PL - PTCer

MATERIA£Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 61, 1, (2009), 36-40
www.ptcer.pl/mccm
Mieszalno pigmentów ceramicznych w ukadzie
barw CIE L*a*b*
ROMAN GEBEL
Instytut Szka, Ceramiki, Materiaów Ogniotrwaych i Budowlanych; Zakad rodków Zdobniczych, Warszawa
e-mail: [email protected]
Streszczenie
Barwa kadego pigmentu ceramicznego skada si z kolorów podstawowych. Barwy pochodne mona okrela podajc proporcje
podstawowych barw skadowych. Korekta barwy polega na zmianie udziau kolorów podstawowych w mieszaninie.
W przypadku pigmentów ceramicznych zmiana barwy nie dotyczy tylko jednego koloru podstawowego. Wraz z pigmentem wprowadza
si zazwyczaj wszystkie trzy kolory podstawowe i dodatkowo kolor czarny w ukadzie CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK).
W artykule przedstawiono zalenoci wynikajce z przejcia z ukadu barw CMYK na stosowany w praktyce zakadów ceramicznych
system barw CIE L*a*b*.
Poznanie tych zalenoci umoliwia przewidywanie barw uzyskiwanych w wyniku mieszania pigmentów ceramicznych. Umoliwia
take optymalizacj doboru pigmentów, ustalenie bazy pigmentowej oraz moliwych do otrzymania przy jej udziale barw w stosowanych
nonikach (szkliwa, topniki, masy itp.).
Sowa kluczowe: pigmenty ceramiczne, system barw CIE, system barw CMYK, mieszalno pigmentów
MISCIBILITY OF CERAMIC PIGMENTS IN THE CIE L*a*b* COLOUR SYSTEM
The colour of every ceramic pigment consists of basic colours. It is possible to determine derivative colours by giving a proportion of
basic component ones. Correction of the colour consists in the change of basic colour share in the mixture.
In the case of ceramic pigments, the change of colour doesn’t concern one basic colour only. All three basic colours are inserted
together with pigment and additionally black one in the CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK).
In this paper, the relationships resulting from a passage from the CMYK colour system into the CIE L*a*b* colour system, applied in
practice of ceramic works, were presented.
Getting to know these relationships enables prediction of the colours, obtained as a result of ceramic pigments mixing. It also enables
optimization of the pigment selection, determination of the pigment basis and a number of colours obtained on its basis in the applied
carriers (glazes, fluxes, mass and the like).
Keywords: Ceramic pigments, CIE colour system, CMYK colour system, Miscibility of pigments
Wprowadzenie
Postp technologiczny w przemyle ceramicznym
nastpi midzy innymi w wyniku rozwoju kolorymetrii
i technologii dobierania kolorów [1]. Punktem zwrotnym
sta si rozwój techniki komputerowej i opracowanie
specjalistycznego oprogramowania do przetwarzania
wyników pomiarów kolorymetrycznych a co za tym idzie
wprowadzenie systemu tintometrycznego do zakadów
ceramicznych. Jednak jego znaczenie przyjmuje róne
formy praktyczne. Najczciej system jest czci wikszej
caoci obejmujcej te projekty artystyczne dotyczce
wyrobów, „know how” odnonie techniki ich wytwarzania
oraz urzdzenia do nanoszenia dekoracji na wyrób. Moe
by równie oferowany wycznie ze skomputeryzowanym
mieszalnikiem i dostosowany do istniejcej produkcji.
Obserwuje si denie do stosowania tylko kilku pigmentów
a po zastosowanie w praktyce tzw. triady kolorów [2] czyli
pigmentów zblionych do kolorów [CMY] z uzupeniajcym
36
pigmentem czarnym [K]. Zalet systemu tintometrycznego
jest to, e wikszo prac zwizanych z doborem koloru
rodków zdobniczych odbywa si automatycznie i nie jest
konieczne wielokrotne powtarzanie prób dla spodziewanego
koloru.
Pojcie barw podstawowych ley u podstawy kadej
czynnoci zwizanej z operacjami na kolorach [3]. Mianem
barw podstawowych okrela si barwy, za pomoc których
mona uzyska pozostae barwy a same kolory mona
zdefiniowa przez okrelenie proporcji skadowych barw.
Ewentualna korekta koloru polega zatem na zmianie udziau
barw podstawowych w mieszaninie.
