测量多杯试样作为组间色差,可发现组内色差均小于组间色差,符合预期。在表征其真实色差时,可利用组间色差减去组内色差来表示。

国内外相关标准情况

塑料的颜色差异有几种表征的方式,包括黄色指数、白度以及ΔE。黄色指数常用于衡量样品老化时黄变的程度,白度可以衡量样品接近理想白色的程度,两指标适用于接近白色或浅色的样品,而不适用于其他颜色。ΔE能够全面反映颜色在三维色彩空间中的综合偏移,适用于白色或者彩色塑料色差的评价。

国际照明委员会(CIE)为解决颜色量化问题,于 1976 年推出 CIE L* a * b *(CIELAB)色彩空间的色差公式ΔEab ∗ ,目前仍广泛应用于各工业领域。1984 年英国染色协会的颜色委员会 CMC 提出了色差公式ΔECMC,广泛应用于纺织领域。1994 年 CIE引入明度、彩度和色相权重系数对色差公式进行了修正得到ΔE94 ∗ 。2001 年 CIE对色差公式进一步改进推出了∆E00,成为工业领域最精确的色差公式,2014 年ISO 与 CIE 联合发布了∆E00色差公式的国际标准 ISO CIE 11664-6,并于 2022年更新至最新版本,成为色差测量最权威的通用标准。

目前国际上暂无针对再生塑料色差ΔE 测定的标准,只有通用标准,如 ISOCIE 11664-6-2022《比色法 第 6 部分:CIEDE2000 色差公式》和 CIE 15《比色法》等,只规定了色差的概念原理及仪器设备等。对于塑料黄色指数和白度,国际标准有 ISO 17223《塑料 黄色指数及其变化值的测定》、ASTM E313《黄色指数和白度的测定》,不一定适用于再生塑料多种颜色的情况。

国内暂无再生塑料色差ΔE 测定的标准,产品标准 GB/T 14190-2017《纤维级聚酯(PET)切片试验方法》规定了 PET 测定颜色坐标 L,a,b 的方法,无色差的计算公式。对于塑料黄色指数和白度的测定,国标有 GB/T 39822-2021《塑料 黄色指数及其变化值的测定》,修改采用 ISO 17223,GB/T 2913-1982《塑料白度试验方法》只针对白度的颜色指标,且年代久远,技术上较为落后。

主要内容的确定

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色差公式的确定

CIE LAB 色差公式

采用 CIE 15:2004《色度学》和 ISO/CIE 11664 系列标准,引用 CIE 1976 Lab* 色差公式。 作为国际通用的基础色差评价方法,具有广泛认可度; 数学计算简单, 便于快速表征颜色均匀性。

CIEDE2000 色差公式

依据 ISO/CIE 11664-6:2022(公式见 9.3),引入亮度、色度、色调权重因 子修正,改进非均匀性问题。 国际最新权威标准,解决了 CIELAB 在工业色差评 估中的局限性; 对颜色感知差异的模拟更接近人眼视觉,尤其适用于复杂颜色差 异的再生塑料。

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仪器的规定

根据 CIE 15,若获得高精度的颜色刺激值,波长范围为 380nm~780nm,波 长间隔为≤5nm,但目前众多仪器厂商波长范围为 400~700nm,波长间隔 10nm, 为满足更多仪器厂商,规定波长范围为至少 400~700nm,波长间隔≤10nm

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测试步骤的确定

参考 GB/T 39822-2021 塑料黄色指数的测定中颗粒或粉末的测试方法,可获 得 样品的三刺激值,计算色差。 结合再生塑料颗粒本身颗粒大小均一性差等问题, 对于样品的形状尺寸等进行了限制。

参考产品标准 GB/T 14190-2017 纤维级聚酯(PET)切片试验方法中的 L、a、 b 的测试,对试样的前处理的进行了约定。

—5—

再生塑料系列国家标准进展

2024年和2025年制修订标准清单中,有多项塑料回收再生行业相关标准,涵盖了塑料产品可回收再生设计、再生塑料质量、再生塑料产品评价技术规范、再生塑料成分鉴别等多个方面,为再生塑料的生产、使用等提供了更明确的规范。以下14项标准全力推进中,欢迎有意向的单位积极参与:

序号

标准计划编号

标准名称

预审查时间

1

2023-0901T-HG

塑料 产品可回收再生设计通用要求

2025 年4月

2

20241703-T-606

塑料 可回收再生设计指南 第1部分:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料

3

20241696-T-606

塑料 可回收再生设计指南 第2部分:高密度聚乙烯(HDPE)材料

4

20241693-T-606

塑料 再生塑料 第4部分:聚烯烃混合物材料

2025 年5月

5

20232461-T-606

塑料 再生塑料 第10部分:聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料

6

20241694-T-606

塑料 再生塑料 第12部分:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料

2025 年6月

7

20241698-T-606

塑料 再生塑料 第13部分:聚苯醚(PPE)材料

8

20241700-T-606

塑料 再生塑料产品评价技术规范 第1部分:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料

2025 年5月

9

20241692-T-606

塑料 再生塑料产品评价技术规范 第2部分:聚苯乙烯(PS)材料

10

塑料 再生塑料成分鉴别 第1部分:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料

2025 年5月

11

塑料 再生塑料成分鉴别 第2部分:聚丙烯(PP)材料

12

塑料 再生塑料 可追溯性和环境因素评估指南

2025 年5月

13

20232459-T-606

塑料 再生塑料色差的测定

2025 年6月

14

用于不同塑料加工工艺的机械再循环聚丙烯(PP)再生塑料和聚乙烯(PE)再生塑料的测试和表征

2025年10月

来源:科学创造美好未来

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