Kiillon mittaus laadunvalvonnassa: 20°, 60° vai 85° – ja miksi se ratkaisee

Kiilto on ensimmäinen asia, jonka asiakas huomaa tuotteen pinnasta – ja usein ensimmäinen, josta reklamoidaan. Silti kiillon arviointi jää monessa tuotannossa silmämääräiseksi: kaksi ihmistä katsoo kappaletta ikkunan ääressä ja on eri mieltä. Tässä artikkelissa käydään läpi, miten kiiltoa mitataan numeroina ISO 2813 -standardin mukaan, miten oikea mittausgeometria valitaan ja miksi kiiltomittaus kannattaa yhdistää värimittaukseen.

Mitä kiilto on – ja mitä kiiltoyksikkö tarkoittaa

Kiilto on pinnan kyky heijastaa valoa peilimäisesti eli suoraan heijastuskulmaan. Täysin sileä pinta heijastaa valon yhteen suuntaan ja näyttää kiiltävältä. Karhea pinta hajottaa valon moneen suuntaan ja näyttää matalta.

Kiiltomittari mittaa juuri tämän: se valaisee pinnan tunnetulla kulmalla ja mittaa, kuinka paljon valoa palaa peilikulmaan. Tulos ilmoitetaan kiiltoyksikköinä (GU, gloss unit). Asteikko on sidottu kiillotettuun mustaan lasistandardiin, jonka arvo on 100 GU. Sama kappale, sama geometria, sama numero – riippumatta siitä kuka mittaa ja missä.

Tämä toistettavuus on koko pointti. Kun kiilto on numero, siitä voi sopia toimittajan kanssa, sen voi kirjata piirustukseen ja sitä voi seurata tilastollisesti erien välillä.

Oikean mittauskulman valinta: 20°, 60° vai 85°

Tämä on yleisin virhe kiiltomittauksessa – ja onneksi myös helpoin korjata. ISO 2813 (ja vastaava ASTM D523) määrittelee kolme geometriaa, ja valintasääntö on yksinkertainen:

  • Mittaa ensin 60°:lla. Se on yleisgeometria, jolla kaikki kiiltotasot voidaan mitata.
  • Jos 60°:n tulos on yli 70 GU, siirry 20°:seen. Jyrkempi kulma erottelee kiiltävät pinnat huomattavasti paremmin – 20° näyttää eron kahden ”kiiltävän” lakkapinnan välillä, jonka 60° kuittaa samana lukemana.
  • Jos 60°:n tulos on alle 10 GU, siirry 85°:seen. Loiva kulma erottelee mattapinnat ja käyttää suurempaa mittauspistettä, mikä tasoittaa epätasaisen pinnan vaihtelua.

Käytännön seuraus: jos tuotevalikoimassa on sekä korkeakiiltoisia että mattapintoja, yhden kulman mittari ei riitä. Kolmen kulman mittari, kuten Rhopoint Novo-Gloss Trigloss 20/60/85 tai Zehntner ZGM 1130, mittaa kaikki kolme kulmaa yhdellä painalluksella ja kertoo itse, mikä kulma kyseiselle pinnalle on oikea.

Jos taas tuotanto on vakioitunut yhteen kiiltotasoon, yhden kulman mittari on edullisempi ja nopeampi. Rhopoint Novo-Gloss 60° ja Zehntner ZGM 1110 ovat tyypillisiä valintoja linjamittaukseen. Kahden kulman välimuotoja ovat Novo-Gloss Dualgloss 20/60 ja ZGM 1120.

Koko valikoima löytyy tuoteosastolta Kiiltomittarit.

Kun kiiltoluku ei riitä: haze, DOI ja RIQ

Yleinen tilanne autoteollisuuden, kodinkoneiden ja premium-muovituotteiden laadunvalvonnassa: kaksi kappaletta antaa saman kiiltoluvun, mutta toinen näyttää silmällä selvästi paremmalta. Kiiltoluku ei yksin selitä ulkonäköä.

Ilmiön nimi on yleensä haze eli sumeus: kiiltävän pinnan ympärille syntyvä maitomainen huntu, joka aiheutuu mikroskooppisesta pinnankarheudesta. Se on tyypillinen merkki huonosta dispersiosta, väärästä kuivumislämpötilasta tai kiillotusjäljestä. Haze näkyy kiiltomittarissa vasta, jos mittari mittaa sen erikseen.

Toinen suure on DOI (distinctness of image) eli kuvan tarkkuus – kuinka terävänä heijastus näkyy pinnasta. Appelsiinipinta (orange peel) laskee DOI-arvoa vaikka kiiltoluku pysyisi ennallaan.

Rhopoint IQ 20/60/85 mittaa kiillon lisäksi hazen, DOI:n ja RIQ:n (reflected image quality) samalla mittauksella. Se on tyypillinen valinta silloin, kun asiakasreklamaatiot koskevat ”ulkonäköä” eikä pelkkä GU-luku ole riittänyt selittämään eroa. Ahtaisiin kohtiin ja pieniin kappaleisiin on saatavilla IQ Flex 20, jonka pieni mittauspää yltää paikkoihin, joihin tavallinen mittari ei mahdu.