Dla przykadu pigmenty: niebieskozielony (cyjan), purpurowy (magenta) i óty (yellow) usuwaj z biaego wiata
pewn ilo czerwieni, zieleni i niebieskiego. Jest to tzw.
subtraktywne mieszanie barw.
Odwzorowanie kolorów nanoszonych na biae lub jasne
podoe ceramiczne polega na tym, e w przeciwiestwie
do wywietlacza ekranowego, wyrób nie emituje wiata,
MIESZALNO
PIGMENTÓW CERAMICZNYCH W UKADZIE BARW CIE L*a*b*
lecz jedynie odbija padajce wiato. Do barwienia ceramiki wykorzystuje si róne pigmenty i farby, zawarte np
w szkliwach, pastach i emaliach, pochaniajce pewne barwy
i odbijajce inne.
Podstawowe kolory pigmentów w subtraktywnym systemie barw nazywamy subtraktywnymi kolorami podstawowymi. Im wicej pigmentów nakadamy na biae podoe
(oczywicie do pewnej granicy), tym wiksza ilo wiata
jest absorbowana i tym ciemniejszy wydaje si kolor powierzchni odbijajcej. Czyste barwy podstawowe o duej
intensywnoci s trudne do uzyskania jako pigmenty ceramiczne (Rys. 1).
Cyjan absorbuje cae wiato czerwone, magenta cae
wiato zielone, a óty – niebieskie. W teorii w wyniku zmieszania cyjanu, magenty i koloru ótego o maksymalnych
intensywnociach, otrzymamy czer.
Teoretycznie poprzez poczenie cyjanu, magenty i ótego powinno otrzyma si kolor czarny. W praktyce otrzymuje
si w ten sposób „brudny”- brz. Dodatkowy pigment czarny
(blacK) pomaga w druku ciemnych kolorów a take redukuje
ilo pozostaych pigmentów potrzebn do ich odwzorowania. Wszystkie razem kolory tworz system CMYK.
Kady kolor, z wyjtkiem samych barw podstawowych,
skada si z wicej ni jednej barwy podstawowej. W modelu
CMY-K magenta jest „czysta”, a czerwony nie, poniewa
zawiera pewn ilo ótego oraz magenty. Zatem, aby
zmieni odcie koloru, musimy doda lub odj pewn
ilo kolorów podstawowych. W tym procesie spowodujemy
zmian odcienia koloru poprzez dodanie lub odjcie pewnej
iloci wiata (lub barwnika).
Nasycony kolor CMY skada si z co najwyej dwóch
kolorów podstawowych; udzia trzeciego koloru podstawowego musi wynosi zero. Gdy dodamy nawet ladow
ilo trzeciego koloru, na przykad w celu zmiany odcienia,
zmniejszamy nasycenie koloru.
Nasycenie jest jednoznaczne z chromatycznoci pigmentu lub barwnika. Obrazowo jest to odlego od rodka
ukadu wspórzdnych a*b*.
Kolor utworzony przez równe iloci barw CMY to zawsze
neutralna szaro. Jasno koloru szarego zaley od iloci
barw podstawowych pokrywajcych wyrób.
Badania i wyniki
Mieszanie pigmentów ceramicznych
Table 1. Barwy podstawowe przeliczone na wartoci parametrów
barwy w ukadzie CIE L*a*b* dla iluminantu D65 i obserwatora
10°
Table 1. Basic colours recounted on the values of colour coordinates
in the CIE L*a*b* system for the D65 illuminant and 10° observer
L.p.
niebieskozielony
(cyjan)
purpurowy
(magenta)
óty
(yellow)
L*
91,117
60,320
97,138
a*
-47,737
98,608
-21,169
b*
-15,109
-61,782
93,992
Dla celów wykorzystania produkowanych pigmentów do
systemu tintometrycznego i dla przyblienia jakimi zasadami
rzdzi si barwa uzyskana przez zmieszanie pigmentów
przeprowadzono, w Zakadzie rodków Zdobniczych, szereg
prób dotyczcych mieszania pigmentów. Sporzdzone mieszaniny pigmentów byy wprowadzone w iloci 4% wagowych
do cynkowo-wapniowego szkliwa transparentnego. Pokryte
szkliwem bielone pytki biskwitowe wypalono w temperaturze
1100°C w cyklu 40 minutowym z 6 minutowym przetrzymaniem w strefie najwyszej temperatury. Pomiar barwy
Rys. 1. Pooenie na paszczynie barw a*b* barw podstawowych CMY i kilkunastu pigmentów reprezentujcych produkcj
ISCMOiB
Fig. 1. Coordinates of the basic CMY colours and some pigments representing the ISCMOiB production in the a*b* colour plane
MATERIA£Y CERAMICZNE, 61, 1, (2009)
37
R. GEBEL
otrzymanych szkliw wykonano spektrofotometrem Miniscan
XE firmy HunterLab. Niektóre z wyników tych prób przedstawione s poniej. Do prób zostay uyte pigmenty o moliwie
wysokiej wartoci parametru C*. Ten parametr (chromatyczno) okrela odlego punktu okrelonego przez parametry
a*b* od pocztku ukadu wspórzdnych a*=0, b*=0.
