ES2270384T3 - Metodo de calculo de recetas para matices de color mate. - Google Patents
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Abstract
Método de cálculo de recetas de color para patrones de color sólido mate que como tal método comprende los pasos siguientes: A) adquirir el espectro de reflexión de un patrón de color sólido mate usando una de las siguientes geometrías de medición: Aa) geometría 45º / eº con e = 45º, Ab) geometría d/8º con la componente especular incluida y la corrección calculada de la componente especular, y opcionalmente determinar las coordenadas colorimétricas (L*, a*, b*) derivadas del espectro de reflexión, B1) igualar el espectro de reflexión determinado experimentalmente, que ha sido opcionalmente corregido para la componente especular, usando los parámetros ópticos de los materiales, que están almacenados en una base de datos de pigmentos, de los pigmentos del sistema de colorantes disponible para la preparación de matices de color brillante, obteniendo así una receta de color que especifica la naturaleza de los pigmentos que imparten color y la concentración de los mismos, o B2) comparar el espectro de reflexión determinado experimentalmente o las coordenadas colorimétricas derivadas del mismo con las recetas de color que están almacenadas en una base de datos de recetas de color para matices de color brillante con sus correspondientes espectros de reflexión o coordenadas colorimétricas derivadas de los mismos e identificar a partir de la base de datos de recetas de color una receta de color que especifica la naturaleza de los pigmentos que imparten color y la concentración de los mismos que más se aproximan al patrón de color, C) opcionalmente, corregir la receta de color obtenida en B1) o B2) y ajustar el matiz de color real que es producido con la receta de color obtenida al deseado matiz del patrón de color, D) medir el grado de brillo del patrón de color sólido mate con un reflectómetro convencional para la medición del brillo a uno o varios ángulos de brillo, E) determinar la cantidad de agente mateante que corresponde al grado de brillo medido en el patrón de color mate conla asistencia de curvas de calibración previamente preparadas que están almacenadas en una base de datos para el sistema de colorantes disponible, cuyas curvas representan el grado de brillo medido a uno o varios ángulos de brillo en función de la cantidad de agente mateante en una receta de color, y F) obtener una receta de color para igualar el patrón de color mate, cuya receta contiene la cantidad de agente mateante además de la receta de color obtenida en B1) o B2).
Description
Método de cálculo de recetas para matices de
color mate.
\global\parskip0.980000\baselineskip
La invención se refiere a un método de cálculo
de recetas para matices de color mate. El método se aplica en el
sector de los recubrimientos superficiales que imparten color, y en
particular p. ej. en el sector de los recubrimientos industriales y
de vehículos, para igualar patrones de color pigmentado sólido
mate.
El de igualar matices de color de pigmentación
desconocida puede ser considerado como un importante problema para
todas las aplicaciones de colorística en una empresa de
recubrimientos. En particular en el sector de los recubrimientos de
vehículos, la gama de pigmentos ha venido estando en continua
expansión en los últimos años. A la luz de este desarrollo de los
acontecimientos, es de gran importancia económica la implementación
de métodos para minimizar el esfuerzo a la hora de igualar matices
de color.
La tarea de igualar con eficacia matices de
color de pigmentación desconocida en el laboratorio de colorística
es en la actualidad asistida por métodos de cálculo de las recetas
de color que son ejecutados con la ayuda de un ordenador. El cálculo
de recetas de color es una herramienta de análisis de la
pigmentación para matices de color que hace uso de la espectroscopia
de reflexión en la gama visible del espectro y utiliza un adecuado
modelo de transporte radiativo para describir la difusión de la luz
en medios particulados y por consiguiente los espectros de
reflexión detectables instrumentalmente. La teoría de
Schuster-Kubelka-Munk es usada a
menudo para los sistemas de color sólido con pigmentos opacos. El
cálculo de las recetas de color supone en general hacer referencia a
bases de datos de pigmentos que almacenan los detalles de todos los
pigmentos que están contenidos en los sistemas de colorantes
disponibles con los correspondientes datos de reflexión y parámetros
ópticos de los materiales. Puede también hacerse referencia a bases
de datos de recetas de color cuando se calculan recetas de
corrección de color. Pueden encontrarse ejemplos de tales métodos en
los documentos US 3916168 A, US 5 929 998 A y US 6 064 487 A.
