Verfahren zum Prüfen und Einstellen der Farbe einer mehrere Farbstoffe enthaltenden
Farbstoffmischung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen und Einstellen der Farbe einer mehrere Farbstoffe enthaltenden Farbstoffmischung oder einer mit dieser erzeugten Färbung auf die Farbe eines Standardfarbmusters unter Zulassung vorgegebener Toleranzgrenzen für die Farbabweichung vom Standardfarbmuster.
Beim Färben oder Bedrucken der verschiedensten Materialien, wie Textilien, Papier, Leder, Kunststoffen, sowie bei der Herstellung von Farbstoffen, Pigmenten, Lacken, Anstrichfarben, Druckfarben, farbigen Gläsern, Folien usw. besteht häufig die Aufgabe, bestimmte Farben konstant zu halten. So kann es sich z. B. darum handeln, eine allmähliche Anderung der Farbe bei einem kontinuierlichen Färbe-oder Druckverfahren zu verhindern. In anderen Fällen ist es notwendig, bei einer neuen Färbung oder bei der wiederholten Herstellung eines Färbemittels sicherzustellen, dass die früher erzielte Farbe wieder möglichst genau getroffen wird. Solche Aufgaben sind auch in der Reproduktionstechnik, z. B. bei Mehrfarbendrucken oder in der Farbenphotographie, zu erfüllen.
In den meisten Fällen wird das Urteil, ob eine Farbe konstant geblieben ist, von geübten Personen durch einen visuellen Vergleich abgegeben. Dabei ergeben sich auch keine Schwierigkeiten, wenn die Farbunterschiede so klein sind, dass sie vom Auge nicht mehr wahrgenommen werden. Es kann aber von dem Hersteller des gefärbten Produktes oder des Färbemittels im allgemeinen nicht erwartet oder verlangt werden, dass die Unterschiede derart geringfügig gehalten werden, weil sonst der technische und wirtschaftliche Aufwand zu gross wäre. Man billigt ihm vielmehr in der Praxis einen gewissen Spielraum zu, der sich nach dem Anwendungszweck einerseits und den Herstellungsbedingungen andererseits richtet.
Dieser Toleranzbereich ist aber bei einer visuellen Beurteilung schwer zu definieren, und es gibt daher bei der Überwachung der Produktion und bei der Auseinandersetzung zwischen Hersteller und Abnehmer sehr häufig Meinungsverschiedenheiten über die Zulässigkeit von Farbabweichungen.
Zur Zeit werden folgende Methoden benutzt, um Toleranzgrenzen in objektiver Weise festzusetzen : 1. die Kennzeichnung der Toleranzgrenzen in einem farbmetrischen System, vorzugsweise im C. I. E.
System, 2. die zahlenmässige Festlegung des zulässigen Abstan des nach einer der Formeln für die empfindungs- gemässe Bewertung von Farbabständen.
Ferner werden Toleranzgrenzen mit Hilfe von Grenzmustern festgelegt. Dies ist in bezug auf die Grenzmuster eine objektive, beim Vergleich eine visuelle Methode.
Bei der letzten Methode wird eine Anzahl von Grenzmustern hergestellt, und es wird visuell beurteilt, ob die zu prüfende Farbabweichung innerhalb oder ausserhalb dieser Grenzmuster liegt. Diese bekannte Methode hat mehrere Nachteile. Einmal ist die visuelle Beurteilung zwar erleichtert, es ergeben sich aber auch dabei noch manchmal Meinungsverschiedenheiten, besonders wenn die Farbabweichung nicht eindeutig in Richtung eines der Grenzmuster geht. Zweitens muss man eine ausreichende Zahl von Grenzmustern herstellen, z. B. in sechs Richtungen. Deren Herstellung ist aber recht zeitraubend, da in jeder Richtung erst einmal mehrere Proben anzufertigen sind, aus denen diejenige mit der eben zulässigen Abweichung auszusuchen ist.
Drittens sind die Grenzmuster und der einzuhaltende Typ im allgemeinen zeitlich nicht unbegrenzt haltbar.
Die erste Methode erfordert ebenso viele oder noch mehr Vorversuche als die im voranstehenden Absatz erläuterte. Sie lohnt sich deshalb nur, wenn verhältnis- massig wenige Farben für längere Zeit, etwa in einer Norm, festgelegt werden, wie es z. B. bei Verkehrssignalen der Fall ist (s. DIN 6163). Ob die zu prüfende Farbe innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, wird durch Farbmessung festgestellt.
Am meisten wird z. Z. die zweite Methode benutzt.
Der Typ und die zu prüfende Farbe werden einer Farbmessung unterzogen, und der Farbunterschied wird empfindungsgemäss bewertet. Diese Bewertung des empfindungsgemässen Abstandes von Farben erfolgt bekanntlich noch nicht einheitlich, sondern es werden ver schiedene Formeln oder Diagramme benutzt. Eine der zuverlässigsten und am meisten benutzten Bestimmungen der Farbabstände ist die von Mac Adam. Er fand, dass die Orte der Farben gleichen Abstandes zu einer Farbe Ellipsen in der Farbentafel sind. In den Diagrammen von Simon und Goodwin [F. T. Simon u. W. J.
'Goodwin Rapid Graphical Computation of Small Color Differences ; American Dyestuff Reporter 47, 105 bis 112 (1958)] werden die Ergebnisse von Mac Adam benutzt und ihre praktische Verwendung erleichtert. Man sucht anhand der ermittelten Farbwertanteile x und y des Typs und der abweidhendenFarbe zunächst den zuge- hörigen Bezirk der Farbenltafel auf, trägt die x-, y-Werte beider Farben in das dafür vorhandene Diagramm ein und ermittelt so den Abstand der beiden Farben bei einem bestimmten Helligkeitsniveau. Eine weitere Serie von Diagrammen liegt für die verschiedenen Helligkeits- bereiche vor.
Nach den ebenfalls ermittelten Werten Y (Hellbezugswert) der beiden Farben wählt man das zu- gehörige Helligkeits-Diagramm, trägt darin den vorher ermittelten Abstand ein, berücksichtigt die beiden Y- Werte und erhält so den endgültigen empfindungsge mässen Farbabstand.
Ist der nach dieser oder einer anderen Abstandsbewertung gefundene Wert niedriger oder gleich dem vorher als Toleranzgrenze festgelegten, so ist die Abweichung noch zulässig, ist er höher, so muss die Farbe korrigiert werden. Nun darf man die Genauigkeit der Formeln für den empfindungsgemässen Abstand nicht überschätzen, man tut auch gut, die Toleranzwerte für ganz verschiedene Farben, z. B. für ein Elfenbein und ein tiefes Rot, etwas verschieden anzusetzen, aber für eine objektive Bewertung des Farbunterschieds ist diese ebenfalls bekannte Methode im Prinzip brauchbar. Sie hat aber den Nachteil, dass für jede Prüfung ein beträchtlicher Aufwand erforderlich ist.
Die Normfarbwerte X, Y, Z sind nur an teuren und komplizierten Farbmessgeräten, wie z. B. dem registrierenden Spektralphotometer der General Electric, in kur- zer Zeit direkt zu erhalten. Bei den nach dem Drei bereich- (Tristimulus-) Verfahren arbeitenden billigeren und robusteren Geräten braucht man nach der Messung noch eine Umrechnung. Aus den X-, Y-, Z-Werten der zu prüfenden Farbe und denen des Typs wird dann in einer längeren und nicht ganz einfachen Rechenoperation der empfindungsgemässe Abstand berechnet, und auch die Bestimmung über Diagramme erfordert eine gewisse Zeit und grosse Aufmerksamkeit. Abgesehen vom Zeitaufwand kann man diese Bewertung nur intelligenten und geübten Arbeitskräften anvertrauen.
