Brevet FR2577670A1 — publié le 19860822

! La présente invention a pour objet un procédé et un appareillage permettant de contretyl)er une teinte par formulation d'une composition faite à partir d'une collec- tion de teintes de base. De nombreuses industries sont dans l'obligation de peindre leur production avec des peintures spédifiquement adaptées aux types de leurs fabrications dans des teintes parfois très nombreuses. Cela entraîne deux contraintes: 1) les peintures de série produites par les grands fabricants ne conviennent pas 2) les quantités par teinte (souvent inférieures à Kg), sont peu rentables et entraînent, outre un prix de revient élevé, des diffic:iltes d'approvisionnement tant au I r plan qia it: ql' 'au plan déla i. Petil de fabricants (de peintures sont structurés pour répondre à cette demande qui cependant s'accroit considérablement à l'heure actuelle. La réponse à ce problème existe au niveau des fabri- cants (le pe i ntu, res. Mais elle exige un invest issement relativement élevé et demande du personnel qualifié. En effet, jusqu'à; présent, on utilise, pour ce faire, un spectrophotomètre qui détermine le spectre de réflectan- ce, ou courbe de reemission spectrale, de l'échantillon à contretyper, c'est-à-dire la relation entre R, le coeffi- cient (le réflectance, et les coefficients d'absorption K et de diffusion S de La teinte de l'échantillon, sur tout le spectre visible (400-700 nm) pris à intervalles réguliers de longueur d'ondes, selon la loi de KubelkaMuink 0 K (I -) s 2R ([) pour chaque longueur À d'onde donnée. 3; En connaissant le spectre die réflectance des teinteside hase et en appliquant la relation: K KA (x) x CA KB (X) x CB.... KW (X)x CW - M (-X) - +à à.... :S SA (;,)Ax CA S13 (À) x CB.... SW (X) x CW (II) o la significatiorn des symboles utilisés est la suivante - m 1élangc (los teintes de base O10 A = première teinte de base B = deuxième teinte de base W = blanc de base C = concentration de la teinte de base concernée on peut calculer la forrmlulation de recettes de teinte. Ce calcul est, évideneciint trs coml)plcxe et nécessite l'utilisa- tion d'un ordinateur. Le matériel actuellement proposé sur le marché mondial, pour la mise en oeuvrec de ce proc(édé, est composé d ' tun [) ectrolclc(>t>(o lor im:tre permet '1 amortissement économique d'un tel achat. En outre, ce matériel est conçu pour la recherche et il exige un personnel qualifié capable d'exploiter les informa- tions fournies. En effet, pour une teinte à contretyper, une dizaine de formulations est proposée. Seul un spécialiste peut choisir la formule la mieux adaptée au problème posé. La présente invention a pour but d'apporter un procédé et un appareillage permettant de contretyper une teinte dans des conditions beaucoup plus économiques et n'exigeant pas d'avoir recours à du personnel qualifié. Ce but est atteint en ce sens que le procédé élimine la détermination du spectre de réflectance de l'échantillon à contretyper, à laquelle il substitue la détermination des coordonnées trichromatiques x, y et la composante trichroma- tique Y de la teinte dudit échantillon. Cette approche du problème est tout à fait contraire aux préjugés existants dont on trouve la preuve, notamment dans la brochure "Mesure de la couleur et repérage" par Claude NEVEU, publiée par le Centre Français de la Couleur, o il est dit, page 22, "sur les colorimètres: impossibili- té de formulation de teinte". Il s'ensuit qu'il dcevient possible d'utiliser, pour un temps de rechlerche de formnuLie in(lndustriellement acceptable, au lieu d'un spectr'ophotomètre, un colorimètre de contrôle 0 trist Lmiiltis et au lieu d'un ordinateur à 16 bits, un calculateur à 8 bits. Le logiciel mis en oeuvre étant relativement simple, le prix de revient de l'ensemble peut -tre ju,.sqtu ' h cinq fois inf(;r ieur à ce lIt i dit matériel actue I I eme nt cl ispon ible. i S PLus précisément, Le procédé seLion L' invention consis- te: - cons, tituer ul premnicr fichic: formé6, d'une part. des_ valeurs des composantes tr ichromatiqtues spectrales X( h) () et z( À) fournies par la C..E. et, d'autre 0 iart, de La courbe dle L' ilIluinant sous lequel travaille le coLorimé'tre qui sfra