CN100348957C - 为多层涂料的一层或多层选择配方的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种为修补用多层涂料的一层或多层选择配方的方法，该多层涂料包含施于基材上的底漆、至少一层底涂层或面漆和任选地，透明涂层，该方法包括以下步骤：提供涉及一组配方和/或涉及多层涂料的底漆成分和优选一层或多层底涂层或面漆成分的色度数据的数据库；将待修补物体的色度数据输入可以进入所述数据库的计算机；借助该数据库确定底漆和任选地，一层或多层底涂层或面漆层的配方，以使用尽可能最少量的涂料使待施涂的多层涂料的最终颜色与待修补物体的颜色匹配。

Description

为多层涂料的一层或多层选择配方的方法

本发明涉及一种为修补用多层涂料选择涂层配方的方法。这种多层涂料通常包含施于基材上的底漆和至少一层涂层。用于汽车修补时，顶层通常为透明涂层，下面的涂层为所谓的底涂层。如果不使用透明涂层，则顶层通常被称作面漆。该底漆和涂层的配方以使固化的多层涂料的最终颜色与待修补物体如汽车的颜色精密匹配，同时使所需涂料的用量最小的方式确定。

WO 97/43052公开了一种底漆选择方法，它使用一种在干燥状态下的反射率与在面漆的最小吸收波长下测量的面漆反射率相同的灰色底漆。底漆中仅有灰色调适应底涂层的颜色。

此外，已经知道使用有色底漆，如荷兰Sassenheim的Akzo NobelCoatings出售的Colorbuild^底漆。所选底漆的颜色应在某种程度上与待修补物体的颜色匹配。然后，可以施涂与待修补汽车的颜色匹配的面漆或底涂层。由于底漆的精密颜色匹配，面漆或底涂层的需要量降低。该体系的缺点是仅有有限数量的底漆颜色可供使用。然而该数量有限的可用颜色也需要大量存储空间。

US 4,552,780公开了一种在有色中间涂层上施涂不完全遮盖的面漆的方法。它没有提示选用同时与待修补物体的原色匹配的底漆和底涂层或面漆的组合。

本发明的目的在于提供一种如开篇段落中公开的方法，它可以进一步降低完全遮盖所需的涂料用量。

采用包括以下步骤的方法可以实现本发明的目的：

●提供一个或多个涉及一组配方和/或涉及底漆成分和底涂层或面漆层成分的色度数据的数据库；

●将待修补物体的色度数据输入可以进入所述数据库的计算机；

●借助该数据库确定多层涂料的底漆和其他层的配方，以使用尽可能最少量的涂料使待施涂的多层涂料的最终颜色与待修补物体的颜色匹配。

这样可以进一步降低所需涂料的用量，同时与待修补物体的颜色的匹配至少刚好与现有技术一样精密。

优选的配方可以通过从一组给定的预先确定的配方中选择而确定，或通过从一组可用成分的数据计算优选配方而确定。这些成分可以包括基础漆、基料、颜料浆和调色剂等。其中一些成分如调色剂可以用于底漆配方以及底涂层或面漆配方中。

如果配方通过基于可用成分的色度数据计算来确定，则可以就地生产配方。

样品的色度数据可以通过例如输入明确的色码而提供。另外，或者额外地，可以使用色度测试装置如分光光度计或相关装置提供该色度数据。合适的装置例如是可从荷兰Sassenheim的Akzo Nobel Coatings购得的Automatchic^***。其他合适的装置包括MacBeth Color-Eye^3000、BYK-Gardner^9300手提式分光光度计和X-Rite^MA-58分光光度计。如果需要的话，可以结合待修补汽车的商标提供色度数据。

优选将国际照明委员会(CIE)提议的CIE Lab坐标系的L^*，a^*，b^*参数用作色度数据。参数“a^*”位于红-绿轴上，参数“b^*”位于黄-蓝轴上，而参数“L^*”位于亮度轴上。但是如果需要的话，也可以使用其他颜色坐标系，例如CIE Luv坐标系。

如果例如从一组可用成分的数据计算颜色，则在确定底漆或底涂层配方时可以使用根据Kubelka和Munk理论的K和S参数(P.Kubelka和F.Munk，“Ein Beitrag zur Optik der Farbanstriche”，Z.tech.Physik.，第12版，第593页，1931)。参数K表示吸收因子，参数S表示散射因子。

