¿Como medir los colores de efecto?

Introducción
Pinturas metálicas
Color Metalizado
Color
Color
Metalizado
Pigmentos metálicos
Aparatos de ensayos físicos
Cortesía de Merck
Pigmentos de absorción
Apariencia
Hoy en día los acabados con efectos juegan un papel dominante
en muchas aplicaciones, ya que hacen que un objeto tenga una
apariencia atractiva. En contraste con los colores sólidos convencionales, los colores con efecto cambian su apariencia en función
del ángulo de observación, así como de las condiciones ambientales de luz. Los acabados de interferencia, muestran no sólo un
cambio en la intensidad del color, sino que también cambian su
cromaticidad y el tono. Los últimos desarrollos son los pigmentos
especiales de efecto, los cuales crean destellos cuando cambian
las condiciones de iluminación desde la luz del sol a un cielo nublado.
Pigmentos de interferencia
Evaluación visual de recubrimientos de efecto
Cortesía de Merck
Servicio técnico
Como los acabados metalizados muestran un cambio de luminosidad según el ángulo de observación, la muestra debe ser inclinada para crear el mismo efecto durante su observación. Este
efecto se conoce como “flop claro-oscuro”. A mayores cambios
de luminosidad entre los distintos ángulos de observación, más
se acentuará el contorno del objeto. Para observar el movimiento
del color en acabados de interferencia, la muestra debe moverse
incrementando o disminuyendo el ángulo de la fuente de luz.
Evaluación visual de acabados metalizados tradicionales
Evaluación visual de recubrimientos de
efecto con flop de color
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Índice
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Medición instrumental del color de
recubrimientos de efecto
25°
Cortesía de Merck
Medición multiángulo del color
ASTM, DIN e ISO, definen la medición del color en múltiples ángulos para describir objetivamente los acabados de colores metalizados. Estudios de investigación muestran que se necesita para
la medición, un mínimo de 3 y óptimamente de 5 ángulos. La
geometría de medición para la medición multiángulo del color,
se especifica como ángulos aspeculares. El ángulo aspecular es
el ángulo de observación medido desde la dirección del ángulo
especular del plano del iluminante. El ángulo es positivo cuando
se mide desde la dirección especular hacia la dirección normal.
En los últimos años, la nueva generación de pigmentos de efecto
cada vez es más popular. Para algunos de estos nuevos pigmentos, el color se mueve en un amplio rango.
45°
75°
15°
Specular
Lamp
Cuandrante gráfico de la progresión de
los pigmentos especiales de efecto
45°
45°
Normalmente se usa la iluminación direccional en lugar de la
circunferencial, porque la iluminación circunferencial minimiza
la contribución de efectos direccionales, como las superficies
irregulares o los efectos de las “persianas venecianas (venetian
blind)”. Por tanto, la media de una iluminación circunferencial,
provocaría que dos muestras diesen el mismo valor de color, pero
visualmente las veríamos diferentes.
Para el control de calidad, se pueden usar los datos colorimétricos
de L*, a*, b* (o L*, C*, h°) y delta E*. Normalmente, las tolerancias son mayores para los ángulos cercanos a la especular (15°,
25°) y al ángulo de flop (75°, 110°) que para el ángulo de 45°.
Con el fin de obtener un único valor de tolerancia independiente
del color, se han de usar unos factores de peso. Sin embargo, las
empresas de automoción, han especificado tolerancias basadas
en delta E CMC o delta E - según DIN 6175-2, usando un equipo
de 3 ó 5 ángulos. Otro índice útil es el llamado índice “flop”, que
es la medida del cambio de luminosidad del color metalizado a
través de todo el abanico de ángulos de observación.
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Para ver con claridad, la progresión de estos pigmentos de interferencia a través del gráfico, es necesario añadir ángulos de
iluminación y visión. Para mantener un completo y práctico procedimiento en la industria, con un espectrofotómetro portátil, se
determinó que un ángulo adicional detrás del brillo, ej. -15°, sería
una ventaja beneficiosa.
Medición del movimiento del
color”detrás del brillo” a -15°
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Cortesía de Merck
110°
Caracterización de la partícula
Ejemplo 1
Ejemplo 2
Además del cambio de color, nuestra percepción total también
está influenciada por el efecto de las partículas metálicas u otros
pigmentos destellantes. Estos efectos cambian con las condiciones de luz, por ejemplo luz directa o difusa de un cielo nublado.