Aparte de los matices de color brillante,
también se usan a menudo en los recubrimientos superficiales que
imparten color matices de color mate. Son conocidos pocos métodos
distintos para reprimir el nivel de brillo de los recubrimientos
superficiales. Es posible matear un recubrimiento superficial
pigmentado o cubrir un recubrimiento superficial pigmentado
brillante mediante una capa de recubrimiento transparente mate. La
técnica de añadir un agente mateante a una formulación de pintura es
la que es usada más frecuentemente para introducir el deseado grado
de relieve superficial en un material polimérico. Estos agentes
mateantes son dispersados homogéneamente en el medio en el que
quedan embebidos; y el efecto de mateado se logra por medio de
cierta micro-heterogeneidad que se da dentro de la
capa y produce un incremento de la luz difusa que es dispersada
desde la superficie de la muestra. Se usan como agentes mateantes
distintos compuestos inorgánicos tales como sílice precipitada,
caolín, bentonita u otros. Pueden encontrarse ejemplos de tales
métodos en los documentos WO-A-02
11993 Y US 2 838 413 A.
Puesto que la determinación de los parámetros
ópticos de los materiales es un procedimiento muy costoso que
consume gran cantidad de tiempo, parece ventajoso formular los
matices de color de distintas texturas superficiales (brillantes,
semibrillantes, mates) usando un sistema de colorantes común. En un
procedimiento de este tipo se supone implícitamente que los datos de
caracterización determinados para colorantes brillantes no cambian
mucho cuando se introduce cierta textura superficial en el sistema,
y que el error resultante en el cálculo de la receta puede ser
compensado mediante un adicional paso de corrección o a lo sumo dos
adicionales pasos de corrección. El gasto de tiempo que es necesario
para llevar a cabo los adicionales pasos de corrección parece ser
aceptable en comparación con el que es necesario para determinar los
parámetros ópticos de los materiales para varios sistemas de
colorantes que se diferencian tan sólo en el grado de textura
superficial. Además, el trabajar con solamente un sistema de
colorantes proporciona la ventaja de que puede ser menor la cantidad
de existencias en almacén.
Sin embargo, la reducción de los pasos de
matización en el desarrollo de colores sigue siendo una necesidad
permanente.
No han llegado a ser conocidos hasta la fecha
métodos de cálculo de recetas de color que hagan referencia a bases
de datos de pigmentos de color o recetas de color para matices de
color brillante y que, sin suponer la realización de adicionales
pasos de matización, permitan igualar con una calidad aceptable
muestras de color mate.
Hay en consecuencia necesidad de un método de
cálculo de recetas de color para muestras de color mate que haga que
sobre la base de un sistema de colorantes para producir matices de
color brillante sea posible obtener resultados que alcancen una
aceptable precisión sin suponer la realización de adicionales pasos
de matización.
La presente invención aporta un método de
cálculo de recetas de color para matices de color sólido mate por
medio del cual es posible determinar la proporción de agentes
mateantes en una receta de color con independencia de lo que es
propiamente el cálculo de la receta.
\global\parskip0.990000\baselineskip
La presente invención se refiere en consecuencia
a un método de cálculo de recetas de color para patrones de color
sólido mate que como tal método comprende los pasos siguientes:
A) adquirir el espectro de reflexión de un
patrón de color sólido mate usando una de las siguientes geometrías
de medición:
- Aa)
- geometría 45º/\varepsilonº con \varepsilon \geq 45º,
- Ab)
- geometría d/8º con la componente especular incluida y la corrección calculada de la componente especular,
y opcionalmente determinar las coordenadas
colorimétricas (L*, a*, b*) derivadas del espectro de reflexión,
B1) igualar el espectro de reflexión determinado
experimentalmente, que ha sido opcionalmente corregido para la
componente especular, usando los parámetros ópticos de los
materiales, que están almacenados en una base de datos de pigmentos,
de los pigmentos del sistema de colorantes disponible para la
preparación de matices de color no mateado, obteniendo así una
receta de color que especifica la naturaleza de los pigmentos que
imparten color y la concentración de los mismos, o
B2) comparar el espectro de reflexión
determinado experimentalmente o las coordenadas colorimétricas
derivadas del mismo con las recetas de color que están almacenadas
en una base de datos de recetas de color para matices de color no
mateado con sus correspondientes espectros de reflexión o
coordenadas colorimétricas derivadas de los mismos e identificar a
partir de la base de datos de recetas de color una receta de color
que especifica la naturaleza de los pigmentos que imparten color y
la concentración de los mismos que más se aproximan al patrón
de
color,
color,
C) opcionalmente, corregir la receta de color
obtenida en B1) o B2) y ajustar el matiz de color real que es
producido con la receta de color obtenida al deseado matiz del
patrón de color,
D) medir el grado de brillo del patrón de color
sólido mate con un reflectómetro convencional para la medición del
brillo a uno o varios ángulos de brillo,
E) determinar la cantidad de agente mateante que
corresponde al grado de brillo medido en el patrón de color mate con
la asistencia de curvas de calibración previamente preparadas que
están almacenadas en una base de datos para el sistema de colorantes
disponible, cuyas curvas representan el grado de brillo medido a uno
o varios ángulos de brillo en función de la cantidad de agente
mateante en una receta de color, y
F) obtener una receta de color para igualar el
patrón de color mate, cuya receta contiene la cantidad de agente
mateante además de la receta de color obtenida en B1) o B2).
