利用濕色測量預測涂料成分中的粗薄片的量的方法

利用濕色測量預測涂料成分中的粗薄片的量的方法
【專利摘要】本發明關注于用于預測存在于涂料成分，比如汽車OEM或修補漆中的粗薄片比如金屬鋁薄片的量的方法。所述方法包括通過利用本發明的隨角異色性預測設備來測量應用在測試基底上的一層涂料成分的隨角異色性。在使加入到成分中的一種或更多種不同種類的粗薄片的量變化的情況下重復所述方法，并在圖表上繪制隨角異色性相對于存在于涂料成分中的粗薄片的量，并且隨后通過利用曲線擬合方程，獲得薄片量預測曲線。隨后通過測量標涂料成分的濕層的隨角異色性，利用薄片量預測曲線，能夠預測存在于目標涂料成分中的粗薄片的量。該方法在涂料成分，比如汽車OEM和修補漆的制造期間最有用。
【專利說明】利用濕色測量預測涂料成分中的粗薄片的量的方法

【技術領域】
[0001]本發明關注于一種預測散布在由應用在基底上的一層涂料成分得到的涂料中的粗薄片的量的方法，其中所述涂料成分包含粗薄片和細薄片的組合。方法更特別地關注于一種在制造修補漆的時候在實時基礎上預測將由汽車OEM和這樣的修補漆得到的涂料中所散布的粗薄片的量的質量保證方法。

【背景技術】
[0002]典型地在涂料成分，比如包含汽車OEM或修補漆的薄片的制造期間，不時地獲取正在制造的這樣的涂料成分的等分部分，將等分部分在測試基底上應用成想要的厚度的層，被干燥和/或固化成涂料，并且測量其隨角異色性(flop)以檢查涂料中的粗薄片的散布。隨后調整處理參數，并且重復上述測試過程直到被調整的涂料成分滿足想要的粗薄片散布要求為止。
[0003]上面提到的測試過程不僅費時和麻煩，而且還造成制造處理中的頻繁中斷。結果，可能不利地影響所得到的涂料成分的批次到批次間質量。于是，存在對于開發一種能夠仍然在制造涂料成分的時候就能預測由所述涂料成分得到的涂料中的粗薄片的散布，以使得能夠在實時基礎上容易地調整制造處理以得到想要的薄片散布的方法的需要。


【發明內容】

[0004]本發明關注于一種用于預測目標涂料成分中的粗薄片的量的方法，包括:
(a)向薄片預測設備的容器中加入Stl涂料成分，S0涂料成分包括基于100重量份數的所述Stl涂料成分的Ftl重量份數的所述粗薄片；
(b)從所述容器中的開口把所述Stl涂料成分分布在測試基底上以在測試基底上產生大體均勻厚度的U層；
(c)把來自光源的成預設的入射角的具有預設的強度的光束投射在所述Ltl層上；
(d)利用光學測量儀器，測量以預設的反射角從所述Ltl層反射的所述束的Btl隨角異色性；
(e)把所述Ltl層的所述Btl隨角異色性存儲在計算機的計算機可用存儲介質中；
(f)針對S1到Sn涂料成分，重復所述步驟(a)到(f)以確定L1到Ln層的B1到Bn隨角異色性，其中η的范圍為I到100，所述S1到Sn涂料成分分別包括基于100重量份數的所述S1到Sn涂料成分的F1到Fn重量份數的所述粗薄片；
(g)定位圖表上的在所述圖表的X軸上的所述Ltl到Ln層的所述Btl到Bn隨角異色性與在所述圖表的Y軸上的所述粗薄片的所述Ftl到Fn重量份數相交的位置處的相交點；
(h)利用曲線擬合方程在所述圖表上產生薄片量預測曲線；
(i)從所述容器在所述測試基底上分布所述目標涂料成分的所述大體均勻厚度的Lt層，其中所述目標涂料成分包含所述粗薄片；
U)把來自所述光源的成所述預設的入射角并且處于所述預設的強度的光束投射到所述Lt層上；
(k)利用所述光學測量設備測量以所述預設的反射角從所述Lt層反射的所述束的&隨角異色性；
(I)在所述圖表的所述X軸上定位所述Lt層的所述Bt隨角異色性；
(η)在所述薄片量預測曲線上定位與所述圖表的所述X軸上的所述Bt隨角異色性相交的相交點；和
