JP2000065750A - 塗膜の光輝感定量評価方法 - Google Patents

塗膜の光輝感定量評価方法

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JP2000065750A
JP2000065750A JP10326392A JP32639298A JP2000065750A JP 2000065750 A JP2000065750 A JP 2000065750A JP 10326392 A JP10326392 A JP 10326392A JP 32639298 A JP32639298 A JP 32639298A JP 2000065750 A JP2000065750 A JP 2000065750A
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coating film
light
glitter
power spectrum
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English (en)
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Eiji Nomura
英治 野村
Toru Hirayama
徹 平山
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Kansai Paint Co Ltd
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Kansai Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 目視評価結果との相関性が高く、光輝材含有
塗膜の光輝感を定量的に評価する。 【解決手段】 光輝材含有塗膜面に光照射し、その正反
射光が入射しない角度で、光照射されている塗面をCC
Dカメラで撮影し、その画像を得ること、その画像を2
次元フーリエ変換した後、その画像の空間周波数スペク
トルから低空間周波数成分を抽出し、積分を行ない、直
流成分で正規化を行なうこと、その時に計測されたスペ
クトル値(2次元パワースペクトル)を得ること、上記
2次元パワースペクトル値に従って光輝材含有塗膜の光
輝感を定量的に評価すること、を含むことを特徴とする
塗膜の光輝感定量評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光輝材含有塗膜の光
輝感を定量的に評価する新規な方法に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】塗膜の意匠性を高めるために
ソリッドカラー仕上げに代えて、リん片状のアルミニウ
ムや雲母粉末などの光輝材を含有せしめた塗料によるメ
タリック仕上げが多く採用されている。
【0003】塗膜外観を評価するための基準として、例
えば、A群:光沢感や平滑感などの表面形状と表面層物
性、B群:透明感、深み感、2層感および肉持感などの
塗膜の多層的構造、およびC群:陰影感や光輝感などの
塗膜内の配向的構造などがあげられる。
【0004】本発明はこのうち光輝材含有塗膜において
重要なC群の「光輝感」に関する評価方法を定量化する
ことである。
【0005】これまでに、光輝材含有塗膜の光輝感の定
量的評価方法として、特願平8−344512の方法が
知られている。該特願平8−344512の方法は試料
間の明度差が小さく、光輝材濃度が少ない光輝材含有塗
膜の光輝感評価には高い相関性を示すが、光輝材濃度
差、明度差(例えばシルバーメタリックから微量のアル
ミが入ったブラックメタリックの差)が大きい試料間で
は目視との相関性が低いか殆どないという欠点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の欠陥を解
消し、光輝材の濃度差、明度差に関係なく、しかも目視
評価結果との相関性が高い、光輝材含有塗膜の光輝感を
定量的に評価する方法に関する。本発明に従うと、上記
のとおりの課題を解決するために、光輝材含有塗膜面に
光照射し、その正反射光が入射しない角度で、光照射さ
れている塗面をCCDカメラで撮影し、その画像を得る
こと、その画像を2次元フーリエ変換した後、その画像
の空間周波数スペクトルから低空間周波数成分を抽出
し、積分を行ない、直流成分で正規化を行なうこと、そ
の時に計測されたスペクトル値(2次元パワースペクト
ル値)を得ること、上記2次元パワースペクトル値に従
って光輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価することを
含むことを特徴とする塗膜の光輝感定量評価方法が提供
される。
【0007】以下に本発明の光輝材含有塗膜の光輝感定
量的評価方法について具体的に説明する。
【0008】本発明の方法に適用できる「光輝材含有塗
膜」(以下、メタリック塗膜という)としては、例え
ば、リん片状のアルミニウム粉末、雲母状酸化鉄、雲母
粉末、金属酸化物被覆雲母粉末などのキラキラ感や干渉
作用を有するメタリック顔料を含有する単層塗膜