So wird diese Methode auch dort, wo geeignete Farbmessgeräte zur Verfügung stehen, meistens mehr zur gelegentlichen Kontrolle oder für besonders wichtige Fälle als zur ständigen Überprüfung der Produktion eingesetzt.
Es ist auch schon mehrfach vorgeschlagen worden, die Kurve der spektralen Transmission oder der spektralen Reflexion der Standardfarbe zur Kontrolle heranzuziehen, indem durch Parallelverschiebung der Kurve um eine bestimmte Strecke nach oben und unten ein Toleranzbereich festgelegt wird. Die Praxis hat aber gezeigt, dass dieses bekannte Verfahren fehlerhaft ist.
Zweck der Erfindung ist demgemäss die Schaffung eines Verfahrens zum Prüfen und Einstellen der Farbe einer mehrere Farbstoffe enthaltenden Farbstoffmischung, welches die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und ermöglicht, in einfacher Weise und mit hinreichender Genauigkeit die vorgegebenen Toleranzgrenzen einzuhalten.
Das Verfahren der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man 1. fUr das Standardfarbmuster den Wert einer dessen Farbe kennzeichnenden spektralen Funktion jeweils bei verschiedenen Wellenlängen, die praktisch den Absorptionsmaxima mindestens eines Teils der in der Parbstoffmischung enthaltenden Farbstoffe entsprechen, bestimmt ; dass man 2.
Farbstoffmischungen herstellt, welche der zu prüfenden Farbstoffmischung oder der zur Erzeugung der zu prüfenden Fär- bung verwendeten Farbstoffmischung in der Zusammen- setzung annähernd entsprechen, wobei jeweils die Konzentration eines der Farbstoffe variiert und bei der Wek lenlänge, bei welcher dieser Farbstoff sein Absorptionsmaximum hat, aus den zugehörigen Werten der spektra- len Funktion der variierten Mischung die Werte dieser Funktion, die den vorgegebenen Toleranzgrenzen der Farbabweichung entsprechen, als Toleranzmarken der spektralen Funktion bei den genannten Wellenlängen bestimmt ; und dass man 3. an der zu prüfenden Farbstoffmischung bzw.
Färbung bei jeder der genannten Wellenlängen den Wert der spektralen Funktion misst und eine Farbstoffmischung mit einer derartigen Konzentration jedes Farbstoffes herstellt, dass die Werte der spektralen Funktion für die genannten Wellenlängen innerhalb der Toleranzmarken liegen.
Als spektrale Funktion zur Kennzeichnung der Farbe der genannten Farbstoffmischungen bzw. der mit diesen erzeugten Färbungen kann beispielsweise die spektrale Reflexion, die spektrale Transmission, die IQubelka-lNlunk-Funktion oder deren Logarithmus, oder die spektrale Extinktion oder deren Logarithmus verwendet werden.
Bei der praktischen Ausführung dieses Verfahrens erfordert zwar die zunächst erfolgende Festlegung der Toleranzmarken einigen vorbereitenden Aufwand, doch kann dafür die anschliessende Messung und Einstellung der zu prüfenden Mischung denkbar einfach und in kur- zer Zeit von ungeübten Arbeitskräften vorgenommen werden. Bei der Messung können auch Steuervorrich- tungen für die Korrektur der Farbe oder Signalanlagen verwendet werden, die beim Erreichen der Toleranzmarken in Tätigkeit gesetzt werden.
Im folgenden wird die praktische Ausführung des Verfahrens der Erfindung erläutert und im einzelnen durch Ausführungsbeispiele demonstriert.
Gemäss der bevorzugten Ausführungsart des Verfahrens werden für jedes der in der Mischung vorhandenen Färbemittel eine obere und eine untere Toleranzmarke bestimmt. Verwendet man z. B. für die Herstellung der Standardfarbe 3 verschiedene Farbstoffe, so werden 3 Marken oberhalb und 3 unterhalb der Spektralkurve festgelegt, bei 4 verschiedenen Farbstoffen 4 Marken oberhalb und 4 unterhalb der Spektralkurve usw. Man kann jedoch auch weniger oder mehr solcher Paare von Toleranzmarken, als der Zahl der einzelnen Färbemittel entspricht, festlegen.
So ist es zweckmässig, bei gleichzeitigem Vorliegen eines leuchtend gelben und eines leuchtend roten Färbe- mittels ein zusätzliches Toleranzmarkenpaar für eine Wellenlänge festzulegen, die zwischen den Wellenlängen der Absorptionsmaxima für das gelbe und dem für das rote Färbemittel liegt, wobei der Abstand der Toleranzmarken von der Spektralkurve der Standardfarbe durch gleichzeitige Konzentrationsänderung des gelben und des roten Färbemittels bestimmt wird.
Die Festlegung der Toleranzmarken kann auf empirischem oder auf rechnerischem Wege erfolgen. Beide Wege werden im folgenden beschrieben. Welchen man vorzieht, ist von Fall zu Fall zu entscheiden. Der empirische Weg erfordert die Herstellung einer Anzahl von Probefärbungen, bei denen Konzentrationsänderungen gegenüber der Standardfarbe vorgenommen werden. Die Färbebedingungen müssen dabei sorgfältig konstant gehalten werden. Für den rechnerischen Weg kann man für Durchsichtsfarben vom Beer'schen Gesetz und fur Aufsichtsfarben von der Kubelka-Munk-Funktion ausgehen.
Es ist bekannt, dass vor allem die letztere für grosse Konzentrationsbereiche nicht sehr exakt gilt ; bei der Einstellung von Färbemitteln auf eine Standardfarbe in der Praxis handelt es sich aber um so kleine Konzentrationsdifferenzen, dass die Gültigkeit im allgemeinen vorausgesetzt werden kann.
Sowohl beim empirischen als auch beim rechnerischen Weg kann zunächst durch Konzentrationsänderung eines der Färbemittel eine erste untere und obere Toleranzmarke festgelegt werden, dann durch Konzentra tionsänderang eines zweiten Färbemittels eine zweite untere und obere Toleranzmarke und so fort. Angenommen, die Standardfärbung erfolgt mit einer Mischung aus einem gelben, einem roten und einem blauen Farbstoff. Dann kann man z. B. erst nur die Konzentration des gelben Farbstoffes so weit erniedrigen, dass man in die Ndhe der vorgegebenen Toleranzgrenze der Farbabweichung kommt.
Man bestimmt dann den empfindungsgemässen Abstand dieser abgewandelten Färbung gegen über der Standardfärbung und interpoliert oder extrapoliert die Konzentrationsänderung nun auf den emp findungsgemässen Abstand, der der vorgegebenen Toleranzgrenze entspricht. Gleichzeitig wird dabei ermittelt, wie gross die Reflexion bzw. Transmission der abgewandelten Färbung bei derjenigen Wellenlänge ist, bei der das verwendete Gelb sein Absorptionsmaximum hat.
Man hat damit die eine der gewünschten Toleranzmarken oberhalb der Kurve der Standardfärbung bestimmt.
