EN ISO 18314 Analytische Farbmessung

Die von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelte und später im Rahmen der Harmonisierungsbemühungen als europäische Norm veröffentlichte Norm „EN ISO 18314 Analytische Farbmessung“ besteht aus den folgenden, unter demselben Titel veröffentlichten Unterabschnitten:

• Die Norm „EN ISO 18314-1 Teil 1: Praktische Farbmessung“ beschreibt das Verfahren zur Bestimmung der Farbkoordinaten eines Lackfilms. Dieses Verfahren ist anwendbar auf Lackfilme, die unter normalen Betrachtungsbedingungen einfarbig erscheinen. Lackfilme, die eine opake Oberfläche nicht vollständig bedecken, stellen ein opakes System dar und können mit dem in dieser Norm beschriebenen Verfahren gemessen werden. Nachleuchtende Lackfilme, transparente Lackfilme, transluzente Lackfilme (z. B. für Display- oder Lampenglas), retroreflektierende Lackfilme (z. B. für Verkehrszeichen) und Metallic-Lackfilme fallen nicht in den Anwendungsbereich dieser Norm.

Diese Tests nutzen ein Spektralphotometer. Messungen sollten vorzugsweise mit Spektralphotometern durchgeführt werden. Der spektrale Messbereich sollte mindestens zwischen 400 nm und 700 nm liegen. Die spektrale Schrittweite und die optische Bandbreite sollten maximal 20 nm betragen (vorzugsweise zwischen 5 nm und 10 nm). Ein Tristimulus-Kolorimeter wird ebenfalls in den Tests verwendet. Diese können für Anwendungen eingesetzt werden, die keine Überwachung der Metamerie erfordern.

Diese Norm beschreibt ein praktisches Verfahren zur Bestimmung der Farbkoordinaten eines Lackfilms mittels instrumenteller Farbmessung. Sie gilt insbesondere für Lackfilme, die mit normalem menschlichem Auge einheitlich monochrom (einfarbig) erscheinen. Sie umfasst Messungen an opaken Systemen, einschließlich Fällen, in denen der Lackfilm einen opaken Untergrund nicht vollständig abdeckt (obwohl dieser im Rahmen des Messverfahrens als praktisch opak gilt).

Diese Methode ist nicht auf komplexere oder speziellere Lackfilmarten anwendbar, einschließlich:

• Schimmernde Farbschichten
• Transparente Lackfolien
• Lichtdurchlässige Lackfilme (zum Beispiel für Sieb- oder Lampenglas)
• Reflektierende Lackfolien (z. B. für Verkehrsschilder)
• Metallic-Lackfolien

Aufgrund ihres optischen Verhaltens (z. B. Lichtausbreitung, Transmission oder metallische Effekte) erfordern diese unterschiedliche Vorgehensweisen.

• Die Norm „EN ISO 18314-2 Teil 2: Saunderson-Korrektur, Lösungen der Kubelka-Munk-Gleichung, Farbstärke, Deckkraft“ beschreibt die Saunderson-Korrektur für verschiedene Messgeometrien und die Lösungen der Kubelka-Munk-Gleichung für opake und transparente Schichten. Diese Norm legt außerdem Verfahren zur Berechnung der Farbstärke und Deckkraft, einschließlich der Restfarbabweichung, anhand verschiedener Kriterien fest. Die Verfahren zur Probenvorbereitung für diese Messungen sind nicht Bestandteil dieser Norm. Sie sind zwischen den Vertragsparteien zu vereinbaren oder in anderen nationalen oder internationalen Normen zu beschreiben.

Für Farbmessungsberechnungen müssen Oberflächenphänomene berücksichtigt werden, um valide Ergebnisse zu erzielen. Die Formeln basieren auf der Annahme einer idealen Oberfläche, einer perfekt opaken Schicht und einer ideal diffusen Lichtstreuung innerhalb der Probe. Jede Abweichung von diesen Annahmen führt zu einer Überprüfung der Aussagekraft der Berechnungen.

Die Kubelka-Munk-Theorie beschreibt die Reflexion einer pigmentierten Schicht mithilfe zweier Konstanten: Absorption und Streuung. Sie basiert auf folgenden Annahmen:

• Idealerweise wird im Bestrahlungsprozess eine diffuse Strahlungsverteilung genutzt.
• Im Idealfall ist die Strahlungsverteilung innerhalb der Schicht diffus.
• Die Nichtberücksichtigung von Oberflächenphänomenen, die durch Diskontinuitäten im Brechungsindex entstehen.

Diese Norm geht über die instrumentelle Basismessung (EN ISO 18314-1) hinaus und bietet fortschrittliche, rechnergestützte Verfahren zur Farbbewertung von Farben, Pigmenten und Lacken. Sie definiert präzise Berechnungsverfahren zur Korrektur und Interpretation von Reflexionsdaten von Lackfilmen und Pigmentsystemen. Unter Anwendung klassischer Theorien der Pigmentoptik konzentriert sie sich auf opake und transparente Schichten.