utLiLLsé poutr, nesui'rer l'échiantillon l contretyper, - a constituer un second fichier forme decs valeurs K et S des te[intes de base, - à calculer,,. part ir de ces deux fichiers, les valeurs de trois caractéristiques, fonctions des composantes trirhromaciques X, Y et Z, pour chaque teinte de base, - 1 mesurer, par colorimétrie, les composantes trichro- nati[q'ei X Y, Z de L 'chantl lon a contretyper, a partir desque l Les sonc b,;nles Les coordonnées trichromatiques x, y de la teinte de cet échantillon, - i rd.'termi her', i partir du premier f iclier et des valeurs issues de la mesure coLorirmétriq(lue, Les mêmes trois va;,r's c. ractér istiques pour La te inte a contretyper. et - par ppr'ox mat insi successives, i déiterminier un mél atne d' an me ins quatre t eintes de base, dont le blanc et le noLr, qui ait ces mêmes troi:s valeurs caractéristiques gales a ceLles d(le la teinte cont retvper, l a toile rance Les valeurs K et S des teintes de base sont calculées à partir des courbes de réémission spectrales des dégradés aul blanrc Let au noi' dos te inces de base, la conccntrat ioéI dc ces cdégradcés étant déterminée selon la nature de la teinte S de base pour obtenir la meilleure précision sur le calcul des co)cFrFieints K et S. Ces colrbcs de réémission spectrale sont obtenues par spectrophotométrie, par le fabricant de peintlre on par le fournisseur de l'appareillage nécessaire à la mise en oeuvre de l'invention. Si les lots successifs de teintes de base sont fournis par le fabricant avec un défaut de constance des valeurs K et S, il suffira à l'utilisateur de faire, sur des dégradés au blanc et au noir de ces teintes, une mesure colorimétri- que des valeurs trichromatiques pour calculer un coefficient de correction. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention, le premier fichier des valeurs des composantes trichromatiques spectrales couvre le spectre visible, de preférence, de I nm en 1 nt, soit 301 valeurs pour x( X), 301 valeurs pour f(), 301 valeurs pour z (X). La mise en mémoire de ce fichier aboutit à la mise en mémoire du lieu spectral qui est la courbe des longueurs d'oncles correspondant à chaque combinaison de coordonnées trichromatiques x, y (comme X + y + z = 1, il suffit d'utiliser x et y, le point neutre W étant donné par x = 1/3, y = 1/3 sous un illuminant équiénergétique hypothétiqule). Le second fichier couvre le spectre visible de 20 nm en nm, soit 16 valeurs d(le K et 16 valeurs de S pour chaque teinte de base. Dans la prat;iqule, les trois caractéristiques des taintes de hase et de la teinte a contretyper, fonctions de X, Y et Z, sont la longueur d'onde dominantexdl, Xd2,...dn, la Luminance Yi Y,... Yn et la pureté Pul, Pu',.. .P'uI La détermination du mélange final par approximations successives se fait par approches successives, dans cet ordre: La longueur d'onde dominante, la luminance et la pureté. L'approche de la longueur d'onde dominante se fait par é1lection d'au moins deux teintes de base dont les longueurs d'onde dominante À d1 et X d2 encadrent la longueur d'onde dominante d de la teinte à contretyper et par détermina- tion d'un rapport de mélange entre ces teintes jusqu'à obtenir un mélange dont la longueur d'onde dominante X d m soit satisfaisante. On passe alors à l'approche de la luminance. Cette approche se fait par adjonction de blanc ou de noir, au mélange issu de l'étape précédente, selon que sa luminance est plus faible ou plus forte que celle de la teinte à contretyper, jusqu'à obtenir une luminance Y satisfaisante. m On passe ensuite à l'approche de la pureté qui se fait, en deux étapes, à savoir: - dcterrnination d'un gris à luminance égale À celle de la teinte à contretyper, puis - adjonction de ce gris au mélange issu de l'étape précédente jusqu'à obtenir une pureté Pu satisfaisante. m Entre chaque approche, on calcule la courbe de réémission spectrale du mélange obtenu et la valeur de la caractéristique fonction de X, Y, Z objet de l'approche, après quoi l'on compare la valeur obtenue à la valeur voulue pour déterminer si l'écart entre dans les limites de tolérance initialement fixées. Dans la négative, on répète l'approche par une nouvelle approximation; dans