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Procédé et appare;llage permettant de contretyper une teinte
à partir d'une collection de teintes de base.
La présente invention a pour objet un procédé et un
appareillage permettant de contretyper une teinte par
~ormulation d'une compo.sition faite à partir d'une collec-
tion de teintes de base, ~sans mesure de la courbe de
réfiectance de la teinte à contretyper.
De nombreuses industries sont dans l'obligation de
peindre leur production avec des pein-tures spécifiquement
adaptee.s allX type.s de leur.s fabrication.s dans des tein-te.c
parfoi.s trè~s nomhreu.ses. Cela entraîne deux contraintes :
1) Les peintures de série produites par les grands
fabricant.s ne conviennent pa.s
2) Le.s quantit~.s par teinte (sol.lvent inferieures à
100 Kg), sont peu rentables et entraînent, outre un prix de
revient élevé, des difficultés d'approvisionnement tant au
plan qualité qu'au plan délai. Peu de fabricants de
peintures .sont structurés pour répondre à cette demande qui
cependant .s'accroît considérablement à l'heure actuelle.
La réponse à ce problème existe au niveau des fabri-
cants de peintures. Mais elle exige un investissement
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 réémission spectrale, de l'échantillon à
contretyper, c'est-à-dire la re:Lation entre R, le coeffi-
cient de réflectance, et les coefficients d'absorption K etde diffusion S de la teinte de l'échantillon, sur tout le
spectre vi.sible (400-700 nm) pris à intervalle.s réguliers de
longueur d'ondes, .selon la loi de Kubelka-Munk
K (1 _ R)2
- = ________
S 2R (I)
pour chaque longueur A d'onde donnée.
En connaissant le spectre de réflectance des teintes de
base e-c en appliquant la relation :
.~ 2 13~6~Zl
K KA (~) x CA KB (A) x C:B ...... KW (A)X CW
- M (A) = ----------- + ____________ + ____ + ____________
S SA (~) x CA SB (~) x CB ....... SW (~) x CW
( I I )
où la signification des symboles ut:ilisés est la suivante :
M = mélange des teintes de base
10 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 formulation de recettes de teinte. Ce
15 calcul est évidemment tres complexe et nécessite l'utilisa-
tion d'un ordinatellr.
Le matériel actuellement proposé sur le marché mondial,
pour la mise en oeuvre de ce procédé, est composé d'un
spectrophotocolorimètre couplé à un ordinateur généralement
20 de 16 bits. Ces deux types de matériel liés à un logiciel
complexe impliquent une dépense minimum de quelques 500 000
FF (1985) pour leur acquéreur. Ce prix limite leur emploi à
quelques utilisateurs dont le volume de chiffre d'affaires
permet l'amortissement économique d'un tel achat.
En outre, ce matériel est concu 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'av~ir 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.
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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 Francais de la Couleur,
où il est dit, page 22, "sur les colorimètres : impossibili-
té de formulation de teinte".
Il s'ensuit qu'il devient possible d'utiliser, pour un
temps de recherche de formule industriellement acceptable,
au lieu d'un spectrophotomètre, un colorimètre de contrôle
tristimulus 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
être jusqu'à cinq fois inférieur à celui du matériel
actuellement disponible.
Plus précisément, le procédé selon l'invention consis-
te :
- à constituer un premier fichier formé, d'une part,
des valeurs des composantes trichromatiques spectrales
x( ~), y( ~) et z( A ) fournies par la C.I.E. et, d'autre
part, de la courbe de l'illuminant SOllS 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,
2~ - 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 colorimétrique, les mêmes trois
valeurs caractérist:iques pour la teinte à contretyper, et
- par approximations successives, à déterminer un
mélan~e d'au moins quatre teintes de base, dont le blanc et
le noir, qui ait ces mêmes trois valeurs caractéristiques
égales ;I celles de la teinte à contretyper, à la tolérance
pres.
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Les valeurs K et S des teintes de base sont calculées à
partir des courbes de réémission spectraLes des dégradés au
blanc et au noir des teintes de base, la concentration de
ces dégradés étant déterminée selon la nature de la teinte
S de base pour obtenir la meilleure précision sur le calcul
des coefficients K et S. Ces courbes de réémission spectrale
sont obtenues par spectrophotométrie, par le fabricant de
peinture ou 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 fich:ier des valeurs des composantes tr:ichromatiques
spectrales couvre le spectre visible, de préférence, de 1 nm
en 1 nm, soit 301 valeurs pour -x( ~), 301 valeurs pour
y(~ ), 301 valeurs pour z (~ ). La mise en mémoire de ce
fichier aboutit a la mise en mémoire du lieu spectral qui
est la courbe des longueurs d'ondes 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 hypothétique).
Le second fichier couvre le spectre visible de 20 nm en
20 nm, soit 16 valeurs de K et 16 valeurs de S pour chaque
teinte de base.
Dans la pratique, les trois caractéristiques des
teintes de base et c~e la teinte à contretyper, fonctions de
X, Y et Z, sont la longueur d'onde dominante~d1,~d2, ...~dn,
la luminance Y1, Y2, ... Yn et la pureté Pu1, Pu2, ...Pun.
