ISO/TR 11594:2022
(Main)Best practices for the creation/evaluation of fingerprint analysis in accordance with the ISO 28199 series
Best practices for the creation/evaluation of fingerprint analysis in accordance with the ISO 28199 series
This document gives technical descriptions of X-Y measuring tables together with sample applications, sample evaluations and practical recommendations for visual and metrological evaluation as a supplement to the ISO 28199 series. This document intends to provide further information on this subject to interested parties.
Bonnes pratiques pour la création/l'évaluation de l'analyse des empreintes digitales conformément à la série ISO 28199
Le présent document donne des descriptions techniques des tables de mesure X-Y ainsi que des exemples d’applications, des exemples d’évaluations et des recommandations pratiques pour l’évaluation visuelle et métrologique, en complément de la série ISO 28199. Le présent document vise à fournir des informations supplémentaires sur ce sujet aux parties intéressées.
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TECHNICAL ISO/TR
REPORT 11594
First edition
2022-05
Best practices for the creation/
evaluation of fingerprint analysis in
accordance with the ISO 28199 series
Bonnes pratiques pour la création/l'évaluation de l'analyse des
empreintes digitales conformément à la série ISO 28199
Reference number
ISO/TR 11594:2022(E)
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Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Review of previous developments . .1
5 General quality requirements for the creation of a standard test panel .2
6 Current evaluation methods . 3
7 Selected examples for the graphical presentation of measured quantities from
various measuring tables . 3
8 Test panels .5
9 Materials for FAS panels . 5
10 Wedge layers . 6
11 Possible methods for creating wedge layers . 7
11.1 Through dynamic path distance. 7
11.2 Through dynamic changing of the quantity of paint (paint flow quantity) . 8
11.3 Through dynamic changing of the tip velocity . 9
12 Further information on wedge-shaped coating .11
13 Measuring tables.12
14 Current state-of-the-art technology for measuring devices .14
14.1 Film thickness measuring devices . 14
14.2 Colour-measurement devices . 15
14.3 Measuring devices for determining surface structure . 15
14.4 Measuring devices for determining mottling . 15
15 Monitoring of test equipment.15
16 Software .16
17 Visual evaluation of test panels .17
17.1 General . 17
17.2 Illumination chamber for the visual assessment of standard X-Y measuring table
panels, taking into account the specifications in ISO 3668 . 17
17.2.1 Aim . 17
17.2.2 Dimensions (example) . 18
17.3 Possible items of equipment (illumination in accordance with ISO 3668) . 18
17.3.1 Fluorescent tubes . 18
17.3.2 Yellow halogen lamp and daylight lamps. 19
17.4 Process steps . 21
18 Result from interlaboratory testing to demonstrate precision .22
Bibliography .25
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ISO/TR 11594:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 35, Paints and varnishes, Subcommittee
SC 9, General test methods for paints and varnishes.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
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TECHNICAL REPORT ISO/TR 11594:2022(E)
Best practices for the creation/evaluation of fingerprint
analysis in accordance with the ISO 28199 series
1 Scope
This document gives technical descriptions of X-Y measuring tables together with sample applications,
sample evaluations and practical recommendations for visual and metrological evaluation as a
supplement to the ISO 28199 series. This document intends to provide further information on this
subject to interested parties.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 R eview of previous developments
After the successful introduction of this prediction method for the process behaviour of automobile
series paints and an application for a patent in 1994, the ISO 28199 series up to 2009 was developed and
published in the years 1999 to 2009, initially in the form of a EUCAR pre-standard within the framework
of a EUCAR project (from 2006 onwards, originally initiation of a DIN standard – the DIN 55993 series–
which in the meantime has been replaced by the ISO 28199 series).
X-Y measuring tables (scanners) that were innovative at the time were developed to the point of being
ready for series production from the mid-1990s onwards. The first fully automated X-Y measuring table
was put into service in 1996.
After pre-development in the early 1990s, the first measuring tables were subsequently made ready
for series production. Standardization of the evaluation of measurements was very soon demanded by
the automotive industry. The aim was that paint suppliers provide process-reliable and suitable coating
systems to paint users as early as possible in the approval process for new base coats. In particular,
the needs of the automotive industry increasingly demanded the ability to demonstrate process
compatibility already in the design phase for new base coats. Further components of and results from
X-Y measuring tables included not just the demonstration of process compatibility for coating systems
awaiting approval, but also the ability to carry out process compatibility studies for new coating lines,
for example.