本发明的选择方法可仅用于底漆配方，并配合使用与待修补物体颜色匹配的面漆或底涂层。但是，优选选择多层涂料的多个涂层的配方，优选所有涂层的配方，以使整个待施涂多层涂料的最终颜色与样品颜色匹配。这样使多层涂料整体得到优化。因为不需要顶层完全遮盖，所以下面的涂层的颜色仍旧可见并影响最终颜色。可以使用几乎不互相混溶的颜料的组合。例如第一底涂层可以包含随角异色效应颜料如金属颜料和珠光颜料，而第二底涂层或面漆层包含单色颜料。由于底涂层或面漆不必完全遮盖且在一定程度上可以看见位于下面的涂层，因此当使用底涂层或面漆作为唯一的有色涂层时可以形成不可再现的颜色。

由于从不同观察角度和照明角度都要求已修补物体与原样品的颜色匹配尽可能精密，所以优选从几个角度测量待修补物体的色度数据且优选该数据库包括涉及待在这些角度下选择或确定的组成的色度数据的数据。优选三个或三个以上的角度。

如果选择或计算与面漆或底涂层调色剂混合的底漆配方，则具有额外的优点。这样可以减少存储的底漆配方的数量。

以下实施例进一步说明本发明。

实施例1

附图1说明本发明底漆选择***的方框图。该***包括类型本身已知的便携式测色计1。测色计1用于测量待重涂以修补的汽车的涂层的颜色并确定其L^*，a^*，b^*值。测色计1包括传感器2、用于处理测量到的数据的数据处理单元3、用于向用户显示测定的L^*，a^*，b^*值的显示器4(例如可以是个人计算机屏幕)以及向计算机6传输L^*，a^*，b^*值的接口5。测量完汽车的颜色后，测色计1通过连接件7与计算机6连接，连接件7可以是电缆或可以是无线的，如经由红外传输。计算机6一方面通过接口8来控制混色机9，另一方面通过调制解调器10、电话线11和第二调制解调器12与中央数据处理装置13连通。这种连接可以是Internet连接或是另一网络连接，或者它可以仅仅是暂时的或永久的双向连接。中央数据处理装置13可以进入第一数据库14，该数据库包括许多颜色配方的L^*，a^*，b^*值，这些配方包括所有可用底漆配方以及许多底涂层配方。如果需要的话，中央数据处理装置13也可以进入第二数据库15，该数据库包括底漆配方的K和S值以及用于对标准底漆配方追加着色(additional tinting)的许多颜料浆和/或底涂层调色剂的K和S值。

当测量待重涂汽车的颜色时，由测色计1的传感器2生成输入数据，并将它传送入该测色计的数据处理单元3以确定L^*，a^*，b^*值。这些值被显示在测色计1的显示器4上。用户可以通过重复测量和比较所显示的值对L^*，a^*，b^*值进行检查。测量完后，用户可以将测色计1传输给计算机6，并用连接电缆7将测色计1的接口5与计算机6连接。连接以后，数据处理单元3将L^*，a^*，b^*值发送给计算机6。在用户的命令下，计算机6通过调制解调器8和10以及传输线9打开与中央处理装置13的数据交换连接。中央数据处理装置13运行程序，对一组预先配制的底漆计算色差dEab，该色差由两组L^*，a^*，b^*值计算得到，一组是测量的待匹配汽车原色的L^*，a^*，b^*值，另一组是包含一层与汽车原色匹配的底涂层的体系的L^*，a^*，b^*值(该底涂层施涂在计算过的底漆层上)。对于各底漆计算完全遮盖所需的最小底涂层厚度。选择给出最小涂层厚度的配方。若该最小涂层厚度低于预定的限度，则将选定的底漆配方传输给计算机6，计算机6将该配方传送到混色机9。混色机9是本身已知的标准设备，它用来从有限数量的基础漆和一组颜料浆调制底漆配方。基于从中央数据处理装置13输出的数据，混色机9将所需的基础漆与所需的颜料浆混合，产生出选定的底漆配方。若该最小涂层厚度大于预定的限度，则中央数据处理装置13从第二数据库15读出选定底漆的K和S值，将它们与一种或多种颜料浆的K和S值结合起来，计算出选定底漆配方和附加颜料浆的混合物的L^*，a^*，b^*值，接着计算出完全遮盖所需的最小涂层厚度。对由选定底漆配方和附加着色剂组成的配方进行反复配制，以使最终的最小涂层厚度降到预定限度以下。当通过该限度后，将适配的配方输送给计算机6，再把它输送给混色机以生产新底漆配方。

