GEOMETRYCZNE POMIARY BARWY I EFEKTÓW SPECJALNYCH

 SPEKTROFOTOMETRY  WIELOKĄTOWE  DO  POMIARÓW  NA  LAKIERACH SAMOCHODOWYCH  METALICZNYCH  I  SPECJALNYCH

Powłoki lakierowe z efektem metalicznym

Producenci wielu wyrobów stosują powłoki lakierowe z efektami specjalnymi by przyciągnąć uwagę potencjalnych nabywców. W odróżnieniu od konwencjonalnych farb i lakierów typu solid, lakiery specjalne zmieniają swą barwę i wygląd wraz z różnym kątem obserwacji i różnymi warunkami oświetlenia. Powłoki interferencyjne wykazują wraz ze zmianą kąta widzenia różnicę w jasności a nawet wybarwienia i nasycenia barw. W ostatnim czasie wypuszczono na rynek pigmenty specjalne, dające efekt skrzenia, gdy warunki oświetlenia zmieniają się z pełnego słońca na zamglone niebo.

Pigmenty absorpcyjne.	Pigmenty metaliczne.	Pigmenty interferencyjne.

Ocena wizualna powłok o efektach specjalnych

Lakiery metaliczne wykazują zmianę jasności w zależności od kąta obserwacji. Próbka takiego wymalowania musi być ustawiona pod odpowiednim kątem, by wykazać opisane zjawisko podczas oceny wizualnej. Efekt ten opisywany jest często jak tzw. „flop jasności”. Im większa różnica jasności pod kolejnymi kątami obserwacji tym lepsze akcentowanie konturów obiektu. Powłoki interferencyjne wykazują różnobarwność szczególnie dobrze wtedy, gdy zmienia się kąt padania promieni źródła światła.

A: Ocena wizualna tradycyjnych powłok metalicznych, B: Ocena wizualna powłok specjalnych z efektem „flopu koloru”

Pomiar barw lakierów o efektach specjalnych

Wielokątowy goniometryczny pomiar koloru

Normy ASTM, DIN oraz ISO definiują wielokątowy goniometryczny pomiar barwy jako obiektywną metodę opisu koloru lakierów metalicznych. Badania naukowe wykazują, że konieczny jest trój- a optymalnie pięciokątowy pomiar barwy powłoki. Geometria pomiaru wielokątowego opiera się na zde-finiowaniu i użyciu kątów aspekularnych, to jest nierównych kątowi odbicia promienia oświetlającego. Kąt ten przybiera wartości dodatnie, jeśli wyznaczany jest od kierunku promienia światła odbitego do normalnej. W pomiarze tym używa się oświetlenia kierunkowego a nie kolistego (cyrkumferencyjnego). Przyczyną jest fakt, że oświetlenie cyrkumferencyjne minimalizuje efekty kierunkowe powłoki, jak np. efekt „Venetian blind” oraz nierówności samej powłoki. Pomiar dwóch próbek mierzonych w oświetleniu cyrkumferencyjnym dałby wynik identyczny, podczas gdy ocena wizualna wskazuje na wyraźną różnicę próbek.

Do kontroli jakości barwy mogą być użyte parametry kolorymetryczne L*, a*, b*, lub L*, C* oraz hº a także delta E. Tolerancje są z reguły ostrzejsze dla kątów bliższych kątowi odbicia (15º oraz 25º) jak również dla kątów flopu (75º oraz 110º) niż dla kąta 45º. By ustanowić jedyny parametr tolerancji, niezależny od barwy, należy użyć współczynników  ważonych (weighted). Dlatego firmy motoryzacyjne ustanowiły specyfikacje na deltaE CMC lub deltaE bazujące na DIN 6175-2, gdzie użyto spektrofotometrów 3 lub 5 kątowych. Innym użytecznym współczynnikiem jest tzw. „flop index”, ukazujący zmianę w jasności  lakieru metalicznego w funkcji kąta obserwacji.