A new method was developed to ensure the process compatibility of new paints in base coats already
in advance of the actual paint approval. This method essentially consists of the application of a
film thickness wedge of the base coat (BC, now also a two-layer structure with BC 1 and BC 2) onto
standardized steel sheets that have been coated with a particular coil-coating-PUR paint and that have
a particular defined substrate structure (visual appearance of a very smooth coil-coating painting).
This is followed by coating with clear coat (series clear coat or with a new clear coat that is to be
investigated) with a constant film thickness. The film thickness wedge of a paint system that is to be
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investigated (e.g. new base coat/paint) covers the range of film thicknesses of the series coating process
that the new paint is to be used in. A sufficiently high number of measurements are carried out with
various optical measuring devices so as to satisfy the requirements of statistical evaluation methods.
The film thickness measurement in comparison with the measurements from the optical measuring
devices is an important control parameter for an X-Y measuring table.
In the next step, suitable laboratory application systems (initially with pneumatic/pneumatic
application, later with special high-rotation bell electrostatic paint sprayguns/pneumatic) were
acquired. Today, modern high-rotation bell processes are simulated. Such is the progress that has
been made, the various existing high-rotation bell and their coating processes can be simulated
with “replacement bells” in laboratory systems in the case of central worldwide approval for various
factories, for example. It was of course initially difficult to transfer the correlation of series coating to
laboratory applications. Ultimately, success was achieved with the aid of so-called “practical fingerprint
panels” also coated onto the bodywork at a suitable location in a frame in series production.
The demands from automotive manufacturers for standardization of evaluation, as mentioned above,
resulted in a European Council for Automotive R&D (EUCAR) project with precisely this aim.
EUCAR is an umbrella body of automotive manufacturers that aims to jointly promote research and
development in the areas of mobility, technology and processes. Suppliers and/or parties from other
sectors also participate alongside automotive manufacturers on projects for these purposes.
The result of this joint project is the former DIN 55993 series, which was published as a draft version in
2006 and which in the meantime has been replaced by the ISO 28199 series.
5 General quality requirements for the creation of a standard test panel
It is important in terms of the predictability of process compatibility that the coating systems to be
investigated are coated/produced in a manner as close as possible to the real process onto the standard
panels of dimensions 300 mm × 570 mm (see ISO 28199-1) in laboratory systems, for example. Suitable
methods for this are described in Clause 9.
The evaluation of the measurement values of various optical measuring devices (e.g. colour, coating
structure, gloss, mottling, haze, sparkling) and the classification of the relevant film thicknesses
provides information about important process characteristics such as colour stability, gloss and
mottling behaviour, and coating structure (e.g. microstructure and ‘orange peel’ texture, depending on
the selected measurement method) of the coating systems to be investigated.
This supplies results that allow conclusions to be drawn regarding:
— the properties of base metallic coats, for example, such as those of the effect pigments that are used;
— the hiding power of paints on coloured fillers, for example;
— the colour tone stability in the process film thickness range;
— the wetting behaviour;
— the sagging behaviour;
— the bubble behaviour;
— re-dissolving by a particular clear coat (series standard clear coat or test clear coat);
— the overspray absorption;
— the pinhole behaviour;
— many other base coat or clear coat properties.
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6 Current evaluation methods
The system described in the ISO 28199 series and in this document allows conclusions to be drawn
about process suitability for a particular coating process (prediction of process suitability) depending
on various coating systems and/or various substrates and vice versa.
One example in this regard would be the investigation of clear coats:
The clear coat wedge essentially allows conclusions to be drawn about wetting on the relevant substrate
itself and about which clear coat structure is present in a previously defined process window.
The method can also be used in the prediction of process suitability of new base coat paints (BC as a
one-layer coat or BC 1 and BC 2 as a two-layer coat with BC 1 with constant film thickness and BC 2 as a
base coat wedge) with a standard clear coat or with the use of a standard base coat in comparison with
various clear coat systems.
7 Selected examples for the graphical presentation of measured quantities from
various measuring tables
An early initial example from late 1999/early 2000 of a metallic BC paint wedge as a film thickness
profile is presented in Figure 1. The application of the base coat wedge using the old method with
pneumatic/pneumatic application had not yet been fully optimized.
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SOURCE Reproduced with permission from BMW AG.
Figure 1 — Example from late 1999/early 2000 of a metallic BC paint wedge as a film thickness
profile
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8 Test panels
Testing the surface quality is a possible method of checking test panels (incoming goods inspection).
This can be carried out using a measuring table with suitable measuring devices.
— Film thickness measurement, to determine the film thickness distribution on test panels.
— Colour tone measurement, to determine a homogeneous colour tone. Important for subsequent
determination of the colour consistency and the process hiding power of base coats or topcoats.
— Structure measurement, to ensure a homogeneous structure.