Apariencia
Idéntico color pero visulamente diferentes
Luz directa: efecto destello
Luz difusa (cielo nublado): granulado
El destello o la impresión de resplandor puede ser observado
bajo condiciones de luz directa. Este efecto es a menudo descrito
como destello, micro resplandor o centelleo y se genera por la
reflectividad individual del pigmento de efecto. El destello está
influenciado por:
La impresión del destello cambia dependiendo del ángulo de iluminación.
Granulado
Aparte del efecto de destello bajo la luz directa del sol, se puede
observar otro efecto bajo condiciones de luz difusa o nubosidad,
la cual es descrita como una aspereza / textura o una apariencia
de sal y pimienta. Este granulado visual puede estar influenciado
por el diámetro de la partícula metálica o la orientación de la
misma, dando como resultado un diseño no uniforme e irregular.
El ángulo de observación no es relevante cuando se observa el
efecto del granulado.
15°
45°
75°
Difusa
Δa*
-0.35
0.16
-0.65
-0.10
0.46
0.69
0.25
0.19
0.20
0.05
-0.11
-0.11
Δ Destello
(Sparkle)
Δ Granulado
(Graininess)
7.85
4.17
1.48
Δb*
0.42
0.43
0.48
0.00
-0.60
-0.89
3.81
Para caracterizar la impresión de los acabados de efecto bajo diferentes ángulos de observación y condiciones de iluminación,
el espectrofotómetro BYK-mac mide objetivamente la impresión
total del color:
■ Medida multiángulo del color (6 ángulos) claramente definidos de claro a oscuro así como el comportamiento “flop” del
acabado de efecto.
■ Control de las partículas y granulado con una cámara CCD de
alta resolución que simula los cambios de efectos bajo condiciones de luz directa y difusa
Servicio técnico
Medición del color y efecto con el
equipo multiángulo BYK-mac
Aparatos de ensayos físicos
■ Tipo de destello y tamaño
■ Nivel de concentración del pigmento de efecto
■ Orientación de los pigmentos de efecto
■ Método de aplicación
ΔL*
Color Metalizado
Color
Destello
-15°
15°
25°
45°
75°
110°
Un equipo tradicional de medida de color de 5 ángulos, calcula los
valores del color, mediante la media de la reflexión espectral de
todo el área de medida, de forma que no puede diferenciar entre
la base del color y la reflexión de las partículas de aluminio. En
consecuencia, dos acabados de efecto pueden tener los mismos
valores de color con un espectrofotómetro de 5 ángulos, pero visualmente serán muy distintos. La diferencia visual es el resultado
de los pigmentos de efecto.
BYK-mac; geometrías de medición de efectos
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Medición del destello con 3 ángulos e iluminación directa
La impresión del destello cambia con el ángulo de iluminación. El
espectrofotómetro BYK-mac, ilumina la muestra con LEDs muy
brillantes en 3 ángulos diferentes de 15° / 45° / 75° y capta una
fotografía por medio de una cámara CCD ubicada perpendicularmente.
Poco destello
Mucho destello
Las fotografías, son analizadas por algoritmos de análisis de imagen, usando un histograma de los niveles de luminosidad como
base para el cálculo de los parámetros del destello.
Para permitir una mejor diferenciación, la impresión del destello
es descrita por un sistema de dos dimensiones: área e intensidad
del destello para cada ángulo.
El ojo humano es menos crítico en el propio cambio del grado de
destello, que si el cambio se produce entre grado y grado. Por
ello, el eje más largo de la elipse es la línea del grado de destello.
Para usar el pasa / falla en el control de calidad de las pinturas, la
diferencia total del destello entre la muestra y el patrón es calculada como: Δ Destello (Sparkle).
Medición del granulado con iluminación difusa
El granulado se evalúa tomando una fotografía con la cámara
CCD y con condiciones de luz difusa, la cual es creada por una semiesfera recubierta de blanco. La fotografía es analizada usando
el histograma de niveles de luminosidad, en donde la uniformidad
de la luz y las áreas oscuras son resumidas en un único valor de
granulado.
Poco granulado
Muy granulado
Un granulado con valor cero indica un color sólido, si la muestra
se ilumina con luz difusa aparecerá un valor de granulado mucho
más alto.