Como alternativa, la presente invención se
refiere a un método de cálculo de recetas de color para patrones de
color sólido mate que como tal método comprende los pasos
siguientes:
A) adquirir el espectro de reflexión de un
patrón de color sólido mate usando la siguiente geometría de
medición:
- Ac)
- geometría d/8º con la componente especular incluida y con la componente especular excluida y opcionalmente determinar las coordenadas colorimétricas (L*, a*, b*) derivadas del espectro de refle- xión,
B1) igualar el espectro de reflexión determinado
experimentalmente, con la componente especular incluida, que ha sido
corregido para la componente especular, usando los parámetros
ópticos de los materiales, que están almacenados en una base de
datos de pigmentos, de los pigmentos del sistema de colorantes
disponible para la preparación de matices de color no mateado,
obteniendo así una receta de color que especifica la naturaleza de
los pigmentos que imparten color y la concentración de los mismos, o
bien
B2) comparar el espectro de reflexión
determinado experimentalmente con la componente especular incluida,
que ha sido corregido para la componente especular, o las
coordenadas colorimétricas derivadas del mismo con las recetas de
color que están almacenadas en una base de datos de recetas de color
para matices de color no mateado con sus correspondientes espectros
de reflexión o coordenadas colorimétricas derivadas de los mismos, e
identificar a partir de la base de datos de recetas de color una
receta de color que especifica la naturaleza de los pigmentos que
imparten color y la concentración de los mismos que más se aproximan
al patrón de color,
C) opcionalmente, corregir la receta de color
obtenida en B1) o B2) y ajustar el matiz de color real que es
producido con la receta de color obtenida al deseado matiz del
patrón de color,
D1) adquirir el espectro de reflexión
diferencial del espectro de reflexión con la componente especular
incluida y del espectro de reflexión con la componente especular
excluida,
E) determinar la cantidad de agente mateante que
corresponde al espectro de reflexión diferencial con la asistencia
de curvas de calibración previamente preparadas que están
almacenadas en una base de datos para el sistema de colorantes
disponible, cuyas curvas representan la relación funcional entre el
espectro de reflexión diferencial y la cantidad de agente mateante
en una receta de color, y
F) obtener una receta de color para igualar el
patrón de color mate, cuya receta contiene la cantidad de agente
mateante además de la receta de color obtenida en B1) o B2).
Fig. 1: Definición de las geometrías de medición
que se realizan en los gonioespectrofotómetros.
Fig. 2: Geometrías de medición 45º/0º y 0º/45º
estándar, respectivamente, recomendadas por normas técnicas (como p.
ej. la norma DIN 5033) para ser usadas para matices de color sólido
brillante y mate.
Fig. 3: Geometrías de medición d/8º y 8º/d
estándar, respectivamente, recomendadas por normas técnicas (como p.
ej. la norma DIN 5033) para ser usadas para matices de color sólido
brillante y mate.
Fig. 4: Geometría de medición \alpha/\beta o
\beta/\alpha adecuada para matices de color goniocromático
brillante (aún no normalizada, pero establecida en aplicaciones
industriales).
Fig. 5: Procedimiento de cálculo de recetas de
colores sólidos mates.
Fig. 6: Variación del brillo superficial según
DIN 67530 para un típico sistema de mezcla de reacabado basado en
disolvente a tres ángulos distintos y para varias muestras
cromáticas y acromáticas con contenido de agente mateante junto con
las funciones de modelado ajustadas a los datos experimentales.
Fig. 7: Funciones de reflectancia experimentales
de dos colores RAL 2011 y 6016 semibrillantes dentro de la gama
espectral visible.
Fig. 8: Espectros diferenciales
\DeltaR=R(SPIN)-R(SPEX) registrados
por un espectrofotómetro equipado con una geometría de medición
d/8º, para una selección de colores sólidos en función del contenido
de agente mateante
c_{MA}.
c_{MA}.
Se ha descubierto que al comparar un matiz de
color brillante con un matiz de color mate los dos matices de color
pueden ser distinguidos instrumentalmente, por ejemplo por medio de
un gonioespectrofotómetro, tan sólo con dificultad si se usa la
geometría de medición 45º/45º. Esto significa que, para esta
geometría de medición, la influencia de la superficie (brillo, grado
de rugosidad superficial) en los valores de reflexión y en las
coordenadas de color derivadas de los mismos es casi despreciable, y
que el contenido de agente mateante puede ser en consecuencia
determinado con independencia de lo que es propiamente el cálculo de
la receta.
Una ventaja decisiva de la presente invención es
en consecuencia la de que para grados graduados de brillo o mateado
tan sólo se requiere un único conjunto de datos de parámetros
ópticos de materiales o de recetas de color, y concretamente el que
corresponde al recubrimiento brillante.
Se explican más detalladamente a continuación
los pasos individuales del método según la invención.
El punto de partida lo constituye un patrón de
color sólido mate que debe ser igualado, o para igualar al cual debe
desarrollarse una adecuada receta de color.
Ante todo, según el paso A) del método según la
invención, se adquiere el espectro de reflexión del patrón de color
mate dentro de una definida gama de longitudes de onda. El espectro
de reflexión es preferiblemente adquirido dentro de una gama de
longitudes de onda de 400-700 nm. Se usa con esta
finalidad una de las geometrías de medición Aa) o Ab) que han sido
definidas anteriormente.
La geometría de medición según Aa) puede
subdividirse de la manera siguiente:
- 1.
- 45º/\varepsilon donde \varepsilon \geq 45º, medición dependiente del ángulo con un gonioespectrofotómetro, y
- 2.
- 45º/\varepsilon donde \varepsilon = 45º, medición independiente del ángulo con un espectrofotómetro.
El ángulo \varepsilon es el ángulo efectivo,
que está relacionado con el ángulo de observación y es igual a la
suma del ángulo de incidencia y del ángulo de observación. Las
definiciones de los correspondientes ángulos y geometrías de
medición son conocidas para el experto en la materia. En aras de la
claridad, se da a continuación una breve reseña de las definiciones
siguientes:
La Figura 1 representa la convención relativa a
las definiciones de los ángulos que se realizan en los sistemas de
medición de colores comerciales.
