第十三章 顏料特性和物理性的相互關係
Pigment Characterization and Physical Relationships
二、顏料表面的性質(Nature of Pigment Surface)
4.肉眼和儀器衡量光亮度(visual ＆ instrumental evaluation of glossiness)
(1)光亮度的定性分類(qualitative classification of glossiness)
定性的說，表面外觀，可以分類成高度光亮 (high gloss)、半光亮 (semigloss)
、蛋殼光亮(egg-shell-glass)、低光亮 (low gloss)或平光(matte)一種物質認為有
高度光亮(highg loss)的，就是他們的表面在他們的反射角或鏡面角中會反射
出環鏡物體的清晰物像。在這高光亮範圍內，用他們反射物像的明亮度和清
晰度來判斷，在看到的光亮度方面，物質可以有很大的不同。
物質分類作為半光亮(semigloss)的，就是他們的表面可以呈現出有顯著亮光
，但反射的物像並不清楚。蛋殼光亮 (egg shell-gloss)的表面，表示出很容易
看出的光亮，但沒有反射物像。在半光亮和蛋殼光亮的分類範圍內，所看見
的光亮度，用光亮(high lights)或明亮程度論，在反射角或鏡面角內觀察，他
們的表面可相差很大。
物質表面分類作為低光亮(low gloss)的，在反射角內，很困難的可以看到明
亮或光亮，若干低光亮表面可呈現有偏光亮現象 (sheen )，就是在觀察的發
光角(grazing angle),比起其他角度，呈現出有大得多的明亮度。
表面在觀察的任何角度，都不表現出有光亮或明亮度的，是叫作平光(matter
或flat)。
(2)可見光亮度的型式(type of visual gloss)
美國國家標準局(National Bureau of Standard)在研究許多不同物質和他們的可
見光亮分級，結論祇少有六個準則，可作光亮度分級的標準。這些準則是：
反射光亮(specular gloss)、偏光亮(sheen)、對比光亮(contrast gloss)，沒有花塊
的光亮(absence of bloom gloss)，影像清楚的光亮(districtness-of-image gloss)和
表面均勻的光亮(surface uniformity gloss)。
所謂反射或鏡面光亮 ( specular gloss)，是定義的油漆、塑膠和陶瓷品的半光
亮或蛋殼光亮表面看起來，有發光(shinness)((或燦爛的光明(brilliance of high
light))。偏光亮(sheen)是觀察油漆，紙張和陶瓷產品的低光亮表面在發光角
看到的光亮。對比光亮(contrast gloss)是在光亮反射面積和其他地方的對比，
在若干油漆和紡織品衣服的低光亮表面，在光亮反射面積和鄰近深暗表面區
域對比，可以看到有可見的光明或發亮的證據。
沒有花塊的光亮 (absence of bloom gloss)是反射光亮鄰近，沒有煙霧(haze)或
乳狀外表。高光度和半光亮的表面，常常顯示出，在反射煙霧或花塊上有不
同。需要沒有花塊表面的特性，是鄰近燦爛光亮的深暗區域，花塊對鄰近反
射光亮區域表面，給予一種特殊乳狀外表。
影像清楚的光亮 (districtness-of-image gloss) 是高光亮表面反射有清楚正確鏡
橡的，高光亮油漆和瓷琺瑯(Porcelain enamels)是反射鏡像的例子。
有表面組織，或沒有表面組織，可以影響判斷光亮度。最後加工的深度，是
和表面的均勻、平滑和潔淨相連帶。
在任何一方面，很難遇到所有這些不同型式的光亮。紙張一般光亮度低，祇
有鏡面光亮、偏光亮和對比光亮，是可能重要的；而在高光亮度的噴漆中，
影像清楚的光亮和沒有花塊的光亮 ，可能是最重要。
另外一種更刁滑的光亮，可以為表商表示的，是雙目鏡發光(Dinocular luster)
就是兩個表面，他們自己並不反射鏡像的，連合起來給予觀眾者有種感覺有
發光成光亮。這現象可以在黑傑和白條布之間，當黑條布主要時，可以看到
這物質似乎相當發光，事實那布和線是不光亮的。在這裡似乎有立體的兩線
並行的操作現象存在。
(3)光亮度的測定(visual evaluation of glossiness)