— Gloss measurement, as a homogeneous reproducible gloss value is important in order to ensure
reproducible wetting.
All these measurements have the aim of keeping the influence of the substrate on the measurement
results of the coated panel as reproducible and minimal as possible.
As an alternative to pure coil coating sheets, plastic panels can also be used.
It is possible that these already have different surface properties or else different surface properties will
be induced, depending on their application purpose. In this regard, both defined cleaning and activation
can be necessary, which can be tested by measurement of the surface energy (ISO 19403 series), for
example. After coating with specified standard materials, the profile values can be measured in order
to monitor and approve the profile properties of the plastics between batches. Analogously to the coil
coating sheets, additional measurement of the colour tone and gloss can also be carried out here.
The film thickness measurement can be carried out using a microscope or else, after prior calibration,
with the corresponding coating material in comparison with the magneto-inductive measurement on
the coil coating sheet.
9 Materials for FAS panels
A so-called wedge panel is created in order to determine the process window of a certain base coat in
a paintshop. The so-called Fingerprint Analysis System (FAS) test panels are available in the materials
of steel (e.g. bright grey coil coating sheet – steel), aluminium or plastic. The FAS panels are moved onto
the X-Y measuring system/table (scanner) for individual measurements either automatically using a
magazine or else manually.
In the case of two-layer base coats, the FAS panels are presented with a base coat (BC 1) applied as a
constant layer and a base coat (BC 2) applied as a film thickness wedge. In the case of “one-layer base
coats”, the single base coat is applied as a wedge, while the clear coat is applied with a constant clear
coat thickness both in the case of the two-layer base coat and of a one-layer base coat. Subsequently, an
evaluation is carried out based on the determined colour and structure values and, depending on the
specifications, on additional measured quantities related to the paints (see Clause 5).
Before this step, attention is to be paid to the transfer/simulation of coating parameters and conditions
in the spray booth/surroundings in series production to a laboratory application system (see also
Clause 5).
Applications of FAS panel include the following:
— Colour tone styling, paint development, product optimization, quality control, optimization of
application processes in the automotive industry. Paint manufacturing industry, strip-coating
industry and industries that employ coating application as automated processes.
— Simulation of the series coating process. The simulation of the series coating process can be
supported by the methods in ISO 28199.
— The test procedure is based on experience that shows that the film thickness, colour/effects and
structure of a coating are important control parameters in the application process, which the main
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coating properties depend upon directly or indirectly. Additional coating properties such as those
listed under measured quantities (see Clause 5) can identify other optimizations of the coating
process.
— A wedge panel is created in order to determine the process window of the base coat in a paintshop.
Base coat (BC 1), base coat (BC 2) and clear coat are applied to this, for example, and the layer to be
examined is coated in wedge form. Subsequently, an evaluation is carried out in accordance with
specifications based on the determined colour and structure values or other coating properties.
— See the second example of a scanner available on the marketplace for an example and functional
description of FAS software.
10 Wedge layers
The coating of wedge-shaped layers of the coating material to be characterized is important for
fingerprint analysis.
When fingerprint analysis was first introduced, wedge-shaped layers were created using two
pneumatically applied coats, whereby the fingerprint sheet was completely coated in the first hit of
application and only half of it was coated in the second hit of application (see Figure 2). A wedge layer
of satisfactory quality was achieved in combination with the down draft that applied during coating
during and with gravity.
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Key
1 wedge layer first hit of application
a
Second hit of application. second hit of application
b
First hit of application.
c
Coil coat substrate.
Figure 2 — Creation of a wedge-shaped layer
However, this type of coating (2 × pneumatic) is not usual in e.g. series automotive painting, and as
a result, more process-like application methods were required. There was a focus on the use of
electrostatically supported high-speed atomization, in particular. To meet this requirement, there
was increased use of painting robots in the laboratory area and of highly flexible automatic painting
equipment with high-speed atomizers. As a result, wedge layers in the form of single layers with good
accuracy became feasible.
11 Possible methods for creating wedge layers
11.1 Through dynamic path distance
Figure 3 illustrates a wedge-shaped coating applied by means of dynamic enlarging of the path distance
during the coating step. This is achieved by small path distance at the bottom of the panel and large
path distance at the top. All other coating parameters, such as rotational speed, shaping air and paint
flow, remain constant.
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Key
1 wedge layer
Figure 3 — Wedge-shaped coating by means of dynamic enlarging of the path distance during
the coating step
Advantage: The brush parameters can be set to typical series values.
Disadvantage: Wedges of satisfactory quality can only be achieved with great difficulty with this
application type as a result of the inhomogeneity of the ESTA-HR spray cone. The membrane overlap is
not constant across the entire coating area.
