Teoria: pomiar barw metalicznych (z efektem specjalnym)

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. Ocena powłok interferencyjnych odbywa się przez przemieszczanie pionowe próbek. Wykazują one różnobarwność szczególnie dobrze wtedy, gdy zmienia się kąt padania promieni źródła światła.

Pomiar barw lakierów o efektach specjalnych – wielokątowy pomiar koloru
Normy ASTM, DIN oraz ISO definiują wielokątowy 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 zdefiniowaniu i użyciu kątów aspekularnych, to jest nierównych kątowi odbicia promienia oświetlającego.  Kąty te mają wartości dodatnie; są wyznaczane od kierunku promienia światła odbitego do normalnej i dalej. 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 ΔE*. 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 ΔE CMC lub ΔE 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. Tu barwa wędruje przez kilka kwadrantów układu a*b*. By określić ściśle ścieżkę barwną takich pigmentów interferencyjnych, należy włączyć do analizy dodatkowe kąty oświetlenia i obserwacji. Przemysłowa kontrola jakości w wersji spektrofotometru przenośnego przyczyniła się do wprowadzenia dodatkowego kąta minus  -15º, mierzącego „za odbiciem”.

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

SPARKLE (skrzenie)
Zjawisko typu „sparkle” lub „glitter” występuje w pełnym bezpośrednim oświetleniu słonecznym. Powstaje ono w wyniku:

• własności i charakteru odbicia światła przez dany pigment
• ilości pasty metalicznej
• wielkości, rozkładu i orientacji płatków aluminiowych
• sposobu malowania (aplikacji)

Efekt typu „sparkle” zależy od kierunku oświetlenia.

GRAININESS (ziarnistość)
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 and pepper” (ziarnistość lub „sól z pieprzem”). Ta wizualna „ziarnistość” zależy od średnicy płatków metalizacji oraz ich orientacji w powłoce, dając niejednorodny i nieregularny wzór. Kąt obserwacji nie odgrywa większej roli w analizie efektu ziarnistości.

Pomiar wielokątowy barwy oraz efektów specjalnych za pomocą spektrofotometru BYK-mac i
Tradycyjny pomiar 5 kątowy wylicza wartości parametrów barwy przez całkowanie 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 i mierzy kolor powłoki pod 6 kątami przy oświetleniu pod kątem 45º. By zasymulować efekt metaliczny w warunkach pełnego bezpośredniego oświetlenia słonecznego, zastosowano zespoły diod typu LED emitujące białe światło pod różnymi kątami. Oświetlenie rozproszone, stosowane w analizie „graininess”, zrealizowano za pomocą sfery rozpraszającej pokrytej siarczanem baru BaSO₄. Detekcja sygnału odbywa się przy użyciu kamery o  wysokiej rozdzielczości, umieszczonej pionowo nad powierzchnią próbki.