Kiilto ja väri kulkevat yhdessä

Kiilto vaikuttaa siihen, miltä väri näyttää. Sama pigmentointi näyttää kylläisemmältä kiiltävänä ja vaaleammalta mattana, koska matta pinta sekoittaa heijastuvaa valkoista valoa väriin. Siksi vakavasti otettava värinhallinta edellyttää, että kiiltotaso on hallinnassa.

Käytännössä tämä tarkoittaa kahta asiaa. Ensinnäkin värimittaus tehdään spektrofotometrillä, joka pystyy mittaamaan sekä kiiltoineen (SCI) että kiillon poissulkien (SCE) – Konica Minolta CM-16d ja CM-17d tekevät molemmat samalla mittauksella. SCI kertoo materiaalin todellisesta väristä, SCE siitä, miltä se silmään näyttää. Toiseksi värierotoleranssi (ΔE) kannattaa sopia yhdessä kiiltotoleranssin kanssa, ei erikseen.

Kun mittausdataa kertyy useasta erästä, useasta laitteesta ja mahdollisesti useasta tehtaasta, se kannattaa koota yhteen. Colibri on modulaarinen värienhallinta- ja sävytysohjelmisto, joka hoitaa reseptoinnin, toleranssien seurannan ja raportoinnin. Lisää vaihtoehtoja tuoteosastolla Värimittarit.

Näin saat toistettavia tuloksia

  1. Kalibroi standardilaatalla joka käyttökerta. Kiiltomittarin mukana tuleva laatta on osa mittausta, ei lisävaruste. Pidä se puhtaana ja naarmuttomana – naarmuuntunut standardi pilaa kaikki mittaukset huomaamatta.
  2. Mittaa aina samasta kohdasta ja samaan suuntaan. Valssatut, harjatut ja ruiskutetut pinnat ovat suuntariippuvia: 90° käännetty mittaus antaa eri tuloksen. Merkitse mittauskohdat ja suunta työohjeeseen.
  3. Ota useita mittauksia ja käytä keskiarvoa. Kolme–viisi mittausta kappaletta kohti on tavanomainen minimi. Yksittäinen lukema kertoo yhtä paljon kuin yksittäinen arvonta.
  4. Anna pinnan kovettua loppuun. Tuore maalipinta muuttuu vielä tuntien ajan. Sovi mittausajankohta ja pidä siitä kiinni.
  5. Vakioi näytteenvalmistus. Jos kiiltoa mitataan koelevyistä, levityksen tulee olla toistettava. Zehntner ZUA 2000 -yleislevitin ja ZTC 2200 -testikartat poistavat suurimman yksittäisen hajonnan lähteen: käsin vedetyn kalvon.
  6. Puhdista pinta – varovasti. Sormenjälki nostaa kiiltolukemaa. Liuotin voi muuttaa pintaa pysyvästi. Käytä nukkaamatonta liinaa ja mahdollisimman mietoa puhdistusta.

Milloin kiiltomittari pitää kalibroida uudelleen

Käyttäjän tekemä standardilaattakalibrointi korjaa lyhyen aikavälin ajautuman, mutta ei korvaa jäljitettävää kalibrointia. Optiikka likaantuu, valonlähde ikääntyy ja pudotus voi siirtää geometriaa ilman että mittari näyttää mitään vikaa. Tavanomainen käytäntö on jäljitettävä kalibrointi kerran vuodessa, ja aina kun mittari on pudonnut tai tulokset alkavat poiketa rinnakkaislaitteesta.

Hoidamme edustamiemme laitteiden huollot ja jäljitettävät kalibroinnit yhdessä valmistajien kanssa – alkuperäisosilla ja täydellä takuulla. Jos mittaus on kertaluonteinen, esimerkiksi reklamaation selvittämiseksi, teemme kiilto- ja värimittaukset myös mittauspalveluna.

Mistä liikkeelle

Jos kiiltoa ei ole aiemmin mitattu, kannattaa aloittaa pienesti: mittaa nykyisestä tuotannosta 20–30 kappaletta 60°:lla ja katso, mihin haarukkaan tulokset asettuvat. Se kertoo heti sekä oikean mittausgeometrian että sen, onko nykyinen hajonta hallinnassa. Vasta sen jälkeen kannattaa asettaa toleranssit.

Edustamme Rhopointia, Zehntneriä ja Konica Minoltaa, ja järjestämme myös koulutusta väri- ja kiiltomittausten perusteisiin. Kerro sovelluksesi, niin ehdotamme sopivinta laitetta suoraan – ota yhteyttä.

Yleisimmät syyt kiiltovaihteluun tuotannossa

Kun kiiltoluku alkaa heitellä, syy löytyy lähes aina samasta kuudesta paikasta. Järjestys kannattaa käydä läpi tässä järjestyksessä, koska alkupään syyt ovat halvimpia sulkea pois.