11.2 Through dynamic changing of the quantity of paint (paint flow quantity)
Figure 4 illustrates a wedge-shaped coating by means of dynamic reduction of the paint flow during the
coating step. This is achieved by high paint flow at the bottom and low paint flow at the top. All other
coating parameters, such as rotational speed, shaping air, paint flow and tip velocity, remain constant.
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Key
1 wedge layer
Figure 4 — Wedge-shaped coating by means of dynamic reduction of the paint flow during the
coating step
Disadvantage: Wedge quality is only mediocre because the SB50 % value (spray pattern 50 % value)
changes with the change in the paint flow. This disadvantage can be addressed by adapting the air
quantities assigned to the relevant paint quantities (shaping air and/or horn/atomizing air). However,
complete correlation with series parameters is then no longer possible.
The different paint flow quantities for each coating path also result in different atomization behaviour
of the coating material. This can lead to overlapping and/or a change in coating properties that depend
on film thickness.
11.3 Through dynamic changing of the tip velocity
Figure 5 illustrates a wedge-shaped coating by means of dynamic increasing of the tip velocity during
the coating step. This is achieved by low speed at the bottom and high speed at the top. All other coating
parameters, such as rotational speed, shaping air, paint flow and tip velocity, remain constant.
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ISO/TR 11594:2022(E)
Key
1 wedge layer
Figure 5 — Wedge-shaped coating by means of dynamic increasing of the tip velocity during the
coating step
Advantage: Very good wedge quality because the spray pattern does not change as a result of the
constant brush parameters (preferably analogous to series production) and the path distance can be
set to achieve ideal overlapping.
Disadvantage: In certain cases, the tip velocity can be outside of the typical range for series production.
The increasing use of integrated coating processes led to consideration being given to the combination
of two wedge layers on a test sheet (either in the same orientation or else rotated through 180° with
respect to one another). However, it became evident that the reliability of this type of assembly as a basis
for drawing conclusions is very questionable as only a limited number of film thickness combinations
can be evaluated here. It is generally more useful to apply layer 1 with a constant film thickness and
to coat layer 2 onto this as a wedge (or vice versa). This possibly means that the constant layer needs
to be represented by different values on a number of test sheets, but the conclusions drawn relating to
process compatibility will then be significantly more reliable.
10
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ISO/TR 11594:2022(E)
If highly flexible automatic painting equipment/robots are available, a variant of this type of application
can be implemented. In this case, the tip velocity is varied within a coating path (see Figure 6), which is
not possible with all automatic painting equipment.
Key
1 wedge layer
Figure 6 — Wedge-shaped coating by means of variation of the tip velocity within a coating path
With this application variant, it is beneficial to align the sheet and the coating paths horizontally
with respect to one another for coating and then to turn the sheet in the vertical direction for the
corresponding flash-off times. Coating starts on the right at a low tip velocity and finishes on the left
at a high tip velocity. This results in a film thickness wedge with a high film thickness on the right
and a lower film thickness on the left. The advantages and disadvantages correspond to those of the
application with a constant tip velocity for each coating path above.
12 Further information on wedge-shaped coating
With the use of application parameters that are as close as possible to production line conditions, it is
possible that a stably (±3 μm) increasing film thickness wedge cannot be created with these parameters.
In this case, deviations larger than ± 3 μm is permitted.
