CN101784871B - 制取颜色配方的学习方法 - Google Patents

Abstract

一种用于匹配于目标色调的染色色调颜料配方计算的方法，包括步骤i)通过包含在着色系统中成分的适当校准标尺分别建立一个效果矩阵，ii)确定目标色调的光学材料参数，iii)选择适当的初始配方，iv)确定初始配方与目标色调之间的颜色差距，v)在顾及到效果矩阵的情况下计算第一个匹配的颜料配方，vi)重复步骤iv)和v)直至达到可接受的剩余色差，其中在操作期间不断用与色调有关的信息更新效果矩阵，达到在减少需要的着色步骤方面以及在最小化剩余颜料差距方面改进迄今公知的色调配方计算方法的目的。

Description

制取颜色配方的学习方法

技术领域

本发明涉及一种制取颜色配方的学习方法，这些配方可以用少量的步骤就匹配于固定的颜色规定值。

背景技术

在生产油漆配料时，尤其是在汽车工业中，一个重要任务是，涉及到事先确定的目标色调，用尽可能小的偏差去制备色调，该色调是通过称量在颜色配方中固定的成分的量产生的。配方成分既可以理解为诸如彩色或效果颜料那样的有色物质，也可以理解为例如粘结剂、添加剂和溶剂那样的非彩色物质。在工艺的经济性意义上，在配料色调时的目的是，用尽可能少的色调步骤使配料的色调与目标色调相匹配。这种匹配通过稍将配方中含有的有色成分量加以改变以及有时通过添加其它有色的低浓度色调添加物来实现。如果在配料的色调与目标色调之间达到可接受的剩余颜色差，匹配步骤才结束。

从前在所述的着色过程期间主要是凭视觉进行的，而现在大量使用仪器控制。为此，首先是使用分光光度计，用该分光光度计在不同的照明和观察角度下拍摄电磁光谱可见范围内的反射光谱。从这些反射光谱随光线类型与三个标准光谱值函数中每一个的卷积得出颜色量数，这些量数说明了色品位置，也就是颜色空间中色调的位置。其中所谓CIELab坐标L^＊，a^＊和b^＊的颜色空间作为标准被确立。色差dL^＊，da^＊和db^＊则由于涉及到两个色调每次所测得的坐标L^＊，a^＊和b^＊的两个色品位置之差而产生。

从德国公开文献DE 197 20 887 A1已知一种用于在效果表面涂层范围中计算颜色配方的方法，该方法基于为每种以一个着色剂系统为基础的颜料的校准标尺。它说明随后以试验方式确定所属的反射系数。以这种方式为每种彩色颜料和为每种效果颜料得到相应的光学材料参数，如散射系数、吸收系数或相函数，将这些参数通过计算机模拟代入到计算确定预先给定的效果色调的配方中。因此，光学材料参数就像它们分散地出现在各种粘结剂中那样描述了颜料的性能。它们与波长有关，并且必须针对每个所期望的波长去测定。所计算出的配方的质量与混合漆系统所有成分的标准化和应用参数的稳定性极为相关。在这个背景面前要规定，光学材料参数由于其确定的复杂性和花费只是一次性地用于确定在粘结剂系统中相应的颜料。

另一种用于油漆或墨水色调匹配的计算方法是由欧洲公开文献EP 0 828144 A2已知的。在这个方法中首先用测向分光光度计为目标色调确定反射系数，由此计算所属的标准色值和/或计算从中推导的在CIELab颜色空间的向量。然后，从配方数据库借助反射光谱或从中推导的颜色技术量数识别那些配方或色调，这些色调在它们的反射性能方面与目标色调的反射性能最相似。借助于一个也是纯计算得到的效果矩阵，在考虑到L₂标准意义中的补充条件下，将目标色调与数据库色调之间的剩余色差用一种计算算法最小化，以进行功能最小化并得到一个修正的配方。其中效果矩阵是色调匹配品质的一个决定性因素。如在上面已经粗略对DE 197 20 887 A1的方法说明的那样，它借助于配方所基于的颜料的试验确定的反射参数校准标尺而被提出，并同样存储在配方数据库中。因此，效果矩阵描述了在颜料浓度变化时反射空间或颜色空间中与角度有关的各个配方的用色效果。

在刚刚说明的方法基础上进行了广泛的研究，以便进一步改进和细化用于确定针对与样品匹配的色调的目标配方的计算程序。对于制作必须面向样品的颜色配方方法的这个方面，有代表性的是在文献WO 2006/052556 A2和WO2006/052561 A2中所说明的匹配过程的光学转化，这些转化基于使各个步骤通过在RGB颜色空间中的颜色再现可在用户的监视器上完成。以这种方式建立起过去采用的视觉匹配与计算机和仪器支持的匹配之间的联系，该联系使模拟各个颜料和/或配方成分改变的影响成为可能。

