Grundlagen zu Farbfolien (eng. Gel) |
Die
ersten Anwendung Weißlicht mit Pigmenten zu färben ist mit farbigen Gläsern (als Fensterglas und nicht in der Veranstaltungstechnik)
um das Jahr 675 zurück zu verfolgen. Dagegen wurden die ersten Farbfolien
aus Gelantine für das Theater um 1900 hergestellt. Zur Erinnerung, Gelantine wird aus in Wasser gekochten organischen Grundsubstanzen
(Bindegewebe, Knochen, Sehnen und Haut) gewonnen. Gelantine wurde ab den
30er von den Acetaten ersetzt. Cellulosetriacetate wird aus der Cellulose des Holzes gewonnen. Dieser
Thermoplast ist farblos und bis 120° C einsatzfähig, wasserbeständig
und umweltneutral und wird auch für schwer entflammbare Filme eingesetzt.
Als Farbfolie war er der Filter der bis hin in die 60er Jahre. Ab dann wurde
auf die neu entwickelten Polyester zurückgegriffen. |
Bei
den hier gemachten Angaben ist hier grundsätzlich anzumerken, dass
es sich hierbei um Angaben des Ausgangsmaterial handelt. Das Endprodukt
- der fertige Farbfilter - kann sich für jede Farbe in gewissen Grenzen
unterschiedlich verhalten, da die auf oder eingebrachten Zusatzstoffe ebenfalls
Einfluss nehmen, jedoch fast jede Farbe ist aus anderen Zusatzstoffen gemischt,
so das hier eine große Variation auftritt. Es ist leicht nachzuvollziehen
das dunklere Farben mit hoher Absorbtion eine Folie temperaturmäßig
stärker belastet. Aber auch das Messverfahren wie berührungslose
IR-Strahllungs- Temperaturmessgeräte oder berührende Drucksensor-
Temperaturmessgeräte können unterschiedliche Werte bei der selben
Folie aufweisen. Vollständigkeithalber seien auch Pigmentbasierende Gläser erwähnt, die nicht mit dichroitischen beschichteten Gläsern verwechselt werden dürfen. Sie wurden hauptsächlich bei Flutern oder leistungsstarken Scheinwerfern eingesetzt, da Sie gegenüber der Folien wesentlich besser Hitze vertragen können bzw. auch nicht brennbar sind. Aufgrund der geringen Farbauswahl, der Schwierigkeit die genaue Farbe zu reproduzieren und der Bruchproblematik von Glas sind diese Filter nur noch sehr selten im Einsatz. Diffusionsfolien werden zeitweise auch aus Soft-PVC-Venyl hergestellt. Im folgenden konzentrieren wir uns aber auf farbgebende Filter-Folien. |
Jahr |
Firma / Person, Land / Ort |
Material |
Besonderheit |
Um 675 |
Fenster, Frankreich |
Glas |
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Um 1200 |
Fenster |
Glas |
Zufügen von Cobald-, Kupfer- und Eisenoxiden für blau grün und rot, angeraut als "Hamburger Frost" |
1877 |
Brigham, USA |
Gelantine |
76 Farben |
1895 |
Thomas J Digby, England |
Gelantine |
10 Farben, wird 1949 zu Strand Lighting überführt |
1900 |
Tauchlack |
Leuchtmittel wird in pigmentierten Lack getaucht |
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? |
Hergestellt in Deutschland |
Gelantine |
exportiert nach U.S.A zu Charles Products, ab 1930 Transflex |
1908 |
Rosco, USA |
Gelantine |