Normall
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 11594
Première édition
2022-05
Bonnes pratiques pour la création/
l'évaluation de l'analyse des
empreintes digitales conformément à
la série ISO 28199
Best practices for the creation/evaluation of fingerprint analysis in
accordance with the ISO 28199 series
Numéro de référence
ISO/TR 11594:2022(F)
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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CH-1214 Vernier, Genève
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E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO/TR 11594:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Revue des développements précédents . 1
5 Exigences générales de qualité pour la création d’un panneau d’essai normalisé .2
6 Méthodes d’évaluation actuelles . 3
7 Exemples choisis pour la représentation graphique de quantités mesurées à partir
de diverses tables de mesure . 3
8 Panneaux d’essai . 5
9 Matériaux pour les panneaux du système d’analyse des empreintes .5
10 Couches de calage .6
11 Méthodes possibles de création de couches de calage . 7
11.1 Par la distance de trajectoire dynamique . 7
11.2 Par le changement dynamique de la quantité de peinture (quantité de flux
de peinture) . 8
11.3 Par un changement dynamique de la vitesse de l’extrémité . 9
12 Informations complémentaires sur le revêtement en forme de cale .11
13 Tables de mesure .12
14 État actuel de la technique pour les dispositifs de mesure .15
14.1 Dispositifs de mesure de l’épaisseur de feuil . 15
14.2 Dispositifs de mesure de la couleur . 15
14.3 Dispositifs de mesure pour déterminer la structure superficielle .15
14.4 Dispositifs de mesure pour déterminer la marbrure. 15
15 Surveillance de l’équipement d’essai .16
16 Logiciel.16
17 Évaluation visuelle des panneaux d’essai .17
17.1 Généralités . 17
17.2 Chambre d’illumination pour l’évaluation visuelle de panneaux de table de
mesure X-Y normalisés, en tenant compte des spécifications de l’ISO 3668 . 18
17.2.1 Finalité. 18
17.2.2 Dimensions (exemple) . . . 19
17.3 Éléments d’équipement possibles (éclairage conforme à l’ISO 3668) . 19
17.3.1 Tubes fluorescents . 19
17.3.2 Lampe halogène jaune et lampes à lumière du jour .20
17.4 Étapes du processus . 21
18 Résultat des essais interlaboratoires visant à démontrer la précision .23
Bibliographie .26
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ISO/TR 11594:2022(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 35, Peintures et vernis, sous-comité
SC 9, Méthodes générales d’essais des peintures et vernis.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
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RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 11594:2022(F)
Bonnes pratiques pour la création/l'évaluation de
l'analyse des empreintes digitales conformément à la série
ISO 28199
1 Domaine d’application
Le présent document donne des descriptions techniques des tables de mesure X-Y ainsi que des exemples
d’applications, des exemples d’évaluations et des recommandations pratiques pour l’évaluation
visuelle et métrologique, en complément de la série ISO 28199. Le présent document vise à fournir des
informations supplémentaires sur ce sujet aux parties intéressées.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Aucun terme n’est défini dans le présent document.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
4 Revue des développements précédents
Après l’introduction fructueuse de cette méthode de prédiction du comportement du processus des
peintures de série automobile et d’une demande de brevet en 1994, la série ISO 28199 jusqu’en 2009 a
été élaborée et publiée dans les années 1999 à 2009, initialement sous la forme d’une prénorme EUCAR
dans le cadre d’un projet EUCAR (à partir de 2006, initiation d’une norme DIN [la série DIN 55993] qui a
entre-temps été remplacée par la série ISO 28199).
Les tables de mesure X-Y (scanners), innovantes à l’époque, ont été développées jusqu’à être prêtes pour
la production en série à partir du milieu des années 1990. La première table de mesure X-Y entièrement
automatisée a été mise en service en 1996.
Après une première phase de développement au début des années 1990, les premières tables de mesure
ont été préparées pour la production en série. La normalisation de l’évaluation des mesures a très
vite été exigée par l’industrie automobile. L’objectif consistait en ce que les fournisseurs de peinture
fournissent des systèmes de revêtement fiables et adaptés aux utilisateurs de peinture le plus tôt
possible dans le processus d’approbation des nouvelles couches primaires. Les besoins de l’industrie
automobile, en particulier, exigent de plus en plus de pouvoir démontrer la compatibilité des processus
dès la phase de conception des nouvelles couches primaires. Parmi les autres composantes et résultats
des tables de mesure X-Y, figurent non seulement la démonstration de la compatibilité des processus
pour les systèmes de revêtement en attente d’approbation, mais aussi la possibilité d’effectuer des
études de compatibilité des processus pour les nouvelles lignes de revêtement, par exemple.
Une nouvelle méthode a été mise au point pour garantir la compatibilité du processus des nouvelles
peintures dans les couches primaires déjà avant l’approbation de la peinture proprement dite.
La présente méthode consiste essentiellement en l’application d’une cale d’épaisseur de feuil de la
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couche primaire (CP, désormais également une structure à deux couches avec CP 1 et CP 2) sur des tôles
d’acier normalisées disposant d’un revêtement PUR particulier pour procédé d’enduction de bandes en
continu et qui présentent une structure de substrat définie particulière (aspect visuel d’une peinture
d’enduction de bandes en continu très lisse). Cette opération est suivie d’un revêtement avec une couche
transparente (couche transparente de série ou avec une nouvelle couche transparente qui doit être
étudiée) avec une épaisseur de feuil constante. La cale d’épaisseur de feuil d’un système de peinture qui
doit être étudié (par exemple, une nouvelle couche primaire/peinture) couvre la plage d’épaisseurs de
feuil du processus de revêtement en série dans lequel la nouvelle peinture doit être utilisée. Un nombre
suffisamment élevé de mesurages est effectué avec différents appareils de mesure optique afin de
satisfaire aux exigences des méthodes d’évaluation statistique. Le mesurage de l’épaisseur du feuil par
rapport aux mesurages des appareils de mesure optiques est un paramètre de contrôle important pour
une table de mesure X-Y.
