Introduzione MeTallIC Color VerNICI MeTallIzzaTe

Introduzione
Vernici metallizzate
Su cortesia di Merck
Pigmenti metallici
Vernici Metallizzate
Pigmenti ad assorbimento
Apparenza
Oggi le finiture ad effetto giocano un ruolo dominante in molte applicazioni poichè rendono un oggetto particolarmente attraente. A differenza dei colori pastello convenzionali, le finiture
ad effetto cambiano il loro aspetto con l’angolo di osservazione e
le condizioni di illuminazione. Le finiture ad interferenza mostrano non solo un cambio di luminosità a seconda dell’angolo di
osservazione, ma anche un cambio di cromaticità e di tono. Gli
ultimi sviluppi riguardano speciali pigmenti che creano un effetto
di scintillio quando le condizioni di illuminazione passano dalla
luce solare al cielo coperto.
Vernici
Metallic Color
Metallizzate
Pigmenti ad interferenza
Proprietà fisiche
Valutazione visiva delle vernici
ad effetto
Poichè le finiture metallizzate mostrano un cambio di luminosità
con angoli diversi di osservazione, il campione deve essere ruotato
per creare lo stesso effetto durante la valutazione visiva. Questo
effetto è anche detto „flop chiaro-scuro“. Più le variazioni di luminosità tra gli angoli di osservazione sono grandi e più accentuati
diventano i contorni di un oggetto. Al fine di osservare il cambio
di colore delle finiture ad interferenza, il pannello dovrebbe essere
mosso per aumentare o diminuire l’angolo di incidenza della luce.
Servizio Tecnico
Valutazione visiva di vernici
metallizzate tradizionali
Valutazione visiva delle vernici ad
effetto con cambio di colore
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Indice
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Misurazione strumentale delle
vernici ad effetto
Negli ultimi anni una nuova generazione di speciali pigmenti ad
effetto è diventata sempre più popolare. Per alcuni di questi nuovi
pigmenti il colore viaggia in uno spazio davvero ampio.
Su cortesia di Merck
Misurazione del colore multi-angolo
Le norme ASTM, DIN e ISO definiscono la misurazione del colore
multi-angolo per descrivere oggettivamente il colore delle finiture
metallizzate. Studi di ricerca dimostrano che sono necessari da
un minimo di tre a cinque angoli di osservazione. La geometria di
misura per gli strumenti multi-angolo viene specificata dagli angoli
aspeculari. L'angolo aspeculare è l'angolo di osservazione misurato dalla direzione speculare nel piano di illuminazione. L'angolo è
positivo se misurato dalla direzione speculare verso la direzione
normale.
Speciali pigmenti ad effetto che viaggiano attraverso diversi quadranti
L'illuminazione direzionale viene usata invece dell'illuminazione
circonferenziale perchè l'illuminazione circonferenziale minimizza il contributo degli effetti della direzione come l'effetto veneziana e le irregolarità superficiali. Quindi, facendo la media con
l'illuminazione circonferenziale si avrà che i dati colorimetrici di
due campioni saranno gli stessi, mentre visivamente i due campioni non coincidono.
Per il controllo qualità possono essere usati i dati colorimetrici L*,
a*, b* (o L*, C*, h°) e il ΔE*. Le tolleranze di solito sono più alte
per il quasi speculare (15°, 25°) e per gli angoli di flop (75°, 110°)
rispetto alla tolleranza a 45°. Per avere un parametro di tolleranza unico indipendente, devono essere usati dei fattori ponderali.
Pertanto, le aziende automobilistiche hanno spesso stabilito specifiche del delta ΔECMC o delta ΔE‘ basate sulla DIN 6175-2 usando
strumenti a 3 o 5 angoli. Un altro indice utile è il flop index, una
misura della variazione di luminosità di un colore metallizzato in
base alla rotazione nell'intero range di angoli di osservazione.
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Misurazione del viaggio del colore
"dietro il gloss" a -15°
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Su cortesia di Merck
Per catturare completamente il viaggio del colore di questi pigmenti ad interferenza è necessario aggiungere angoli di illuminazione e di osservazione. Per rendere l'intera procedura per l'uso
industriale con uno strumento portatile, si è visto che un angolo
addizionale dietro il gloss, ad es. -15° è di aiuto.