(P)通過定位在所述圖表的所述Y軸上的與所述薄片量預測曲線上的所述相交點相交的Υτ，來預測包含在所述目標成分中的所述粗薄片的量，所述薄片量預測曲線上的所述相交點與所述圖表的所述X軸上的所述Bt相交。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1和圖2寬泛地圖解本發明的薄片量預測設備的實施例之一。
[0006]圖3寬泛地圖解由本發明的薄片量預測方法產生的薄片量預測曲線。

【具體實施方式】
[0007]如這里所定義:
“薄片”意味著在表現出隨角異色性的涂料成分中利用的常規薄片，比如常規的云母薄片，金屬薄片，比如鋁薄片，有機薄片，或者它們的成分。優選為鋁薄片。
[0008]“涂料成分”意味著包含向應用在基底，比如汽車車身、保險杠或擋泥板上的涂料成分提供光亮外觀(即，隨角異色性)的粗薄片和細薄片的混合物的涂料成分。“隨角異色性”意味著隨著觀察角度的改變，即，從90°到180°的改變，諸如金屬鋁薄片之類的薄片的明亮度或亮度的視覺改變。從亮外觀到暗外觀的視覺改變越大，隨角異色性越好。隨角異色性加強了汽車的直線和曲線；于是，隨角異色性在達到涂料的這種被追求的外觀方面非常重要。包含金屬薄片，比如鋁薄片的汽車涂料成分通常用于獲得在特性上所尋求的有光澤的光亮外觀。涂料成分中的粗薄片的量越高，由所述涂料成分得到的涂料的隨角異色性越高，反之亦然。然而，如果有人過多地增加粗薄片和細薄片的混合物中的粗薄片的量，并且過多地減少粗薄片和細薄片的所述混合物中的細薄片的量，即，大部分是粗薄片而細薄片很少，那么可能會不利地影響由涂料成分得到的涂料的涂料性質，比如失去涂料的遮蓋能力，增加的縮孔程度，增加程度的橘皮等。通過控制金屬涂料成分中的粗薄片和細薄片的混合物中的粗薄片的量，可以使前述的對涂料性質的不利影響最小化。包括在涂料成分的薄片混合物中的粗薄片的大小可以在從25微米到2000微米的范圍內，優選為從25微米到500微米，并且更優選為25微米到100微米。包括在涂料成分的薄片混合物中的細薄片的大小可以在從I微米到20微米的范圍內，并且優選為從5微米到20微米。在典型的涂料成分處理中，涂料成分的各種組分，比如顏料、薄片、粘結劑聚合物、溶劑等被混合并且有時在球形碾碎機中被研磨。作為這樣的研磨或混合處理的結果，能夠減少更粗的薄片的大小。于是，變得難以預測在這樣的制造處理結束時仍然存在的粗薄片的量。于是，通過在作成涂料成分的時候確認存在于涂料成分中的粗薄片的量，能夠在制造期間實時地調整處理參數以最終達成包含想要的量的粗薄片的涂料成分。
[0009]當直接測量時，來自處于其濕狀態的涂料成分的層的隨角異色性能夠與當這樣的層干燥和/或固化成涂料時能夠得到的隨角異色性關聯。然而，由于歸因于溶劑從涂料成分的濕層蒸發和/或涂料成分的濕層的交聯，所述涂料成分的濕層的光學性質不斷改變，因此很難使這樣的濕的光學性質測量結果與一旦所述濕層干燥和/或固化成涂料而由該層得到的涂料的隨角異色性相關聯。本發明的方法和設備提供用以達成上述關聯的解決方案。
[0010]適合于本發明的方法的隨角異色性預測設備之一包括圖1和圖2中所示的設備I。設備I包括由放置在支撐架6上的驅動器4，比如電馬達旋轉的測試基底2 (優選是圓盤)。安裝在驅動器4的軸上的測試基底2可被放置在水平位置或者垂直位置。圖1和圖2中所示的設備2的測試基底2被垂直放置，這是優選的。測試基底2可由任何適合的材料，比如鋼、塑料或鋁制成。測試基底2的表面優選地具有和例如汽車車身或汽車保險杠相同的平滑度，以使得獲得的結果如同接近于將會在相似的漆應用條件下獲得的結果。
