• +7 (812) 677-93-16
• info@qualicont.ru

• О компании
• Новости
• Оборудование
• Информация
• Контакты

spectro2guide pro
Проливаем свет на тьму, измеряем Jetness - черноту, её насыщенность и оттенок

8 июля 2021

Вступление

Технический углерод [сажа, чёрный краситель] — это материал с долгой историей, производство которого восходит к ранним цивилизациям. Первоначальное использование можно проследить до древнего Китая, первых египтян и Индии времен до нашей эры. Рост спроса на сажу был особенно обусловлен изобретением печатного станка в пятнадцатом веке.
Фото с www.kuechen-atlas.de
Сегодня технический углерод присутствует во всех аспектах современной жизни. Он используется в чернилах для струйных принтеров, в качестве упрочнителя натурального и синтетического каучука и как активный агент в электропроводящих пластмассах. Вероятно, самое широкое и известное применение сажи — это использование в качестве пигмента в красках, покрытиях и пластмассах для придания глубокого чёрного цвета, поскольку она имеет более высокую красящую способность по сравнению с железоокисными чёрными или органическими пигментами. Значит, не всё чёрное одинаково.
Various Apple products PHOTO BY OLIVER PECKER ON UNSPLASH

Определение черноты

Как правило, чёрный цвет возникает из-за отсутствия видимого света или его полного поглощения. Ведущие производители сажи предлагают чёрные пигменты, которые поглощают до 99,98% света. Чем выше коэффициент поглощения среды [материала], например чёрного покрытия, тем выше достигаемое значение черноты (My). Эта величина позволяет нам описывать чёрный в понятиях "более светлый" или "более тёмный", так как полностью зависит от степени отражения/поглощения света.


Но помимо этого, покрытия глубокого чёрного цвета могут иметь оттенок - синеватый или коричневатый. Глубокий чёрный цвет с голубоватым оттенком в полном тоне воспринимается более насыщенным, тёмным и ярким, чем чёрный с коричневатым оттенком.


Два образца с одинаковой чернотой (My) и разным оттенком (dM) могут восприниматься как разные оттенки чёрного, причём образец с голубым оттенком будет восприниматься как более глубокий чёрный. По этой причине чёрный с голубым оттенком часто предпочитают в технических областях, например, для покрытий в автомобильной промышленности. Зависящая от цветового оттенка насыщенность чёрного, называется «Jetness» (Mc).
Фото с www.cars.mclaren.com

Расчёт величины черноты My основан на одном из значении цветовых координат - Y [яркость, светлота] и наблюдателе 10 °:

Blackness My - Чернота

Это определяет только степень светлоты/темноты образца без учёта цветного оттенка. Поскольку оттенок чёрного влияет на визуальную оценку, степень черноты, зависящая от оттенка [насыщенность], рассчитывается следующим образом:

Jetness Mc - Насыщенность чёрного [чернота, зависящая от цвета]

Величина Mc описывает более высокую черноту, если присутствует голубой оттенок, и более низкую насыщенность, если оттенок коричневатый. Кроме того, насыщенность чёрного зависит от размера первичных частиц, площади поверхности и степени дисперсности сажи. Таким образом, сажа с меньшими размерами первичных частиц обычно имеет более высокую степень черноты, чем сажа с более крупными размерами частиц. Разница между значениями Mc и My определяет цветовой тон чёрного, так называемый Оттенок (dM):

Undertone dM – Абсолютный вклад оттенка

Оттенок dM описывает количество голубой компоненты в случае положительных значений и количество красно-коричневой компоненты в случае отрицательных значений. Оттенок dM количественно определяет, насколько нейтрален чёрный пигмент + связующее. Как Mc = dM + My, Отенок dM = Mc – My

dM < 0 оттенок коричнево-красноватый
dM = 0 чёрный цвет идеально ахроматичен или нейтрален
dM > 0 чёрный цвет имеет голубоватый оттенок, который часто предпочтительнее

Рисунок 1: dM Оттенок

Чернота (My), Насыщенность чёрного (Mc) и Оттенок (dM) указаны в международных стандартах: ISO / DIS 18314-3 и DIN 55979.

Проблемы количественной оценки черноты

Для спектрофотометра всегда было самой большой проблемой добиться воспроизводимых результатов на образцах чёрного цвета. В то время как белый образец отражает почти 100 процентов света, излучаемого источником света спектрофотометра, доля отражённого света становится все меньше и меньше с более тёмными цветами - по мере того, как образец поглощает все большее количество света. Следовательно, так называемое «отношение сигнал/шум» меняется с тёмными цветами: сигнал измерения уменьшается, в то время как тепловой шум, который в основном вызван электронными компонентами, остаётся постоянным. Измерения инновационных, самых глубоких чёрных покрытий с очень низким отражением происходят при значении яркости/светлоты L * <1. Это сложная задача для измерительного прибора, которая доводит технические характеристики портативного спектрофотометра до предела.
 

Рисунок 2: Снижение ремиссии с увеличением My

Последний представитель семейства spectro2guide, спектрофотометр spectro2guide Pro, был разработан для точного измерения чёрного и описания его оттенков, независимо от того, насколько глубоким может быть чёрный цвет.

Ведущие специалисты производителей чёрных пигментов бросили нам вызов в оценке точности измерения самых глубоко-чёрных саж в качестве образцов. Основой отличной производительности является использование в качестве источника света мощных светодиодов, которые, благодаря фирменному процессу управления производством BYK, обеспечивают исключительную краткосрочную и долгосрочную стабильность и гарантируют абсолютно однородное освещение точки измерения.

