Spektralphotometer-Vergleich

Objektive Farbmessung und Spektralphotometer-Vergleich

Bei der Herstellung von Lacken und Farben ist die Farbmessung von entscheidender Bedeutung. Aber auch bei der Produktion von Gütern in vorgegebenen Farbtönen sind Farbtoleranzen sehr gering. Mit dem Auge bewertete Farben werden durch Umgebungslicht, Lackeffekte und sogar unsere Stimmung zu subjektiven Momentaufnahmen. Der veränderte Eindruck eines Farbtons macht Farbeindrücke subjektiv. Für aussagekräftige Farbmessung sowie Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit ist Objektivität nötig, wie sie nur hochkarätige Spektralphotometer leisten.

Sind Chargen im Farbton uneinheitlich und liegen Kundenspezifikation und Endprodukt auseinander, wird das auf schlechte Qualität und Verarbeitung zurückgeführt. Damit es nicht so weit kommt, ist die Sicherstellung einer kohärenten Farbmessung unverzichtbar. Farben misst man mit Farbmessgeräten, Spektralphotometer genannt. Spektralphotometer messen Farbanteile unter konstanten Bedingungen und stellen sie als Funktion der Wellenlänge dar. Dadurch ist die objektive Farbmessung möglich und können man Chargen miteinander vergleichen. Dieser Artikel präsentiert einen Spektralphotometer-Vergleich aktueller Modelle am Markt.

Mit unterschiedlichen Messgeometrien Farbabstand messen

Im industriellen Kontext eingesetzte Farbmessgeräte geben gemessene Unifarbe als CIE Lab Werte an. Mit diesen Messwerten lassen sich Farbtöne beurteilen und Unterschiede beurteilen.

CIE Lab umfasst:

L* = Helligkeitswert → 0 ist Schwarz, 100 ist Weiß
a* = Farbwert grün-rot
b* = Farbwert blau-gelb

Die Farbabweichung einer unifarbigen Probe von einem Standard, kann durch CIE Lab Messwerte als Farbdifferenz Delta E* bestimmt werden.

45°/0° und Kugelgeometrie Industriestandard für Unifarben

Zwei Messanordnungen haben sich für Unifarben in der Industrie durchgesetzt: 45°/0° und Kugelgeometrie d/8°. Beide haben ihre Daseinsberechtigung. Was genau die Messgeometrien bedeuten, erfahren Sie hierunter. Zudem zeigt sich Mehrwinkelfarbmessung als unentbehrlich bei Effekt- und Metalliclackmessungen.

Spektralphotometer mit 45°/0° Messgeometrie: Ein 45/0 Farbmessgerät beleuchtet unter einem 45°-Winkel zur Probe rundum. Gemessen wird durch einen Detektor im 0°-Winkel zur Probe. Das reflektierte Licht wird also senkrecht zur Probe vom Detektor aufgefangen. Die 45/0 Messanordnung ist für Unifarben das Nonplusultra. Sie kommt der menschlichen Farbwahrnehmung nahe.
Spektralphotometer mit Kugelgeometrie diffus/8°: Die Probe wird diffus beleuchtet, die Lichtquelle trifft also nur indirekt auf der Probe auf. Im Innern sorgt eine weiß beschichtete Kugel als Licht-Diffusor. Der Detektor misst unter einem 8°-Winkel zur Probenoberfläche. Kugelgeräte können auf zweierlei Arten messen: entweder das gesamte reflektierte Licht inklusive Glanz, oder ohne Glanz.
Mehrwinkelfarbmessung für Glanz und Effektlacke: Überall, wo Effektlack auf industrielle Standards trifft, wie in der Automobilindustrie, erfolgt die Farbbeurteilung durch Mehrwinkelmessung (spektrale Reflexion). Gängig sind 3- und 5-Winkelfarbmessungen (15°, 25°,45°, 75°, 110°). S Dadurch kann man Helligkeitsänderungen von Metalliclacken über den gesamten Bereich der Beobachtungswinkel bewerten. Für die vollständige Erfassung von Farbtonveränderungen von Interferenzpigmenten wird zusätzlich -15° hinzugefügt.

Eigenschaften, die Spektralphotometer unterscheiden

Wie alle elektronischen Geräte in unser aller Leben, liegt auch in der Farbmessung der stete Fortschritt im Detail. Geräte werden robuster, handlicher, mit mehr Konnektivität, besser lesbar und Akkus halten länger.