El ángulo (\alpha) (positivo) es el medido
entre la normal a la superficie y el haz luminoso que procede la
fuente luminosa. El segundo ángulo de reflexión (superficial)
regular (\beta) es igual al ángulo de iluminación, pero está
situado al otro lado de la normal a la superficie (ángulo de
incidencia = ángulo de reflexión). El tercer ángulo de observación
(\gamma) es medido desde la normal a la superficie con signo
positivo si la iluminación y la observación están en el mismo lado y
con signo negativo en caso contrario. El ángulo efectivo
(\varepsilon) está referido al haz especular y es por consiguiente
igual a la suma de los ángulos de iluminación y de observación, es
decir que \varepsilon = \alpha + \gamma. Es práctica común la
de denotar la geometría de medición que está representada en la
Figura 1 mediante la indicación de 45º/\varepsilon.
La geometría de medición según Aa)1. está
basada en una iluminación colimada a 45º (ángulo de incidencia) y
una observación dirigida a ángulos de observación variables donde
\varepsilon \geq 45º. Los ángulos \varepsilon convencionales a
los cuales pueden tomarse lecturas de gonioespectrofotómetro y que
corresponden al estado indicado son de por ejemplo 45º, 75º y
110º.
La geometría de medición según Aa)2. está
basada en iluminación colimada a 45º (ángulo de incidencia) y
observación dirigida a un ángulo de observación de 0º. En este caso,
la geometría de medición 45º/0º en el espectrofotómetro corresponde
a la geometría de medición 45º/45º en el gonioespectrofotómetro y en
el presente documento será también denominada geometría 45º/45º a
fin de permitir una definición uniforme.
La geometría de medición que corresponde a Ab)
está basada en iluminación difusa (con la asistencia de una esfera
de Ulbricht) y observación dirigida a un ángulo de 8º con respecto a
la normal a la muestra (d/8º). En el presente caso de la muestra de
color mate, la medición se hace incluyendo la componente especular y
la componente especular es tomada en consideración en el cálculo.
Los espectros de los cuales ha sido eliminada la componente
especular pueden ser entonces formulados como es habitual con el
conjunto de datos de parámetros ópticos de materiales determinados
para un conjunto de paneles de calibración brillantes.
Las geometrías de medición que han sido
mencionadas anteriormente están descritas exhaustivamente en la
literatura especializada, resultan familiares para el experto en la
técnica de la medición de colores, y son implementadas en los
instrumentos convencionales conocidos.
Pueden usarse aquí instrumentos/geometrías de
medición con modulación de la iluminación o con modulación de la
observación (intercambiando las componentes de iluminación y de
observación, es decir, invirtiendo la dirección del haz en su
recorrido).
Se exponen además por ejemplo en la norma DIN
5033 geometrías de medición según Aa)2. y Ab). Están
ilustradas en las Figuras 2-4 geometrías de medición
Aa)1., Aa)2. y Ab).
Si son necesarias para un adicional
procesamiento, las coordenadas colorimétricas (L*, a*, b*) pueden
ser determinadas de manera convencional como es sabido para el
experto en la técnica de la medición de colores sobre la base del
espectro de reflexión del patrón de color mate que ha sido
determinado experimentalmente en el paso A).
En dependencia de cuál sea la base de datos
inicial a la que se acceda, el paso B) del método según la invención
supone ya sea
B1) igualar el espectro de reflexión medido,
opcionalmente corregido para el brillo superficial, del patrón de
color, obteniendo así la receta de color que especifica la
naturaleza de los pigmentos que imparten color a usar y la
concentración de los mismos,
o bien
B2) comparar el espectro de reflexión medido del
patrón de color con las recetas de color que están almacenadas en
una base de datos de recetas de color para matices de color
brillante con sus correspondientes espectros de reflexión, e
identificar a partir de la base de datos de recetas de color una
receta de color que especifique la naturaleza de los pigmentos que
imparten color y la concentración de los mismos que más se aproximan
al patrón de color.
El paso B1) o B2) del método según la invención
se efectúa según la técnica usando bases de datos de pigmentos
colorantes discretos o bases de datos de recetas de color que
contienen los necesarios parámetros ópticos de los materiales.
Resulta ventajoso según la invención el hecho de que sea posible
acceder a sistemas de colorantes o a recetas de color de los que son
usados para producir muestras de color brillante.
Los parámetros ópticos de los materiales
describen las propiedades de los pigmentos colorantes cuando los
mismos están dispersados en el específico sistema aglutinante. Los
parámetros son específicos de los pigmentos y dependientes de las
longitudes de onda y deben ser determinados para cada deseada
longitud de onda por medio de un conjunto de apropiados paneles de
calibración. Con esta finalidad, se produce un específico conjunto
de paneles de calibración opacos para cada pigmento colorante, y se
miden los espectros de reflexión con la deseada geometría de
iluminación y de observación. Los parámetros ópticos de los
materiales son determinados ajustando la ecuación de transporte
radiativo a los factores de reflexión determinados experimentalmente
para cada pigmento. En el caso de los presentes pigmentos colorantes
de color sólido, es suficiente la conocida aproximación de
Schuster-Kubelka-Munk a la ecuación
de transporte radiativo. Usando esta aproximación, es posible
obtener una sencilla relación entre la reflexión R de un
recubrimiento superficial opaco y las propiedades de dispersión (S)
y de absorción (K) de los pigmentos colorantes contenidos en dicho
recubrimiento. Los coeficientes de dispersión y de absorción son
aquí obtenidos adicionando las contribuciones individuales,
ponderadas para la concentración específica, hechas por los diversos
y distintos pigmentos colorantes.