Die zugehörige Toleranzmarke unterhalb der Kurve ist sehr leicht zu ermitteln, da man die Konzentrationserhöhung genau so oder annähernd so gross wie die Konzentrationserniedrigung wählen kann. In derselben Weise verfährt man nun weiter, indem nur die Konzentrationsänderung des roten und schliesslich nur die Konzentrationsänderung des blauen Farbstoffes vorgenommen wird.
Bei der erwähnten Mischung aus einem gelben, einem roten und einem blauen Farbstoff liegen die Absorptionsmaxima der drei Farbstoffe im Spektrum weit auseinander, nämlich im violetten oder blauen, im grünen und im roten Gebiet. Sehr häufig mischt man aber zwei bunte und einen grauen oder nahezu grauen Farbstoff. In diesem Fall kann es sein, dass das Absorptionsmaximum des grauen Farbstoffs nahe am Absorptionsmaximum eines der verwendeten bunten Farbstoffe liegt.
Es ist dann günstiger, für den grauen Farbstoff die Toleranzmarke in einen entfernteren Wellenbereich zu legen, auch wenn die Absorption dort etwas schwächer ist.
Beispielsweise liegt in einer Mischung aus gelbem, rotem und grauem Farbstoff das Absorptionsmaximum für das Gelb im blau-violetten und für das Rot im grünen Bereich. Für das Grau wird dann eine Wellenlänge im orangeroten bis roten Bereich ausgesucht.
Für den oben genannten Fall eines zusätzlichen Paares Toleranzmarken geht man praktisch am einfachsten so vor, dass man die Wellenlänge für das zusätzliche Paar Toleranzmarken möglichst in die Mitte zwischen die Wellenlängen legt, bei denen die Toleranzmarken für das gelbe und für das rote Färbemittel bestimmt werden. In diesem Falle genügt es, durch Konzentrationsminderung die obere Toleranzmarke direkt zu ermitteln und zur Ermittlung der unteren Marke dann eine Konzentrationserhöhung um den gleichen Betrag vorzunehmen. Ferner ist es zweckmässig, für die gleichzeitige Konzentrationsänderung des gelben und roten Färbemittels von den Konzentrationsänderungen auszugehen, die sich bei der Ermittlung der Toleranzmarken für Gelb und für Rot ergeben haben.
Man wählt aber von vornherein nicht die dafür gebrauchten vollen Konzentrationsänderungen, sondern nur etwa 70 bis 80 /o.
Die genaue Abstimmung erfolgt dann durch Interpolation bzw. Extrapolation.
Beispiel I
Ein Wollgewebe wird mit einer Mischung aus den drei Farbstoffen @Ortolan-Gelb G, Ortolan-Rot G und Ortolan-Blau G gefärbt. Verwendet man alle drei Farbstoffe in der Konzentration von 0, 5 g/100 ccm Flotte, so erzielt man eine dunkelbraune Färbung, von der die Kurve der spektralen Reflexion in der Figur la (R=Reflexion) wiedergegeben ist. Das ist die Standardfarbe unseres Beispiels. Bei Färbungen mit den angegebenen Farbstoffen auf Wolle war festgestellt worden, dass die einfache Kubelka-Munk-Beziehung
K/S = 1-R) s
2Ru in weiten Bereichen annähernd gültig ist. In dieser Gleichung bedeuten K den Absorptionskoeffizienten, S den Streukoeffizienten, R den Reflexionsgrad.
Der Index co bedeutet, dass die Probe bei der Messung die Unterlage nicht mehr durchscheinen lässt. Ferner war bestätigt worden, dass die Additivität der K/S-Funktion in Farbmischungen bei diesen Farbstoffen ebenfalls für weite Bereiche als gültig angesehen werden kann (analog der Additivität der optischen Dichte im Lambert-Beer'schen Gesetz). Um so mehr ist es berechtigt, diese Additivität für die hier in Betracht kommenden engen Bereiche als gültig anzusehen. Die Ermittlung der Toleranzmarken kann deshalb hier auf rechnerischem Wege erfolgen.
Man benötigt dazu noch die Reflexionskurven der drei einzelnen Farbstoffe, die für die Konzentration von jeweils 0, 5 g/100 com vorlagen (Fig. lb, R = Reflexion ; a ist die Kurve für Ortolangelb, b für Ortolanrot und c für Ortolanblau). Daraus werden bei den Wellenlängen 400 bis 700 mu. alle 10 m, u die Reflexionswerte und die zugehörigen K/S-Werte ermittelt. (Diese vorbereitende Arbeit ist ohnehin auch für Rezepturvorberechnungen mit den genannten Farbstoffen durchzuführen und ist auch für die Toleranzmarkenermittlung bei allen anderen Färbekombinationen mit diesen Farbstoffen zu verwerten.)
Bei der hier gewählten Standardfarbe sind nun auch aus deren Kurve der spektralen Reflexion die Werte bei den gleichen Wellenlängen auszuwählen und die zugehörigen K/S-Werte aus den dafür vorhandenen Tabellen aufzusuchen.
Zur Ermittlung der ersten Toleranzmarke wird nun dieKonzentrationdesgelbenFarbstoffsum0,1g/l00ccm registrierteswarenzeichen erniedrigt. Dazu werden die K/S-Werte des gelben Farbstoffs durch 5 dividiert und von den K/S-Werten der Standardfarbe bei jeder Wellenlänge abgezogen. Die er haltenen K/S-Werte werden dann wieder in die Reflexionswerte R umgewandelt. Aus den R-Werten der Standardfarbe und der um 0, 1 g Gelb verminderten Farbe werden nun in bekannter Weise die Normfarbwerte X, Y, Z bestimmt und der empfindungsgemässe Abstand nach Simon-Goodwin ermittelt. Er beträgt im vorliegenden Fall 4 A (auch X E genannt) = 2, 3 Einheiten.
Für die Toleranzmarke sollen nun (dies wird je nach den Forderungen an die zulässigen Abweichungen festgelegt) aber 3 Einheiten gewählt werden ; die Konzentration kann daher noch mehr erniedrigt werden. Durch Extrapolation wird festgestellt, dass man die Konzentration des Gelb um 0, 13 g ermässigen kann, bis der empfindungsgemässe Abstand dA 3 Einheiten beträgt.
Die erste Toleranzmarke legt man nun am besten in das Reflexionsminimum des gelben Farbstoffs, nämlich bei 420 m, u. Man braucht nun nur noch bei dieser Wellenlänge den K/S-Wert von 0, 13 g Gelb von dem K/S-Wert der Standardfarbe abzuziehen und die Differenz wieder in R umzuwandeln. Es zeigt sich, dass bei 420 m, u der Reflexionswert der Standardfarbe 6, 2"/o beträgt und der der um 0, 13 g verminderten Mischung 7, 0 /o. Dieser Wert ist die erste Toleranzmarke.
Zur Ermittlung der zweiten Toleranzmarke wird nunmehr, ausgehend von der Standardfarbe, die Konzentration des Rot um 0, 05 g verändert. Die neue Farbe hat von der Standardfarbe den Abstand axa = 2, 95.
Dieser Wert liegt zufällig so nahe an dem gewünschten Abstand 3, 0, dass-keine Korrektur vorgenommen wird.
Die zweite Toleranzmarke wird bei der Wellenlänge 510 m angebracht und liegt bei der Reflexion 6, 6 ouzo gegenüber 6, 2 ouzo bei der Standardfarbe.