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
sélection cl'au moins deux teintes de base dont Les longueurs
~3~61Zl
d'onde dominante ~ dl et ~ 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 melan~e dont la longueur d'onde dominante ~ dm
soit satisfaisante.
On passe alors à l'approche de la luminance. Cette
approche se fait par adjonction de blanc ou de noir, au
mélange iSSII 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.
On passe ensuite à l'approche de la pureté qui 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.
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,
2~ 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 = ~ R( ~) E( ~) x( A) d( ~)
Y = ~ R( ~) E( A) y~ ~) d( ~)
Z = ~ R( ~) E( ~ ) d( ~)
où R désigne la réflectance, E l'illuminant, x(~ ), y(~ )
et ~( ~) les composantes trichromatiques spectrales, et d
l'écart choisi entre deux longueurs d'onde.
Lorsque la première approche des trois caractéristiques
~ d, Y et Pu est terminée, on calcule la courbe de
réémission spectrale du mélange obtenu et la valeur des
trois carac~éristiques objets de l'approche, après quoi l'on
détermine si le ~ E tel que défini par la C.I.E., à
~;~06~2~
savoir :
E = ( ~ 1~2 + ~ a~2 ~ ~ b~2) 2
où L-'-, a- et b-'- sont des fonctions de X, Y et Z
entre dans la limite de tolérance initialemellt fixée.
S On comprencl, 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 a E est supérieur à Ia tolérance fixée, on entre-
prend une deuxième approche, et a:insi de suite, jusqu'à ce
que le ~ 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
automatiquement réduit à chaque réitération des trois
approches.
On notera encore que, dès la première sélection des
teintes à mélanger, on vérifie que la pureté du mélange cle
ces teintes es-t 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 teintes 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 ~ E inacceptable
en raison, par exemple, de problèmes de floculation entre
~3C~61Zl
pigments, du mode d'al)plication, etc ... Pour remédier à
cette situation, on procède à une mesure colorimétrique de
la teinte erfectivement 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 de 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'automélangeur ne peut être alimenté que par les
teintes de base d'une qualité constante distribuées par un
même fournisseur
b) L'automélarLgeur 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 conséquences suivantes :
1) L'automélangeur est lié à un fabricant de peinture.
Il n'est pas rare chez un distributeur de rencontrer
plusieurs automélangeurs permettant d'obtenir plusieurs
qualités de peinture de divers fabricants.
2) La qualité constante exigée par l'automélangeur
entraîne une contrainte de production chez le fabricant de
peinture, Iaquelle se traduit par un surcoût de fabrication.
13~ 2~
3) La mise a jour permanente du formulaire ir,lpose au
fabricant d'avoir un laboratoire de colorimétrie 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 clécoule ont permis la diffusion
importante des automélangeurs pour la réalisation des
teintes en petites quantités.
I,e procédé selon l'invention supprime les deux con-
traintes précéclemment 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 supprillle la
nécessite d'un formulaire préétabli.
De plus, Les teintes ainsi fabriquées, hors amortisse-
ment du matériel nécessaires à la mise en oeuvre du procédé
selon l'invention, sont obtenues a 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 :
. 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( ~), y( ~) et z( ~) de la C.l.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 echéant, un automélangeur asservi au calcula-
~3~1Z~ -
teur.
Il est entenclu 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 ~ 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 cle base sont cles concentrés pigmentaires
susceptibles de donner des peintures de qualités cliFférentes
(acryliques, glycérophtaliques, etc...) par mélange avec des
liants ou vernis appropriés.
On notera que, dans le cadre de la mise en oeuvre du
procédé 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
3o 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 a l'intersection ~ d de la droite WT avec
le lieu spectral.
La pureté Pu de la teinte à contretyper correspond au
rapport de longueurs WT
W ~d
13~612~
I o
La luminance Y de la teinte à contretyper est obtenue
directement a partir des mesures colorimètriques de l'échan-
tillon.
Si les teintes de base dont les longueurs d'onde
dominante ~ dl et ~ d2 encadrant ~d sont Tl et T2, le
calcul par approximations successives partira d'un mélange
fictif dans Lequel les teintes Tl et T2 seront dans une
proportion correspondant, par exemple, au rapport de
distance :
~dl ~d
d2
Pour la première approche, on fixera par exemple :
~ E ( ~d) + S nm
A E (Y) + 5
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 Q E à 0,5 ou 1. Cependant, pour
des industries n'exigeant pas un contretypage parfait, on
peut fixer ~ E à une valeur supérieure.
On notera que s'il apparait 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 A 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 cel]e du
fabricant de la teinte à contretyper car l'appareillage
travaille selon les mêmes lois que celles appliquées par le
13~6~1
I 1
coloriste.
L'inconvenient du procédé est, bien entendu, que dans
sa version la plus simple, c'est-à-dire utilisant un
colorimètre qui ne travaille que sous un illuminant et que
S 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 reméclié à ces inconvénients en
ayant recours a 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 T1, 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( A), y(A ) et
z(A ) de la C.I.E., le premier fichier pourrait tout aussi
bien être 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, on pourrait de même tout aussi bien avoir recours à
leurs équivalents 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
13061Zl
12
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 obteni~ une opacité donnée ou formuler une couche
S semi-transparente, 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.