在決定上個物質的可見光亮度，究竟是高光亮、半光亮、蛋殼光亮、或低光
亮，那物質表面一般是調整和照射角成約45°∼ 60°。那表面是在那鏡面反射
角 (specular angle) 觀察。當需要比較兩種或更多物質的可見光亮度，那照射
和觀察的情形是選擇去得到最好的區別 (discrimination) ;例如對高光亮度表面
，得到良好的區別，照射角和觀察角必須在10∼30°，而對半光亮和低光亮表
面，一般照射和觀察角為60∼85°，可以得到最好的區別。
(4)光亮度和顏色的關係(relationship between visual glossiness and color)
高光亮度表面的影像清楚和發霧程度測定，顏色或可見到的擴散反射有大的
影響；例如雖然磨光黑色玻璃和磨光白色玻璃的表面平滑情形是相同的，但
肉眼看到的，那黑色玻璃有最好的光亮度，因為沒有擴散反射。在比較𤥢色
塗裝，作顏色比較，那有高一點光亮的樣品，若起來是有深一點的顏色。對
一個有低反射的表面光亮度，有稍小的改變時，對表面的可見顏色會有見得
到的影響。顏色對光亮度的影響，是和標本表面的明亮度（擴散反射）有間
接比例。
(5)控制表面光亮度的物理因素(Physical factors governing gloss of surfaces)
一種物質的光亮外表，可以認為是他們表面對光的鏡面反射，有關因素很複
雜，不可能用少數關係來作特性表示出。對一個射入光線的一個特殊角度而
論，對一個不透明，非金屬表面，他們鏡面反射的反射光量，是表面平滑（
smoothness)和折射指數(refractive index)的一個函數。那鏡面反射光的總量，
是為折指射指數控制𤥢，而在這鏡面反射角散射的反射光量是為表面平滑程
度所控制。
對在一個固定射入角射入的光，他們的反射光強度，隨𤥢表面折射指數增加
兩增加；對一個固定折射指數平面，他們的反射光強度，是隨射入度增加而
增加。表面反射光線的百分數和射入光的極性程度有關，但一般在測定光亮
度，都是應用非極性的光，所以可不加考慮。但事實上非金屬物質表面，對
所有射入角的反射光多少有點平面極性 (Plane polarization)作用，同時在某一
射入角時，有完全曲平面極性。
物質的表面可以有不同，從非常平滑以至有顆粒和波浪狀，具有不同的組織
；一個表面的粗糙程度，對鏡面反射光有非常大的影響。
在一個表面上，那射入光在不同方向反射，可以用一個測角光度計（
goniophotometer)來測定。各種物質光亮度的測定，也可以用角度固定光亮測
定儀(fixedangle glossmeter)來測定。
(6)顏料𤥢色對光亮度和平光度的影響(effect of pigmentation on gloss and flatness)
因為一個表面的光亮度，和反射表面的粗糙程度有大關係，同時在一個塗裝
中有顆粒存在，可以大大的影響表面的平滑或粗糙程度，所以顯然的一個塗
裝有顏料𤥢色的，對他們的光亮度有關係。
顏料的顆粒大小，對塗裝的光亮有大影響，為得到高光亮度薄膜，顏料顆粒
必需要小，以致在薄膜表面有最少的凸出。相反約為得到低光亮度，所用的
顏料顆粒要大，以致產生粗糙塗裝表面。在研究顆粒大小對光亮度的影響，
發現為得到非常高的表面光亮度，顏料顆粒在塗料中，他們的平均直徑要小
於0.3μm。因為在塗裝表面每個顆粒祇有一部份是凸出表面的，所以可以結
論說，在一個高光亮塗裝中，表面不規則的平均高度，不會超過顆粒直徑的
一半，就是1.5μm，這個數值從理論推測，可以產生剛巧光亮度降低的值
0.1μm，相符合。平漆的偏光亮均勻度，應用細的擴展劑(小於lμm直徑)，
可以有實質的改進。
顏料散佈程度的影響，一般而論好一點的散佈可得大的光亮度。在研究他們
的關係時發現，當顏料散佈的效率增加了，對油漆薄膜有兩個大的變化，就
是減少了顏料結塊或聚粒的最大大小，以及增加在顏料表面吸附的擔體量，
這兩個效果，都使油漆薄膜產生更平滑的表面，增加光亮度。但假使高散佈
度，是因為顏料顆粒吸附了更多樹脂的，則那光亮度會減少。
在非常低的顏料容積濃度 (PVC)，良好散佈的顏料顆粒，在一個塗裝中，不
會凸出表面，所以不會影影表面光亮度。但當PVC增加，那顏料顆粒擁擠了
，會產生粗糙表面，結果減低了光亮度。有若干時當顏料顆粒擁擠程度增加
時，表面凸出變成如此的稠密，以致光散射效率灰減少了，於是通過一個光
亮度最小點，光亮度再度上昇。