importiert zunächst Charls Produks, wechselt später zu G.P.C und verleibt Sie sich schließlich ein. |
1914 |
Strand Electric, England |
Gelantine |
marketing von Digby, verleibt Sie sich schließlich ein. |
1920 |
G.P.C Gelantine Produkt Company, USA |
Gelantine |
|
1929 |
Century Lighting (Tochter von Kodak, 1968 an Rank Stand) |
Gelantine |
75 Farben, marketing von Bringham |
1935 |
Schwabe, später Reiche und Vogel |
Glas |
Cellon und Philiaphan |
1935 |
Acetate |
Sewecoloid, Gecoid, Vorläufer des Cinemoid- (England) und Roscolene- (USA) systems |
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1938 |
Strand, England |
Acetate |
"feuerhemmend" Chromoid, Cinemoid wurde das europäische "standard" Farbsystem |
1953 |
Stage Elektrical Equipment Limited (S.E.E.L), England |
Acetate |
Auf Strand basierenden Folien |
1953 |
C.C.T, England |
Acetate |
Auf Strand basierenden Folien |
1962 |
Kleigl |
Gelantine |
Cinemoid, G.P.C. Gelantine |
1965 |
Rosco Cinegel |
Polyester |
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1966 |
Gelatran |
Polyester |
|
1968 |
Roscolar |
Polyester |
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1970 |
Lee |
Polyester |
|
1976 |
Supergel |
Polycarbonat |
|
1984 |
GAM |
Polyester |
|
1990 |
Balzer heute Unaxis |
Dichroitische Gläser |
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1992 |
Rosco E-Color |
Polyester |
Farbe zur Folie Um Farbpigmente auf oder in einen transparenten Träger zu plazieren gibt es drei verschiedene Varianten: |
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Erstens,
das einfache Beschichten (eng. coated), vergleichbar mit dem Lackieren. Dabei werden die Farbstoffe (eng. Dye) auf das Material in verschiedener Art und Weise aufgebracht und haftet an der Oberfläche. Nachteil dieser kostengünstigen Herstellungsweise ist, dass die Schicht einfach abzukratzen ist. Dies ist im häufigen Gebrauch oft auch als vermehrte Abscharbung, zu beobachten. Weiterhin vergasen die Farbpigmente bei starken thermischen Belastung ungehindert. Die Auswirkung ist ein schnelles Ausbleichen der Farbe. |
Aufgetragene Farbpigmente |
Die Beschichtung der Folien kann bei modernen Maschinen in einem Arbeitsgang erfolgen. Die Resultierende Farben bestehen dabei aus ca. 40 verschiedenen Pigmentarten, welche man nicht immer einseitig auftragen kann, da bestimmte Farben unterschiedlich stabil in Bezug auf Verarbeitungsparameter wie Temperatur u.s.w. sind. Die Einseitige Beschichtung ist technisch aufwendiger, während die zweiseitige Beschichtung höhere Kosten verursacht. Dabei ist zu bedenken das auch bei einer zweiseitigen Beschichtung die Quantität der Farbpigmente logischer Weise gleich sein muß wie bei einer einseitigen Beschichtung. Weiterhin kann eine flammenhemender Auftrag mit der Farbe oder als eigner Auftrag aufgebracht werden. |
Zweiseitig aufgetragene Farbpigmente |
Das
zweite Verfahren ist ein Eindiffundieren (Eng. deep dyed).