Dans l’étape suivante, des systèmes d’application de laboratoire appropriés (initialement avec
application pneumatique/pneumatique, plus tard avec des pistolets pulvérisateur de peinture spéciaux
à haute rotation et bol électrostatique/pneumatique) ont été acquis. De nos jours, des processus
modernes à bol à haute rotation sont simulés. Les progrès réalisés sont tels que les différents bols à
haute rotation existants et leurs processus de revêtement peuvent être simulés avec des «bols de
remplacement» dans des systèmes de laboratoire dans le cas d’une homologation centrale mondiale
pour différentes usines, par exemple. Il était bien sûr difficile au départ de transférer la corrélation du
revêtement en série aux applications de laboratoire. En fin de compte, le transfert a été fructueux grâce
à ce que l’on appelle les «panneaux d’empreintes pratiques», également appliqués sur la carrosserie à un
endroit approprié d’un châssis dans la production en série.
Les demandes des constructeurs automobiles pour la normalisation de l’évaluation, comme mentionné
ci-dessus, ont donné lieu à un projet du Conseil européen pour la recherche et le développement dans le
secteur de l’automobile (EUCAR) ayant précisément cet objectif.
EUCAR est un organisme de coordination des constructeurs automobiles qui vise à promouvoir
conjointement la recherche et le développement dans les domaines de la mobilité, de la technologie et
des processus. Des fournisseurs et/ou des parties d’autres secteurs participent également aux côtés des
constructeurs automobiles à des projets à ces fins.
Le résultat de ce projet commun est l’ancienne série DIN 55993, qui a été publiée sous forme de projet
en 2006 et qui a entre-temps été remplacée par la série ISO 28199.
5 Exigences générales de qualité pour la création d’un panneau d’essai
normalisé
Il est important, en termes de prévisibilité de la compatibilité du processus, que les systèmes de
revêtement à étudier soient appliqués/produits d’une manière aussi proche que possible du processus
réel sur les panneaux normalisés de dimensions 300 mm × 570 mm (voir ISO 28199-1) dans des
systèmes de laboratoire, par exemple. Les méthodes adaptées sont décrites à l’Article 9.
L’évaluation des valeurs de mesure de divers appareils de mesure optiques (par exemple, couleur,
structure superficielle, brillance, marbrure, voile, scintillement) et la classification des épaisseurs de
feuil correspondantes fournissent des informations sur les caractéristiques importantes du processus,
telles que la stabilité de la couleur, le comportement de la brillance et de la marbrure, ainsi que la
structure superficielle (par exemple, la microstructure et la texture en «peau d’orange», selon la
méthode de mesure choisie) des systèmes de revêtement à étudier.
Cela fournit des résultats qui permettent de tirer des conclusions concernant:
— les propriétés des couches métalliques primaires, par exemple, telles que celles des pigments à
effets utilisés;
— le pouvoir masquant des peintures sur les charges colorées, par exemple;
— la stabilité du ton de la couleur dans la plage d’épaisseur du feuil de traitement;
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— le comportement de mouillage;
— le comportement de festonnage;
— le comportement des bulles;
— la redissolution par une couche transparente particulière (couche transparente normalisée de série
ou couche transparente d’essai);
— l’absorption des pertes de peinture à la pulvérisation;
— le comportement des piqûres;
— de nombreuses autres propriétés de couches primaires ou de couches transparentes.
6 Méthodes d’évaluation actuelles
Le système décrit dans la série ISO 28199 et dans le présent document permet de tirer des conclusions
sur l’adéquation d’un procédé de revêtement particulier (prédiction de l’adéquation du procédé) en
fonction de divers systèmes de revêtement et/ou de divers subjectiles et vice versa.
Un exemple à cet égard consiste en l’étude des couches transparentes.
La cale pour couche transparente permet essentiellement de tirer des conclusions sur le mouillage du
subjectile concerné lui-même et sur la structure superficielle de la couche transparente présente dans
une fenêtre de traitement préalablement définie.
La méthode peut également être utilisée dans la prédiction de l’adéquation du traitement de nouvelles
peintures pour couches primaires (CP en tant que couche unique ou CP 1 et CP 2 en tant que revêtement
bicouche avec CP 1 disposant d’une épaisseur de feuil constante et CP 2 en tant que cale de couche
primaire) avec une couche transparente normalisée ou avec l’utilisation d’une couche primaire
normalisée en comparaison avec différents systèmes de couche transparente.