Caratterizzazione delle lamelle
Campione 1
Campione 2
Oltre ai cambi di colore, la nostra percezione totale è anche influenzata dall'effetto delle lamelle metalliche o dei pigmenti speciali.
L'effetto cambia con le condizioni di illuminazione, per esempio
luce solare diretta o cielo coperto.
Apparenza
Colore uguale ma differenza visiva
Luce solare diretta
Cielo nuvoloso
Sotto la luce solare diretta si può osservare un'impressione di luccichio o sparkling. Questo effetto è spesso descritto con termini
diversi come scintillio, micro-brillantezza o glint ed è generato
dalla riflessione dei pigmenti ad effetto individuali. Pertanto, è
influenzato da
■ tipo e dimensione delle lamelle
■ concentrazione del pigmento ad effetto
■ orientamento del pigmento ad effetto
■ metodo di applicazione
L'impressione di sparkle cambia a seconda dell'angolo di illuminazione.
A parte l'effetto di sparkle sotto la luce solare diretta, in condizioni
di cielo coperto si può osservare un altro effetto che è descritto
come una struttura ottica, nuvolatura o aspetto sale e pepe. La
struttura visiva può essere influenzata dal diametro della lamella
o dalla loro orientazione, risultando in un modulo non uniforme e
irregolare. L'angolo di osservazione è di poca importanza quando
si valuta la grana.
Diffuso
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
ΔGrana
7.85
4.17
1.48
3.81
Caratterizzando le finiture ad effetto sotto diversi angoli di osservazione e in diverse condizioni di illuminazione, lo spettrofotometro BYK-mac misura oggettivamente l'impressione totale del
colore:
■ La misurazione multi-angolo (6 angoli) definisce chiaramente
il flop chiaro-scuro e il flop del colore delle finiture ad effetto
■ Il controllo dello sparkle e della grana con una camera CCD
ad alta risoluzione simula le variazioni degli effetti in condizioni di illuminazione diretta e diffusa
Servizio Tecnico
Colore multi-angolo e misurazione
degli effetti con il BYK-mac
Proprietà fisiche
Grana
15°
45°
75°
Δa*
Vernici Metallizzate
Sparkle
-15°
15°
25°
45°
75°
110°
ΔL*
La misura del colore tradizionale con 5 angoli calcola i valori del
colore facendo una media della riflessione spettrale in tutta l'area
illuminata e quindi non può fare nessuna differenza tra il colore di
una base colorata e la riflessione delle lamelle di alluminio. Pertanto, due finiture ad effetto possono avere gli stessi valori di colore
con uno spettrofotometro a 5 angoli, ma visivamente apparire
diversi. La differenza visiva è dovuta agli effetti delle lamelle.
Geometrie di misura degli effetti del BYK-mac
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Indice
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Misura dello sparkle sotto 3 angoli
con illuminazione diretta
L'impressione dello sparkle cambia con l'angolo di illuminazione.
Pertanto lo spettrofotometro BYK-mac illumina il campione sotto
tre angoli diversi 15°/45°/75° con LED molto luminosi ed effettua
una foto con una camera CCD situata sulla perpendicolare.
L'occhio umano è meno critico in una variazione all'interno del
grado di sparkle rispetto alla variazione da grado a grado. Pertanto, l'asse maggiore dell'ellisse è verso le linee di grado di sparkle.
Per usare il modello come strumento Passa/Non Passa per il lotto
di vernice o nel CQ di un componente, viene calcolata la differenza di sparkle totale tra il campione e lo standard.
Misura della grana sotto
l'illuminazione diffusa
Basso sparkle
Alto sparkle
La grana viene valutata effettuando una fotografia con la camera
CCD in condizioni di illuminazione diffusa, creata da una semisfera
rivestita di bianco. La foto viene analizzata usando gli istogrammi
dei livelli di luminosità da cui l'uniformità delle aree chiare e scure
viene riassunta in un valore di grana.
Le foto vengono analizzate mediante algoritmi di analisi delle immagini usando gli istogrammi dei livelli di luminosità come base
per il calcolo dei parametri di sparkle. Per permettere una differenziazione migliore, l'effetto di sparkle viene descritto con un
sistema bidimensionale: area di sparkle e intensità di sparkle per
ciascun angolo.
Grana fine
Grana grossa
Un valore della grana pari a zero indicherà un colore pastello;
mentre, maggiore il valore e più grezzo apparirà il campione sotto
l'illuminazione diffusa.