Dabei wird das Trägermaterial durch ein Tauchbad mit erhöhter
Temperatur gezogen. Unter erhöhten Temperaturen weiten sich die langkettigen
Molekühle auf, und erlauben so das Eindringen von Farb-Pigmenten durch
die Oberfläche und lagern sich in den oberen Schichten des Materials
ein. Nach dem Erkalten haben sich die Molekühlketten wieder zusammengezogen
und halten die Pigmente Fest. Damit ist eine wesentlich stärkere Einbindung
gewährleistet und im praktischen Einsatz sind die Pigmente nicht so
schnell aus der Struktur heraus verdampft. Das Ausbleichen der Farbe dauert
somit länger als bei Oberflächen beschichteten Materialien. Nebenbei
lassen oberflächliche Kratzer noch kein "Weißlicht"
hindurch scheinen. |
In das Trägermaterial eingedrungene Farbpigmente |
Nimmt
man eine wenig Lösungsmittel wie Aceton (oder Nagellackentferner) und
reibt an der Folie, so wird beim aufgetragenen Verfahren die Farbe abgelöst,
beim eindiffundierten Verfahren ist keine Ablösung zu erkennen. Die organischen Farbstoffe müssen für den Verarbeitungsprozess erhitzt werden. Nun ist es von der verwendeten Farbe abhängig, wie weit diese für die Verarbeitungstemperatur noch stabil bleibt. Deshalb können bestimmte Farben nicht bei einem Eindiffusionsverfahren oder bei bestimmten Ploycarbonaten angewendet werden. Folglich sind diese Farben nur als beschichteten Polyester erhältlich. |
|
Die dritte Möglichkeit ist, dass Farbstoffe in dem Trägermaterial gleichmäßig verteilt sind. Die kann erreicht werden, indem bei der Herstellung des Trägermaterial gleichzeitig die Farbstoffe und der Ausgangsstoff gemischt werden, und unter hohen Druck und Temperaturen zu einer Folie geformt wird. |
In das Trägermaterial eingebettete Farbpigmente |
Eine Besonderheit ist das "co-extruierte" Verfahren. Dabei wird das durchfärbte Material zusätzlich noch mit einer oberen und einer unteren Schutzfolie abgeschlossen. So werden die Farbpigmente am ausdiffundieren nochmals gehindert. Eine Ausbleichung der Folie ist wesentlich später zu beobachten da die Farbpigmente zusätzlich durch die Deckschichtmaterialien hindurch müssen. |
Zusätzliches Einschweißen des Farbpigmentträger |
Herstellungsprinzip einer co-extruierten Folie. [2] |
Schnitt einer co-extruierten Folie, aufgenommen mit einem elektronenmikroskop. [2] |
So
sind die Qualitäten der Folien sehr unterschiedlich. Zeitweise werden
Folien gefertigt die zu Beginn der Fertigung übersättigt werden
und gegen Ende die Farbpigmente verebben. Auch die Lebensdauer bzw. das
Ausbleichen der Farbpigmente ist herstellungsspezifisch. Aber auch die Farbabweichungen verschiedener Produktionschargen spiegelt das Herstellungsverfahren die verwendete Qualitätssicherung und damit die Kosten wieder. |
Name / Typ |
Material |
techn. |
Flammen- hemmende Impreg- nierung |
Nachweis Entflamm- |
Schmelz- punkt |
Kurzeitig Belastung |
Langzeitig Belastung |
Vefahren |
Sonst |
Material- stärke (mm) |
Lee / HT |
Polycarbonat |
PC |
keine Angaben |
1* Soll BS3944 |
220° C |
keine Angaben |
keine Angaben |
beidseitig oberflächen beschichtet |
- |
keine Angaben |
Lee |
Polyester |
keine Angaben |
keine Angaben |
1* Soll BS3944 |
180° C |
keine Angaben |
keine Angaben |
beidseitig oberflächen beschichtet |
- |
keine Angaben |
Rosco Supergel (eng. Roscolux) |
Polycarbonat |
PC |
ja |
DIN 4102 (B1) |
keine Angaben |
225 °C |
160 °C |
Durchgefärbt und mit Lagen abgeschlossen (co-extruiert) |
- |