Die wichtigsten Elemente sind folgende:

• Saunderson-Korrektur: Passt die gemessenen Reflexionswerte an, um Oberflächenreflexionseffekte (spekulare und diffuse Anteile) in Abhängigkeit von der Geometrie des Instruments (z. B. d/8°, 45/0°) zu berücksichtigen. Diese Korrektur ist für genaue interne Reflexionswerte erforderlich, die in nachfolgenden Berechnungen verwendet werden.
• Lösungen der Kubelka-Munk-Gleichung: Sie liefert mathematische Lösungen für sowohl opake als auch transparente Schichten. Die Kubelka-Munk-Theorie modelliert die Lichtstreuung und -absorption in trüben Medien (wie z. B. Farben) und setzt die Reflexion in Beziehung zu Absorptions- und Streukoeffizienten.
• Farbkraft: Methoden zur Berechnung der Farbkraft eines Pigments beim Mischen mit einer Referenz (z. B. weißer Basis), einschließlich der Bewertung durch Restfarbunterschiede auf der Grundlage verschiedener Kriterien (z. B. auf der Grundlage unterschiedlicher CIE-Farbräume oder Farbtiefenabbildung).
• Schattentiefe: Diese hängt von der Farbintensität und der Konzentration ab.
• Deckkraft (oder Opazität): Verfahren zur Bestimmung, wie effektiv eine Beschichtung das Substrat abdeckt; typischerweise unter Verwendung von Kontrastverhältnissen oder der minimalen Schichtdicke, die für eine vollständige Abdeckung erforderlich ist.
• Die Norm „EN ISO 18314-3 Teil 3: Spezielle Indizes“ beschreibt verschiedene Verfahren zur Berechnung spezieller Indizes, die allgemein zur Bestimmung der Helligkeit oder Dunkelheit von Proben, einschließlich Farbart oder Farbton innerhalb einer einzelnen Farbkoordinate, verwendet werden. Diese Norm gilt für Farbreizwerte und Farbkoordinaten, die mithilfe von Farbanpassungsfunktionen der Standard-Farbsysteme CIE 1931 (2°) oder CIE 1964 (10°) berechnet werden. Sie dient zur Spezifizierung von Farbreizen, die einem reflektierenden oder transparenten Objekt zugeordnet werden und für die ein eindimensionaler Wert erforderlich ist.

Die in dieser Norm beschriebenen Indizes lauten wie folgt:

• CIE-Weißheitsindex
• Gelbsuchtindex
• Schwarze Werte
• Schwarzwert unabhängig vom Farbton.
• Der Schwarzwert hängt vom Farbton ab.
• Der absolute Beitrag des Farbtons
• Graustufenwerte
• Der Graustufenwert ist unabhängig vom Farbton.
• Grauwert abhängig vom Farbton.
• Der absolute Beitrag des Farbtons
• Flop-Index

Dieser Standard legt Verfahren zur Berechnung proprietärer Indizes fest, die einen einzelnen numerischen Wert zur Beschreibung der wahrgenommenen Farbqualität nahezu monochromer Proben (z. B. tiefes Schwarz, intensives Rot oder reines Weiß) liefern. Diese Indizes gehen über die Standard-CIELAB-Koordinaten hinaus und konzentrieren sich auf spezifische Merkmale wie Helligkeit oder Dunkelheit, oft einschließlich subtiler Farbnuancen oder Tonwertabstufungen. Sie gelten für:

• Dreifache Stimuluswerte (X, Y, Z) und Farbortkoordinaten.
• Reflektierende oder durchscheinende Objekte, die als zu einer einzigen Farbkoordinate gehörig wahrgenommen werden.
• Farbreize, die eine eindimensionale Beschreibung erfordern.

Diese Methoden sind besonders nützlich, wenn für die Qualitätskontrolle oder Spezifikation eine einfache, interpretierbare Zahl benötigt wird, anstatt mehrdimensionaler Farbunterschiede.

• Die Norm „EN ISO 18314-4 Teil 4: Index der Metamerie für Probenpaare in Abhängigkeit von der Lichtquelle“ beschreibt ein Verfahren zur Berechnung der Beleuchtungsmetamerie von einfarbigen Oberflächen. Diese Norm ist ohne metrische Anpassung nicht auf die Farben von Effektlackierungen anwendbar.

Diese Norm behandelt das Phänomen der Metamerie aufgrund von Lichtschwankungen, das für die praktische Anwendung von entscheidender Bedeutung ist. Sie gibt Empfehlungen zu Korrekturmaßnahmen, die zu ergreifen sind, wenn die Farbkoordinaten zweier Farbmuster unter Referenzbedingungen nicht exakt übereinstimmen. Im Zusammenhang mit der Farbwiedergabe dient der Metamerieindex als Qualitätsmaß, um Toleranzen für Farbunterschiede zwischen einem Farbmuster und einem Farbmuster unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu bestimmen.