l'affirmative, on passe à l'approche de la caractéristique suivante. On notera que X, Y et Z se calculent comme suit: X = E R( X)E( X) (X) d() Y = z R() E(x) y(X) d(x) Z = Z R( x) E( x) z( x) d( x) o R désigne la réflectance, E l'illuminant, x( x), (x) et z( X) les composantes trichromatiques spectrales, et d l'écart choisi entre deux longueurs d'onde. Lorsque la première approche des trois caractéristiques x d, Y et Pu est terminée, on calcule la courbe de réémission spectrale du mélange obtenu et la valeur des trois caractéristiques objets de l'approche, après quoi l'on détermine si le à E tel que défini par la C.I.E., à savoir: 2 2 2. E= ( a L2 + à a* + à b) 2 o L:, a' et b' sont des fonctions de X, Y et Z entre dans la limite de tolérance initialement fixée. (On comprend., en effet, que chaque nouvelle adjonction de teinte introduit une dérive dans la ou les caractéristi- ques antérieurement approchées, en particulier à cause de l'effet Aubert. et que cette dérive peut être telle qu'elle rende inacceptable le mélange obtenu. Si AE est supérieur à la tolérance fixée, on entre- prend une deuxième approche, et ainsi de suite, jusqu'à ce que le à E du mélange résultant soit dans la tolérance fixée. De préférence, l'écart admissible fixé au départ pour chaque caractéristique est relativement large et il est lutomatiquement réduit à chaque réitération des trois al) pproches. On notera encore que, dès La première sélection des teintes à ménLanger, on vérifie que la pureté du mélange de ces teintes est supérieure à la pureté de la teinte à contretyper. Si tel n'est pas le cas, il est inutile d'aller plus loin: on ne parviendra jamais à obtenir un mélange satisfaisant aux conditions voulues. Lorsque l'on parvient à un mélange dont la longueur d'onde dominante, la luminance et la pureté sont accepta- bles, le processus est terminé: dans la version la plus simple, on obtient, à l'écran ou à l'imprimante, une seule composition d'une peinture de teinte à partir de la collection de terntes de base, et l'utilisateur n'a plus qu'à effectuer le mélange des teintes de base dans les proportions indiquées dans la composition. Il est bien entendu que ce mélange est le premier mélange réellement effectué: toutes les opérations de mélange antérieures sont purement fictives. Le mélange obtenu, s'il est satisfaisant sur le plan théorique, peut, en pratique, avoir un à E inacceptable en raison, par exemple, de problèmes de floculation entre pigments, du mode d'application, etc... Pour remédier à cette situation, on procède à une mesure colorimétrique de la teinte effectivement obtenue et on compare ses caracté- ristiques à celles de la teinte à contretyper, après quoi l'on corrige par adjonction de la quantité voulue de l'une ou l'autre teinte de base. Le procédé selon l'invention ne proposant, dans sa version la plus simple, qu'une seule formule de teinte, il est parfaitement adapté à des utilisateurs ne possédant pas de personnel hautement qualifié en peinture. Il convient tout particulièrement à la petite industrie productrice ou utilisatrice de peintures de teintes. La présente invention trouve son application, en particulier dans le cadre de l'utilisation des appareils dénommés automélangeurs qui permettent, après introduction d'une formule de composition, de fabriquer une quantité déterminée dle mélange. Ces appareils sont utilisés depuis environ deux décennies chez les distributeurs de peinture carrosserie et bâtiment, ainsi que par quelques industries. L'utilisation de tels appareils est affectée de deux contraintes qui n'ont cependant pas nuit à leur diffusion importante. a) L'autumélangeur ne peut être alimenté que par les teintes de base d'une qualité constante distribuées par un même fournisseur b) L'automélangeur ne peut être utilisé qu'avec les formules communiquées par le fabricant de teintes de base, qui doit procéder, en outre, à la mise à jour permanente du formulaire. Ces contraintes entraînent les consequences suivantes: i) L'automélangeur est lié à un fabricant de peinture. Il n'est pas rare chez un distributeur de rencontrer plusieurs autonélangeurs permettant d'obtenir plusieurs qualités de peinture de divers fabricants. 