0,1016 |
Rosco Cinegel (darunter Calcolor, Cinelux und Storaro |
Polyester |
PET Polyethylen-terephthalat |
ja |
Soll BS3944 |
keine Angaben |
300 °C |
125 °C |
Eindiffundiert |
- |
keine Angaben |
Rosco E-Color+ |
Polyester |
PET Polyethylen-terephthalat |
ja |
BS3944 |
keine Angaben |
300 °C |
125 °C |
Ein und beidseitig oberflächen beschichtet |
- |
0,0762 |
GAM |
Polyester |
keine Angabe |
NEIN |
Nein |
250° C |
keine Angabe |
keine Angabe |
Eindiffundiert |
UV-Schutz, bes. intr. für Leuchtstoff-lampen |
0,0508 |
Chris James |
keine Angaben |
keine Angaben |
keine Angaben |
keine Angaben |
keine Angaben |
keine Angaben |
keine Angaben |
Ein und beidseitig oberflächen beschichtet |
- |
keine Angaben |
Cotech |
Polyester |
keine Angabe |
ja |
BS3944 |
185° C |
keine Angabe |
keine Angabe |
beidseitig oberflächen beschichtet |
- |
keine Angabe |
Apollo |
Polyester |
keine Angabe |
NEIN |
Nein |
keine Angabe |
keine Angabe |
keine Angabe |
beidseitig oberflächen beschichtet |
- |
keine Angabe |
1* Trotz wiederholter Nachfrage kein Zugang zu einer Zertifizierung |
Farbfächer | |
Alle Hersteller bieten zur Hilfe bei der Farbauswahl Farbfächer (Swatch-books) an. Jedoch sollte man diese nur zur Begutachtung des Farbtones heranziehen. Eine Folienqualität oder der beliebte Abbrandtest von einer Folie aus einem Swatch-books kann zu falschen Rückschlüssen führen. Denn es ist Praxis, das zur Erstellung der zum Großteil in Handarbeit gefertigten Swatch-books, eine zur Zeit vergriffene Farbfolie, mit der ähnlichen Folie eines anderen Herstellers, aufgefüllt wird, um dem Kunden schnellsten wieder neue Farbfächer zu Verfügung stellen zu können. Denn die Übersicht soll nur dem Farbeindruck vermitteln und nicht ein Qualitätstest ermöglichen. Man kann aber dennoch aus den Swatch-books weiter Informationen beziehen. So findet man z.B. gegen Ende eines Lee Swatch-books eine Übersichtsliste welcher Diffusionsfilter flammenhemmend ist und welcher nicht. Die meisten Beispiele werden mit einer Transmissionskurve (Spektral-Energie-Verteilungs-Kurve) beschrieben. Dabei wird in x Achse die Wellenlänge der Spektralfarben aufsteigend angegeben und in Y-Richtung wird Prozentweise aufgetragen wieviel von dem einfallenden Linienspektrum durch den Filter scheint (Transmision). Weiterhin wird die Transmission über alle Wellenlängen hinweg gemittelt und als Wert angegeben. Mit diesem Wert kann man bei geforderter Beleuchtungsstärke den Einfluß des Farbfilters berechnen. Die Transmissionskurve verhilft dazu die Wirkung des gewählten Filters auf einem pigmentbasierendem Anstrich einzuschätzen. Denn anhand der Kurve kann man sehen mit welcher Intensität die einzelnen Spektren auf den Anstrich fallen. Jetzt liegt es an dem Reflextionsverhalten der verwendeten Farbe welches eingeschränkt gefilterte Spektrum noch reflektiert werden könnte. Ist bei extremen Anwendungen ein hoher Wirkungsgrad unabdingbar, kann man anhand der Kurven z.B. das beste geeignete Leuchtmittel für eine Farbe heraussuchen, dessen Abstrahlspektrum mit der hohen Transmissionen im Kurvenverlauf des Leuchtmittels ähnelt. |
Daten der Swatch-books zum Vergleich, hier Lee, Rosco e-color und Rosco supergel |
Datenblätter | |
Außer
den Swatch-books werden im Web noch Datenblätter angeboten. Lee bietet
über der Swatchbook-Transmissionskurve hinaus noch die Farbskalare
X Y Z sowie die x und y Werte des Farbdreieckes für zwei Lichtquellen.