Für die dritte Toleranzmarke wird die Konzentration des Blau um 0, 05 g vermindert. Der Abstand von der Standardfarbe ergibt sich zu A A = 2, 85. Hier ist eine geringe Korrektur notwendig. Die dritte Toleranzmarke wird bei 610 m, u angebracht und liegt bei der Reflexion 14, 3 /o gegenüber 13, 3 O/o bei der Standardfarbe.
Die Toleranzmarken in der entgegengesetzten Richtung ergeben sich, wenn man die Konzentrationsvermin- derungen, die zum Abstandswert #A = 3 geführt haben, in der gleichen Höhe auch als Konzentrationserhöhungen rechnet, d. h. man braucht nur bei den drei ausgesuchten Wellenlängen jeweils den K/S-Wert zu addieren anstatt zu subtrahieren und dann K/S in R umzuwandeln.
Die sechs so-ermittelten Toleranzmarken sind der Fig. la der Standardfarbe zugefügt worden.
Es soll nun im folgenden gezeigt werden, dass die Toleranzmarken nicht nur bei der Konzentrationsänderung eines Farbstoffs, sondern auch bei der gleichzeitigen Anderung von zwei oder drei Farbstoffen sinnvoll sind. Es ist aber zu betonen, dass diese folgenden Rechnungen (bzw. entsprechende experimentelle Versuche) nicht zur Ermittlung der Toleranzmarken notwendig sind, sondern nur zur Prüfung des erfindungsgemässen Verfahrens ausgeführt wurden.
Zunächst sei der Fall betrachtet, dass die Konzentration des Gelb und die des Rot sich beide vermindern, während die des Blau unverändert bleibt. Die stärkste Abweichung von der Standardfarbe ist offensichtlich dann zu befürchten, wenn die für die beiden Farbstoffe zuständigeno Toleranzmarken, d. h. die bei 420 m, u und bei 510 m, gerade erreicht werden.
Nun hat das Gelb zwar seine maximale Absorption bei 420 m, u, aber auch eine nicht zu vernachlässigende bei 510 m, und ebenso hat das Rot seine maximale Absorption bei 510 mu, aber auch eine deutliche bei 420 m,. Infolgedessen sind beim Erreichen der beiden Marken die Kon zentrationsverminderungen der beiden Farbstoffe nicht so gross, als wenn durch Verminderung von nur einem Farbstoff die eine Marke erreicht wird.
Die Konzentrationsverminderungen der beiden Farbstoffe d CGelb und zl cROt lassen sich folgendermassen ermitteln :
Da die K/S-Werte bei allen Wellenlängen proportional der Konzentration sind, gilt #(K/S)Gelb,420 = #(K/S)Gelb,510 = #cGelb (K/S)Gelb,420 (K/S)Gelb,510 0,5 wenn die Werte (KlS) Gelb, 420 und (K/S) Gelb, 5io die hier verwendete Konzentration 0, 5 des Gelb gelten. Entsprechende Proportionen gelten für das Rot.
Nun ist die Erhöhung des K/S bis zur Marke aus den obigen Rechnungen bekannt. Die Gesamterhöhung des K/S setzt sich aber additiv aus den Anteilen des Gelb und des Rot zusammen, d. h. es gelten die Gleichungen : d (K/S)ges.,420 = #(K/S)Gelb, 420 + d (K/S) ROtV 420 und # (K/S) gens., 510 = # (K/S) Gelb, sio + d (K/S) Rot, sio Setzt man jeweils (K/S) Gelb, 420 d CGelb #(K/S)Gelb,420 =
0,5 usw.
ein, so erhält man (K/S)Gelb,420##cGelb (K/S)Rot,420##cRot #(K/S)ges.,420 = +
0, 5 0, 5 und (K/S)Gelb,510##cGelb (K/S)Rot,510##cRot #(K/S)ges.,510 = +
0,5 0,5
Aus diesen beiden Gleichungen können #cGelb und d CR,,, als einzige Unbekannte ermittelt werden. Es ergibt sich dann eine Konzentrationsvermindcrung von 0, 104 g für Gelb und von 0, 037 g für Rot. Weiterhin wird nun wie bei der Ermittlung der Toleranzmarken verfahren, nur dass von den K/S-Werten der Standardfarbe die aus der Anderung des Gelb und des Rot resultierenden Werte abgezogen werden. Schliesslich wird der Abstand dieser abgewandelten Farbe von der Standardfarbe ermittelt.
In analoger Weise wird die Rechnung für die Fälle durchgefiihrt, dass Gelb und Blau bzw. dass Rot und Blau bis zum Erreichen der Marken vermindert werden. Ferner wird auch noch der Fall durchgerechnet, dass eine Konzentrationsminderung das Gelb, Rot und Blau zum Erreichen aller drei Toleranzmarken fiihrt.
Statt der oben angeführten zwei Gleichungen mit zwei Unbekannten müssen in diesem Fall drei Gleichungen mit drei Unbekannten aufgelöst werden. Schliesslich werden auch noch alle Fälle in gleicher Weise für die entsprechenden Konzentrationserhöhungen durchgerechnet.
Die Ergebnisse der Abstandsbewertung sind in der folgenden Ubersicht zusammengefasst : Nr. Art der Farbänderung Erreichen der #A
Toleranzmarke (n)
1 Verminderung von Gelb bei 420 m, (oben) 3, 1
2 Verminderung von Rot bei 510 m, (oben) 3, 0
3 Verminderung von Blau bei 610 m, (oben) 3, 1
4 Verminderung von Gelb bei 420 und und Rot 510 m, (oben) 3, 4
5 Verminderung von Gelb bei 420 und und Blau 610 m, (oben) 3, 3
6 Verminderung von Rot bei 510 und und Blau 610 m (oben) 3, 0
7 Verminderung von Gelb, bei 420, 510 und
Rot und Blau 610 m, (oben) 3, 0
8 Vermehrung von Gelb bei 420 m, u (unten) 2,
8
9 Vermehrung von Rot bei 510 m, u (unten) 2, 8 10 Vermehrung von Blau bei 610 m, u (unten) 2, 8 11 Vermehrung von Gelb bei 420 und und Rot 510 m, (unten) 3, 1 12 Vermehrung von Gelb bei 420 und und Blau 610 m (unten) 2, 9 13 Vermehrung von Rot bei 510 und und Blau 610 m, (unten) 2, 9 14 Vermehrung von Gelb, bei 420, 510 und
Rot und Blau 610 m, u (unten) 2, 8
Aus dieser Tabelle ist zu entnehmen, dass die #A- Werte zwar nicht genau 3, 0 sind, aber nur verhältnis- massig wenig nach oben und unten von diesem gewünschten Wert abweichen.
Zum Vergleich wird nun noch gezeigt, dass mit einer Parallelverschiebung der Reflexionskurve als Toleranzlinie nicht das gleiche günstige Resultat erzielt wird.