Después del paso B1) o B2) es además de ser
necesario opcionalmente posible corregir la receta de color
producida o identificada y ajustar el matiz de color real producido
con la receta de color producida o identificada al deseado matiz del
patrón de color (paso C).
En el paso D) del método según la invención, el
grado de brillo del patrón de color plano mate es medido con un
reflectómetro convencional para medición del brillo a uno o varios
ángulos de brillo, y por ejemplo a 20º, 60º u 85º. Los detalles de
los procedimientos de medición y evaluación están descritos de
manera concisa en normas nacionales e internacionales (EN ISO 2813,
ASTM D523, ASTM D5307, DIN 67530).
En el paso E), la cantidad de agente mateante
correspondiente al grado de brillo medido en el patrón de color mate
es determinada con la ayuda de curvas de calibración previamente
preparadas para el sistema de colorantes disponible. Las curvas de
calibración fueron preparadas midiendo previamente el grado de
brillo a uno o varios ángulos de brillo de series de calibración que
contienen distintas cantidades de agentes mateantes y registrando
gráficamente el grado de brillo en función de la concentración de
agente mateante.
Si se usasen varios agentes mateantes en el
sistema de colorantes disponible, deben producirse para cada agente
mateante las correspondientes curvas de calibración.
Como resultado de ello (paso F)), es finalmente
obtenida una receta de color que además de la receta de color
obtenida en B1) o B2) contiene la cantidad de agente mateante. La
receta de color obtenida en B1) o B2) y la cantidad de agente
mateante determinada pueden ser aquí producidas como salida por
separado, o bien la cantidad de agente mateante determinada es
incorporada directamente de manera adecuada en la receta de color
previamente determinada.
Obviamente, al llevar a cabo los pasos A) a F)
del método según la invención no es obligatoriamente necesario
seguir la secuencia indicada. Por ejemplo, es en consecuencia
posible llevar a cabo inicialmente los pasos D) y E) (determinación
del grado de brillo y de la concentración de agente mateante) y a
continuación medir la reflexión y determinar las recetas de color
(pasos A) a C)). Además, toda opcionalmente necesaria corrección del
matiz de color producido con la receta de color determinada (paso
C)) puede también no ser llevada a cabo hasta después de haber sido
obtenida la receta completa, incluyendo el contenido de agente
mateante. Es análogamente obvio que el grado de brillo/mateado
obtenido puede ser también corregido ajustando la concentración de
agente mateante, de ser necesario.
La Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra
los pasos relevantes que son efectuados en un proceso en el que se
usa la invención para igualar colores sólidos mates para el caso en
el que se usa una geometría de medición con un camino del haz
colimado. En el primer paso se miden por medio de un
espectrofotómetro las propiedades de reflectancia del patrón a
igualar. Adicionalmente, usando un brillancímetro comercial se
caracteriza el brillo superficial. En el paso siguiente se igualan
el espectro de reflectancia o las coordenadas de color del patrón
usando el surtido de colorantes de la deseada calidad de pintura y
el correspondiente conjunto de parámetros ópticos de los materiales
sacado de un apropiado modelo de transferencia radiativa, y la
cantidad de agente mateante generada a partir de las curvas de
calibración del brillo. Este paso de igualación del color puede ser
efectuado de manera interactiva, definiendo el usuario la
pigmentación y determinando el algoritmo de igualación las
correspondientes cantidades óptimas, o bien de manera automática por
medio de un procedimiento combinatorio con las apropiadas
estructuras de control. Después se procede a mezclar y aplicar por
pulverización la receta calculada. Se miden las propiedades ópticas
(reflectancia, brillo) del panel secado, y se comparan los
resultados espectrales y/o de las coordenadas de color con los
correspondientes datos del patrón. Si la diferencia de color
residual o el brillo de la muestra no se ajustan a las
especificaciones, deben aplicarse las necesarias correcciones a los
ingredientes cromáticos y al agente mateante. La receta corregida es
de nuevo mezclada y aplicada por pulverización y comparada con el
patrón. El proceso queda concluido cuando se cumple con todas las
especificaciones o han sido agotadas las capacidades
instrumentales.
Según el método alternativo de cálculo de
recetas de color de la presente invención que ha sido descrito
anteriormente, en el paso A) se usa un espectrofotómetro equipado
con una geometría de medición d/8º con la componente especular
incluida y excluida.
La geometría de medición d/8º proporciona en
general la opción de tomar mediciones con la componente reflejada
especularmente incluida (SPIN) o excluida (SPEX). En el caso de las
muestras brillantes, la diferencia de ambos espectros, \DeltaR =
R(SPIN) - R(SPEX), depende solamente del índice
refractivo n del medio embebedor. Al aumentar el grado de rugosidad
superficial, esta diferencia disminuye gradualmente hasta llegar a
ser de cero para las muestras idealmente mates. Así, este espectro
diferencial \DeltaR constituye una medida del grado de rugosidad
superficial. La relación funcional entre el espectro diferencial
\DeltaR y la concentración de agente mateante c_{MA} puede ser
calibrada por medio de un conjunto de paneles de calibración que
cubran la posible gama de rugosidades superficiales para un
determinado sistema de pintura. Para proporcionar resultados
singulares, esta función tiene que disminuir monótonamente al
aumentar el contenido de agente mateante. Una vez que se disponga
de esta función \DeltaR = f(c_{MA}), la misma puede ser
usada para determinar el contenido de agente mateante a partir del
espectro diferencial \DeltaR de la muestra a igualar.