W próbach chodzio o wyznaczenie obszaru mieszalnoci
zawierajcego ron kolorystyk pigmentów. W wyniku prób
wytyczono granice dla moliwych do otrzymania barw.
Table 2. Mieszanki pigmentów TINT6 i TINT11
Table 2. Mixtures of the TINT6 and TINT11 pigments
Parametry barwy szkliwa
L.p.
Pigment
L*
a*
b*
1
TINT6
35,62
13,78
-39,43
2
TINT11
56,03
29,52
22,44
3
TINT6:TINT11
1:1
40,57
11,79
-18,21
4
TINT6:TINT11
1:2
43,99
12,43
5
TINT6:TINT11
2:1
38,00
12,00
38
1
TINT6
2
TINT8
3
TINT6:TINT8
1:1
4
TINT6:TINT8
1:2
5
TINT6:TINT8
2:1
L*
MATERIA£Y CERAMICZNE, 61, 1, (2009)
1
TINT1
86,64
-5,95
59,94
2
TINT8
66,79
-18,41
-23,55
3
TINT1:TINT8
1:1
77,15
-12,01
23,41
4
TINT1:TINT8
1:2
74,12
-12,93
10,36
5
TINT1:TINT8
2:1
79,88
-10,00
35,40
-25,94
b*
35,62
13,78
-33,00
66,79
-18,41
-23,55
45,22
5,15
-30,12
53,13
-3,00
-27,00
42,03
10,52
-24,00
a*
b*
Parametry barwy szkliwa
0,55
a*
L*
Table 5. Mieszanki pigmentów TINT1 i TINT11
Table 5. Mixtures of the TINT1 and TINT11 pigments
1
Parametry barwy szkliwa
Pigment
Pigment
Pigment
Table 3. Mieszanki pigmentów TINT6 i TINT8
Table 3. Mixtures of the TINT6 and TINT8 pigments
Parametry barwy szkliwa
L.p.
L.p.
W pierwszej próbie poddano mieszaniu pigmenty lece w 1 i 4 wiartce paszczyzny barw a*b* tzn. pigment
ceglastoczerwony(TINT11) i kobaltowy (TINT6).
Jak wida z wyników pomiarów te pigmenty mieszaj si
ze sob w sposób nieprostoliniowy (Rys. 2). Linia czca
kolejne pomiary zagina si do rodka ukadu wspórzdnych.
W wyniku mieszania tych pigmentów otrzymuje si barwy
mao chromatyczne (przybrudzone). Tego efektu nie mona
skorygowa poprzez zmian ilociowego skadu mieszanki
pigmentów.
Uwidacznia si tutaj te nieliniowo innego typu. Chodzi o rón si barwic pigmentów. Dla tego przypadku
jest to szczególnie widoczne ze wzgldu na to, e pigment
kobaltowy (TINT6), o strukturze krzemianu cyrkonu, barwi szkliwo w inny sposób ni wikszo pigmentów. Pod
dziaaniem stopionego szkliwa ulega on rozkadowi a jony
kobaltu barwi szkliwo w sposób jonowy. Z mieszanki pigmentów otrzymuje si wic pigment (TINT11) zawieszony
w kobaltowym szkliwie.
Ten rodzaj nieliniowoci wynikowej barwy jest korygowany na etapie komputerowego przygotowania mieszanki
pigmentów w systemie tintometrycznym.
W drugiej próbie mieszane byy pigmenty kobaltowy
(TINT6) z niebiesko-zielonym (turkusowym) (TINT8), czyli
pigmenty lece w 4 i 3 wiartce ukadu a*b* (Rys. 2).
