einführung MeTaLLIC COLOr MeTaLLICFarben

Einführung
Effektlacke
Metalleffektpigmente
Metallic Color
METALLICFARBEN
Physikalische Testgeräte
Interferenzpigmente
Visuelle Beurteilung von
Effektlacken
Mit Genehmigung von Merck
Technischer Service
Um die Helligkeitsänderung von Metalliclacken bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln an einem Probenblech visuell nachzustellen, wird das Blech langsam geneigt. Man spricht vom so
genannten "Hell-Dunkel Flop". Je größer der Helligkeitsunterschied
zwischen den Betrachtungswinkeln ist, desto mehr werden die
Konturen eines Gegenstandes betont. Um die Farbtonänderung
von Interferenzlacken zu beobachten, sollte das Probenblech von
oben nach unten bewegt werden. Dabei vergrößert bzw. verkleinert sich der Winkel zur Lichtquelle.
Visuelle Beurteilung von traditionellen
Metalliclackierungen
Metallicfarben
Absorptionspigmente
Appearance
Heutzutage spielen Effektlackierungen bei vielen Anwendungen
eine sehr wichtige Rolle, weil durch deren Einsatz das Aussehen
eines Gegenstandes an Attraktivität gewinnt. Im Gegensatz zu
konventionellen Unifarben ändern Effektlacke ihr Aussehen mit
dem Beobachtungswinkel und den Lichtverhältnissen. Bei Interferenzlacken ändern sich mit dem Blickwinkel nicht nur die
Helligkeit, sondern auch der Farbton. Die neueste Entwicklung
sind spezielle Effektpigmente, die je nach Lichtverhältnissen, d.h.
sonnig oder bewölkt, mehr oder weniger glitzern.
Visuelle Beurteilung von
Effektlackierungen
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Index
BYK-Gardner GmbH • Lausitzer Strasse 8 • 82538 Geretsried • Germany • Tel +49 8171 3493-0 • Fax +49 8171 3493-140
Mehrwinkelfarbmessung
Um eine objektive Farbbeurteilung bei Metalliclackierungen zu
erhalten, werden von ASTM, DIN und ISO Normen zur Mehrwinkelfarbmessung vorgegeben. Wissenschaftliche Untersuchungen
haben gezeigt, dass mindestens drei und optimalerweise fünf
Betrachtungswinkel nötig sind. Bei der Mehrwinkelfarbmessung
bezieht sich die Messgeometrie auf die Differenz zum Glanzwinkel. Der Betrachtungswinkel wird von der spekularen Reflexion
in der Beleuchtungsebene weg gemessen. Der Winkel ist positiv,
wenn er von der spekularen Reflexion zur Normalen hin gemessen
wird.
In den letzten Jahren sind Spezialeffektpigmente immer beliebter
geworden. Bei einigen dieser Pigmente wandert der Farbort über
einen weiten Bereich.
Mit Genehmigung von Merck
Farbmessung von Effektlacken
Spezialeffektpigmente, die über
mehrere Quadranten wandern
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Bestimmung der Farbveränderung
"hinter dem Glanz" bei -15°
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Mit Genehmigung von Merck
Eine gerichtete Beleuchtung ist einer Rundumbeleuchtung vorzuziehen, da sie den Einfluss von Direktionalität (Jalousieneffekt)
oder anderen Oberflächenfehlern verringert. Eine Rundumbeleuchtung kann bewirken, dass der gemessene Farbwert von zwei
Proben gleich ist, diese jedoch visuell unterschiedlich aussehen.
Zur Qualitätskontrolle werden die farbmetrischen Werte L*,a*,b*
(oder L*,C*, h°) und ΔE* verwendet. Die Toleranzen für die Winkel nahe des Glanzes (15°,25°) und die Flopwinkel (75°, 110°)
sind normalerweise größer als die Toleranz beim 45° Winkel. Um
eindeutige Toleranzen unabhängig vom Farbton anzugeben, müssen gewichtete Faktoren verwendet werden. Deshalb wurden von
Automobilfirmen Spezifikationen für ΔECMC oder ΔE' nach DIN
6175-2 für 3- oder 5- Winkelfarbmessung erstellt. Eine weitere
hilfreiche Maßzahl ist der "Flopindex". Dieser bewertet die Helligskeitsänderung von Metalliclacken über den gesamten Bereich der
Beobachtungswinkel.
Damit die gesamte Farbtonveränderung von Interferenzpigmenten vollständig erfasst wird, ist es notwendig, Beobachtungs- und
Beleuchtungswinkel zu ergänzen. Um eine einfache Anwendung
in der Praxis mit einem portablen Messgerät zu gewährleisten,
wurde ein Beobachtungswinkel "hinter dem Glanz" bei -15°
hinzugefügt.
Flake Charakterisierung
Probe 1
Probe 2
Neben der Farbe beeinflussen auch Metallicflakes oder andere
Glitzerpigmente unseren visuellen Eindruck. Dieser Effekt ändert
sich mit den Lichtverhältnissen: Sonnenschein im Vergleich zu
bedecktem Himmel.