[0011]如圖1中所示，設備I具備鄰近測試基底2放置的容器8。容器8具有開口 10 (優選為狹縫)，當被倒入容器8中時，涂料成分(Stl) 12可通過開口 10而作為大體均勻厚度的Ltl層14被應用在測試基底2的表面上的測量區域16上。用于產生Ltl層14的涂料成分(Stl) 12包含基于100重量份數的涂料成分(Stl) 12的Ftl重量份數的粗薄片。當測試基底2被驅動器4旋轉(優選約1/4轉)時創建Ltl層14。開口 10鄰近基底2以使得在開口 10和基底2之間所得到的間隙控制Ltl層的厚度。典型地，Ltl層具備范圍可以在從6微米到2300微米的厚度。
[0012]本發明的隨角異色性預測設備I包括常規的光學測量機構16，所述光學測量機構16具備常規平行光管，用于產生能夠從常規光源22被投射到測試區域16上的成預設的角度的具有預設的強度的光束20。隨后利用常規的光學測量儀器26，比如由大瀑布城(密歇根)的X-Rite供應的MA-68隨角異色性測量設備，能夠測量離開Ltl層14的光束20的B。隨角異色性24。可以利用任意的入射角和反射角。然而，典型地采用60°的反射角，并且優選地在存在Ltl層14的光學特性的顯著改變之前測量反射，Ltl層14的光學特性取決于從其產生Ltl層14的涂料成分的物理和化學性質。因此，涂料成分中的溶劑的含量越高，期間能夠測量隨角異色性的窗口越長，反之亦然。作為清漆的涂料成分(包含溶解在溶劑中的高分子量非反應的粘結劑聚合物的那些涂料成分)典型地將具有比作為瓷漆的涂料成分(包含粘結劑聚合物(包含反應基團)的的那些涂料成分，所述反應基團與在被應用為基底上的層之前混合的交聯劑上的交聯基團化學反應)更長的測量窗口。典型地，在Ltl層14被應用在測試基底2上之后的2秒到2分鐘內測量隨角異色性。
[0013]用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置被用于引起常規計算機把Ltl層14的Btl隨角異色性24存儲在計算機(圖1中未示出)的計算機可用存儲介質中。計算機優選地與光學測量儀器26通信。如果想要的話，則計算機可以與遠程計算機，比如用于從連接到本發明的隨角異色性預測設備的一個或更多個計算機收集信息的現場外計算機通信。
[0014]如果想要的話，那么在測量Ltl層的Btl隨角異色性之后，可以利用驅動器4進一步旋轉基底2，以利用刮刀28把涂料刮到廢物容器30中，并且隨后可以清潔基底2。替換地，在測量Btl隨角異色性之后，可以取下基底2 ;從基底2刮掉Ltl層并且隨后清潔基底2以用于下一步驟。
[0015]隨后按照S1, S2,...Sn(η在I到100的范圍內，優選為2到50，并且更優選5到20)涂料成分12的順序重復上述過程，S1, S2,…Sn涂料成分12包含范圍從F1到Fn重量份數(按每100重量份數的涂料成分計)的增加的量的一種或更多種粗薄片。可以優選地按適合設定量來增加加入到涂料成分中的薄片的增加量，比如在每100重量份數的涂料成分中的0.001，0.01，0.1,0.5，I，5，10，15重量份數，其中Ftl范圍在從0.001重量份數到5重量份數(按每100重量份數的涂料成分計)，并且Fn范圍在從5.1重量份數到60重量份數(按每100重量份數的涂料成分計)。薄片組合中的粗薄片和細薄片的比例可以在從98/2到50/50的范圍內。如上面描述那樣，測量來自L1層14 (L1層14來自S1涂料成分)的B1隨角異色性24，并且用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置被用于引起計算機把L1層14的&隨角異色性24存儲在計算機的計算機可用存儲介質中。重復該處理，直到來自Ln層14 (Ln層14來自涂料成分12?)的Bn隨角異色性被測量并被存儲在計算機的計算機可用存儲介質中為止。