W ostatnich latach nabrały na znaczeniu pigmenty specjalne nowej generacji. W niektórych z nich barwa zmienia się w szerokim zakresie w obszarze bardzo szerokiego kąta.

Pigmenty efektów specjalnych: barwa wędruje przez kilka kwadrantów.

By określić ściśle ścieżkę barwną takich pigmentów interferencyjnych, należy włączyć do analizy kąt oświetlenia i kąt obserwacji. Przemysłowa kontrola jakości w wersji spektrofotometru przenośnego przyczyniła się do wprowadzenia dodatkowego kąta  -minus 15º, mierzącego „za odbiciem”.

Pomiar „wędrówki barwy poza połysk” przy -15º odczytu spektrofotometrycznego.

Charakteryzacja typu FLAKE (płatki)

Bezpośrednie pełne światło słoneczne	Zachmurzone niebo

Oprócz zmian barwy, nasze postrzeganie wizualne powłoki  lakierowej uwarunkowane jest domieszką metaliczną lub dodatkiem pigmentów specjalnych (np. xirallics) w lakierze. Ten ostatni pigment zmienia się  wraz z warunkami oświetlenia i daje różne efekty np. w pełnym oświetleniu słonecznym i przy zachmurzonym niebie.

SPARKLE (skrzenie)

Niski sparkle (glint)	Wysoki sparkle (glint)

Zjawisko typu sparkle lub glitter występuje w pełnym bezpośrednim oświetleniu słonecznym. Opisywane jest ono także jako sparkle, micro brilliance lub glint i powstaje w wyniku:

• własności i charakteru odbicia światła przez każdy z pigmentów specjalnych,
• ilości pasty metalicznej,
• wielkości i rozkładu płatków (opiłków) aluminiowych.

Efekt typu sparkle zależy od kierunku oświetlenia.        

GRAININESS (ziarnistość)

Niska ziarnistość (graininess, coarseness)	Wysoka ziarnistość (graininess, coarseness)

 Oprócz zjawiska sparkle, zachodzącego w bezpośrednim świetle słonecznym, obserwuje się innego rodzaju efekt, widoczny w rozproszonym świetle zachmurzonego nieba – tzw. optical texture (faktura optyczna) coarseness lub salt & pepper (ziarnistość lub „sól z pieprzem”). To wizualne „ziarno” zależy od średnicy płatków metalizacji oraz ich orientacji w powłoce, dając niejednorodny i nieregularny wzór. Kąt obserwacji nie odgrywa większej roli w analizie efektu „ziarna”.

Pomiar wielokątowy goniometryczny barwy oraz efektów specjalnych za pomocą spektrofotometru BYK-MAC

Identyczny kolor lecz różne wrażenie wizualne.

Tradycyjny pomiar 5 kątowy wylicza wartości parametrów barwy przez uśrednienie wartości reflektancji mierzonej na oświetlonej powierzchni okna pomiarowego i nie rozróżnia koloru bazy i odbicia na płatkach aluminium.

W rezultacie, dwie różne próbki mogą być odczytane jednakowo przez spektrofotometr 5 kątowy, choć wizualnie różnią się od siebie znacząco. Przyczyną tego stanu rzeczy jest efekt metalizacji aluminiowej w powłoce lakierowej.

Spektrofotometr BYK-mac mierzy kolor powłoki pod 6  kątami przy oświetleniu pod kątem 45 stopni. By zasymulować efekt metaliczny w warunkach pełnego bezpośredniego oświetlenia słonecznego, zastosowano zespoły diód typu LED emitujące białe światło pod różnymi kątami. Oświetlenie rozproszone, stosowane w analizie „graininess”, zrealizowano za pomocą sfery pokrytej siarczanem baru BaSO4. Detekcja sygnał odbywa się kamerą wysokiej rozdzielczości, umieszczoną pionowo nad powierzchnią próbki.