7 Exemples choisis pour la représentation graphique de quantités mesurées à
partir de diverses tables de mesure
Un premier exemple, datant de fin 1999/début 2000, d’une cale de peinture métallique CP sous forme
de profil d’épaisseur de feuil est présenté à la Figure 1. L’application de la cale de couche primaire selon
l’ancienne méthode avec application pneumatique/pneumatique n’avait pas encore été entièrement
optimisée.
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SOURCE reproduit avec l’autorisation de BMW AG.
Figure 1 — Exemple, datant de fin 1999/début 2000, d’une cale de peinture métallique CP
sous forme de profil d’épaisseur de feuil
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8 Panneaux d’essai
Le contrôle de la qualité de la surface est une méthode possible de contrôle des panneaux d’essai
(inspection des marchandises entrantes). Il est possible de le réaliser en utilisant une table de mesure
avec des dispositifs de mesure appropriés:
— Mesurage de l’épaisseur du feuil afin de déterminer la répartition de l’épaisseur du feuil sur les
panneaux d’essai.
— Mesurage du ton des couleurs afin de déterminer un ton de couleur homogène. Important pour la
détermination ultérieure de la consistance de la couleur et du pouvoir couvrant du processus des
couches primaires ou des couches de finition.
— Mesurage de l’ouvrage afin de garantir un ouvrage homogène.
— Il est important de procéder à un mesurage de la brillance sous la forme d’une valeur de brillance
homogène et reproductible afin de garantir un mouillage reproductible.
Toutes ces opérations ont pour but de maintenir l’influence du subjectile sur les résultats du mesurage
du panneau revêtu aussi reproductible et minimale que possible.
Comme alternative aux bandes pures d’enduction en continu, des panneaux en plastique peuvent
également être utilisés.
Il est possible que ces derniers présentent déjà des propriétés de surface différentes ou que des
propriétés de surface différentes soient induites, en fonction de la finalité de leur application. À
cet égard, un nettoyage et une activation définis peuvent être nécessaires, ce qui peut être vérifié
par le mesurage de l’énergie superficielle (série ISO 19403), par exemple. Après le revêtement avec
les matériaux normalisés spécifiés, les valeurs du profil peuvent être mesurées afin de surveiller et
d’approuver les propriétés du profil des plastiques entre les lots. Comme pour les bandes d’enduction en
continu, des mesurages supplémentaires du ton de la couleur et de la brillance peuvent également être
effectués ici.
Le mesurage de l’épaisseur du feuil peut être effectué à l’aide d’un microscope ou bien, après un
étalonnage préalable, avec le produit de peinture correspondant, en comparaison avec le mesurage
magnéto-inductif sur la bande de revêtement en continu.
9 Matériaux pour les panneaux du système d’analyse des empreintes
Un panneau de calage est créé afin de déterminer la fenêtre de traitement d’une certaine couche primaire
dans un atelier de peinture. Les panneaux d’essai du système d’analyse des empreintes sont disponibles
dans des matériaux fabriqués à partir d’acier (par exemple, une bande d’enduction en continu gris clair,
acier), d’aluminium ou de plastique. Les panneaux du système d’analyse des empreintes sont déplacés
sur le système/la table de mesure X-Y (scanner) pour des mesurages individuels, soit automatiquement
à l’aide d’un magasin, soit manuellement.
Dans le cas des couches primaires à deux couches, les panneaux sont présentés avec une couche primaire
(CP 1) appliquée comme une couche constante et une couche primaire (CP 2) appliquée comme une cale
d’épaisseur de feuil. Dans le cas des «couches primaires à une couche», la couche primaire unique est
appliquée sous forme de cale, tandis que la couche transparente est appliquée avec une épaisseur de
couche transparente constante tant dans le cas de la couche primaire à deux couches que dans celui de
la couche primaire à une couche. Ensuite, une évaluation est effectuée sur la base des valeurs de couleur
et de structure déterminées et, selon les spécifications, sur des quantités mesurées supplémentaires
liées aux peintures (voir Article 5).
Avant cette étape, il convient de prêter attention au transfert/simulation des paramètres et des
conditions d’enduction dans la cabine de pulvérisation/les alentours dans la production en série vers
un système d’application en laboratoire (voir également Article 5).
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Les applications du panneau du système d’analyse des empreintes sont les suivantes:
— mise en valeur des tons de couleurs, développement des peintures, optimisation des produits,
contrôle de la qualité, optimisation des processus d’application dans l’industrie automobile.