[0016]用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置被用于引起計算機在圖表上定位在圖表的X軸上的Ltl到Ln層14的Btl到Bn隨角異色性與在圖表的Y軸上的分別基于Stl到Sn涂料成分的粗薄片的Ftl到Fn重量份數相交的位置處的相交點。用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置隨后被用于引起計算機利用曲線擬合方程在圖表上產生薄片量預測曲線。優選地曲線擬合方程是二次多項式方程。更優選的二次多項式方程為下式:
隨角異色性 Y = a (Bn) 2+b (Bn)+c(I)
R2=Z(2)
其中所述常數a、b、c和R2是用曲線擬合處理，比如在由雷蒙德(華盛頓)的微軟公司供應的Microsoft Office Excel? 2003中描述的曲線擬合處理確定的。Z是曲線擬合接近圖表上的實驗數據點的程度的統計度量。當Z等于I時，認為是理想的擬合，即，所有的實驗數據點都被置于擬合曲線上。所有必需并且有關的信息被存儲在計算機可用存儲介質上。
[0017]如果想要的話，圖表上的隨角異色性量預測曲線可被顯示在常規監視器上，和/或借助常規打印機打印在紙上，所述監視器和打印機兩者都與計算機通信。一旦產生了圖表上的隨角異色性量預測曲線，用戶就可利用本發明的隨角異色性預測設備預測包含已知或未知量的一種或更多種薄片的目標涂料成分的隨角異色性，而不用經歷把層固化成涂料的麻煩并且費時的處理。在允許涂料成分的制造商迅速調整涂料成分的配料，以確保所得到的涂料成分具有想要的隨角異色性的生產設置中，可以利用分布在本發明的隨角異色性量預測設備I的基底2上的來自目標涂料成分的Lt層14 (也已知為目標層)，Lt層14優選地具有與在創建隨角異色性量預測曲線中利用的各層相同的大體均勻的厚度。
[0018]如上面描述那樣，測量來自1^層14 (Lt層14來自目標涂料成分)的Bt反射24，并且用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置被用于引起計算機把Lt層14的Bt隨角異色性24存儲在計算機的計算機可用存儲介質中。
[0019]用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置被用于引起計算機定位在圖表的X軸上的Lt層的Bt隨角異色性。用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置被用于引起計算機定位薄片量預測曲線上的與圖表的X軸上的Bt相交的相交點。最后，用于配置計算機可讀程序代碼設備的裝置被用于引起計算機通過定位在圖表的Y軸上的與薄片量預測曲線上的相交點相交的Yt隨角異色性，預測由Lt層得到的目標涂料的隨角異色性，所述薄片量預測曲線上的相交點與在圖表的X軸上的Bt相交。
[0020]結果，一旦薄片量預測曲線被存儲在設備I的計算機中，正在作成的涂料成分的等分部分就可被應用成一層，并測量該層的隨角異色性以預測所述成分中的粗薄片的量。如果測得的量落在想要的規格之外，那么通過在連續進行的基礎上監測粗薄片的量，可以在不中斷的情況下調整制造處理。
[0021]在德國專利申請DT 2525701A1中，幾乎沒有描述本發明的上述隨角異色性預測設備I的各方面。應理解基底2不必被垂直放置，或者必須具有圓盤形狀。其它實施例，t匕如其中基底被水平放置或者基底采取帶形狀等的那些實施例也很好地適合用于本發明的方法。例如，如在共同轉讓的Hustert的美國專利6，583，878中描述的采取輥形狀的基底也很好地適合用于本發明的方法。