Tu równie daje si zaobserwowa wyrane ugicie czcej pomiary krzywej w kierunku barw achromatycznych. Taka
mieszanina daje w efekcie barw mao chromatyczn.
L.p.
Table 4. Mieszanki pigmentów TINT1 i TINT8
Table 4. Mixtures of the TINT1 and TINT8 pigments
L*
a*
b*
TINT1
86,64
-5,95
59,94
2
TINT11
56,03
29,52
22,44
3
TINT1:TINT11
1:1
65,71
10,38
44,16
4
TINT1:TINT11
1:2
61,12
17,25
37,79
5
TINT1:TINT11
2:1
72,75
5,38
50,10
Trzecia próba to mieszanie pigmentów niebiesko-zielonego (turkusowego) (TINT8) i zótego (TINT1).Ta zaleno
jest prostoliniowa (Rys. 2). Takie pigmenty atwo jest miesza
ze sob w przewidywalny sposób. Mona to wyjani tym, e
mieszane s ze sob tylko dwie barwy podstawowe: cyjan
i óta. W wyniku mieszania otrzymuje si kolejne odcienie od
prawie niebieskiego z niewielkim tylko udziaem zieleni a po
zielony z niewielkim udziaem barwy ótej. W kolejnej próbie
mieszane byy pigmenty óty (TINT1) i ceglastoczerwony
(TINT11). Zaleno wynikajca z mieszania tych pigmentów
jest równie prostoliniowa (Rys. 2). W tym wypadku mieszane s w rónym stopniu dwie barwy podstawowe óta
i purpurowa. Otrzymuje si w wyniku barwy od ótej poprzez
odcienie pomaraczowe po ceglasto czerwon.
Powysze wyniki dalej potwierdzaj podstawow zaleno dotyczc mieszania barw. Czyste barwy mona uzyska jedynie przez mieszanie dwu barw podstawowych.
Dobrze mieszaj si ze sob kolory pigmentowe: niebiesko-zielony z ótym oraz óty z ceglastoczerwonym.
Dodatkowo przeprowadzono próby mieszania pigmentów
lecych po przektnych paszczyzny barw. Midzy innymi
pigment pomaraczowy z niebiesko-zielonym (pomaraczowy pigment selenowo-kadmowy nie jest produkowany
w Instytucie). Jak mona si byo spodziewa, mieszanie
barw zawierajcych wszystkie trzy barwy podstawowe
daje w wyniku barwy achromatyczne czyli róne odcienie
szaroci.
W przypadku mieszania tych pigmentów otrzymuje si
barwy od niebiesko zielonej poprzez cakowicie achromatyczne a dalej brzowe a do pomaraczowej. Dodatkowo
wikszo barw zawartych pomidzy lecymi w wikszej
odlegoci od pocztku ukadu wspórzdnych pigmentami
mona otrzyma przez odpowiednie ich mieszanki. Niestety
byaby to wyjtkowo kosztowna metoda otrzymania barwy
np. szarej bd brzowej ze wzgldu na wysok cen selenowo kadmowego pigmentu pomaraczowego. Nie zawsze te
MIESZALNO
PIGMENTÓW CERAMICZNYCH W UKADZIE BARW CIE L*a*b*
Table 6. Pigmenty, przeznaczonech do systemu tintometrycznego, wybrane z palety produkowanej w ISCMOiB oraz parametry barwy
odpowiednich szkliw
Table 6. Pigments, assigned to the tintometric system, selected from the production palette of ISCMOiB and colour coordinates of the
related glases
Parametry barwy szkliwa
L.p.