Influenza della dimensione di
lamella sullo sparkle e sulla grana
Per semplicità l'area e l'intensità di sparkle vengono combinate
in un unico valore: grado di sparkle. Il grado di sparkle è rappresentato dalle linee colorate nel diagramma. La valutazione dello
sparkle viene effettuata confrontando un campione ad uno standard definito – come per la misura del colore. Pertanto, i dati di
sparkle vengono mostrati anche in un grafico delle differenze.
Al fine di impostare dei limiti di accettabilità visiva, è stato sviluppato insieme con diversi partners dell'industria automobilistica,
dei pigmenti e delle vernici un nuovo modello di tolleranza dello
sparkle. Come linea guida sono state usate le differenze pesate
della misura del colore, risultando così in un modello di tolleranza
ellittico.
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I dati di sparkle e grana danno un'indicazione della dimensione
della lamella e dei livelli di concentrazione. L'esempio riportato
mostra una finitura silver con tre diverse dimensioni di lamella (25
µm - 34 µm - 54 µm). Visivamente, la finitura silver con i pigmenti
di alluminio più grossi appare più scintillante sotto l'illuminazione
diretta e più "grezza" sotto l'illuminazione diffusa.
La misurazione con il BYK-mac è correlata con la percezione visiva:
area di sparkle, intensità di sparkle e grana aumentano con la
dimensione delle lamelle.
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Influenza dell'orientamento delle
lamelle sull'impressione totale del
colore
I dati di misura del BYK-mac si correlano alla percezione visiva.
L'area di sparkle per il sistema con l'additivo ceroso a 75° è minore di quella degli altri due sistemi. Poichè lo sparkle a 75° valuta le lamelle che non sono orientate parallelamente, ciò mostra
chiaramente che usando l'additivo AQUATIX® della BYK-Chemie
l'orientamento delle lamelle di alluminio migliora.
Eppure, visivamente la carrozzeria era considerevolmente più scintillante dei paraurti. I dati di misura del BYK-mac riflettono chiaramente l'impressione visiva osservando i dati di sparkle a 75°. La
misura di sparkle a 75° valuta le lamelle di alluminio che non sono
orientate parallelamente; pertanto le variazioni principali possono
essere viste in un'area di sparkle più alta.
Info!
Per ulteriori informazioni sulla percezione visiva
delle finiture ad effetto, V. byko-spectra effect
a pag. 127.
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Servizio Tecnico
Il BYK-mac misura l'impressione
totale del colore
Proprietà fisiche
Il ΔEDIN è ben al di sotto di 1 per tutti i punti di misura
Vernici Metallizzate
Diversi metodi di applicazione
Per aumentare l'efficienza della verniciatura, l'applicazione della
base colorata sta andando verso il 100% di applicazione elettrostatica. Le finiture metalliche che contengono lamelle di alluminio
più grosse mostreranno più lamelle orientate non parallelamente.
Il risultato sarà un flop chiaro-scuro più basso e sparkling maggiore ad angoli di illuminazione più bassi (75°). Nell'esempio seguente la base colorata della carrozzeria è stata applicata elettrostaticamente al 100% e i paraurti sono stati verniciati con applicazione
elettrostatica/pneumatica. La differenza totale di colore usando il
ΔEDIN medio era accettabile.
Apparenza
Oltre al tipo di lamelle e ai livelli di concentrazione, il confronto dell'area di sparkle agli angoli di 15° e 75° dà informazioni
sull'orientamento delle lamelle.
Diversi additivi reologici
L'orientamento delle lamelle può essere anche influenzata dalla formulazione della vernice, ad es. additivi reologici. Poichè le lamelle di
alluminio fini hanno più spigoli e di conseguenza viene diffusa più
luce, l'orientamento è più importante che per i pigmenti più grossi.
L'uso di un additivo reologico ottimizzato comporterà un flop chiaro-scuro migliore e meno sparkle ad angoli di sfioramento bassi.
Nell'esempio seguente un sistema ad acqua è stato valutato usando tre diversi additivi reologici: un sistema standard, un additivo
acrilico e l'AQUATIX®, una cera della BYK-Chemie. Visivamente i
tre pannelli sembrano uguali sotto l'illuminazione diretta ad angoli perpendicolari. Quando si confronta l'angolo di sfioramento
più basso, il sistema che usa la cera della BYK-Chemie mostra
sparkling minore.