Appearance
Gleiche Farbe, aber visuell unterschiedlich
Sonnenschein: Glitzereffekt
Bedeckter Himmel: Körnigkeit
Glitzer
Der Glitzereffekt verändert sich in Abhängigkeit des Beleuchtungswinkels.
Körnigkeit
Während wir bei Sonnenschein den Glitzereffekt wahrnehmen,
verändert sich der Eindruck bei bedecktem Himmel völlig. Dieser
veränderte Eindruck wird mit Begriffen wie Körnigkeit oder "Salz
und Pfeffer" beschrieben. Die Körnigkeit hängt von der Flakegröße oder der Flake-Orientierung ab. Daraus resultiert ein uneinheitliches und unregelmäßiges Muster. Der Beobachtungswinkel
ist dabei von geringer Bedeutung.
Δa*
Δb*
-0.35
0.16
-0.65
-0.10
0.46
0.69
0.25
0.19
0.20
0.05
-0.11
-0.11
0.42
0.43
0.48
0.00
-0.60
-0.89
ΔSparkle
ΔGraininess
7.85
4.17
1.48
3.81
Um das Aussehen von Effektlacken unter verschiedenen Beobachtungswinkeln und Lichtverhältnissen zu beschreiben, misst der
BYK-mac objektiv den Gesamtfarbeindruck:
■ Mehrwinkelfarbmessung (6 Winkel) zur Beschreibung des
Helligkeits- und Farbflops von Effektlacken
■ Glitzer- und Körnigkeitskontrolle mit Hilfe einer hochauflösenden CCD-Kamera, um Effektänderungen bei direkter und
diffuser Beleuchtung zu simulieren
Technischer Service
Mehrwinkelfarb- und Effektmessung mit dem BYK-mac
Die herkömmliche 5-Winkelfarbmessung berechnet die Farbwerte, indem die spektrale Reflexion über den gesamten Messfleck
gemittelt wird. Daher wird nicht zwischen der Farbe des Basislacks
und der Reflexion der Aluminiumflakes unterschieden. Folglich
können zwei Effektlackierungen die gleichen Werte mit einem
5-Winkel Spektralphotometer haben, jedoch visuell sehr unterschiedlich aussehen. Der visuelle Unterschied resultiert aus den
unterschiedlichen Flake-Effekten.
Physikalische Testgeräte
■ Art und Größe der Metallicflakes
■ Konzentration der Effektpigmente
■ Ausrichtung der Effektpigmente
■ Applikationsmethode
15°
45°
75°
Diffus
ΔL*
Metallicfarben
Man kann einen Glitzereffekt nur unter direkter Sonneneinstrahlung wahrnehmen. Der Effekt wird oft mit unterschiedlichen
Worten beschrieben, wie z.B. Glitzer, Mikro-Brillanz oder Schimmer. Der Glitzereffekt wird durch das Reflexionsvermögen der
einzelnen Effektpigmente verursacht. Aus diesem Grunde wird
er beeinflusst durch
-15°
15°
25°
45°
75°
110°
BYK-mac Effekt-Messgeometrien
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Glitzermessung unter direkter
Beleuchtung bei drei Winkeln
Der Glitzereffekt verändert sich in Abhängigkeit des Beleuchtungswinkels. Aus diesem Grunde beleuchtet der BYK-mac die
Probe mit sehr hellen LEDs unter drei verschiedenen Winkeln:
15°/45°/75°. Die CCD-Kamera nimmt dabei senkrecht zur Oberfläche jeweils ein Bild auf.
Das menschliche Auge reagiert weniger kritisch auf Änderungen
innerhalb eines Glitzergrades als auf Änderungen von Grad zu
Grad. Deshalb läuft die lange Ellipsenachse entlang der Glitzergradlinien.
Um das Modell für Pass/Fail Entscheidungen bei der Chargen- und
Prozesskontrolle verwenden zu können, wird der Gesamt-Glitzerabstand zwischen Probe und Standard berechnet: ΔSparkle.
Körnigkeitsmessung unter
diffuser Beleuchtung
Niedriger Glitzer
Hoher Glitzer
Die Bilder werden mit Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen analysiert, wobei das Histogramm der Helligkeitsstufen als Basis für
die Berechnung der Glitzerparameter verwendet wird. Um eine
bessere Differenzierung zu gewährleisten, wird der Glitzereffekt
durch ein zweidimensionales System beschrieben: Glitzerfläche
und Glitzerintensität.
Zur Bewertung der Körnigkeit nimmt die Kamera ein Bild bei
diffuser Beleuchtung auf, die durch zwei weiß beschichtete
Halbkugeln erzeugt wird. Das Bild wird mit Hilfe des Histogrammes der Helligkeitsstufen analysiert, wobei die Homogenität der
hellen und dunklen Flächen in einem Körnigkeitswert zusammengefasst wird.