Weiterhin wird der Faktor des absorbierten Lichtes über das gesamte
Spektrum angegeben. Bei dem Datenblatt von Rosco findet man darüber
hinaus eine genauere Transmisionskurve mit Tabelle die ein Einbinden für
eigene Berechnungen erlaubt. Während Lee seine Parameter für die
Lichtquellen 3200 K Halogen und Normlichtart "C" (6750 K) angiebt,
wartet Rosco mit der Lichtquelle "A-Halogenlicht 2856 K" und "D65-Tageslicht
6500 K" auf. Gegenüber der Normlichtart C unterscheidet sich Normlichtart
D65 vor allem im unsichtbaren Spektrumsteil zwischen 300 und 380 nm die
hier mit einfließen. Weiterhin gibt Rosco statt dem absorbierten Licht das Durchscheinverhältnis (Transmision) an. Zuletzt erhält man Auskunft über Art der Beschichtung, der Dicke der Folie sowie die DIN Material-Bezeichnung und das Erzeugerland. Fehlt noch eine Beschreibung zum Brandverhalten bzw. ob eine Flammenhemmung vorhanden ist, und das Datenblatt wäre perfekt. |
Beispiel Datenblatt von LEE |
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Farbsortierung |
GAM sortiert ihre Farbzusammenstellung nach einem Farbkreis-System mit drei Hierarchien. Der Vorteil dieser nach einer Farbenlehre zusammengestellter Anordnung ist, dass zu jeder gewählten Farbe automatisch die gegenüberliegende Farbe der Kompementärfarbe entspricht. Man spricht bei GAM von Dominierenden Wellenlängen. Diese Angabe zu den Folien dient GAM dazu, dem Designer der seine Farbe im Farbdreieck ausgewählt hat, zusammen mit dem Farbort seiner Lichtquelle mit einer Linie zu verbinden. Läßt man diese Linie weiterlaufen schneidet Sie die Wellenlänge einer Spektralfarbe. So hat der Desingner seine Farbe mit 100% Sättigung gefunden und kann sich nun die Passende Folie aussuchen. Für die Farben auf der Linie unterhalb der Spekralfarben, wird der Wert der Spektralfarbe eingesetzt und mit einem Minus versehen. Weiterhin beginnen die Farbgruppen immer mit der selben Bezeichnungszahl. Somit bietet GAM für den Designer die übersichtlichste Darstellungsform zur Auswahl einer Farbe an. |
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Lee
und Rosco E-Color basieren auf dem selben Cinemoid-Farbsystem und weisen
sogar identische Farbnummern auf. Fast jeder Hersteller bietet für
variierende Farbsysteme Vergleichstabellen an, damit man einfach auf die
Mitbewerberprodukte verzichten könnte. Dabei wird auch zwischen bis
zu 10% ähnlichen Farben, Gleichen Farben bis auf die Sättigung
und Kombinationsfarben durch überlagern zweier Filter unterschieden. Darüber bietet Lee insbesondere für Newcomer fertige Farbzusammenstellungen an, die je nach Einsatzschwerpunkt ausgewählt werden können. |
Mired Shift |
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Ein Kelvin
entspricht 1.000.000 / Mired |
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Über diese Umrechnung kann nun für jede Quelle der entsprechende Filter ausgesucht werden um die Passende Farbkorrektur zu errreichen. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hier sein nochmals erwähnt, das die Farbtemperaturangabe für Kontinumstrahler gilt. Entladungslampen die in die Gruppe der Linienstrahler gehören haben nur eine ähnliche Farbtemperatur (Correlated Color Temperatur CCT), die auf Vergleichslinien zur Farbtemperatur liegen. Je größer der Abstand zur Farbtemperaturlinie des schwarzen Körpers (Kontiniumstrahler) ist, umso stärker verschieben einzelne Spektrallinien die Farbe und lassen auf eine schlechte Farbwiedergabe rückschließen. Die Angabe von der Farbtemperatur in Kelvin bei Entladungslampen ist im Zusammenhang mit Farbfolien nicht gut geeignet. Man benutzt hier den Vektorbetrag der betreffenden Farbe (CC-Value), der hier die Verschiebung der Grundfarben von 0-100 beschreibt. So weist ein 1/2 Plusgreen Filter ein CC Green Value von 15 G (Green) auf und ein 1/4 Plusgreen ein CC Green Value von 7,5 G. Noch besser wäre die Betrachtung der Transmissionskurven. Denn eine Transmission einer Farbe durch einen Filter kann nur erfolgen wenn die Quelle diese Farbe auch emmitiert. Dies ist auch ein Grund warum die besten Farbergebnisse mit Kontiniumstrahlern wie dem Hallogenleuchtmittel erzielt werden. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Technische