Wollte man die Parallele oberhalb der Kurve nur im Abstand der nächsten Toleranzmarke, nämlich derjenigen bei 510 m, u, ziehen, so ist ohne weiteres zu ersehen, dass diese Parallele bei 420 m, u und bei 610 m, i weit innerhalb der Marken verläuft. Das bedeutet, dass bei erheblich geringeren Konzentrationsminderungen das Gelb allein bzw. das Blau allein als in unserem Beispiel die Parallele erreicht wird, dass man also bei einem zu geringen Farbabstand Korrekturmassnahmen einleiten wurde. Zieht man dagegen die Parallele durch die Marke mit dem grössten Abstand, nämlich diejenige bei 610 m , so ergeben sich zu grosse Abstände, wenn man nur die Konzentration des Gelb oder nur die des Rot vermindert. Für den letzteren Fall ist ein besonders ungünstiges Resultat zu erwarten.
Dieser Fall wurde durchgerechnet und ergab einen empfindungsgemässen Abstand A A = 7, 4.
Beispiel 2
Polystyrol wird in einem Elfenbeinfarbton eingefärbt und im Spritzgussverfahren verarbeitet. Zur Fär- bung werden 4 Pigmente zugemischt, nämlich auf 1 kg Polystyrol 12 g Titandioxyd RN 56, 0, 10 g Cadmiumgelb 6 GN, 0, 036 g Vulkanrot MO und 0, 0035 g Russ.
Das Titandioxyd hat in seiner Rutilform am äussersten kurzwelligen Ende des sichtbaren Spektralbereiches eine starke Absorption, die sich aber für die Farbe nicht stark auswirkt. Die wesentliche Funktion des Titandioxyd ist seme starke Licbtstreuung, die das Ma. ter. ial undurchsichtig macht. Etwaige kleine Schwankungen des Titandioxyd-Gehalts oder seiner Kornverteilung spielen deshalb für die Einstellung der Farbe keine kolle. Es wurde hier daher genau so vorgegangen, wie es auch bei den Rezepturberechnungen üblich ist, dass Polystyrol und Titandioxyd als weisses, undurchsichtiges Grundmaterial betrachtet wird und die 3 anderen Pigmente als variable Färbemittel.
Die Reflexionskurve der Elfenbeinstandardfarbe findet sich in Fig. 2 (R=Reflexion). Als Wellenlängen fuir die Toleranzmarken wurden 440 m, u für das Gelb, 520 m, u für das Rot und 640 m, b für das Schwarz gewählt. Die Toleranzmarkenermittlung erfolgte diesmal auf empirischem Weg : Die Konzentration des Gelb allein wurde erniedrigt, dann die des Rot allein erniedrigt und schliesslich die des Grau erniedrigt. Von den so hergestellten Polystyrolfärbungen wurden ebenfalls die Reflexionskurven gemessen und über die Normfarbwerte X, Y, Z die Abstände nach Simon-Goodwin ermittelt.
Konzentrationsminderung Abstand von der
Standardfarbe A A des Gelb um 0, 03 g 3, 0 des Rot um 0, 007 g 3, 2 des Schwarz um 0, 0010 g 2, 9
Der Abstand der Färbung mit vermindertem Gelb von der Standardfarbe beträgt dann in der Reflexion bei 440 m, u 2, 1 /o, der der Färbung mit vermindertem Rot bei 520 mat 1, 8 O/o und der der Färbung mit vermindertem Schwarz bei 640 m, u 2, 7 /o. (Da die JA-Werte nahe genug bei dem hier ebenfalls gewählten Wert 3, 0 liegen, wurde auf weiteres Inter-oder Extrapolieren ver zichtet.)
Die Ermittlung der Toleranzmarken erfolgte somit rein experimentell.
Parallel dazu wurden zum Vergleich die Toleranzmarken für die Konzentrationsminderung auch auf rechnerischem Wege ermittelt wie in Beispiel 1, indem aus den Reflexionskurven der einzelnen Pigmente die K/S-Werte ermittelt wurden und von den K/S-Werten der Standardfarbe abgezogen wurden.
Dabei ergaben sich folgende Toleranzmarken :
2, 3 /o bei 440 m 1, 9 /o bei 520 m, und
2, 9 /o bei 640 m, u
Es wird also praktisch das gleiche Resultat erzielt.
Damit wird bestätigt, dass der empirische oder der rechnerische Weg eingeschlagen werden kann.
Auch für dieses Beispiel erfolgte nun eine für die Praxis nicht notwendige Nachprüfung des Verfahrens für die Fälle, bei denen gleichzeitig je zwei oder gleichzeitig alle drei Marken erreicht werden. Es wäre ziemlich langwierig, Farbänderungen, die gerade diesen Bedingungen genügen, experimentell zu erzielen. Deshalb wurde dafür wieder der rechnerische Weg benutzt.
Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle : Art der Farbänderung Erreichen der d A
Toleranzmarke (n) Verminderung von Gelb bei 440 mut 3, 0 Verminderung von Rot bei 520 m, 2, 9 Verminderung von Schwarz bei 640 m, u 3, 0 Verminderung von Gelb und Rot bei 440 und 520 m, z 3, 3 Verminderung von Gelb und Schwarz bei 440 und 640 m 3,0 Verminderung von Rot und Schwarz bei 520 und 640 m, 3, 0 Verminderung von Gelb, Rot bei 440, 520 und und Schwarz 640 m, u 3, 0 Die #A-Werte liegen also alle sehr nahe bei dem Sollwert von 3, 0.
Beispiel 3
Für dieses Beispiel wurden Durchsichtsfarben gewählt. In der praktischen Anwendung sind sie von Bedeutung bei Folien, Gläsern, klaren Lackfilmen, durchsichtigen Kunststoffen, photographischen Farbfilmen, optischen Filtern usw. Hier wurde als Modell eine Farbstofflösung benutzt, weil in der Lösung besonders leicht und genau verschiedene Konzentrationen eingestellt werden können. Als Farbstoffe, die sich in Wasser gut lösen, wurden die sauren Farbstoffe Chinolingelb extra, Anthosin 3B und Ortolan-Grau BG gewählt.
Fig. 3a (T = Transmission ; a ist die Kurve für Chinolingelb extra, b für Anthosin 3B und c für Ortolangelb BG) zeigt die Transmissionskurven dieser Farbstoffe für die Konzentrationen 10 mg/l Chinolingelb extra, 7, 5 mg/l Anthosin 3B und 50 mg/l Ortolan-Grau BG in 2 cm Schichtdicke. Bei, den beiden bunten Farbstoffen sind für die Anbringung der Marken die Minima der Transmission am besten geeignet, also beim Chinolingelb 420 m und beim Anthosin 510 m,. Beim Ortolan Grau wurde die Wellenlänge 600 m, gewählt. Sie ist nicht genau im Minimum, sondern etwas nach dem langwelligen Bereich verschoben, in dem die anderen Farbstoffe am wenigsten absorbieren.
Die Standardfarbe war eine Mischung der drei Farbstoffe in den obengenannten Konzentrationen in 2 cm Schichtdicke. Ihre spektrale Transmission zeigt die Abbildung 3b (T=Transmission). Abbildung 3c (T=Transmission) zeigt in stärkerer Vergrösserung den wesentlichen Teil dieser Kurve mit den ermittelten Toleranzmarken, die auf rechnerischem Wege nach der in Beispiel 1 beschriebenen Methode ermittelt wurden. Nur ist hier, da es sich um Durchsichtsfarben handelt, statt der Kubelka-Munk-Beziehung das Beer'sche Gesetz anzu- wenden.