En la Fig. 8 se muestran a título de ejemplo las
curvas de calibración obtenidas para una selección de varios colores
sólidos de un sistema de pintura industrial convencional basada en
disolvente en función del contenido de agente mateante c_{MA}. Los
datos experimentales ilustrados representan cantidades promediadas
para la longitud de onda. En general, al aumentar la longitud de
onda las funciones \DeltaR(\lambda) disminuyen
ligeramente en poco más o menos un 5% entre 400 y 700 nm. Un
detenido examen de la Fig. 8 revela que la relación funcional
\DeltaR(c_{MA}) va monótonamente en disminución al
aumentar la concentración de agente mateante y puede ser invertida
singularmente. Solamente la gama de concentraciones de un 20% \leq
c_{MA} \leq 65% es suficientemente sensible con esta finalidad,
mientras que encima y debajo de este intervalo la pendiente de la
curva \DeltaR(c_{MA}) se aproxima a cero. Sin embargo,
solamente esta gama de concentraciones es importante para las
aplicaciones prácticas. Según la Fig. 8, la incertidumbre media al
determinar el contenido de agente mateante es de \pm3%. Las curvas
que se ilustran en la Fig. 8 representan el perfil del instrumento
específico usado para las mediciones, y pueden presentar un aspecto
distinto para otros espectrofotó-
metros.
metros.
En consecuencia, el método alternativo de
cálculo de recetas de color de la presente invención que ha sido
descrito anteriormente requiere en el paso D1) adquirir el espectro
de reflexión diferencial del espectro de reflexión con la componente
especular incluida y del espectro de reflexión con la componente
especular excluida, y en el paso E1) determinar la cantidad de
agente mateante que corresponde al espectro de reflexión diferencial
con ayuda de curvas de calibración previamente preparadas y
almacenadas en una base de datos para el sistema de colorantes
disponible, representando dichas curvas la relación funcional entre
el espectro de reflexión diferencial y la cantidad de agente
mateante en una receta de color.
Los agentes mateantes que se usan en el método
según la invención comprenden productos convencionales con los que
está familiarizado el experto en la técnica del desarrollo de
colores, y están en general disponibles comercialmente. El agente
mateante puede ser naturaleza inorgánica u orgánica. Son ejemplos de
agentes mateantes inorgánicos la sílice amorfa o pirogénica, los
geles de sílice y los filosilicatos, como por ejemplo el silicato
magnésico hidratado (talco). Los agentes mateantes inorgánicos
pueden estar presentes en forma no tratada o bien en una forma
tratada superficialmente con compuestos orgánicos, o sea por ejemplo
con adecuadas calidades de cera, o también con compuestos
inorgánicos. Son ejemplos de agentes mateantes orgánicos el
estearato de Al, Zn, Ca o Mg y compuestos cerosos tales como por
ejemplo ceras de polipropileno micronizadas, junto con productos de
condensación de urea/formaldehído.
Los pigmentos colorantes que se usan en el
método según la invención comprenden pigmentos de absorción
inorgánicos y/u orgánicos convencionales tales como los que son
usados en la producción de recubrimientos. Son ejemplos de pigmentos
colorantes inorgánicos u orgánicos el dióxido de titanio, los
pigmentos de óxido de hierro, el negro de carbón, los azopigmentos,
los pigmentos de ftalatocianina y los pigmentos quinacridona o
pirrolopirrol.
Los Ejemplos siguientes ilustran en mayor
detalle la invención:
El primer paso al usar el método propuesto en el
desarrollo de color es el de calibrar el comportamiento óptico de
todos los colorantes de un surtido de pigmentos usando un apropiado
modelo de mezcla como la teoría de
Schuster-Kubelka-Munk y determinar
las funciones universales de brillo = f(c_{MA}) entre
brillo y contenido de agente mateante (MA) para las geometrías
angulares recomendadas.