Oznaczenie
próbki
Symbol
handlowy
L*
a*
b*
C*
1
TINT1
13670
86,64
-5,95
59,94
60,23
2
TINT2
16336
46,26
23,57
21,04
31,59
3
TINT3
14808
29,59
0,99
-4,56
4,67
4
TINT4
12257
33,69
-9,39
-15,05
17,74
5
TINT5
12259
31,59
-2,65
-17,86
18,06
6
TINT6
12205
35,62
13,78
-39,43
41,77
7
TINT7
12212
41,46
12,75
-38,54
40,59
8
TINT8
12217
66,79
-18,41
-23,55
29,89
9
TINT9
11122
47,94
-22,33
-3,29
22,57
10
TINT10
11131
50,02
-12,99
-9,62
16,16
11
TINT11
17504
56,03
29,52
22,44
37,08
12
TINT12
17502
53,11
25,66
16,63
30,58
13
TINT12
18100
47,31
25,76
-4,83
26,21
14
TINT14
16360
32,84
12,24
6,45
13,84
Rys. 2. Obszar zajmowany na paszczynie barw a*b* przez zestawione w tabelach parametry barwy mieszanek pigmentów. Paleta pigmentów proponowana przez Zakad rodków Zdobniczych
Fig. 2. Area occupied on the a*b* colour plane by the colour coordinates of the pigment mixtures shown in table 6. The pigment palette
proposed by Zakad rodków Zdobniczych
MATERIA£Y CERAMICZNE, 61, 1, (2009)
39
R. GEBEL
ten pigment jest moliwy do zastosowania np.: w produktach
przeznaczonych do ywnoci. Dlatego palety systemów tintometrycznych zawieraj te barwy mao chromatyczne lub
achromatyczne np.: szare, czarne czy brzy.
Na podstawie otrzymanych wyników wykrelony zosta
obszar zawierajcy barwy moliwe do uzyskania z palety
produkowanych w ISCMOiB pigmentów. Lini cig poczone s najbardziej chromatyczne – lece najdalej od rodka
paszczyzny a*b* barwy pigmentów. Linia przerywana ogranicza moliwe do uzyskania barwy w przypadku mieszania
barw kobaltowej z niebiesko-zielon i ceglasto-czerwon.
Za pomoc mieszania pigmentów nie bdzie moliwe
uzyskanie barw lecych poza zakrelonym obszarem.
Z wykorzystaniem przedstawionych przyblie dotyczcych mieszania kolorów, do okrelenia wynikowej barwy
wystarcz parametry barwy komponentów mieszanek. Na
tej zasadzie opiera si te system tintometryczny.
Paleta pigmentów produkcji Zakadu rodków
Zdobniczych przeznaczonych do systemu
tintometrycznego
W wyniku prac, których czci byo okrelenie zasad
mieszania pigmentów wytypowano palet pigmentów, która
moe by przedmiotem oferty Zakadu rodków Zdobniczych
jako Paleta Pigmentów Tintometrycznych.
Starano si przy tym aby obszar zajmowany przez
barwy by maksymalnie rozlegy, czyli wybierano pigmenty
o moliwie duej chromatycznoci (wysoka warto parametru C*) oraz popularne w sprzeday pigmenty lece
wewntrz obszaru zakrelonego przez te pigmenty. Jak si
okazuje otrzymany obszar jest porównywalny do obszaru
obejmowanego przez pigmenty inych producentów. wiadczy to o wysokich pod wzgldem barwy parametrach jakociowych produkowanych w ISCMOiB pigmentów, a zarazem
o ograniczeniach pigmentów ceramicznych dotyczcych
barwy. Istnieje bowiem skoczona liczba, moliwych do
zastosowania, barwnych form krystalicznych.
Otrzymanie barw lecych poza zakresem ograniczonym
przez wytyczone linie jest moliwe jedynie poprzez wprowadzenie do palety kolejnych pigmentów. W tym przypadku np.
pigmenty 9 i 13.
Naley te zauway, e paleta nie zawiera pigmentów
lecych w gbi 2 wiartki paszczyzny a*b*. Jest to obszar
w którym warto poszukiwa nowych pigmentów o intensywnej barwie.
W odniesieniu do mieszania pigmentów istnieje konieczno denia do otrzymywania pigmentów o barwach
moliwie bliskich barwom podstawowym w ukadzie CMY-K.
Pozwoli to na otrzymywanie mieszanek pigmentów o intensywnej i maksymalnie czystej barwie.
40
MATERIA£Y CERAMICZNE, 61, 1, (2009)
Literatura
[1] Sichi M.: The advantages of colourimetry and colour-matching.
Ceramic Word Review, 68, (2006),158-162.
[2] Landgraf G.: Four colour printing on ceramic and glass products.
L’Industrie Ceramique & Verriere, 12 [932], (1997).
[3] Jakucewicz S.: Farby drukowe Michael Hubert Polska Sp. z o.o.
Wrocaw, 2001.
[4] Zircon and spinel pigments for rotary painting with excellent fineness and outstanding colour strength, Interceam, 53, (2004).
i