L’industrie de la fabrication de peintures, l’industrie du revêtement par bandes et les industries qui
utilisent l’application de revêtements comme processus automatisés;
— simulation du processus de revêtement en série. La simulation du processus de revêtement en série
peut être prise en charge par les méthodes de l’ISO 28199;
— le mode opératoire d’essai est basé sur l’expérience, qui montre que l’épaisseur du feuil, la couleur/
les effets et la structure d’un revêtement sont des paramètres de contrôle importants dans le
processus d’application, dont dépendent directement ou indirectement les principales propriétés
du revêtement. Des propriétés supplémentaires du revêtement, telles que celles énumérées dans
les quantités mesurées (voir Article 5), peuvent permettre d’identifier d’autres optimisations du
processus de revêtement;
— un panneau de calage est créé afin de déterminer la fenêtre de traitement de la couche primaire
dans un atelier de peinture. On y applique par exemple une couche primaire (CP 1), une couche
primaire (CP 2) et une couche transparente. La couche à examiner est appliquée en forme de cale.
Ensuite, une évaluation est effectuée conformément aux spécifications sur la base des valeurs de
couleur et de structure déterminées ou d’autres propriétés du revêtement;
— voir le deuxième exemple de scanner disponible dans le commerce pour un exemple et une description
fonctionnelle du logiciel du système d’analyse des empreintes.
10 Couches de calage
Le revêtement de couches de calage du matériau de revêtement à caractériser est important pour
l’analyse des empreintes digitales.
Lorsque l’analyse des empreintes digitales a été introduite, des couches de calage ont été créées à
l’aide de deux couches appliquées pneumatiquement, de sorte que la bande d’empreintes digitales était
entièrement recouverte lors du premier passage et seulement la moitié lors du second (voir Figure 2).
Une couche de calage de qualité satisfaisante a été obtenue en combinaison avec le tirage vers le bas qui
s’est appliqué au cours de l’enduction pendant et avec la gravité.
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Légende
1 couche de calage première touche d’application
a
Deuxième touche d’application. deuxième touche d’application
b
Première touche d’application.
c
Subjectile prélaqué.
Figure 2 — Création d’une couche de calage
Cependant, ce type de revêtement (2 × pneumatique) n’est pas habituel dans la peinture automobile
de série par exemple, et par conséquent, des méthodes d’application plus proches du processus
étaient nécessaires. L’accent a été mis sur l’utilisation de l’atomisation à grande vitesse assistée par
l’électrostatique, en particulier. Pour satisfaire à cette exigence, il a été fait un usage accru de robots de
peinture dans la zone des laboratoires et d’équipements de peinture automatique très flexibles avec des
atomiseurs à grande vitesse. Par conséquent, il est devenu possible de réaliser des couches de calage
sous forme de couches uniques avec une bonne précision.
11 Méthodes possibles de création de couches de calage
11.1 Par la distance de trajectoire dynamique
La Figure 3 illustre un revêtement en forme de cale appliqué au moyen d’un agrandissement
dynamique de la distance de la trajectoire pendant l’étape de revêtement. Cela est possible grâce à
une faible distance de trajectoire en bas du panneau et une grande distance en haut. Tous les autres
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paramètres de revêtement, tels que la vitesse de rotation, le débit d’air de mise en forme et de peinture,
restent constants.
Légende
1 couche de calage
Figure 3 — Revêtement en forme de cale appliqué au moyen d’un agrandissement dynamique
de la distance de la trajectoire pendant l’étape de revêtement
Avantage: les paramètres de la brosse peuvent être réglés sur des valeurs types de série.
Inconvénient: des cales de qualité satisfaisante ne peuvent être obtenues que très difficilement
avec ce type d’application en raison de la non-homogénéité du cône de pulvérisation de l’ESTA-HR.
Le chevauchement de la membrane n’est pas constant sur toute la surface du revêtement.
11.2 Par le changement dynamique de la quantité de peinture (quantité de flux
de peinture)
La Figure 4 illustre un revêtement en forme de cale appliqué au moyen d’une réduction dynamique du
flux de peinture pendant l’étape de revêtement. Cela est possible grâce à un débit de peinture élevé en
bas et faible en haut. Tous les autres paramètres de revêtement, tels que la vitesse de rotation, l’air de
mise en forme, le débit de peinture et la vitesse de l’extrémité, restent constants.
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Légende
1 couche de calage
Figure 4 — Revêtement en forme de cale appliqué au moyen d’une réduction dynamique
de la distance du flux de peinture pendant l’étape de revêtement
Inconvénient: la qualité de la cale n’est que médiocre, car la valeur SB50 % (valeur 50 % de la
pulvérisation) varie avec le changement du flux de peinture. Il est possible de remédier à cet inconvénient
en adaptant les quant
...
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