La Fig. 6 representa tales funciones universales
obtenidas para una selección de colorantes de un sistema de mezcla
de Reacabado basado en disolvente para los tres ángulos de
incidencia (20º, 60º, 85º) recomendados en DIN 67530. Ha sido usado
para efectuar las mediciones un brillancímetro comercial. Quizá el
resultado más sorprendente del gráfico es el comportamiento
funcional casi universal del brillo frente al contenido de agente
mateante para los ángulos de 20º y 60º. Al ángulo de 85º se
evidencia una ligeramente mayor dispersión de las curvas. Ajustando
el brillo = f(c_{MA}) a una función de modelado, este
conjunto de datos conduciría ciertamente a la función menos precisa
de las tres. Al comparar la varianza de las curvas, los resultados
para los ángulos de 20º y 60º parecen ser bastante competitivos en
cuanto a la obtención del contenido de agente mateante. El error
máximo \Deltac_{MA,max} de la función del brillo =
f(c_{MA}) a 20º es de aproximadamente un 4,3%, y para los
otros dos ángulos \Deltac_{MA,max} es de aproximadamente un 3,1%
para el ángulo de 60º y un 10,6% para el ángulo de 85º. Sin embargo,
en vista de la variabilidad del contenido de agente mateante en los
matices de color reales que cubren predominantemente la gama de
concentraciones de un 25-65% y la máxima
sensibilidad de las curvas de brillo = f(c_{MA}), la
función de los 60º es superior a la función de los 20º en cuanto a
la precisión. Por debajo de \Deltac_{MA,max} = 30%, la función
de los 20º presenta una sensibilidad más alta que la de la función
de los 60º. Para alcanzar los resultados que tengan la máxima
precisión dentro de toda la gama de concentraciones, se recomienda
en este ejemplo específico una combinación de ambas funciones
universales de los ángulos de 20º y 60º.
A efectos de interpolación, los datos de
calibración determinados experimentalmente han sido descritos
mediante una apropiada función de modelado que representa los datos
con un suficiente grado de precisión. A partir de los conjuntos de
funciones de brillo, puede estimarse para cualquier valor de brillo
dado la máxima varianza en la abscisa. El error máximo
\Deltac_{MA,max} que es de esperar asciende a un 7% para el
ángulo de 20º, a un 6% para el ángulo de 60º, y a un 10% para el
ángulo de 85º. En vista del hecho de que las fórmulas quedan
situadas en su mayoría dentro de la gama de 25 \leq c_{MA}
\leq 65%, el ángulo de brillo de 60º parece constituir la mejor
geometría de medición, puesto que la gama de la más alta dinámica
queda dentro del mismo intervalo de concentración.
Se han resuelto ejemplos de la eficiencia de la
metodología desarrollada seleccionando dos matices de color
semibrillante del sistema RAL (RAL 2011, RAL 6016), que representa
una colección de patrones de color que está perfectamente aceptada y
establecida en las aplicaciones industriales. Están representadas en
la Fig. 7 las funciones de reflectancia determinadas
experimentalmente de los dos patrones seleccionados dentro de la
gama espectral visible. El instrumento de medición comercial que fue
usado para el desarrollo del color estaba equipado con una geometría
de medición 45º/0º. Los valores de brillo han sido medidos a los
tres ángulos recomendados de 20º, 60º y 85º usando el mismo
brillancímetro comercial (véase la Tabla II) que había sido usado
para determinar la función de calibración. Ambos patrones han sido a
continuación procesados mediante el procedimiento estándar de
desarrollo de color usando un conjunto de parámetros ópticos de los
materiales sacado de un conjunto de paneles de calibración
brillantes. Tras haber identificado la apropiada pigmentación de la
receta optimizada, la misma es aplicada por pulverización, sometida
nuevamente a medición y corregida en un segundo paso usando un
eficiente algoritmo de corrección de recetas.
El primer ejemplo muestra los resultados de
predicción y corrección de la igualación del patrón naranja
semibrillante RAL 2011 tomado del registro RAL
840-HR. La formulación usada para igualar el patrón
comprende el agente mateante y cuatro colorantes que son
concretamente un colorante rojo y colorante amarillo para ajustar el
color y un desaturante blanco y un desaturante negro para ajustar la
luminosidad.
Los resultados de los ensayos, que han sido
reunidos en las Tablas I y II, pueden resumirse de la manera
siguiente: (I) las diferencias de color de las coordenadas tras la
carga varían entre 0,7 y 1,3 unidades de \DeltaE; (II) los
primeros pasos de corrección conducen a un significativo
mejoramiento de las coordenadas de color; (III) el nivel de brillo
superficial pudo ser ajustado con toda precisión usando la función
de calibración perfilada; y (IV) las propiedades de convergencia son
equiparables a las que se observan en general para colores sólidos
brillantes, indicando con ello que en el caso de los colores sólidos
mateados no son necesarios adicionales pasos de matización (por
término medio) en el proceso de desarrollo del color.
