Untersuchung, wie die spektralfotometrische Analyse die Farbkonsistenz von Keramikfliesen verbessern kann

Neue Technologien verbessern die Farbkonsistenz von Keramikfliesen durch algorithmische Farbrezeptierung. Bildquelle: Flickr-Benutzer Living Rooms London

Keramische Fliesen sind eines der vielseitigsten und am häufigsten verwendeten Baumaterialien überhaupt. Sie sind sowohl praktisch als auch dekorativ und können auf vielfältige Weise in Wohn- und Geschäftsgebäuden eingesetzt werden, wo sie von Wänden über Böden bis hin zu Decken alles schmücken. Angesichts des wachsenden Interesses an Wohnungsdekoration und -renovierung sind die Verbraucher eher bereit, mit einzigartigen Formen und Farben zu experimentieren als je zuvor.

Doch mit dem wachsenden Interesse sind auch die ästhetischen Ansprüche gestiegen, da die Verbraucher bei der Herstellung von Keramikfliesen sowohl eine große Farbvielfalt als auch eine gleichmäßige Farbgebung erwarten. Die UV-spektralphotometrische Analyse neuer Farbformulierungstechnologien spielt eine wesentliche Rolle bei der Erweiterung und Verbesserung der Farbvielfalt und -qualität und hilft den Forschern bei der Entwicklung neuer und verbesserter Methoden zur Kontrolle des Aussehens dieser funktionalen und oft schönen Produkte.

Während Algorithmen zur Farbrezeptierung in vielen Industriezweigen zum Standard geworden sind, stellt die Produktion von Keramikfliesen eine besondere Herausforderung für die Implementierung dieser einzigartigen Technologie dar. Bildquelle: Flickr-Benutzer DuPont Surfaces

Vorteile und Grenzen der algorithmischen Farbrezeptierung

In dem Bestreben, die Effizienz der Produktion, die Genauigkeit der Färbung und die Präzision der Farbabstimmung zu erhöhen, haben sich viele Branchen - darunter Papier, Kunststoffe und Textilien - der algorithmischen Farbrezeptierung zugewandt. Diese Algorithmen erweitern die Farbauswahl unter Verwendung einer minimalen Anzahl von Pigmenten, verbessern die Fähigkeit zur Farbabstimmung und reduzieren den Abfall, indem sie den Herstellern ermöglichen, nur die exakt benötigte Menge an Mischungen herzustellen. Bis vor kurzem konnten die Algorithmen zur Farbrezeptierung jedoch aufgrund der einzigartigen Eigenschaften des keramischen Materials selbst nicht auf die Keramikfliesenindustrie übertragen werden:

Der wichtigste Aspekt ist die thermische und chemische Stabilität, die die Pigmente gegenüber der Glasschmelze aufweisen müssen, die sich während des Brennzyklus bei hoher Temperatur entwickelt: Ein und dasselbe Pigment kann nämlich je nach Brenntemperatur und chemischer Zusammensetzung der Glasur und des zu färbenden Keramikkörpers leicht unterschiedliche Farben entwickeln.1

Farbvariationen im Fliesenkörper, Korngrößenverteilung, Variationen im Brennprozess und Wechselwirkungen zwischen Pigmenten und Glasuren tragen alle zur Unvorhersehbarkeit der Farbentwicklung bei.2 Leider sind genau die gleichen Eigenschaften, die eine Herausforderung für die algorithmische Farbrezeptierung darstellen, die Gründe, warum solche Methoden für die Keramikfliesenindustrie so vorteilhaft wären; die Einbeziehung der algorithmischen Technologie würde unerwünschte Farbvariationen von Charge zu Charge und von Charge zu Charge verringern und zu einer stabileren Farbgebung führen, um die Nachfrage der Verbraucher zu erfüllen.

Die Verfeinerung und Anwendung neuer Farbrezeptur-Algorithmen könnte nicht nur die Farbkonsistenz und -qualität bei der Massenproduktion von Keramikfliesen verbessern, sondern auch die historische Restaurierung und Reproduktion von Kleinserien erleichtern. Bildquelle: Flickr-Benutzer Metro Centric

Spektrophotometrische Bewertung der Farbkonsistenz von Keramikfliesen

Im Jahr 2006 entwickelte eine Forschergruppe jedoch einen wirksamen Algorithmus zur Farbabstimmung für Keramikfliesen auf der Grundlage der Kubelka-Munk-Theorie, die durch UV-spektrophotometrische Auswertung verifiziert wurde. In einer Studie, die im Journal of the European Ceramic Society veröffentlicht wurde, entwickelten die Forscher ein System aus vier Industriepigmenten, das als Grundlage für die Formulierung diente. Durch die Anwendung der Prinzipien der Kubelka-Munk-Theorie konnten sie einen effizienten Algorithmus für die Formulierung von Keramikfliesenpigmenten erstellen. Fünf Zielfarben wurden mit einem UV-Spektrophotometer analysiert und ihre Reflexionsspektren mit den Standards des Natural Color System verglichen, um die Farbgenauigkeit zu bestimmen.

Diese spektrophotometrischen Messungen ermöglichten es dem Team nicht nur, die Wirksamkeit des Algorithmus zu bestimmen, sondern auch die Farbe mit den Prozessvariablen in Beziehung zu setzen. "Die entscheidenden Schritte waren die Einführung eines Basisglases in die Rezepturen und die Charakterisierung der gefärbten Glasuren nach dem Brennen", so die Forscher. Darüber hinaus zeigte die Methode vorhersehbare Farbunterschiede in Abhängigkeit von der Brenntemperatur, was darauf hindeutet, dass sorgfältig modulierte Temperaturkontrollen die Farbkonsistenz erheblich verbessern könnten.

Die weitere Entwicklung und breite Anwendung solcher Algorithmen zur Farbrezeptierung könnte die Qualität, Vielfalt und Konsistenz in der Massenproduktion von Keramikfliesen erhöhen und gleichzeitig den Fliesenherstellern helfen, ihre Effizienz zu steigern und Kosteneinsparungen zu erzielen. Gleichzeitig könnte dies auch den teilweisen Austausch von Fliesen sowie die historische Konservierung, Restaurierung und Reproduktion erleichtern, indem es eine präzise Farbabstimmung und eine wirtschaftlich tragfähige Kleinserien- oder sogar Einzelproduktion ermöglicht.3 Die UV-Spektralphotometrie wird aufgrund ihrer hohen Genauigkeit, vielseitigen optischen Geometrien und präzisen, objektiven Quantifizierung von Farbinformationen weiterhin eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung und Bewertung neuer algorithmischer Technologien spielen.

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