然而，所有迄今已知的方法都是有缺点的，这些方法没有提供测定在原料和使用材料或通过不同制取和应用方法的色调差别中的波动的可能性。根据经验，这些波动如此之大，导致尽管配方与事先确定的校准标尺一致，但仍需要重新将所产生的色调协调到目标色调上。在工业上批量生产中这可能导致巨大的花费，这既通过本来制成产品必要的后续改进造成也通过由于其它匹配的时间延迟造成。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种用于颜料配方计算的方法，该方法也顾及到原料和使用材料的波动以及过程波动的影响，从而在同时减少所需的着色步骤数量时将与目标色调的剩余色差最小化。

令人惊奇地表明，用于与目标色调匹配的染色色调颜料配方计算的方法包括下列步骤

i)通过包含在着色系统中的成分的适当校准标尺分别建立一个效果矩阵，

ii)确定目标色调的光学材料参数，

iii)选择适当的初始配方，

iv)确定初始配方与目标色调之间的颜色差距，

v)在顾及到效果矩阵的情况下计算第一个匹配的颜料配方，

vi)重复步骤iv)和v)直至达到可接受的剩余色差，

其中在操作期间不断用与色调有关的信息更新的效果矩阵，既通过减少需要的着色步骤的数量也通过最小化剩余颜色差距对迄今公知的方法加以改进。

在下面要进一步阐述，如何具体为一个着色系统确定第一个建立的效果矩阵。为了建立效果矩阵，首先前提是，着色系统所有成分的光学材料参数是已知的。

光学材料参数通过使L₂标准意义中辐射传递方程匹配于针对每个颜料的通过试验确定的反射系数或亮度系数来求得。

对于单色颜料的情况，辐射传递方程公知的Schuster/Kubelka/Munk近似值是完全足够的。在这个2-流近似值(2-Fluss-Naeherung)的框架内，可以在例如不透明油漆层的反射与在这个层中所包含的颜料的散射和吸收性能之间推导出一个简单的关系。

颜料特有的和取决于波长的散射和吸收系数材料参数必须经过校准标尺以本领域技术人员公知的方式通过试验确定。

为了描述效果色调，必须应用另一个对本领域技术人员已知的辐射传递方程形式代替辐射传递方程已知的Schuster/Kubelka/Munk近似值。此外，除了散射和吸收系数外，要确定相函数。为了通过测量技术测定反射表面，可以使用带有对称或不对称测量几何形状的固定式或携带式测向分光光度计。观察角度的遮盖范围以每次所应用的辐射传递方程近似值为准。既可以应用带有照明调节的仪器，也可以应用带有观察调节的仪器。

为了确定用色的效果矩阵，将给定配方的配方成分(N颜料)量少许改变其额定浓度，将在反射空间和CIELab空间内的所属的用色效果与角度有关(M角度)地用光学材料参数计算。换句话说，可以将其材料参数为已知的配方成分的浓度改变的影响作为在彩色空间或反射空间中的影响加以计算。

效果矩阵的信息内容就可以立刻或稍后在每个任意的时间点被利用，使参考配方在偏离参考点的目标点被上色。这个目标点不要距参考点太远，以致于使所应用的近似值超过效果范围。

原则上在本领域中，将概念“与色调有关的信息”如前面已经阐述过的那样，对于非彩色的色调理解为色调变化dL^＊，da^＊和db^＊，对于彩色的色调理解为色调变化dL^＊，dC^＊和dH^＊。这些通过针对非彩色的色调为dL^＊，da^＊和db^＊和针对彩色色调为dL^＊，dC^＊和dH^＊所表示的色调变化可以在配料的制取过程中以各种各样的方式生成。其中一些主要的影响因素是

-原料波动，尤其是为了制取糊状所应用的颜料的原料波动，对色调有影响，例如颗粒大小分布和表面性能和颜料的层厚，

-为了制取例如颜料糊那样的中间产品，在原料称量时的波动以及此时出现的过程波动，

-为了制取配料，在中间产品称量时的波动以及此时出现的过程波动，和

-配料上漆时的应用参数，例如调节喷射束形状的气流(Homlult)，雾化空气，流出率，带速，高压和钟形转速(Glockendrehzahl)以及其它环境参数，如温度，空气湿度，空气下降速度或紫外射线。

由于多种多样的影响和由于关系的复杂性，在前面提到的影响量和它们对配料颜色特生的影响中，波动的最初开始的描述可以不与实践有关。除此之外，这些数据往往不够精确的检定妨碍这种纯理论的依据。出自这个原因，在实践中利用一种现象学的依据，以确定在配料制作过程中非彩色色调的色调变化dL^＊，da^＊和db^＊和彩色色调的色调变化dL^＊，dC^＊和dH^＊。为此，在实践中可以优选把色调变化作为所使用的中间产品浓度的函数来描述。色调变化就可以作为微分dL^＊/dc_i，da^＊/dc_i，db^＊/dc_i和dL^＊/dc_i，dC^＊/dc_i，dH^＊/dc_i来表示。以相同的方式，色调变化可以根据前面提到的过程参数来确定。