Для управления "отношением сигнал/шум" высокоточные электронные и оптические компоненты сочетаются со специальной калибровкой и режимом работы для измерения чёрного цвета: светодиодные лампы питаются большей энергией, что приводит к более высокой интенсивности света и увеличению времени освещения.

В этом так называемом Jetness-режиме цвета с низкими значениями чёрного измерить нельзя. Если пользователь начнёт измерять серый образец - прибор предложит ему измерить образец в «обычном» режиме, и вместо M-значений будут отображаться так называемые G-значения (значения серого, Grayness). Индексы Jetness (M-значения и G-значения) определены в DIN ISO 18314-3. Таким образом, на глубоком чёрном цвете с высокой светопоглощающей способностью spectro2guide Pro сможет выдавать идеально стабильный сигнал с максимально возможной точностью.

Проверка возможности измерения

а) Образцы и пробоподготовка

Spectro2guide Pro был протестирован на 6 образцах «Тест 1 - Тест 6» с градуированными значениями My и dM. Образцы представляли собой стеклянные пластины, окрашенные в чёрный глянцевый цвет. Глубокий чёрный цвет можно измерить только на глянцевых и абсолютно чистых образцах. Любые загрязнения или неоднородности поверхности могут существенно влиять на результаты измерений. Поэтому поверхность образца должна быть без царапин, отпечатков пальцев и пыли. Во время испытания поверхность образца перед измерением очищалась дистиллированной водой и безворсовыми деликатными салфетками.

Чтобы гарантировать идеальную подготовку поверхности образца, в комплект Spectro2guide Pro входит светодиодный фонарик. Его можно использовать для оценки качества поверхности образца при ярком прямом освещении. Угол освещения 15–45 градусов оказался наиболее эффективным.

б) Визуальная оценка

Визуальная оценка производилась в камере сравнения цветов byko-spectra pro при дневном свете D65 под углом 45 градусов. Byko-Spectra Pro использует умную комбинацию вольфрамово-галогенных ламп с фильтром и светодиодов для имитации D65, что приводит к высочайшему классу рендеринга A согласно CIE 51.2. Благодаря этому «byko-spectra pro» идеально подходит для критичной цветовой оценки чистого цвета и гарантирует точное сравнение цветов в соответствии с освещением CIE D65.

Опытный наблюдатель может отсортировать образцы по степени их черноты. Порядок соответствует названию образцов: образец «Тест 1» — это образец с самым низким значением черноты (My), а образец «Тест 6» - образец с самым высоким значением чёрного (My), самым глубоким чёрным. Образцы «Тест 5» и «Тест 6» трудно отделить друг от друга. Что касается полутона, образцы «Тест 5» и «Тест 6» воспринимаются как явно голубоватые (dM). Образец «Тест 1» имеет жёлтый оттенок (dM). Образцы от «Тест 2» до «Тест 4» обычно классифицируются как нейтральные по цвету, то есть без чёткого оттенка (dM).

c) Условия тестирования и проведение теста

Каждый образец измерялся 50 раз подряд в одной и той же точке измерения. Spectro2guide Pro напрямую подключается к программному обеспечению smart-lab Color, что позволяет запускать онлайн-измерения с помощью программного обеспечения, чтобы минимизировать влияние пользователя. Данные измерений также анализировались в программе Smart-lab Color.

г) Результаты

Цель любого спектрофотометра - измерить то, что вы видите. Эта цель была успешно достигнута в ходе испытаний. Spectro2guide Pro может сортировать образцы от «Тест 1» до «Тест 6» по уровню чёрного и полутону в соответствии с визуальной оценкой. На Рисунке 3 графически показаны как измеренное значение My черного, так и результаты для dM полутона всех тестовых плиток.
 

Рисунок 3: Значение черноты My и оттенка dM тестовых плиток 1-6

О надёжности измерения лучше всего судить, проанализировав точность измерения, означающую воспроизводимость спектрофотометра. Ниже в качестве примера представлены результаты для образца «Тест 6», так как это самый глубокий чёрный цвет [предельно чёрный], находящийся на верхнем конце шкалы чёрного с My max = 400. Образец «Тест 6» дает среднее значение чёрного, равное 393,56, что соответствует измеренному значению Y, равному в среднем 0,0116. Несмотря на отражение всего 116 частей на миллион падающего света, полученное стандартное отклонение Y составляет всего 0,0002 (дисперсия 0,0172) для 50 измерений. На рисунке 4 показаны достигнутые результаты для Y. На рисунке 5 показаны результаты для My.
 

Рисунок 4: Величина My образца «Тест 6 - Предельно чёрный»
 

Рисунок 5: Y образца «Тест 6 - Предельно чёрный»

Заключение

Технические характеристики спектрофотометра Spectro2guide Pro превосходны даже на образцах глубокого чёрного цвета со значением My, близким к 400. Кроме того, семейство spectro2guide, состоящее из Spectro2go, Spectro2guide и Spectro2guide Pro, является единственным спектрофотометром в мире, способным измерять одновременно цвет и блеск, а также прогнозировать долговременную стабильность цвета образца. Светостойкость анализируется комбинацией спектрофотометра с флуориметром. Spectro2guide Pro открывает совершенно новые возможности для управления цветовой гармонией и гарантирует стабильность цвета - независимо от того, с каким оттенком и насколько глубоким может быть чёрный.

Автор: Анита Фер Руководитель направления Solid Color BYK-Gardner GmbH