实施例2，对比例A、B和C

以下计算表明与常规白色底漆相比或者与在干燥状态下的反射率与在面漆的最小吸收波长下测量的面漆反射率相同的灰色底漆相比，根据本发明选择底漆时，可以减少重涂汽车时所施涂的底涂层的涂层厚度。

红色汽车的车门在受损后需要进行重涂。选择与汽车原色匹配的底涂层。底涂层的颜色可以由根据Kubelka-Munk遮盖模型的K和S值以及反射光谱来表示，如表1所示。

表1-底涂层的K和S值以及反射光谱

	400	420	440	460	480	500	520	540
									K底涂层S底涂层R底涂层	1.5340.1940.056	1.5470.1980.057	1.5900.2030.057	1.6400.2060.056	1.6860.2110.056	1.6990.2220.058	1.5620.2290.064	1.1570.2380.086

	560	580	600	620	640	660	680	700
									K底涂层S底涂层R底涂层	0.6390.2700.152	0.2290.3100.317	0.0670.3240.531	0.0320.3160.640	0.0270.3260.668	0.0270.3260.669	0.0270.3240.666	0.0280.3250.663

所用的底漆选择***还包括可以进入对应于一组调色剂的K和S值数据库的计算机。可以基于该数据库配制底漆。例如该数据库可以包括以下三种由其K和S值表征的调色剂配方。

表2-调色剂配方

	400	420	440	460	480	500	520	540
									K白色调色剂	0.180	0.026	0.024	0.024	0.024	0.024	0.025	0.025
S白色调色剂	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000
									K黑色调色剂	2.481	2.285	2.265	2.272	2.307	2.347	2.394	2.430
S黑色调色剂	0.074	0.066	0.061	0.056	0.052	0.051	0.047	0.042
									K红色调色剂	1.724	1.744	1.790	1.844	1.894	1.910	1.765	1.335
S红色调色剂	0.109	0.113	0.119	0.122	0.127	0.139	0.146	0.155

	560	580	600	620	640	660	680	700
									K白色调色剂	0.026	0.026	0.026	0.027	0.028	0.029	0.029	0.030
S白色调色剂	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000	1.000
									K黑色调色剂	2.499	2.524	2.557	2.619	2.683	2.763	2.836	2.915
S黑色调色剂	0.045	0.040	0.040	0.032	0.030	0.029	0.029	0.028
									K红色调色剂	0.784	0.347	0.176	0.141	0.138	0.141	0.145	0.149
S红色调色剂	0.189	0.232	0.247	0.238	0.249	0.249	0.247	0.248

对于对比例A和B，分别基于表2的纯白色和纯黑色调色剂配制白色底漆和黑色底漆。对于对比例C，按照WO 97/43052的现有技术方法基于白色与黑色调色剂的混合物配制灰色底漆。为了配制这种灰色底漆，首先确定对应于底涂层的最小K值的波长。根据表1，该波长为660nm。在该波长下的反射率为R＝0.669。选择灰色底漆配方，其为表2的98％白色调色剂与2％黑色调色剂的混合物，具有大约相同的反射率，即R＝0.67。

对于实施例2，基于表2的调色剂配制一组三种红色底漆。第一种红色底漆配方为60％白色调色剂与40％红色调色剂的混合物。第二种红色底漆配方为35％白色调色剂与65％红色调色剂的混合物。第三种红色底漆为10％白色调色剂与90％红色调色剂的混合物。相对表1中遮盖性底涂层的L^*，a^*，b^*值，第三种底漆具有最小的dEab值。

可以计算每种底漆的反射光谱。使用用于固体的Kubelka-Munk模型计算遮盖层和非遮盖层的理论反射值R_t的公式如下：

$R_t\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{(A+B)*((A-B)-R_g\left(\mathrm{\λ}\right))e^{-2\mathrm{BS}\left(\mathrm{\λ}\right)D}-((A+B)-R_g\left(\mathrm{\λ}\right))*(A-B)}{((A-B)-R_g\left(\mathrm{\λ}\right))e^{-2\mathrm{BS}\left(\mathrm{\λ}\right)D}-((A+B)-R_g\left(\mathrm{\λ}\right))}$

其中：A＝K(λ)/S(λ)+1

      B＝((K(λ)/S(λ))²+2*K(λ)/S(λ))^0.5

      D＝涂层厚度

      λ＝波长

      R_t(λ)＝理论反射值

      R_g(λ)＝背景反射率

      S(λ)＝涂层在波长λ处的散射因子

      K(λ)＝涂层在波长λ处的吸收因子

底漆配方的反射值如表3所示，其中R_白色为对比例A的白色底漆的反射率，R_黑色为对比例B的黑色底漆的反射率，R_灰色为对比例C的灰色底漆的反射率。R_红色1、R_红色2和R_红色3为实施例2的底漆的反射率。