Niedrige Körnigkeit
Hohe Körnigkeit
Bei einem Unifarbton wird ein Körnigkeitswert von Null erreicht;
je höher der Wert ist, desto körniger erscheint die Probe bei
diffuser Beleuchtung.
Zur Vereinfachung werden Glitzerfläche und -intensität in einem
Wert zusammengefasst, dem Glitzergrad. Der Glitzergrad wird
durch die farbigen Linien in der Graphik dargestellt.
Die Glitzerbewertung erfolgt durch Vergleich der Probe zu einem
festgelegten Standard – wie bei der Farbmessung. Aus diesem
Grunde werden auch die Glitzerwerte in einer Differenzgraphik
dargestellt.
Um visuell akzeptierbare Grenzen festsetzen zu können, wurde
zusammen mit Partnern aus der Automobil, Pigment- und Lackindustrie ein neues Glitzer-Toleranzmodell entwickelt. Als Richtlinie
wurden gewichtete Farbdifferenzformeln herangezogen, so dass
ein elliptisches Toleranzmodell entstanden ist.
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Einfluss der Flakegröße auf
Glitzer und Körnigkeit
Glitzer und Körnigkeit machen Aussagen über Flakegröße und
-konzentration. Das Beispiel unten zeigt einen silbernen Effektlack
mit drei unterschiedlichen Flakes (25 µm - 34 µm - 54 µm). Visuell glitzert die Probe mit dem gröberen Aluminiumpigment unter
direkter Beleuchtung am stärksten und erscheint unter diffusem
Licht deutlich „körniger".
Die Messdaten des BYK-mac korrelieren mit der visuellen Bewertung: Glitzerfläche, Glitzerintensität und Körnigkeit nehmen mit
der Flakegröße zu.
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Einfluss der Flake-Orientierung auf
den Gesamtfarbeindruck
Visuell jedoch glitzerte die Karosse deutlich mehr als die Stoßfänger. Die BYK-mac Messdaten für Glitzer 75° spiegeln den visuellen Eindruck wieder. Die Glitzermessung bei 75° bewertet die
Aluminium-Flakes, die nicht parallel ausgerichtet sind. Die größte
Veränderung ist in der zunehmenden Glitzerfläche zu sehen.
Die BYK-mac Messdaten korrelieren mit dem visuellen Eindruck.
Die Glitzerfläche des Bleches mit Wachsadditiv ist bei 75° kleiner
als bei den beiden anderen Proben. Da der Glitzer 75° die Flakes
bewertet, die weniger gut ausgerichtet sind, zeigen die Messwerte, dass mit dem BYK-Chemie Wachsadditiv AQUATIX® die
Ausrichtung der Aluminium-Flakes verbessert werden kann.
Technischer Service
BYK-mac misst den
Gesamtfarbeindruck
Info!
Mehr Informationen zur visuellen Bewertung
von Effektlacken siehe byko-spectra effect
Seite 127.
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Physikalische Testgeräte
ΔEDIN liegt für alle Messpunkte deutlich unter eins
Metallicfarben
Unterschiedliche Applikationsmethoden
Um die Lackausbeute zu erhöhen, wird der Basislack zunehmend
100%ig elektrostatisch aufgetragen. Dies führt besonders bei
Metalliclacken mit gröberen Aluminiumflakes zu einer schlechteren Orientierung der Flakes. Das Resultat ist ein geringerer Helligkeitsflop und höherer Glitzereffekt bei flachen Beobachtungswinkeln. Im nachfolgenden Beispiel wurde der Basislack der Karosse
bereits 100%ig elektrostatisch appliziert, während die Stoßfänger
noch elektrostatisch / pneumatisch lackiert wurden. Der Gesamtfarbabstand ΔEDIN lag innerhalb der Spezifikation.
Appearance
Neben den Aussagen zu Art und Konzentration der Effektpigmente kann man durch Vergleich der Glitzerfläche bei 15° und
75° Beleuchtung zusätzlich Informationen über die Ausrichtung
der Flakes erhalten.
Unterschiedliche Rheologie-Additive
Die Ausrichtung der Flakes kann auch durch die Lackrezeptur,
z.B. dem Rheologie-Additiv, beeinflusst werden. Da feinere
Aluminium-Flakes von Natur aus mehr Kanten besitzen und
damit mehr Streulicht erzeugen, ist die Ausrichtung vor allem
bei gröberen Pigmenten wichtig. Die Verwendung eines optimierten Rheologie-Additives führt zu einem besseren Flopverhalten und geringerem Glitzereffekt bei flachen Winkeln.
Im folgenden Beispiel wurde ein wasserbasierendes System
bewertet, bei dem drei unterschiedliche Rheologie-Additive
verwendet wurden: ein Standardsystem, ein Acrylatverdicker und
das BYK-Chemie Wachsadditiv AQUATIX®. Unter einem steilen
Betrachtungswinkel erscheinen die drei Proben visuell gleich. Vergleicht man sie jedoch unter einem flachen Winkel, glitzert das
System mit dem BYK-Chemie Additiv weniger.