Statt der K/S-Werte sind dementsprechend die Werte der optischen Dichte D zu addieren oder zu sub trahieren, die zu dem Transmissionsgrad z in folgender Beziehung steht:
D = log 1/@ r
Wie in den früheren Beispielen wurden zur Prüfung des Verfahrens auch hier die Fälle durchgerechnet, bei denen zwei oder drei Toleranzmarken gleichzeitig erreicht werden.
Das Ergebnis der Rechnungen ist in der folgenden Tabelle zusammengefasst : Nr. Art der Farbänderung Erreichen der d A
Toleranzmarke (n)
1 Verminderung von Gelb bei 420 mit (oben) 3, 1
2 Verminderung von Purpur bei 510 m, u (oben) 3, 0
3 Verminderung von Grau bei 600 m, u (oben) 3, 0
4 Verminderung von Gelb bei 420 und und Purpur 510 m, (oben) 4, 1
5 Verminderung von Gelb bei 420 und und Grau 600 m, u (oben) 3, 4
6 Verminderung von Purpur bei 510 und und Grau 600 m (oben) 3, 6
7 Verminderung von Gelb, bei 420, 510 und
Purpur und Grau 600 mu (oben) 3, 7
8 Vermehrung von Gelb bei 420 m (unten) 2,
7
9 Vermehrung von Purpur bei 510 m (unten) 3, 0 10 Vermehrung von Grau bei 600 m, u (unten) 3, 0 11 Vermehrung von Gelb bei 420 und und Purpur 510 m (unten) 4, 2 12 Vermehrung von Gelb bei 420 und und Grau 600 m, u(unten) 3, 3 13 Vermehrung von Purpur bei 510 und und Grau 600 m (unten) 3, 5 14 Vermehrung von Gelb, bei 420, 510 und
Purpur und Grau 600 m, (unten) 3, 7
Die #A-Werte liegen bei diesem Beispiel von dem Sollwert 3, 0 zum Teil etwas weiter entfernt als bei den beiden ersten Beispielen. Das hängt damit zusammen, dass hier für das Gelb und das Purpur zwei sehr klare, leuchtende Farbstoffe verwendet wurden.
Es ist aber zu berücksichtigen, dass die höchsten #A-Werte von 4, 1 und 4, 2 nur in dem praktisch seltenen Grenzfall auftreten, wenn die beiden leuchtenden Farbstoffe durch Konzentrationsänderung gerade die Marken bei 420 und 510 m, gleichzeitig erreichen.
Will man-eine solche stärkere Uberschreitung des SoHwertes auif jeden FaR vermeiden, so kann man bei der Verwendung von derart leuchtenden Farbstoffen die Toleranzmarken von vornherein für einen etwas nied rigeren Wert von #A ermitteln, z. B. für AA = 2, 4.
Diese Massnahme ist jedoch nicht zweckmässig, weil dann häufiger Farbabweichungen, die an sich noch innerhalb der Toleranz liegen, bei der Kontrolle durch die Marken als Uberschreitungen bewertet werden. Vielmehr ist es vorteilhaft, ein zusätzliches Toleranzmarkenpaar festzulegen, dessen Spektralbereich zwischen dem für das gelbe und dem für das rote Färbemittel liegt und dessen Abstand von der Spektralkurve der Standardfarbe durch gleichzeitige Konzentrationsänderung des gelben und des roten Färbemittels bestimmt wird. Dies wird im folgenden erläutert.
Es wurde die gleiche Farbstofflösung wie oben verwendet. Die Konzentrationsänderungen, die den Abstand des jeweiligen Markenpaares von der spektralen Transmissionskurve der Standardfarbe festlegen, betragen 1, 15 mjg/1-für d'as Gelb, 0, 35 mg/l für das Purpur und 2, 5 mg/l für das Gr, au. Für das zusätzliche Markenpaar wird nun die Wellenlänge 460 m, gewählt. Vermindert man die Konzentration von Gelb und Purpur gleichzeitig-um 70 i'o der für diese beiden Farbstoffe angegebenen Mengen, d. h. um 0,81 mg/l für das Gelb und um 0,25 mg/l für das Purpur, so erhält man einen Farbabstand von #E = 3, 0 Mac Adam-Einheiten gegenüber dem Standard.
Die obere Marke liegt dann bei T = 21, 3 11/o, die untere bei X19, 7 /o (der Transmissionsgrad der Standardfarbe hat bei 460 m, u den Wert 20, 5 /o).
Durch das zusätzliche Markenpaar werden grössere tYberschreitungen des festgelegten Farbabstandes verhindert. Eine genaue Überprüfung hat ergeben, dass das gleichzeitige Erreichen von mehreren oberen Toleranzmarken nur in 6 Fällen möglich ist. Für diese 6 Fälle wurden die Abstandswerte ermittelt. Die Ergebnisse fin den sich in der folgenden Tabelle : Nr.
Art der Farbänderung Erreichen der d E
Toleranzmarken
1 Verminderung von Gelb und Purpur bei 420 und 460 m, u 3, 2
2 Verminderung von Gelb und Purpur bei 460 und 510 m, u 3, 1
3 Verminderung von Gelb und Grau bei 420 und 460 mut 2, 8 4 Verminderung von Gelb und Grau bei 460 und 600 m 3, 0 5 Verminderung von Purpur und Grau bei 460 und 510 mut 2, 8
6 Verminderung von Purpur und Grau bei 460 und 600 m 3, 1
Aus der Tabelle kann man ersehen, dass die #E- Werte alle nahe bei dem Soll-Wert 3, 0 liegen und die Einführung des zusätzlichen Toleranzmarkenpaares die
Genauigkeit des Verfahrens demnach wesentlich verbessert hat.
In den meisten Fällen zeigt sich in der Praxis die
Tendenz des Abwanderns einer Farbe nach einer
Seite, die Reflexions-oder Transmissionskurven erhohen sich oder erniedrigen sich im ganzen Spektralbereich, wenn auch in verschiedenem Ausmass. So führt z. B. eine Erschöpfung der Färbeflotte zu einer Erhöhung der
Remissionskurven. Durch andere Temperaturführung bei der Färbung, durch veränderte Einwirkungszeiten der Färbeflotte oder des Spülbades kann sich eine Er höhung oder eine Erniedrigung des Aufziehvermögens ergeben, die zwar für die einzelnen Farbstoffe unter schiedlich ist, aber doch im gleichen Sinn erfolgt. Bei Folien oder Gläsern können Schichtdickenschwankungen eine Erhöhung oder eine Verminderung der Durchlässigkeit ergeben, aber ebenfalls für alle Farbstoffe im glei chen Sinn usf.
Es gibt aber auch Fälle, bei denen im gefärbten Pro dukt der eine Farbstoff in höherer, ein anderer in nie derer Konzentration vorliegt als in der Standardfarbe, z. B. kann sich eine solche Möglichkeit ergeben, wenn-in einem kontinuierlichen Färbeverfahren die Erschöpfung des Färbebades durch Zufluss von lkonzentrierteren Farb lösungen ausgeglichen werden soll, dieser Ausgleich aber unvollkommen ist, so dass bei ein oder zwei Farbstoffen eine Verarmung, bei anderen eine Anreicherung stattfindet.
In solchen Fällen ergibt sich also, dass die spektrale
Reflexions-oder Transmissionskurve der Standardfarbe bei der Wellenlänge eines Toleranzmarkenpaares nach oben, bei der Wellenlänge eines anderen Toleranzmarkenpaares nach unten wandert. Es liegt auf der Hand, dass solche Verschiebungen zu einer unzulässig hohen Farbabweichung führen werden, wenn die Kurve sich bei der ersten Wellenlänge bis zur oberen, bei der zweiten Wellenlänge bis zur unteren Toleranzmarke verschiebt.