表3-底漆的反射值(遮盖)

	400	420	440	460	480	500	520	540
									R白色R黑色R灰色R红色1R红色2R红色3	0.5530.0140.5140.2360.1340.056	0.7950.0140.6840.2530.1380.057	0.8050.0130.6900.2500.1360.057	0.8050.0120.6900.2460.1340.056	0.8040.0110.6880.2420.1320.056	0.8030.0110.6860.2420.1320.058	0.8010.0100.6830.2540.1420.064	0.8000.0090.6810.2980.1750.084

	560	580	600	620	640	660	680	700
									R白色R黑色R灰色R红色1R红色2R红色3	0.7970.0090.6780.3860.2540.141	0.7960.0080.6760.5190.3930.265	0.7950.0080.6740.6120.5060.382	0.7930.0060.6710.6360.5370.415	0.7900.0050.6680.6380.5410.424	0.7870.0050.6640.6340.5380.420	0.7850.0050.6600.6310.5330.415	0.7820.0050.6570.6270.5290.411

为了确定底漆的L^*，a^*，b^*值，可以选取一个实际的涂层厚度D，从而将该公式简化成Kubelka-Munk遮盖模型R_t(λ)＝A-B，其中A和B如上所定义。可以用易为熟练技术人员所知的方法由R_t(λ)值计算L^*，a^*，b^*值，正如任何有关色度测量的标准参考书所描述的，例如如Measuring Colour，R.W.G.Hunt，第2章，1987，Ellis Horwood Ltd.，Chichester，ISBN0-7458-0125-0所述，该参考书在此引作参考。

两种不同颜色之间的色差以dEab表达，其可以用以下方法计算：

$\mathrm{dEab}=\sqrt{({\mathrm{dL}}^2+{\mathrm{da}}^2+{\mathrm{db}}^2)}$

其中dL^*为L^*值之差，da^*为a^*值之差，db^*为b^*值之差。基于此方程和上述Kubelka-Munk模型，可以对各底漆计算出完全遮盖所需的最小底涂层厚度D。完全遮盖被定义为与一层无限厚度的相同底涂层相比给出的色差dEab≤0.1的遮盖程度。

在实施例2中计算出第一红色底漆要求底涂层厚度为6.4μm，而第二红色底漆要求底涂层厚度为14.2μm，第三底漆要求底涂层厚度为16.4μm。因此选择第一红色底漆。

在对比例A中，计算出在白色底漆上所需的最小底涂层厚度为16.1μm。这意味着达到相同遮盖程度需要的底漆大约为2.5倍。与要求最小底涂层厚度为18.8μm的对比例B的黑色底漆相比，差别甚至更大。对比例C的灰色底漆要求最小底涂层厚度为10.3μm，仍比用本发明方法时的底涂层厚度大大约1.6μm。

Claims (8)

1.一种为修补用多层涂料选择涂层配方的方法，该多层涂料包含施于基材上的底漆、至少一层底涂层或面漆，该方法包括以下步骤：

·提供一个或多个涉及一组配方或涉及底漆成分和底涂层或面漆层成分或涉及一组配方和涉及底漆成分和底涂层或面漆层成分的色度数据的数据库；

·将待修补物体的色度数据输入可以进入所述数据库的计算机；

·借助该数据库确定多层涂料的底漆和其他层的配方，通过允许下面的涂层的颜色仍旧可见并影响最终颜色，以使用尽可能最少量的涂料使待施涂的多层涂料的最终颜色与待修补物体的颜色匹配。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于通过从一组给定的预先确定的配方中选择而确定配方。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于通过从一组可用成分的K和S值数据计算而确定配方，其中K值表示根据Kubelka和Munk理论的吸收因子，S值表示根据Kubelka和Munk理论的散射因子。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于选择或计算与待修补物体的颜色精密匹配的底漆。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于从几个角度测量待修补物体的色度数据而且该数据库包括涉及待在这些角度下选择或确定的组成的色度数据的数据。

6.根据权利要求1的方法，其特征在于选择或计算与面漆或底涂层调色剂混合的底漆配方。

7.根据权利要求1的方法，其特征在于该数据库中的色度数据包括根据CIE Lab坐标系的L^*，a^*，b^*参数。

8.根据权利要求1的方法，其特征在于所述多层涂料包含施于基材上的底漆、至少一层底涂层或面漆和透明涂层。