(1)、これらのメタリック顔料とソリッドカラー着色
顔料とを同一塗膜中に併用してなる単層塗膜(2)、ソ
リッドカラー着色塗膜にこれらの単層塗膜(1)または
単層塗膜(2)を積層してなる複層塗膜(1)、これら
の単層塗膜または複層塗膜面にさらにクリヤー塗料を塗
装してなる複層塗膜(2)などがあげられる。
【0009】これらの光輝材含有塗膜は、例えば、それ
自体既知の熱硬化性、熱可塑性、常温硬化性の樹脂組成
物にメタリック顔料、さらに必要に応じてソリッドカラ
ー着色顔料などを混合分散してなる有機溶剤系または水
系塗料を、金属製もしくはプラスチツク製の被塗物(例
えば自動車外板など)に直接、もしくは下塗塗装さらに
は中塗塗装してから塗装することによって得られる
[(単層塗膜(1)、単層塗膜(2)]。これらの単層
塗膜(1)または(2)の下層側にソリッドカラー着色
塗膜[複層塗膜(1)]または上層側にクリヤー塗料を
塗装してなる複層塗膜(2)も包含される。
【0010】本発明ではまず該光輝材含有塗膜面に光照
射する。この光は例えばハロゲンランプを適用してい
る。光輝材含有塗膜面への光照射角度は塗面の鉛直線に
基いて、その5〜60度の範囲内が適しており、特に鉛
直線に対して15度が好ましい。また、光の照射面積
(測定範囲)は該塗面の1〜100mm×1〜100m
mが適しているがこれに制限されない。光の照度は10
0〜2,000ルクス(lux)が好ましい。
【0011】このように光輝材含有塗膜面に光照射し、
それに基く反射光のうち、正反射光が入射しない角度
で、光が照射されている塗面をCCD(Charge
Couple Device)カメラで撮影する。この
撮影角度は正反射光が入射しない角度であればよいが、
塗面に対して鉛直方向が特に好ましい。また、CCDカ
メラの撮影方向と正反射光との角度は10〜60度が好
ましい。
【0012】本発明の方法ではCCDカメラは画像解析
装置に接続されており、CCDカメラで撮影した画像は
この装置で解析される。この画像解析装置として例えば
三谷商事(株)の「MacSCOPE」(商品名)が好
適である。
【0013】画像解析装置では、CCDカメラから送信
された画像を複数のピクセル(通常10,000〜1,
000,000個)に分解し、それぞれにおける輝度を
測定することができる。つまり、メタリック顔料が含ま
れているピクセル部分はキラキラ感や干渉作用が強いの
で輝度レベルが高く、該顔料が含まれていないピクセル
部分では当然ながら輝度レベルは低い。またメタリック
顔料が含まれていても、その大きさ、形状、角度、材質
などによって輝度レベルが異なることがある。つまりピ
クセルごとに輝度レベルを表示できる。本発明ではそれ
ぞれのピクセルにおける輝度レベルに基いて、CCDカ
メラで撮影した塗面の輝度レベルの分布を三次元に表示
することが可能である。この三次元分布図は山、谷およ
び平地の部分に分けられ、山の高さや大きさはメタリッ
ク顔料による光輝感の程度を示し、山が高くなるほどキ
ラキラ感や干渉作用が顕著であることを示し、谷および
平地部分は主としてソリッドカラー用着色顔料による反
射を示す。
【0014】本発明は画像解析装置で得られたピクセル
ごとの輝度レベルを基礎にして、光輝材含有塗膜の光輝
感を定量的に評価するのである。
【0015】特願平8−344512の方法では光輝材
濃度差、明度差がある試料間で目視観察した結果は相関
性が低く、客観的な評価方法としては不十分であった。
【0016】そこで、本発明では光照射された画像の2
次元フーリエ変換後の空間周波数スペクトルの画像から
低空間周波数成分を抽出し、積分し、直流成分で正規化
を行なった計測値について検討を行った。その結果、抽
出成分が低空間周波数領域のとき、目視観察結果との相
関性がよくなることを見出し、さらに研究を重ねたとこ
ろ、抽出領域が10%以下(撮像倍率は1mmが90〜
100ピクセル、換算すると0.2〜3mmの波長)で
最適であることが判明し、本発明を完成させた。
【0017】つまり、画像を2次元フーリエ変換し、得
られた空間周波数スペクトルの画像から低空間周波数成
分を抽出し、積分して直流成分で正規化を行ない、2次
元パワースペクトル値を得る。
【0018】2次元パワースペクトル値は次式によって
求める。
【0019】
【数1】
【0020】ここで、λは空間周波数、θは角度、Pは
パワースペクトル、0〜Lは抽出した低空間周波数領域
である。
【0021】2次元パワースペクトル値によって光輝材
含有塗膜の光輝感を評価した結果、2次元パワースペク
トル値と目視観察結果は良い対応を示した。即ち、特願
平8−344512の方法では相関性がほとんど無いの
に対して、2次元パワースペクトル値に基いて評価した
結果は目視観察結果と相関係数が高く、0.9以上であ
った。
【0022】更に説明すると、まず、光輝材含有塗膜面
に光照射し、その正反射光が入射しない角度で、光照射
されている塗面をCCDカメラで撮影し、その画像を得
る。CCDカメラで撮影された画像は、例えば512×
512個のピクセルを有する。この画像を2次元フーリ
エ変換し、空間周波数スペクトルの画像を得る。その画
像から低空間周波数成分を抽出し、積分して直流成分で
正規化して計算された値から2次元パワースペクトル値