Es wurde nun gefunden, dass man sich auch in solchen Fällen nach den Toleranzmarken richten kann, wenn man folgende einfache Regel beachtet : Erfolgt die Verschiebung der Kurve in der einen Richtung bis zum höchsten Bruchteil n des Abstands von einer Toleranzmarke, so darf sie in der anderen Richtung nur bis höchstens zum Bruchteil 1-n des Abstandes erfolgen. Das sei an einem Zahlenbeispiel erläutert. An der Kurve der Standardfärbung seien bei drei Wellenlängen die Toleranzmarkenpaare festgelegt. Die Farbe hat sich nun so verändert, dass bei der ersten Wellenlänge die Abweichung nach oben 60 ouzo des Abstands zur Marke beträgt und bei der zweiten Wellenlänge die Abweichung nach oben 20 ouzo des Abstandes zur Marke beträgt. Bei der dritten Wellenlänge erfolgt die Abweichung nach unten.
Da n bei der ersten Wellenlänge grösser ist als bei der zweiten, ist nur der höhere Wert bei der ersten Wellenlänge massgebend, die Abweichung nach unten darf also bei der dritten Wellenlänge höchstens 40"/o des Abstands zur unteren Marke betragen (siehe dazu Fig. 4).
Die Ablesung des Bruchteils n kann man sich durch bekannte graphische Hilfsmittel erleichtern, siehe z. B.
Fig. 5. In den meisten Fällen wird es genügen, den Abstand zwischen der Kurve der Standardfarbe und jeder Toleranzmarke in 4 oder 5 Teile zu teilen, in manchen Fällen wird sogar eine Zwischenmarke im halben Abstand genügen.
In Ergänzung zum Beispiel 1 wurde auf rechnerischem Weg geprüft, welche #A-Werte sich ergeben, wenn die Konzentration der drei Farbstoffe so variiert werden, dass jeweils eine Toleranzmarke nach oben und eine nach unten in halber Höhe oder zwei in der einen und eine in der anderen Richtung in halber Höhe erreicht werden. Das Ergebnis zeigt die folgende Tabelle :
Erreichen der halben Nr.
Art der Farbänderung Höhe der Toleranz-d A marken 15 Verminderung von Gelb bei 420 m, u oben 2, 5
Vermehrung von Rot bei 510 m, u unten 16 Verminderung von Gelb bei 420 m oben 2, 7
Vermehrung von Blau bei 610 m unten 17 Verminderung von Gelb bei 420 m, u oben 2, 9
Vermehrung von Rot bei 510 und und Blau 610 m unten 18 Verminderung von Rot bei 510 m oben 2,8
Vermehrung von Gelb bei 420 m unten
19 Verminderung von Rot bei 510 m oben 2,8
Vermehrung von Blau bei 610 m unten 20 Verminderung von Rot bei 510 m, oben 3, 4
Vermehrung von Gelb bei 420 und und Blau 610 m, u unten 21 Verminderung von Blau bei 610 m oben 2,6
Vermehrung von Gelb bei 420 m unten 22 Verminderung von Blau bei 610 m, oben 2,
9
Vermehrung von Rot bei 510 m, unten
Erreichen der halben Nr, Art der Farbänderung Höhe der Toleranz-zl A marken 23 Verminderung von Blau bei 610 m, u oben 3, 1
Vermehrung von Gelb bei 420 und und Rot 510 m, u unten 24 Verminderung von Gelb bei 420 und und Rot 510 m, oben 3, 2
Vermehrung von Blau bei 610 mit unten 25 Verminderung von Gelb bei 420 und und Blau 610 m, u oben 3, 5
Vermehrung von Rot bei 510 m, u unten 26 Verminderung von Rot bei 510 und und Blau 610 m, oben 2, 8
Vermehrung von Gelb bei 420 m, unten
Wie man sieht, sind die Schwankungen um den Wert 3,
0 zwar etwas grösser als bei den Konzentrationsände- rungen in der gleichen Richtung, die in Beispiel 1 behandelt wurden, sie liegen aber in einer für die Praxis durchaus annehmbaren Grosse.
In den Beispielen war immer angenommen worden, dass ein empfindungsgemässer Abstand von d A = 3 in der Bewertung nach Simon-Goodwin als Norm der zu tolerierenden Abweichungen gilt. Selbstverständlich ist man nicht an diesen Zahlenwert gebunden, es können je nach den speziellen Anforderungen kleinere oder grössere Werte zugrunde gelegt werden. Ebenso ist man nicht an die Bewertung nach Simon-Goodwin gebunden, sondern man kann andere Formeln zur Bewertung des empfindungsgemässen Abstands benutzen, z. B. die Formel von Judd und Hunter D. B. Judd und G. Wyszecki Color in Business, Science and Industry , 2. Auflage 1963, Seite 294, 2. Hälfte.
Einleitend wurde gesagt, dass in einzelnen Fällen die Toleranzgrenzen von Farben bereits in farbvalenzmetrischen Daten festgelegt worden sind. Das ist z. B. bei Verkehrssignalen der Fall, zum Teil aber auch bei Farben für Uniformen und dergleichen. Auch diesen Anforderungen kann das beschriebene Verfahren angepasst werden. Es sei angenommen, dass die Toleranzgrenzen durch das in Fig. 6 dargestellte Viereck in der C. I. E.-Farbentafel und durch die Grenzen Yt und Y2 des Hellbezugswertes festgelegt seien. Durch rein empirisches Probieren oder mit Hilfe einer Rezepturvorbe- rechnung wird eine Färbung hergestellt, die annähernd in der Mitte des Vierecks liegt und deren Hellbezugs- wert annähernd in der Mitte zwischen Yj und Y2 liegt.
Diese Aufgabe ist auch dann zu lösen, wenn nach der bisher üblichen Methode gearbeitet wird, denn man will sicher sein, dass nicht bereits durch eine geringfügige Anderung im Färbeverfahren die Farbe den Toleranzbereich überschreitet. Beim bisher üblichen Verfahren müssen nun jede neue Färbung oder-bei einem kontinuierlichen Färbeprozess-in bestimmten Zeitabständen entnommene Färbeproben farbmetrisch überprüft werden, ob sie noch innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen liegen. Bei dem neuen Verfahren muss zwar einige Vorarbeit geleistet werden, die tJberprüfung ist dann aber leichter und kann sogar durch Betätigung einer Signalanlage oder einer Steuerungsvorrichtung automatisiert werden, weil nur die Anderung des Reflexionswertes an zwei, drei oder vier Wellenlängen zu messen ist.
Die Vorarbeit besteht darin, wie auch in den Beispielen beschrieben, die Konzentrationsänderung je eines Färbemittels nach oben und unten in einer oder mehreren Stufen vorzunehmen. Dann gibt (siehe Fig. 6) z. B. die Konzentrationsänderung des einen Färbemittels eine Kurve in der Farbentafel, die das Viereck in 2 Punkten schneidet. Diese beiden Punkte entsprechen den beiden tolerierten Konzentrationsänderungen, und diesen entspricht ein Toleranzmarkenpaar an der Spektralkurve.