3)21 La qualité constante exigée par l'autornélangeur entraïne une contrainte de production chez le fabricant de peinture, laquelle se traduit par un surcoût de fabrication. 3) La mise à jour permanente du formulaire impose au fabricant d'avoir un laboratoire de calorimétrie et une infrastructure commerciale adaptée à cette contrainte. L'ensemble de ces conséquences fait que le coût d'une peinture mise en teinte par un automélangeur approche le double du prix d'une qualité identique formulée par un procédé classique à partir de produits de série. Seule la souplesse de production remarquable et le délai d'exécution extrêmement court qui en découle ont permis la diffusion importante des automnélangeurs pour la réalisation des teintes en petites quantités. Le procédé selon l'invention supprime les deux con- traintes précédemment évoquées. En effet, il permet d'adapter l'automélangeur à L'utilisation de teintes de base de qualité quelconque, donc en provenance de divers fournisseurs, et il supprime la necessité d'un formulaire préétabli. De plus, les teintes ainsi fabriquées, hors amortisse- ment dui matériel nécessaires à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, sont obtenues à partir de bases quelque deux Fois moins coûteuses que les bases liées à l'automélan- geur. L'invention étend également sa portée à l'appareillage mettant en oeuvre le nouveau procédé, appareillage qui pourra comprendre; - un colorimètre de contrôle tristimulus adapté à mesurer les coordonnées trichromatiques de l'échantillon à contretyper - un calculateur calculant à partir 30. des mesures colorimétriques, de La courbe de l'illuminant sous lequel travaille le coLorimètre, des valeurs K et S des teintes de base, et des valeurs x( x), y( À) et z() de la C.I.E., la composition d'une peinture dont trois valeurs caractéris- tiques, fonctions des composantes trichromatiques X, Y et Z, sont égales à celles de la teinte à contretyper, à la tolérance près, et - le cas échéant, un automêlangeutir asservi au calcula- teur. Il est entendu que, lorsque l'on écrit que le colorimètre est adapté à mesurer les coordonnées trichroma- tiques, il faut comprendre que le colorimètre donne trois valeurs qui reflètent X, Y et Z et que ce sont ces trois valeurs que l'on exploite. Comme on l'a vu plus haut, les trois valeurs caracté- ristiques des teintes de base et de la teinte à contretyper, peuvent être la longueur d'onde dominante x d, la luminance Y et la pureté Pu. Les coLorimètres ayant leurs "équations personnelles", dues à leur principe de construction d'un modèle à l'autre, une correction sera prévue dans le calculateur pour en tenir compte. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, les teintes de base sont des concentrés pigmentaires susceptibles de donner des peintures de qualités différentes (acryliques, glycérophtaliques, etc...) par mélange avec des liants ou vernis appropriés. On notera que, dans le cadre de la mise en oeuvre du procédés selon l'invention, on peut récupérer des lots de peinture invendus ou dont la teinte est un échec, en les utilisant comme teinte de base, dont on déterminera la courbe de réémission spectrale, puis les valeurs K et S. Ces valeurs seront entrées dans le second fichier et la peinture invendue pourra ainsi trouver une utilisation. L'invention est décrite ci-après avec quelques détails supplémentaires par référence à la figure unique du dessin annexé qui représente le diagramme chromatique permettant le o30 repérage d'une couleur par ses coordonnées trichromatiques. Si W est le point neutre et si la teinte à contretyper correspond au point T, la longueur d'onde dominante de la teinte correspond à l'intersection X d de la droite WT avec le lieu spectral. La pureté Pu de la teinte à contretyper correspond au rapport de longueurs WT W X d La luminance Y de la teinte à contretyper est obtenue directement à partir des mesures colorimètriques de l'échan- tillon. Si les teintes de base dont les longueurs d'onde dominante x dl et x d2 encadrant xd sont T1 et T2, le calcul par approximations successives partira d'un mélange fictif dans lequel les teintes T1 et T2 seront dans une proportion correspondant, par exemple, au