| Patrón | Ingredientes | Fórmula tras la | 1ª Corrección |
| Carga | |||
| RAL 2011 | Rojo | 7.99 | 9.38 |
| Amarillo | 37.79 | 42.21 | |
| Blanco | 10.26 | 10.49 | |
| Negro | 0.84 | 0.94 | |
| MA | 43.11 | 36.99 | |
| RAL 6016 | Blanco | 10.51 | 10.89 |
| Verde 1 | 48.34 | 48.21 | |
| Verde 2 | 3.31 | 0.00 | |
| Negro | 2.08 | 2.40 | |
| Amarillo 1 | 6.66 | 6.91 | |
| Amarillo 2 | 2.91 | 2.71 | |
| MA | 26.19 | 28.88 |
Claims (10)
1. Método de cálculo de recetas de color para
patrones de color sólido mate que como tal método comprende los
pasos siguientes:
A) adquirir el espectro de reflexión de un
patrón de color sólido mate usando una de las siguientes geometrías
de medición:
- Aa)
- geometría 45º/\varepsilonº con \varepsilon \geq 45º,
- Ab)
- geometría d/8º con la componente especular incluida y la corrección calculada de la componente especular,
y opcionalmente determinar las coordenadas
colorimétricas (L*, a*, b*) derivadas del espectro de reflexión,
B1) igualar el espectro de reflexión determinado
experimentalmente, que ha sido opcionalmente corregido para la
componente especular, usando los parámetros ópticos de los
materiales, que están almacenados en una base de datos de pigmentos,
de los pigmentos del sistema de colorantes disponible para la
preparación de matices de color brillante, obteniendo así una receta
de color que especifica la naturaleza de los pigmentos que imparten
color y la concentración de los mismos, o
B2) comparar el espectro de reflexión
determinado experimentalmente o las coordenadas colorimétricas
derivadas del mismo con las recetas de color que están almacenadas
en una base de datos de recetas de color para matices de color
brillante con sus correspondientes espectros de reflexión o
coordenadas colorimétricas derivadas de los mismos e identificar a
partir de la base de datos de recetas de color una receta de color
que especifica la naturaleza de los pigmentos que imparten color y
la concentración de los mismos que más se aproximan al patrón de
color,
C) opcionalmente, corregir la receta de color
obtenida en B1) o B2) y ajustar el matiz de color real que es
producido con la receta de color obtenida al deseado matiz del
patrón de color,
D) medir el grado de brillo del patrón de color
sólido mate con un reflectómetro convencional para la medición del
brillo a uno o varios ángulos de brillo,
E) determinar la cantidad de agente mateante que
corresponde al grado de brillo medido en el patrón de color mate con
la asistencia de curvas de calibración previamente preparadas que
están almacenadas en una base de datos para el sistema de colorantes
disponible, cuyas curvas representan el grado de brillo medido a uno
o varios ángulos de brillo en función de la cantidad de agente
mateante en una receta de color, y
F) obtener una receta de color para igualar el
patrón de color mate, cuya receta contiene la cantidad de agente
mateante además de la receta de color obtenida en B1) o B2).
2. Método de cálculo de recetas de color para
patrones de color sólido mate que como tal método comprende los
pasos siguientes:
A) adquirir el espectro de reflexión de un
patrón de color sólido mate usando la siguiente geometría de
medición:
- Ac)
- geometría d/8º con la componente especular incluida y con la componente especular excluida y opcionalmente determinar las coordenadas colorimétricas (L*, a*, b*) derivadas del espectro de reflexión,
B1) igualar el espectro de reflexión determinado
experimentalmente, con la componente especular incluida, que ha sido
corregido para la componente especular, usando los parámetros
ópticos de los materiales, que están almacenados en una base de
datos de pigmentos, de los pigmentos del sistema de colorantes
disponible para la preparación de matices de color brillante,
obteniendo así una receta de color que especifica la naturaleza de
los pigmentos que imparten color y la concentración de los mismos, o
bien
B2) comparar el espectro de reflexión
determinado experimentalmente con la componente especular incluida,
que ha sido corregido para la componente especular, o las
coordenadas colorimétricas derivadas del mismo con las recetas de
color que están almacenadas en una base de datos de recetas de color
para matices de color brillante con sus correspondientes espectros
de reflexión o coordenadas colorimétricas derivadas de los mismos, e
identificar a partir de la base de datos de recetas de color una
receta de color que especifica la naturaleza de los pigmentos que
imparten color y la concentración de los mismos que más se aproximan
al patrón de color,
C) opcionalmente, corregir la receta de color
obtenida en B1) o B2) y ajustar el matiz de color real que es
producido con la receta de color obtenida al deseado matiz del
patrón de color,
D1) adquirir el espectro de reflexión
diferencial del espectro de reflexión con la componente especular
incluida y del espectro de reflexión con la componente especular
excluida,
E) determinar la cantidad de agente mateante que
corresponde al espectro de reflexión diferencial con la asistencia
de curvas de calibración previamente preparadas que están
almacenadas en una base de datos para el sistema de colorantes
disponible, cuyas curvas representan la relación funcional entre el
espectro de reflexión diferencial y la cantidad de agente mateante
en una receta de color, y
F) obtener una receta de color para igualar el
patrón de color mate, cuya receta contiene la cantidad de agente
mateante además de la receta de color obtenida en B1) o B2).
3. Método según la reivindicación 1, en el que
el patrón de color sólido mate y el sistema de colorantes disponible
están basados en pigmentos de absorción orgánicos y/o
inorgánicos.
4. Método según la reivindicación 1, en el que
el espectro de reflexión del patrón de color sólido mate es
adquirido dentro de una gama de longitudes de onda de
400-700 nm.
5. Método según la reivindicación 1, en el que
se iguala el color de los matices de color de un recubrimiento de un
vehículo.
6. Método según la reivindicación 1, en el que
se iguala el color de recubrimientos de producción.
7. Método según la reivindicación 2, en el que
el patrón de color sólido mate y el sistema de colorantes disponible
están basados en pigmentos de absorción orgánicos y/o
inorgánicos.
8. Método según la reivindicación 2, en el que
el espectro de reflexión del patrón de color sólido mate es
adquirido dentro de una gama de longitudes de onda de
400-700 nm.
9. Uso del método de la reivindicación 1 o 2
para igualar matices de color en recubrimientos industriales y/o de
vehículos.
10. Uso del método de la reivindicación 1 o 2 en
la producción de recubrimientos que imparten color.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US459202 | 2003-06-11 | ||
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