Ebenso werden die anderen Färbemittel einzeln in der Konzentration abgewandelt. In einigen Fällen wird sich ergeben, dass vor Überschreiten der Viereckgrenzen die tolerierten Grenzen des Hellbezugswerts über-und unterschritten werden. Dann sind diese Konzentrationsdifferenzen für die Toleranzmarken massgebend.
Es besteht auch die Möglichkeit, bei der einmaligen Festlegung der Toleranzmarken statt der Benutzung von Abstandsbewertungen oder von farbmetrischen Grenzen eine rein visuelle Beurteilung zugrunde zu legen. Die Vorarbeit ist wie in den Beispielen und im vorigen Abschnitt beschrieben, so dass ausgehend von der Standardfärbung bei jedem Färbemittel einige Konzentrations änderungen nach oben und unten vorgenommen werden.
Es kann dann eine sorgfältige visuelle Beurteilung durch mehrere Personen, gegebenenfalls durch den Produzen- ten und den Abnehmer, vorgenommen werden, um festzustellen, welche Abweichungen noch toleriert werden.
Von der Standardfärbung und den ausgesuchten Grenzfarben werden dann spektralphotometrische Messungen gemacht und dadurch die Toleranzmarken ermittelt.
Man hat dann zwar auch wieder eine gewisse Vorarbeit zu leisten, vermeidet aber die Unsicherheit der ständigen visuellen Kontrolle, die in der Praxis im allgemeinen nur von einer Person vorgenommen wird.
Was die zu verwendenden Geräte anbetrifft, ist es im zuletzt beschriebenen Fall nicht notwendig, eine volle spektralphotometrische Messung der Farben durchzuführen ; die Einstellung und Kontrolle der Marken kann in den gewünschten Spektralbereichen auch mit einem üblichen Filterphotometer erfolgen.
Verfährt man so wie in den drei Beispielen beschrieben, oder richtet man sich nach farbmetrisch festgelegten Grenzen, so ist für die Festlegung der Toleranzmarken dann eine spektral- photometrische Messung und farbmetrische Auswertung notwendig, wenn man die Konzentrationsänderungen rechnerisch berücksichtigt, dagegen kann man bei dem experimentellen Vorgehen auch die Standardfarbe und die abgeänderten Farben farbmetrisch nach dem Drei bereichs- (Tristimulus-) Verfahren bestimmen und ausserdem die Reflexionswerte in den interessierenden Bereichen mit Filtern messen, was oft im gleichen Instrument möglich ist. Die laufende Kontrolle kann immer auch mit einem Filterphotometer unter Benutzung von wenigen Filtern erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist auch die Verwendung eines Geräts, das eine Linearisierung der Werte gestattet, wie es z. B. beim Spectromato der Firma Pretema der Fall ist. In diesem Fall ist es zweck mässig, die Kurve (oder nur die interessierenden Einzelwerte) der Standardfärbung auf einen ziemlich hohen Wert, z. B. 70 oder 80 /o, zu linearisieren, so dass die Toleranzmarken dann in genügender Entfernung von der geraden Linie gut abzulesen sind.
Das Auslösen von Signalen oder von automatischen Steuerungen ist besonders dann sehr einfach, wenn die Spektralkurve im ganzen Bereich nur jeweils nach einer Seite abwandert. Wie oben ausgeführt wurde, ist dann nur beim Erreichen irgendeiner der Marken eine Kor- rekturmassnahme notwendig. Ist dagegen ein Abwandern nach oben und unten in verschiedenen Bereichen zu befürchten, so ist die Korrekturmassnahme erst notwendig, wenn eine obere und eine untere Zwischenmarke erreicht werden.
Eine automatische Steuerung ist besonders bei kontinuierlichen Färbeprozessen angezeigt. Da die Korrektur sich erst nach einiger Zeit auswirkt, ist es zweckmässig, die Toleranzmarken dann etwas enger an die Werte der Standardfärbung heranzusetzen, beispielsweise entspre chend 3 A = 2, wenn A A = 3 nicht überschritten werden soll. Sind drei Farbstoffe im Bad, so kann die Steuerung so eingerichtet werden, dass das Erreichen einer jeden der drei oberen Marken die Zufuhr des dieser Marke zugeordneten Farbstoffs bewirkt.
Wie bereits erwähnt, wird die Zahl der Toleranzmarken bevorzugt nach der Zahl der verwendeten Färbe- mittel bemessen, d. h. man legt jeweils eine obere und eine untere Marke für jedes Färbemittel fest. An diese Festsetzung ist das Verfahren aber keineswegs gebunden. Im Beispiel 2 war z. B. gezeigt worden, dass eines der vier verwendeten Pigmente, nämlich das Titanweiss, infolge seiner geringen Absorption praktisch nicht als variables Färbemittel zu betrachten ist und deshalb drei Toleranzmarkenpaare ausreichend sind. Auch in anders gelagerten Fällen kann die Zahl der Toleranzmarken reduziert werden. Zum Beispiel kann die Erfahrung lehren, dass eines oder mehrere der Färbemittel sehr konstant in ihrem Aufziehvermögen sind, die anderen aber stärker schwanken, dann sind nur für diese letzteren Toleranzmarken festzulegen.
Oder es kann aus wirtschaftlichen Gründen angebracht sein, in einer Mischung ein billigeres, trübes Färbemittel und ein leuchtendes, teureres von ungefähr der gleichen Nuance zu verwenden, weil mit dem trüberen allein die gewünschte Farbe nicht zu erreichen ist. Beispielsweise werden zur Herstellung einer bestimmten Orangefarbe ein leuchtendes Rot, ein trüberes Gelb und ein leuchtendes Gelb verwendet. In diesem Fall genügt es, für das Rot ein Toleranzmarkenpaar im grünen Gebiet festzulegen und für beide Gelbs ein einziges Toleranzmarkenpaar im violettblauen Gebiet. Die notwendigen Regulierungen werden dann nur mit dem Rot und dem leuchtenden Gelb vorgenommen. In besonderen Fällen kann es aber umgekehrt auch zweckmässig sein, mehr Markenpaare anzubringen als Färbemittel in der Mischung vorhanden sind.
Zum Beispiel kann eine Mischung von Grün und Grau vorliegen, wobei das Grün eine etwa gleich starke Absorption im blauen und im roten Gebiet hat. Normalerweise wird man dann ein Toleranzmarkenpaar für das Grün in das blaue oder das rote Gebiet legen und ein zweites für das Grau in den grünen Spektralbereich.
Wenn aber das Grün bei Schwankungen der Färbe- methode, anderer Kornverteilung oder dergleichen in der Nuance etwas schwankt, so ist es zweckmässig, in den blauen und den roten Bereich Toleranzmarkenpaare zu legen, d. h. im ganzen drei Toleranzmarkenpaare zu verwenden und damit der Kontrolle eine grössere Sicherheit zu geben.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervor- geht, kann es vorteilhaft sein, die Toleranzmarken nicht auf die von Reflexions-oder Transmissionskurven zu beziehen, sondern statt dessen Kurven zu wälhlen, die zu diesen in Beziehung stehen, z. B. Kurven der Extinktion, der K/S-Werte, von logarithmischen Funktionen solcher Grosse oder dergleichen. Selbstverständlich ist die Transformation der Kurven und der Toleranzmarken in solche Grosse ohne weiteres möglich oder wird von manchen Geräten selbsttätig vorgenommen. Die Erfindung umfasst daher auch diese Möglichkeiten.