rapport de distance: Xd1 xd xd2 xd Pour la première approche, on fixera par exemple: a E (x d) + 5 nm a E (Y) - 5 a E (Pu) _ 0,05 Pour la deuxième approche, ces tolérances seront réduites de moitié; pour la troisième approche, elles seront de nouveau réduites de moitié, etc... Généralement, on fixe A E à 0,5 ou 1. Cependant, pour des industries n'exigeant pas un contretypage parfait, on peut fixer A E à une valeur supérieure. On notera que s'il apparaît que le mélange de teintes de base initialement sélectionné ne peut pas convenir car sa pureté est inférieure à celle de la teinte à contretyper, il est possible de modifier le à E fixé si la destination finale de la peinture le permet. Le procédé selon l'invention offre l'avantage, comme il a été dit plus haut, de demander un matériel beaucoup moins coûteux que celui actuellement disponible et de pouvoir être mis en oeuvre par du personnel non qualifié. La teinte de la composition qu'il propose est assez précise car il utilise deux teintes de base proches l'une de l'autre. Généralement, la formule trouvée n'est pas très éloignée de celle du fabricant de la teinte à contretyper car l'appareillage travaille selon les mêmes lois que celles appliquées par le coloriste. L'inconvénient du procédé est, bien entendu, que dans sa version la plus simple, c'est-àdire utilisant un colorimètre qui ne travaille que sous un illuminant et que sous un angle, et en n'ayant recours qu'à quatre teintes de base dont le blanc et le noir, il ne fournit qu'une formule ne tenant compte ni de la métamérie, ni du brillant spéculaire, ni du prix de revient de la formule proposée. Il peut cependant être remédié à ces inconvénients en ayant recours à des versions plus sophistiquées du procédé et de l'appareillage. Ainsi, pour ce qui est de la métamérie, on peut la prendre en considération en utilisant un colorimètre opérant sous différents illuminants. Pour ce qui est du brillant spéculaire, on peut utiliser: - soit des teintes de base ayant la même brillance que l'échantillon à contretyper, soit un colorimètre permettant d'effectuer des mesures sous différents angles. En ce qui concerne le prix de revient, on peut prévoir un calcul de prix de revient dès la sélection des teintes de base T1 et T2, et si ce prix de revient est excessif, contraindre le calculateur à rechercher un mélange moins coûteux soit à partir de deux teintes de base T1 et T3, soit à partir de trois teintes de base Ti, T2 et T3. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre décrit à titre d'exemple. Ainsi, au lieu d'être constitué par les valeurs x( x), y( x) et z( l - e la C.l.E., le premier fichier pourrait tout aussi bien erre constitué par les valeurs Y, x et y fournies également par la C.I.E. Au lieu d'utiliser les valeurs Y, x et y. onr. pourrait de même tout aussi bien avoir recours à leurs -iquiivalenits classiques tels que L * a' et b-. Par ailleurs, si le procédé utilise généralement la loi de Kubelka Munk rappelée plus haut (II) dans sa version à deux constantes relatives, il peut aussi appliquer la version à une constante, par exemple dans le cas de teinture pour fibre textile, ou la version à deux constantes absolues, laquelle permet de déterminer la charge pigmentaire néces- saire pour obtenir une opacité donnée ou formuler une couche semitransparente, en tenant compte de la couleur du support sur lequel la peinture sera appliquée. Le procédé pourrait encore utiliser toute autre loi telle que la loi de Beer-Lambert permettant le calcul des composants d'un mélange observé par transparence. REVENDICATIONS 1- Procédé permettant de contretyper une teinte par formulation d'une composition faite à partir d'une collec- tion de teintes de base, caractérisé en ce qu'il consiste: - à constituer un premier fichier formé, d'une part, des valeurs des composantes trichromatiques spectrales x( k), Y( k) et 7( k) fournies par la C.I.E. et, d'autre part, de la courbe de l'illuminant sous lequel travaille le colorimètre qui sera utilisé pour mesurer l'échantillon à contretyper, - à constituer un second fichier formé des valeurs K et S des teintes de base, - à calculer, à partir de ces deux fichiers, les valeurs de trois