Filter |
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Praxis Betrachtet man die Folien der verschiedenen Hersteller im Farbfächer, so ist man verleitet nur den Preis und die verfügbare Farbe in die Kaufentscheidung mit einzubeziehen. Aber im Betrieb unterscheiden sich die verschiedenen Herstellungsmethoden doch erheblich. So ist das Brandverhalten in unseren Theatern gottlob immer ein Thema, und wenn man die Reste der brennend abtropfende Farbfolien betrachtet die von einem PAR 64 befestigt war, sollte man schon zur Sicherheit seiner Spielstätte nur Folien einsetzen von denen man das versprochene Brandverhalten auch mit einem Zertifikat nach deutschen Regeln der Technik, nachweisen kann. Das Britische Zertifikat BS 3944:pt 1 1992 ist zur Zeit in Revision und soll dabei verschärft werden. Die BS 3944 ist nicht mit den Europäischen Standards oder der DIN harmonisiert. So gesehen ist man in Deutschland nur mit der DIN 4102 Klasse B1 auf der absolut sicheren Seite. In Frankreich benötigt man dann eine M1 und in Italien ein C1. Nur bei Rosco ist das Prüfzeugnis incl. den Ergebnissen der Brandschachtversuche der Schwerentflammbarkeit nach DIN 4102-01 für Supergel erhältlich. Das BS 3944 Zertifikat wurde uns für die Filtersorte E-Color+ (Rosco) und Cotech zugesandt. Alle weitere Anfragen verliefen wohl im "Löschsand". Betrachtet man nur die Lebensdauer, ist es bestimmt schon vorgekommen das eine Folie noch nicht einmal nach 30 Sekunden bereits in der Mitte ausgeblichen war. Dies kann einmal daran liegen, das die Folie genau im zweiten Brennpunkt des Scheinwerfers liegt. Eine Fokusverstellung oder das Verschieben des Filters zur oder von der Linse weg bringt Abhilfe. Natürlich bleichen dunkle Farben schneller aus als helle, da die Pigmente das Licht absorbieren und damit die Energie aufnehmen. Das Objekt wird heiß, die Pigmente verdampfen der Filter bleicht aus. Und je dunklblauer der Filter ist, um so mehr langwellige Spektren aus dem Wärmebereich müssen absorbiert werden. |
Rest einer abgetropften Farbfolie |
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Werden
Farbfolien in Rollenfarbwechslern eingesetzt, so sollte als vorbeugende
Maßnahme keine Folien-strings verwendet werden, die aus Folien mit
aufgetragen Farbpigmenten unterschiedlicher Hersteller bestehen. Sonst
kann es vorkommen, das die Folie an sich zwar Ihren Erwartungen entspricht,
aber die Farbpigmente durch das übereinanderliegen, der Temperaturbelastung
und der verschiedenen Lösungsmittel eines Rollenfarbwechslers miteinander
"verkochen" und zusammenkleben.
Da die verschiedenen Farbwechsler unterschiedliche Zugspannung aufbauen aber auch unterschiedlich in der elektronischen Beschaltung sind, kann es durchaus vorkommen, das ein Verkleben der Folie auch den Ausfall eines Antriebsmotor des Rollenfarbwechslers zur Folge hat. So gesehen ist eine aufwendig gefertigte Folie oder ein Farbwechsler der eine Blockierung des Antriebes erkennt sicher Ihren Preis wert - eben letztendlich Preiswerter. Die dicke der Folie spielt in der Lebensdauer eine untergeordnete Rolle. Sie ist in erster Linie entscheidend über eine Geräuschemmision bei Luftbewegung. So sind extrem dünne Folien im Wind schneller am schwingen und erzeugen so Nebengeräusche als dicke Folien, die dann bei großen Studioscheinwerfern bevorzugt vor die Torklappen mit hölzernen Wäscheklammern gespannt werden. |
Ablösen, Anhaften von Farbpigmenten im String Pigmente der übereinanderliegenden Folien verkleben stärker als das Trägermaterial fest ist. |
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Ein Wachstift eignet sich Ideal zum Kennzeichnen der Folien |