Para simplificar el área e intensidad del destello, se resume en un
único valor: grado de destello. El grado de destello es representado en un diagrama de líneas coloreadas.
La evaluación del destello se realiza comparando una muestra con
un patrón definido – idéntica medida de color. Por ello, los datos
de destello son también mostrados en una gráfica de diferencias.
Con el fin de fijar unos límites visuales aceptables, un nuevo modelo de tolerancia de destello fue desarrollado junto con muchos
fabricantes de automoción, pigmentos y pinturas. Como guía,
se usaron ecuaciones de diferencias totales de color, obteniendo
como resultado un nuevo modelo elíptico de tolerancia.
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Influencia del tamaño de las partículas metálicas en el destello y
granulado
Los datos del destello y granulado dan información del tamaño y
niveles de concentración de la partícula. La figura inferior, muestra un acabado color plata con tres tamaños diferentes de partícula (25 µm - 34 µm - 54 µm). Visualmente, el acabado color plata
con pigmentos de aluminio más gruesos, aparece con más destello bajo iluminación directa y más grano bajo iluminación difusa.
Las mediciones del BYK-mac se correlacionan con el enjuiciamiento visual: área e intensidad del destello y el granulado, incrementan con el tamaño de la partícula metálica.
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Influencia de la orientación de las
partículas en la impresión total del
color
Todavía, visualmente, la carrocería tenía considerablemente
mayor destello que el parachoques. Los datos medidos con el
BYK-mac, reflejan una impresión visual clara de evaluación de los
datos de destello “ΔSparkle” a 75°. Las medidas de destello a 75°,
evalúan las partículas de aluminio que no están paralelamente
orientadas. Por ello los cambios principales pueden ser vistos en
un incremento del área de destello.
Las mediciones del BYK-mac se correlacionan con el enjuiciamiento visual. El área del destello para el sistema con el aditivo de cera
a 75°, es menor que el destello de los otros dos sistemas. Como
el destello a 75° evalúa las partículas que no están orientadas
paralelamente, esto claramente muestra que por el uso del aditivo
de cera AQUATIX de BYK-Chemie, se mejora la orientación de las
partículas de aluminio.
Info!
Para más información sobre la evaluación visual
de los acabados de efecto, ver pág. 127, los
efectos en la cabina byko-spectra
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Servicio técnico
BYK-mac, mide la impresión total del
color.
Aparatos de ensayos físicos
ΔE DIN es uno de los puntos de medida.
Color Metalizado
Color
Diferentes métodos de aplicación
Con el fin de incrementar la eficiencia de la pintura en la aplicación de la base del color, se está cambiando por entero al 100%
al sistema de aplicación electroestático. Acabados metálicos que
contienen partículas de aluminio más bastas, mostrarán partículas
no orientadas paralelamente. El resultado será un “flop claro-oscuro” más bajo y de mayor granulado en un ángulo de iluminación
más bajo. En el siguiente ejemplo la base de color de la carrocería fue aplicada al 100% electroestáticamente y los parachoques
fueron pintados con una aplicación neumática por campana. La
diferencia total del color usando la media ΔE DIN, fue aceptable.
Apariencia
Además, de los tipos de partícula y niveles de concentración, la
comparación del área del destello con ángulos de iluminación a
15° y 75°, proporciona información sobre la orientación de las
partículas.
Diferentes aditivos reológicos
La orientación de las partículas también están influenciadas por la
formulación de la pintura, ej. el aditivo reológico. Como las partículas más finas de aluminio tienen mayor cantidad de contornos
y consecuentemente más luz es dispersada, la orientación es más
importante en pigmentos más gruesos. El uso de un aditivo reológico optimizado, dará un mejor resultado de “flop claro - oscuro”
y menos destellos en ángulos de granulado más bajos.
En el siguiente ejemplo, un sistema al agua fue evaluado usando tres aditivos reológicos diferentes: un sistema estándar, un
espesante acrílico y el aditivo de cera AQUATIX de BYK-Chemie.
Visualmente, los tres paneles parecían iguales en un ángulo con
iluminación directa. Cuando se comparó en un ángulo de granulado más bajo, el sistema usado con el aditivo de cera de BYKChemie, presentó menor destello.