Orange Peel und DOI FAQs

Was ist Orange Peel?

Wenn man den Begriff “Orange Peel” hört denkt man sofort an die äußere Haut einer Orange und das strukturierte Aussehen, das sie hat; Für einen Beschichtungsspezialisten können diese Worte jedoch große Kopfschmerzen in Bezug auf die Kontrolle des Oberflächenaussehens seiner Beschichtungen bedeuten.

Seit vielen Jahren wird in der Beschichtungsindustrie der Begriff „Orange Peel“ verwendet, um die visuelle Wahrnehmung von Struktur auf einer lackierten Oberfläche zu beschreiben. Diese Struktur setzt sich aus unterschiedlichen Strukturgrößen zusammen, die durch eine Anzahl unterschiedlicher Variablen bei der Oberflächenvorbereitung und beim Lackieren bzw. beim Farbauftrag verursacht werden können.

In einigen Branchen, beispielsweise der Dekorfarbenindustrie, ist Orange Peel ein gewünschter Effekt, um schön strukturierte Wandoberflächen zu gestalten. In der Automobilindustrie dagegen werden gezielte Maßnahmen ergriffen, um Orange Peel-Effekte auf ein Minimum zu reduzieren und eine klare visuelle Wahrnehmung der Oberfläche mit hohen Kontrasten zu erreichen. Ein Fahrzeug im Verkaufsraum soll potenzielle Kunden durch sein Erscheinungsbild so beeindrucken, dass diese es schließlich kaufen.

Faktoren während der Herstellung, welche die Ausprägung von Orange Peel beeinflussen, können in bestimmte Prozessbereiche eingeteilt werden. Bei der Vorbereitung des Grundwerkstoffs kann beispielsweise die Auswahl des falschen abrasiven Materials zu feinen Strukturen auf der Materialoberfläche führen, was wiederum später Probleme bei der Lackierung verursachen kann. Schwankungen bei der Beschichtung selbst, z. B. Schichtdicke, Viskosität und Fließeigenschaften, Partikelgrößenverteilung und Beschaffenheit des Grundwerkstoffs können bei der beschichteten Oberfläche größere Strukturen erzeugen. Auch die Auftragsrichtung der Beschichtung spielt eine Rolle: Bei einer vertikalen Applikation entsteht grundsätzlich mehr Orange Peel als bei einer horizontalen Applikation.

Aus der Sicht eines Beschichtungsspezialisten ist die Kontrolle all dieser Faktoren entscheidend für die Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Qualität des Oberflächenerscheinungsbildes des Endprodukts.

Der Rhopoint IQ kann Veränderungen in der Orange Peel von Hochglanzoberflächen erkennen. Dieses Instrument wird zur Messung der Orange Peel in der Farbenindustrie verwendet.

Wie wird Orange Peel gemessen?

Orange Peel wird üblicherweise mit einem Satz standardisierter Prüfplatten, die Orange Peel in unterschiedlicher Ausprägung aufweisen, visuell verglichen.

Diese Methode ist nicht nur zeitaufwändig und äußerst subjektiv, sie ist auch in keinerlei Hinsicht präzise, da keine echten Daten zur Verfügung stehen, um mögliche Problembereiche im Prozess zu identifizieren. Instrumentelle Methoden zur Bereitstellung quantitativer Informationen ermöglichen inzwischen ein besseres Verständnis von Orange Peel und ihren Ursachen. Daraus resultierte eine neue Metrik, DOI (Distinctness Of Image), welche die Ausprägung von Orange Peel numerisch darstellen kann. Indem die Klarheit der reflektierten Bilder gemessen wird, kann die Glätte einer Oberfläche bestimmt werden. Je stärker Orange Peel ausgeprägt ist, desto weniger sind die Reflexionen definiert. Das Rhopoint IQ misst den DOI einer Oberfläche durch Quantifizierung, wie ein reflektierter Messstrahl um den Glanzwinkel aufgefächert und verzerrt wird.

Was ist DOI? (Distinctness Of Image)

DOI bzw. Distinctness of Image beschreibt die reflektierte Bildqualität einer Oberfläche.

Lackierte Oberflächen, auf die ähnliche Beschichtungen aufgebracht wurden, können identische Glanzwerte ergeben, wenn sie mit einem Glanzmessgerät gemessen werden. Bei visueller Beurteilung ist jedoch unter Umständen die Qualität der einen Oberfläche besser als die der anderen. Bei näherer Betrachtung weist die visuell abweichende Oberfläche normalerweise einen gewissen Grad an Orange Peel auf, die eine verschwommene und verzerrte Reflexion verursacht.

Die Bilder oben verdeutlichen diesen Unterschied zwischen der gemessenen und der visuellen Beurteilung. Bei allen Oberflächen werden identische Glanzwerte gemessen, bei der visuellen Prüfung unterscheiden sie sich jedoch, da Orange Peel in unterschiedlicher Ausprägung vorliegt.

Der DOI-Wert einer Oberfläche ist eine Zahl zwischen Null und Hundert. Eine Oberfläche, die ein perfektes, unverzerrtes Bild reflektiert, liefert den Messwert 100. Mit abnehmendem Wert nimmt auch die Bildqualität ab.

Wie wird DOI (Distinctness of Image) gemessen?

Für die Messung von DOI wird ein ähnliches Prinzip wie bei der Glanzmessung angewendet – indem Licht unter einem bestimmten Winkel auf eine Oberfläche projiziert wird. Da Orange Peel auf hoch reflektierenden Oberflächen deutlicher erkennbar ist, wird ein kleinerer Messwinkel von 20° bevorzugt. Das reflektierte Licht wird mit einem Winkel eingefangen, der dem normalen Glanzwinkel entspricht, aber diesem gegenüber liegt. Hierfür wird ein größerer Messwinkelbereich verwendet. Auf diese Weise kann die vom Glanzwinkel abgelenkte Lichtmenge bestimmt werden.

Das Rhopoint IQ verwendet die 20°/60°/85°-Geometrie eines Standard-Glanzmessgeräts, enthält jedoch anstelle eines einzelnen Detektors eine lineare Photodiodenzeile (LDA) aus 512 Elementen beim 20°-Winkel, mit der die Verteilung des reflektierten Lichts gemessen werden kann. Die Bildpunkte der LDA sind so angeordnet, dass es bei 20° ± 7,25° in Schritten von 0,02832° misst. Der Quellspalt/die Blende befindet sich senkrecht zur Ebene der einfallenden und reflektierten Strahlen in Übereinstimmung mit der Norm ISO 2813 – Bestimmung des Glanzwertes, die LDA dagegen befindet sich in der Reflexionsebene.

Die im Gerät verwendete Lichtquelle ist eine weiße Hochleistungs-LED, die so gefiltert ist, dass sie weitgehend der erforderlichen spektralen Empfindlichkeit entspricht, d. h. der photopischen Reaktionsfunktion V(λ). Das Gerät berechnet Glanzwerte anhand der Reaktion von Elementen der LDA, die den Winkeltoleranzen in ISO 2813 entsprechen.