Die Quantifizierung der Beleuchtungsmetamerie von Probenpaaren erfolgt formal mittels einer Farbdifferenzbewertung, wobei üblicherweise Toleranzen zur Bewertung von Farbdifferenzen verwendet werden können.

Dieser Standard legt ein Formalismus (standardisiertes Berechnungsverfahren) zur Bestimmung des Beleuchtungsmetamerieindex (Beleuchtungsaustauschmetamerie) zwischen Paaren von Farbmustern fester Oberflächen fest.

Metamerie tritt auf, wenn zwei Farben unter einer Lichtquelle/einem Leuchtmittel übereinstimmen (oder sehr ähnlich erscheinen), sich aber unter einer anderen Lichtquelle/einem anderen Leuchtmittel deutlich unterscheiden.

Hauptmerkmale:

• Dies gilt für deckende, effektfreie Oberflächenfarben (gleichmäßige, nichtmetallische, nicht perlmuttartige Beschichtungen).
• Dies gilt nicht für Effektbeschichtungen (z. B. Metallic-, Perlglanz- und Interferenzpigmente) ohne spezifische metrische Anpassung.
• Es berechnet einen Metamerieindex, der den Grad der Abweichung beim Wechsel der Beleuchtungsmaterialien misst.
• Es basiert auf spektralen Reflexionsdaten und den CIE-Farbmetrikprinzipien.
• Die Norm „EN ISO 18314-5 Teil 5: Verfahren zur kolorimetrischen Bestimmung von Farbunterschieden von Objektfarben nach äquidistanten Farbräumen“ beschreibt das Verfahren und den Prüfbericht zur Bestimmung kleiner Farbunterschiede von Objektfarben nach äquidistanten Farbräumen. Die Anhänge dieser Norm enthalten drei vorgeschlagene Kriterien zur quantitativen Bestimmung kleiner Farbunterschiede nichtleuchtender Farben. Diese Beispiele beziehen sich auf drei Farbraummodelle:
• Anhang A: Eine gängige moderne Formel zur Berechnung des einheitlichen Farbunterschieds (z. B. basierend auf CIEDE2000 oder ähnlichen fortgeschrittenen Kriterien).
• Anhang B: Ein weiterer alternativer äquidistanter Ansatz.
• Anhang C: Eine dritte Methode, die für bestimmte Anwendungen empfohlen wird.

Diese Kriterien verbessern die Genauigkeit bei kleinen Farbunterschieden, bei denen die traditionellen CIELAB-Farbvariationen unter Umständen weniger einheitlich erscheinen (insbesondere in neutralen, dunklen oder gesättigten Bereichen).

Dieser Standard gilt für die Bewertung von Pigmenten, Farbstoffen und Füllstoffen in Beschichtungen, Kunststoffen und Druckanwendungen, die paarweise auf Farbübereinstimmung geprüft werden und nur geringfügige, wahrnehmbare Farbunterschiede aufweisen.

Um feine Farbunterschiede zwischen Objektfarben in äquidistanten Farbräumen zu ermitteln, sollte eines der drei in den Anhängen beschriebenen Verfahren angewendet werden. Drei empfohlene Messgrößen zur quantitativen Bestimmung feinster Farbunterschiede bei unbeleuchteten Farben sind in diesen Anhängen detailliert aufgeführt. Die zur Berechnung des Farbunterschieds verwendete Messgröße sollte im Prüfbericht angegeben werden.

Bei Anwendung der in den Anhängen beschriebenen Formeln für große Farbunterschiede (größer als etwa 10 CIELAB-Einheiten) sind größere Abweichungen zwischen berechneten und visuellen Farbunterschieden zu erwarten. Dies liegt an dem nichtlinearen Zusammenhang zwischen kleinen und großen Farbunterschieden. Soll die Anwendung von Formeln in diesem Bereich erfolgen, ist eine ausdrückliche Vereinbarung zwischen den beteiligten Parteien erforderlich.

Diese Norm definiert standardisierte Verfahren und Anforderungen für die Prüfberichterstattung bei der Berechnung und Dokumentation geringfügiger Farbunterschiede zwischen Objektfarben (nicht leuchtende Oberflächenfarben wie Lacke und Beschichtungen). Sie betont die Verwendung äquidistanter Farbräume, in denen äquidistante Farben den wahrgenommenen Farbunterschieden genauer entsprechen. Das Dokument enthält drei empfohlene Kriterien für solche Berechnungen (detailliert in den informativen Anhängen):

• Die Norm „EN ISO 18314-6 Teil 6: Bedingungen für die Messung der Farben von Gegenständen“ befindet sich noch in der Entwicklung.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „EN ISO 18314 Analytische Farbmessung“ an.