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Farbortprognose für transparent beschichtete Drucke zur Etablierung eines Prüfdruckverfahrens
Kurzbezeichnung: Farbortprognose
Fogra-Nr. 80.012
Projektleiter: A. Müller
Förderung: BMWK (IGF) über AiF
Laufzeit: 01.04.2019 - 30.09.2021
Aufgabenstellung und Relevanz
In der graphischen Industrie passiert es häufig, dass über eine Farbschicht eine transparente Schicht aufgebracht wird. Dies hat verschiedene Gründe, z. B. für eine Verbesserung der Abriebbeständigkeit oder auch eine Erhöhung der „optischen Wertigkeit”. Die Dicke der transparenten Schichten reicht von wenigen Mikrometern bis zu mehreren Zehntelmillimetern. Die Farberscheinungen werden durch den Glanz und die laterale Lichtausbreitung verändert. Die gewünschte Farbe wird bis heute über einen iterativen Prozess erreicht.
Um diesen kostenintensiven Prozess unnötig zu machen, soll eine algorithmische Methode entwickelt werden. Als Messgrößen für die Modellierung werden die Dicke der transparenten Schicht, das spektrale Reflexions- und Absorptionsverhalten der beteiligten transparenten und opaken Oberflächen, die laterale Lichtausbreitung und der Brechungsindex der transparenten Schicht verwendet. Diese Daten sollen der Industrie als materialspezifische Kennwerte zur Farbprofilierung zur Verfügung gestellt werden.
Ansprechpartner
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Lösungsweg
Zunächst werden Bestandteile von markttypischen Mustern (lackierte oder folienkaschierte Druckmuster, ID-Karten) identifiziert und charakterisiert. Dafür werden folgende Bestimmungen vorgenommen:
Brechungsindices der verschiedenen transparenten flüssigen und festen Materialien
Farbmessungen an beschichteten und unbeschichteten Mustern
Winkelabhängiger Glanz
Diffuse Reflexions- und Transmissionsspektren mit Berechnung der dispersiven Reflexions- und Absorptionskoeffizienten
Laterale Lichtausbreitung (mithilfe eigens konstruierter Messvorrichtung und entsprechend entwickelter Messmethode)
Aus den gewonnenen Daten und Erkenntnissen wird ein Farbprognosemodell basierend auf der 4-Kanal-Theorie entwickelt. Dabei werden die zu erwartenden Farbänderungen bei transparenten Beschichtungen und unterschiedlichen Messfleckgrößen auf der Basis von Farbmessungen nicht beschichteter Muster simuliert und an den realen Mustern verifiziert.
Erzielte Ergebnisse
In diesem Projekt wurden transparent beschichtete Druckmuster mit unterschiedlichen Lacken, Kaschierfolien und Laminaten in unterschiedlichen Schichtdicken angefertigt und farbmetrisch charakterisiert. Infolge der transparenten Beschichtungen ist bei Tonwerten der Drucke ein deutlicher Buntheitszuwachs bei gleichzeitig sinkender Helligkeit zu beobachten.
Zur Bestimmung der lateralen Lichtausbreitung in den transparenten Beschichtungen der Drucke wurde eine Messapparatur entwickelt und realisiert. Darin wird mit Hilfe einer Rasierklinge im Beleuchtungsstrahlengang eine scharfe Schattenkante projiziert.
Im Schattenbereich dieser Kante kann die laterale Lichtausbreitung als Streuphänomen fotographisch erfasst und bildanalytisch ermittelt werden.
Auf der Basis der experimentell ermittelten Kantenstreufunktionen wurde ein Prognosemodell entworfen. Damit konnte der Einfluss der Schichtdickenvariation auf die Farbänderung simuliert werden. Lediglich bei sehr geringen Schichtdicken von wenigen µm (z.B. bei lackierten Drucken) hat sich dieses Prognosemodell nicht bestätigt.