caractéristiques, fonctions des composantes trichromatiques X, Y et Z, pour chaque teinte de base, - à mesurer, par colorimétrie, les composantes trichro- matiques X, Y, Z de l'échantillon à contretyper, à partir desquelles sont obtenues les coordonnées trichromatiques x, y de la teinte de cet échantillon, - à déterminer, à partir du premier fichier et des valeurs issues de la mesure calorimétrique, les mêmes trois valeurs caractéristiques pour la teinte à contretyper, et - par approximations successives, à déterminer un mélange d'au moins quatre teintes de base, dont le blanc et le noir, qui ait ces mêmes trois valeurs caractéristiques égales à celles de la teinte à contretyper, à la tolérance près. 2Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier fichier des valeurs des composantes trichro- rnatiques spectrales couvre le spectre visible de 1 nm en ! nm. 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second fichier couvre le spectre visible de 20 nm en 20 nm. 4- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les trois caractéristiques fonctions de X, Y et Z des teintes de base et de la teinte à contretyper sont la longueur d'onde dominante X dl, À d2, dn, la luminance Y1, Y2,... Yn et la pureté Pul, Pu2, Pu n 5- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la détermination du mélange final par approximations successives se fait par approches successives, dans cet ordre, de la longueur d'onde dominante, de la luminance et de la pureté. 6- Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que L'approche de la longueur d'onde dominante se fait par sélection d'au moins deux teintes de base dont les longueurs d'onde dominante X d! et X d2 encadrent la longueur d'onde dominante x d de la teinte à contretyper et par détermination d'un rapport de mélange entre ces teintes, tel que la Longueur d'onde dominante Xm du mélange soit satisfaisante. 7- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'approche de la luminance se fait par adjonction de blanc ou de noir, au mélange issu de l'étape précédente, selon que sa luminance est plus faible ou plus forte que celle de la teinte à contretyper, jusqu'à obtenir une luminance Y satisfaisante. m 8- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'approche de la pureté se fait en deux étapes, à savoir: - détermination d'un gris à luminance égale à celle de la teinte à contretyper, puis - adjonction de ce gris au mélange issu de l'étape précédente jusqu'à obtenir une pureté Pu satisfaisante. 9- Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que, entre chaque approche, on calcule la courbe de réémission spectrale du mélange obtenu et la valeur de la caractéristique fonction de X, Y ou Z objet de l'approche, après quoi l'on compare la valeur obtenue à la valeur voulue pour déterminer si l'écart entre dans les limites de tolérance initialement fixées. - Procédé selon l'une quelconque des revendications S à 9, caractérisé en ce que, lorsque la première approche des trois caractéristiques A d, Y et Pu est terminée, on calcule la courbe de réémission spectrale du mélange obtenu et la valeur des trois caractéristiques objets de l'approche, après quoi l'on détermine si le à E tel que défini par la C.I.E. entre dans la limite de tolérance'initialement fixée. 11- Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractéri- sé en ce qu'il comprend: - un colorimètre de contrôle tristimulus adapté à mesurer les coordonnées trichromatiques de l'échantillon à contretyper et, - un calculateur calculant à partir: 15. des mesures colorimétriques, de la courbe de l'illuminant sous lequel travaille le colorimètre, des valeurs K et S des teintes de base, et des valeurs x( A), Y( A) et i( A) de la C..E., la composition d'une peinture dont les valeurs de trois caractéristiques fonctions des composantes trichromatiques X, Y, Z, sont égales à celles de la teinte à contretyper, à la tolérance près. 12- Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que les trois caractéristiques fonctions de X, Y et Z sont la longueur d'onde dominante d, la luminance Y et la pureté Pu. 13- Appareillage selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un automélangeur asservi au calculateur.