  1. Kalvonpaksuus. Ohut kalvo seuraa alustan karheutta ja näyttää matemmalta. Tämä on ylivoimaisesti yleisin selitys, ja se on mitattavissa erikseen.
  2. Kuivumis- ja kovettumisolosuhteet. Liian nopea haihtuminen jättää pinnan karheaksi, liian hidas voi valuttaa sen. Uunin lämpötilaprofiili ja ilmankosteus ovat molemmat tekijöitä.
  3. Alustan esikäsittely. Hiontajälki, rasva tai epätasainen pohjamaali näkyvät läpi pintakerroksesta, erityisesti korkeakiiltoisissa systeemeissä.
  4. Sekoitus ja dispersio. Huonosti dispergoitu täyteaine tai matta-aine nostaa hajontaa erän sisällä. Jos vaihtelu on suurta saman kappaleen sisällä, epäile tätä.
  5. Ruiskutusparametrit. Etäisyys, paine ja päällekkäisyys muuttavat sekä paksuutta että pinnan tekstuuria.
  6. Erävaihtelu raaka-aineessa. Viimeisenä, koska se on kallein selvittää – mutta tämä on syy, jos kaikki muu on vakioitu ja muutos osuu uuden tynnyrin avaamiseen.

Huomaa, että vain ensimmäinen ja viimeinen näkyvät suoraan kiiltoluvusta. Loput erottuvat vasta, kun mittausdata jaotellaan koneen, vuoron, erän tai päivämäärän mukaan – eli kun kiiltomittauksesta tehdään tilastoa eikä yksittäisiä lukemia.

Kiiltotoleranssin asettaminen käytännössä

Toleranssi kannattaa johtaa omasta prosessista, ei toiveajattelusta. Käytännön menettely on suoraviivainen:

  1. Mittaa nykytila. Ota 20–30 kappaletta hyväksytystä tuotannosta, oikealla geometrialla, useita mittauksia kappaletta kohti.
  2. Laske keskiarvo ja hajonta. Nyt tiedät, mihin prosessi todella kykenee.
  3. Vertaa asiakkaan vaatimukseen. Jos prosessin luontainen hajonta on leveämpi kuin vaadittu toleranssi, toleranssia ei voi luvata ennen kuin prosessia parannetaan – tämä on parempi havaita nyt kuin reklamaationa.
  4. Aseta toleranssi ja sen sisään puuttumisraja. Puuttumisraja hälyttää ennen kuin tuote menee hylyksi.
  5. Kirjaa mittaustapa toleranssin viereen. Toleranssi ”60 ± 5 GU” on merkityksetön ilman tietoa geometriasta, mittauskohdasta ja mittausten lukumäärästä. Tämä on yleisin syy siihen, että toimittaja ja tilaaja saavat eri tuloksen samasta kappaleesta.

Viimeinen kohta ratkaisee useimmat kiistat. Kun mittaustapa on osa sopimusta, erimielisyys muuttuu tekniseksi kysymykseksi, johon on vastaus.

Usein kysyttyä

Voiko kiiltoa mitata kaarevalta pinnalta?

Rajoitetusti. Kiiltomittari olettaa tasaisen pinnan, ja kaarevuus vuotaa valoa mittausaukon ohi, mikä laskee lukemaa. Loivat kaarevuudet onnistuvat, jyrkät eivät. Pieniin ja hankaliin kohtiin on suunniteltu erikseen IQ Flex 20. Tärkeintä on, että sama kappale mitataan aina samasta kohdasta – silloin tulokset ovat vertailukelpoisia keskenään, vaikka absoluuttinen arvo olisi hieman todellista matalampi.

Miksi kaksi eri mittaria antaa eri tuloksen?

Yleisimmät syyt ovat eri geometria, eri kalibrointitilanne tai eri mittausaukon koko. Tarkista ensin, että molemmat mittaavat samalla kulmalla, ja kalibroi molemmat standardilaatoillaan. Jos ero jää, se on merkki siitä, että toinen tarvitsee jäljitettävän kalibroinnin. Pieni ero saman valmistajan laitteiden välillä on normaalia; suuri ei ole.

Mitä kiiltoarvoa pidetään mattana ja mitä korkeakiiltoisena?

Yleisessä käytössä 60°:lla mitattuna alle 10 GU on matta, noin 10–70 GU puolikiiltävä ja yli 70 GU korkeakiiltoinen. Nämä ovat samat rajat, joiden perusteella mittausgeometria valitaan. Huomaa, että eri toimialoilla on omat vakiintuneet sanansa samoille alueille – kirjaa siksi aina numero eikä adjektiivi.

Kuluuko standardilaatta?

Kyllä. Se naarmuuntuu, likaantuu ja voi ajautua vuosien mittaan. Naarmuuntunut standardi on vaarallinen, koska mittari kalibroituu näennäisesti oikein ja kaikki tulokset siirtyvät systemaattisesti. Säilytä laatta suojakotelossaan, puhdista se valmistajan ohjeen mukaan ja uusi se, jos pinnassa näkyy jälkiä.