を得る。
【0023】この2次元パワースペクトル値に従って光
輝材含有塗膜の光輝感を定量的に評価する。
【0024】
【実施例】以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
【0025】本実施例は、メタリック顔料としてアルミ
粉を用いた塗膜(図1)の光輝感を測定したものであ
る。
【0026】測定装置としては図2に示すようなもので
あり、光源としてのハロゲンランプ10、画像を取り込
むCCDカメラ12、画像解析装置13、制御・管理を
行うパーソナルコンピューター14からなる。
【0027】サンプルとしては、メタリック顔料とし
て、アルミ粉を用いた塗膜(図1)のテストパネル18
枚を用意した。この18枚のテストパネルは、メタリッ
ク顔料含有塗膜膜厚、塗装条件を一定とし、アルミ種類
と着色顔料によって明度、光輝感を変動させたものとな
っている。シルバーメタリックとソリッドカラー着色塗
膜の色がブルーである試料を用意した。又、塗料は熱硬
化性樹脂塗料を用いている。
【0028】まず、18枚のテストパネルの光輝感の官
能評価を行った。評価条件としては、擬似(人工)太陽
灯を用いて、18枚のテストパネルを正反射光が入射し
ない角度で、15名の塗装関係者により光輝感の順位
(18段階)に並べて評価を行った。その結果を合成標
準法により順位付けを行い、それを官能評価の光輝感ラ
ンクした。これを図3に示した。この図3において、横
軸は光輝感の強さ、縦軸は標準偏差を示している。
【0029】次に、本発明によリ18枚のテストパネル
(1S〜9S、1B〜9B)の光輝感の測定を行った。
測定機器としては、ハロゲンランプ10と、画像解析装
置13として「MacSCOPE」(三谷商事(株)
製)を使用した。
【0030】測定条件は、図2の通りである。ハロゲン
ランプ10とCCDカメラ12の角度を15度とし、C
CDカメラとテストパネルは鉛直となるようにした。照
度は、テストパネル表面で700ルクス(lux)とな
るようにした。
【0031】画像解析としては、輝度レベルを鏡面白磁
板(60°グロス値:92)の平均輝度レベルを60と
した。また、測定面は9mm×9mmとし、これを51
2×512個のピクセルに分解し、データ処理を行っ
た。
【0032】18枚のサンプルのうちの1枚(以下サン
プルA)を上記条件で測定する。そしてサンプルAの画
像を画像解析装置を用いて2次元フーリエ変換を行う
(図4)。
【0033】この得られた空間周波数スペクトル画像の
低空間周波数成分だけを抽出した画像に変換する(図
4)。3次元輝度分布を作成すると図4のようになる。
3次元輝度分布の大きさは測定面の面積(512×51
2ピクセル)、高さはPower(振幅)を示す。この
輝度分布の体積を測定し2次元パワースペクトル値
[0.458]を得る。これがサンプルAの2次元パワ
ースペクトル値となる。同様に他の17枚についても同
様にして2次元パワースペクトル値を算出した。その結
果は、下記の表1のとおりになった。
【0034】
【表1】
【0035】これまで得られた官能評価の光輝度ランク
と2次元パワースペクトル値の対応関係をグラフにプロ
ツトすると図5のようになる。2次元パワースペクトル
値と官能評価の光輝感ランクは、非常に良い対応を示し
た(相関係数0.911)。ここで特願平8−3445
12の方法を用いると、官能評価との対応は、図6のよ
うになる。特願平8−344512の場合では明度、光
輝材濃度に大きく差がある試料間の光輝感評価の相関性
はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によって光輝感が評価される塗膜
の例。
【図2】本発明の方法に使用できる測定装置と測定条件
を示す図。
【図3】官能評価の光輝感ランクを示す図。
【図4】撮影の結果得られた画像を2次元フーリエ変換
し、空間周波数スペクトルの画像から任意の領域を抽出
し3次元化した図。
【図5】本発明の方法を用いたときの官能評価の光輝感
ランクと2次元パワースペクトル値の対応関係を示す
図。
【図6】特願平8−344512の方法を用いたときの
官能評価の光輝感ランクと2次元パワースペクトル値の
対応関係を示す図。
【符号の説明】
10 ハロゲンランプ 12 CCDカメラ 13 画像解析装置 14 コンピュータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光輝材含有塗膜面に光照射し、その正反
    射光が入射しない角度で、光照射されている塗面をCC
    Dカメラで撮影し、その画像を得ること、 その画像を2次元フーリエ変換した後、その画像の空間
    周波数スペクトルから低空間周波数成分を抽出し、積分
    を行ない、直流成分で正規化を行なうこと、 その時に計測されたスペクトル値(2次元パワースペク
    トル値)を得ること、 上記2次元パワースペクトル値に従って光輝材含有塗膜
    の光輝感を定量的に評価することを含むことを特徴とす
    る塗膜の光輝感定量評価方法。
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