LCD Touchscreens mit Lesbarkeit aus allen Blickwinkeln → beleuchtete, hochaufgelöste LCD-Displays am Farbmessgerät ermöglichen das sichere Ablesen von Messwerten auch in widrigen Bedingungen und unter allen Helligkeitsbedingungen.
WLAN, USB → ob mit oder ohne Kabel, Messgeräte werden konzipiert, um auch außerhalb der USB-Kabelreichweite Daten zuverlässig auf den Computer zu übertragen – schnell und sicher.
Speicherplatz, Analysesoftware → Zu jedem Messgerät gehört proprietäre Software des jeweiligen Herstellers. Je nach Marke können Spaktralphotometer tausende Referenzwerte speichern und aufrufen.
Messfenster → Zur Anpassung an unterschiedliche Probengrößen ist die Messöffnung größenverstellbar.
Multifunktionalität → Neben Farbmesswerten sind avancierte Modelle in der Lage, simultan Glanzwerte zu messen und Aussagen über Oberflächenstrukturen zu machen.

Messung von Fluoreszenz zur Darstellung (vermeintlicher) optischer Aufheller

Wo bisher mit einem separaten Fluorimeter die Anwesenheit optischer Aufheller in Lackierungen detektiert wurde, bieten Forschung und Entwicklung namhafter Hersteller von Messgeräten heutzutage ein Multifunktions-Messgerät, das die Fluoreszenemessung integriert. Es misst neben Farbe und Glanz zusätzlich Fluoreszenz. Aus der Praxis hat sich die Relevanz der zusätzlichen Fluoreszenzmessung eines (in erster Linie) Spektralpgotometers bestätigt: Denn wenn ein Lack vermeintlich ohne optische Aufheller ausgetauscht wird, und sich durch eine Messung von Lackproben und Masterproben herausstellt, dass sehr wohl UV-Licht emittiert wird, hat das verheerende Folgen für erstens Lackhersteller und anschließend industrielle Lieferketten (Produktionslinien, die jenen Lack verwenden).

Neben Missverständnissen kommt es durch Fluoresezenzdifferenz zu Farbunterschieden und somit zu Qualitätsunterschieden mit im schlimmsten Fall Imageschäden und hohen Kosten. Nur die integrierte Fluoreszenzmessung schafft hier von vornherein Klarheit.

Digitaler Gerätestandard macht physikalische Standards hinfällig

Ähnlich wie unstimmige Fluoreszenzmessungen die Lieferkette negativ beeinflussen, verhält es sich mit physikalischen Masterproben, die vom Lackproduzent als Standard für Messgeräte an die Lieferkette weitergereicht werden. Um Unterschiede bei der Messung dieser Masterpanels durch gleiche Messgeräte an verschiedenen Stellen (Paneelherstellung + Produzent) auszuschließen, schaffen nun digitale Standards in den Geräten für den „gemeinsamen Nenner“.

Durch den digital festgelegten Standard im Gerät werden Masterproben, zumindest von rechnerischer Seite her, hinfällig. Schwankungen und potenzielle Fehlerquellen im Austausch physikalischer Standards fallen weg.

Ist man auf der Suche nach dem idealen Farbmessgerät mit multifunktionalen Eigenschaften, schaut man am ehesten auf die renommiertesten Hersteller von Messgeräten, welche große Lackproduzenten beliefern, die die Spektralphotometer-Systeme in ihre Lackmischsysteme integrieren. Eine Aufstellung der aktuellen Spektralphotometer Modelle von Konica Minolta und X-Rite und deren Funktionen im direkten Vergleich:

Konica Minolta CM-700d – Portables Spektralphotometer mit Kugelgeommetrie CR-400

Wichtigste Features:

2,36″ TFT-Farb-Display
vertikale, ergonomische Bauform
Kugelgeometrie (d:8°; Glanzeinschluss di:8°, Glanzausschluss de:8°)
Messspeicher: 4000 Proben, 1000 Bezüge
ca. 2.000 Messungen pro Akkuladung
Konnektivität: Bluetooth, USB 1.1
Spektralbereich Farbe: 400 nm bis 700 nm
Messblende: variabel zwischen 3 mm und 8 mm
Gewicht: 550 g (ohne Batterien)
Standards: CIE No. 15, ISO 7724/1, ASTM E-1164, DIN 5033 Teil 7, JIS Z8722 Condition C

X-Rite Ci64 Mehrzweck-Farbmessgerät mit UV-Modus

Professionelles Glanz-Farbmessgerät zur exakten Messung auch auf reflektierenden oder unebenen Oberflächen sowie Lacke mit optischen Aufhellern.