概念“与色调有关的信息”在此和在下面理解为所有的信息和测量值，这些信息和测量值在连续的过程中通过相应量或配料变化引起的色调改变来确定。因此，将色调变化的全部依赖关系以从中要建立效果矩阵的微分的形式归纳在这个概念下。

在本发明的意义上，除了已有的过程，可以将这些信息收集起来。但是，它们优选可以从已经有的检验过程中获得。例如，这些信息可以在按照例行进行的质量控制中得到。特别优选的是，与颜色有关的信息从实验室试验、质量检验、入口检验或工厂试验中得到。

概念“着色系统”在此和在下面理解为每个由至少两种不同颜料和/或粘结剂的组合。优选的是，一个着色系统包括大量含有不同彩色或效果颜料的成分，这些成分可以称作为基本色调或者可以称作为颜料糊。

按照本发明既可以将吸收颜料也可以将效果颜料或所谓的伪颜料用作为颜料。其中，颜料成分的数量和选择或组成完全没有限制。它们可以任意适应相应的要求。例如，一个标准化混合油漆系统的所有颜料成分可以以这样的着色系统为基础。

效果颜料理解为所有显示薄片状结构并给予表面涂层特殊装饰效果的颜料。效果颜料例如涉及所有在汽车和工业喷漆中或在墨水和着色剂生产中通常可使用的产生效果的颜料。这类颜料的例子是诸如铝、铁或铜颜料那样的纯金属颜料，诸如二氧化钛涂层的云母、氧化铁涂层的云母、金属氧化物涂层的铝或液晶颜料那样的干扰颜料。

产生颜色的吸收颜料例如涉及通常在油漆化学中可使用的有机或无机吸收颜料。有机吸收颜料的例子是偶氮颜料、酞花青、喹吖酮和Pyrrolopyrrol颜料。无机吸收颜料的例子是氧化铁或氧化铅颜料、二氧化钛和碳黑。

所谓伪颜料的例子是那些就效果颜料而言受到拓扑影响、否则色彩不起作用的材料。优选的是从公知的填料组中选出它们。

与迄今公知的方法相反，随着通过当前与色调有关的信息按照本发明更新效果矩阵，带来一种动态性，该动态性也使测定和相应顾及到在原料和涂敷材料中的波动以及由生产和涂覆过程造成的波动成为可能。在这个意义上，可以将本发明的方法称为具有学习能力的。

此外，以这种方式第一次有可能大大提高方法的准确性。因为，方法的准确性相应地依赖于效果矩阵的品质。

在本发明的另一个实施例中，效果矩阵可以用来自实验室试验、质量检验、入口检验和工厂试验的与色调有关的信息扩展。在该方法的这个实施例中，使得第一次在制造和调节基本色调或颜色糊时确定的效果矩阵随后通过其它参数加以扩展。效果矩阵的这种扩展优选的是通过与色调有关的信息进行，这些信息在连续的过程中通过测量与各种量、涂覆方法或配料有关的色调变化获得。从这些信息中可以确定光学材料参数的变化，这些参数最终记录到效果矩阵中。

本发明的方法例如可以用于油漆和印刷油墨或聚合物分散体的颜色色调。

附图说明

本发明在下面借助附图详细阐述，本发明并不局限于此。

图1中示出跟传统静态道次着色相比本发明所述的学习式修正(在右边)的示意图。

具体实施方式

从相同的参考混合物出发，通过逐步校正达到修正色调的目的，该色调就所属的色调标准而言达到了可接受的剩余色差。如从图中看到的那样，为了达到目标点，按照传统的方法远比在新的学习方法中需要多得多的着色步骤。事实上可以看到，学习式动态更新方法的特性曲线在第一个着色步骤中就已经由于效果矩阵的高品质很大程度接近目标点。

Claims (3)

1.一种用于匹配于目标色调的染色色调颜料配方计算的方法，包括下列步骤：

i)通过包含在着色系统中的成分的适当校准标尺建立一个效果矩阵，

ii)确定目标色调的光学材料参数，

iii)选择适当的初始配方，

iv)确定初始配方与目标色调之间的颜色差距，

v)在顾及到效果矩阵的情况下计算第一个匹配的颜料配方，

vi)重复步骤iv)和v)直至达到可接受的剩余色差，

其特征在于，在操作期间不断用与色调有关的信息更新效果矩阵；

与色调有关的信息由实验室试验、质量检验、入口检验或工厂试验得到；

效果矩阵以来自实验室试验、质量检验，入口检验和工厂试验的与色调有关的信息加以扩展。

2.按照权利要求1的方法用于油漆和印刷油墨的色调的应用。

3.按照权利要求1的方法用于聚合物分散体的色调的应用。

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