[0022]本發明的方法的一個實施例利用圖1的隨角異色性預測設備I。所述方法包括通過包含涂料成分12的容器8，在基底2上分布涂料成分12的大體均勻厚度的Ltl層14。隨后把來自光源22的成預設的入射角的具有預設的強度的光束20投射到Ltl層的測量區域16上。借助光學測量儀器26，以預設的反射角測量光束20的Btl隨角異色性。隨后把Ltl層的B0隨角異色性存儲在計算機的計算機可用存儲介質中。針對S1到Sn涂料成分12重復上述步驟以確定L1到Ln層的B1到Bn隨角異色性，其中η在從I到100的范圍內，所述S1到Sn涂料成分12進一步分別包含基于100重量份數的所述涂料成分的F1到Fn重量份數的一種或更多種薄片。
[0023]例子
以下的表I列出了涂料成分樣本，所述涂料成分樣本包括與由威爾明頓的杜邦公司供應的780 ?聚合物混合的粗薄片(由塔瑪卡(賓夕法尼亞)的Silberline (星鉬聯)供應的具有31微米的平均大小的閃銀(Sparkle Silver) 3641薄片)和細薄片(由路易斯維爾(肯塔基)的Eckart供應的具有15微米的平均大小的招粉衆(Aluminum paste) 33313薄片)的變化的混合物。在設備I的基底2上應用這些樣本的層，并利用由大瀑布城(密歇根)的X-Rite供應的MA-68顏色儀器26測量各層的隨角異色性:
表 I _
_樣本I樣本2樣本3樣本4樣本5
軍夜為克的細薄片的重量 ~?00 80 60 30 O
為克的粗薄片的重量 、 2070 ~100
棄合物的重量900 ~900 900~ 900 900~
忑重量1000 ' 1000 Τ000~ 1000 1000~
雨琢層的隨角異色性|l2.8 |l3.1 |l3.5 |l4.3 |l5.8
[0024]如圖3中所示，隨后定位圖表上的在圖表的X軸上的Ltl到Ln層的Btl到Bn與在圖表的Y軸上的Stl到Sn涂料成分的粗薄片的Ftl到Fn量相交的位置處的相交點。
[0025]隨后利用曲線擬合方程，利用比如上面提到的二次多項式方程⑴產生隨角異色性量預測曲線，比如圖3中所示的預測曲線。方程⑴中的項“a”為9.1513。方程⑴中的項“b”為294.53，并且方程中的項“c”為2269.2。統計度量Z為0.999。所有前述項是利用上面提到的Microsoft Excel?程序獲得的。對本領域的普通技術人員來說，將容易地顯見到0.999的統計度量Z指示隨角異色性量預測曲線是對于Z為I的理想擬合來說非常接近的擬合。
[0026]隨后通過首先通過隨角異色性量預測設備I的容器8 (所述容器8包含還包括未知或已知量的粗薄片的目標涂料成分)在基底2上分布目標涂料成分的優選為相同的大體均勻厚度的Lt層，來利用本發明的方法預測目標涂料成分的隨角異色性。隨后把來自光源22的成預設的入射角并處于預設的強度的光束20投射到Lt層的測量區域16上，并用光學測量儀器26測量以預設的反射角從Lt層反射的束的Bt隨角異色性。隨后定位隨角異色性量預測曲線上的與在所述圖表的X軸上的Bt隨角異色性相交的相交點，并且然后通過定位在圖表的Y軸上的Yt來預測由Lt層得到的涂料的在預設的隨角異色性角的薄片量。
[0027]因此，本領域的普通技術人員能夠容易地看出，僅僅通過測量涂料成分的濕層的隨角異色性，利用本發明的方法的隨角異色性量預測曲線就能夠容易地預測粗薄片的量。
[0028]本發明的方法和設備最適合用于在汽車OEM和修補漆的制造期間預測所述汽車OEM和修補漆的隨角異色性。
【權利要求】
1.一種用于預測目標涂料成分中的粗薄片的量的方法，包括: (a)向薄片預測設備的容器中加入Stl涂料成分，所述Stl涂料成分包括基于100重量份數的所述Stl涂料成分的Ftl重量份數的所述粗薄片； (b)從所述容器中的開口把所述Stl涂料成分分布在測試基底上以在測試基底上產生大體均勻厚度的U層； (c)把來自光源的成預設的入射角的具有預設的強度的光束投射在所述Ltl層上； (d)利用光學測量儀器，測量以預設的反射角從所述Ltl層反射的所述束的Btl隨角異色性； (e)把所述Ltl層的所述Btl隨角異色性存儲在計算機的計算機可用存儲介質中； (f)針對S1到Sn涂料成分，重復所述步驟(a)到(f)以確定L1到Ln層的B1到Bn隨角異色性，其中η的范圍為I到100，所述S1到Sn涂料成分分別包括基于100重量份數的所述S1到Sn涂料成分的F1到Fn重量份數的所述粗薄片； (g)定位圖表上的在所述圖表的X軸上的所述Ltl到Ln層的所述Btl到Bn隨角異色性與在所述圖表的Y軸上的所述粗薄片的所述Ftl到Fn重量份數相交的位置處的相交點； (h)利用曲線擬合方程在所述圖表上產生薄片量預測曲線； (i)從所述容器在所述測試基底上分布所述目標涂料成分的所述大體均勻厚度的Lt層，其中所述目標涂料成分包含所述粗薄片； U)把來自所述光源的成所述預設的入射角并且處于所述預設的強度的光束投射到所述Lt層上； (k)利用所述光學測量設備測量以所述預設的反射角從所述Lt層反射的所述束的&隨角異色性； (I)在所述圖表的所述X軸上定位所述Lt層的所述Bt隨角異色性； (η)在所述薄片量預測曲線上定位與所述圖表的所述X軸上的所述Bt隨角異色性相交的相交點；和 (P)通過定位在所述圖表的所述Y軸上的與所述薄片量預測曲線上的所述相交點相交的Υτ，來預測包含在所述目標成分中的所述粗薄片的量，所述薄片量預測曲線上的所述相交點與所述圖表的所述X軸上的所述Bt相交。
2.按照權利要求1所述的方法，其中所述光學測量設備是分光光度計。
3.按照權利要求1所述的方法，其中所述光學測量儀器與所述計算機通信。
4.按照權利要求1所述的方法，其中所述粗薄片具有范圍從25微米到2000微米的大小。
5.按照權利要求1所述的方法，其中所述開口是與所述測試基底鄰近的狹縫，以使得在所述狹縫和所述測試基底之間所得到的間隙控制所述Ltl到Ln層的厚度。
6.按照權利要求1所述的方法，其中所述Ltl到Ln層具有范圍從6微米到2300微米的相同厚度。
7.按照權利要求1所述的方法，其中所述測試基底是大體垂直地放置在所述薄片預測設備的支撐架上的圓盤。
8.按照權利要求1所述的方法，其中所述曲線擬合方程是二次多項式方程。
9.按照權利要求8所述的方法，其中所述二次多項式方程是下式:
隨角異色性 Y = a (Bn) 2+b (Bn)+c
R2=Z 其中所述常數a、b、c和Z是用曲線擬合處理確定的。
10.按照權利要求1所述的方法，包括把包含在所述目標涂料成分中的所述粗薄片的所述預測量顯示在CRT監視器上。
11.按照權利要求1所述的方法，包括把包含在所述目標涂料成分中的所述粗薄片的所述預測量從所述計算機傳送給遠程計算機。
12.按照權利要求1所述的方法，其中所述目標涂料成分是汽車OEM或修補漆。
13.按照權利要求1所述的方法，其中所述粗薄片是鋁薄片、云母薄片、無機薄片、有機薄片、或者它們的組合。
【文檔編號】G01N33/32GK104169712SQ201280065673
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2012年11月1日 優先權日:2011年11月1日
【發明者】A.莫伊, R.G.薩利亞, A.橫山 申請人:涂層國外知識產權有限公司