CN104169712A - 利用湿色测量预测涂料成分中的粗薄片的量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明关注于用于预测存在于涂料成分，比如汽车OEM或修补漆中的粗薄片比如金属铝薄片的量的方法。所述方法包括通过利用本发明的随角异色性预测设备来测量应用在测试基底上的一层涂料成分的随角异色性。在使加入到成分中的一种或更多种不同种类的粗薄片的量变化的情况下重复所述方法，并在图表上绘制随角异色性相对于存在于涂料成分中的粗薄片的量，并且随后通过利用曲线拟合方程，获得薄片量预测曲线。随后通过测量标涂料成分的湿层的随角异色性，利用薄片量预测曲线，能够预测存在于目标涂料成分中的粗薄片的量。该方法在涂料成分，比如汽车OEM和修补漆的制造期间最有用。
Description
技术领域
本发明关注于一种预测散布在由应用在基底上的一层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细薄片的组合。方法更特别地关注于一种在制造修补漆的时候在实时基础上预测将由汽车OEM和这样的修补漆得到的涂料中所散布的粗薄片的量的质量保证方法。
背景技术
典型地在涂料成分，比如包含汽车OEM或修补漆的薄片的制造期间，不时地获取正在制造的这样的涂料成分的等分部分，将等分部分在测试基底上应用成想要的厚度的层，被干燥和/或固化成涂料，并且测量其随角异色性（flop）以检查涂料中的粗薄片的散布。随后调整处理参数，并且重复上述测试过程直到被调整的涂料成分满足想要的粗薄片散布要求为止。
上面提到的测试过程不仅费时和麻烦，而且还造成制造处理中的频繁中断。结果，可能不利地影响所得到的涂料成分的批次到批次间质量。于是，存在对于开发一种能够仍然在制造涂料成分的时候就能预测由所述涂料成分得到的涂料中的粗薄片的散布，以使得能够在实时基础上容易地调整制造处理以得到想要的薄片散布的方法的需要。
发明内容
本发明关注于一种用于预测目标涂料成分中的粗薄片的量的方法，包括：
(a)向薄片预测设备的容器中加入S0涂料成分，S0涂料成分包括基于100重量份数的所述S0涂料成分的F0重量份数的所述粗薄片；
(b)从所述容器中的开口把所述S0涂料成分分布在测试基底上以在测试基底上产生大体均匀厚度的L0层；
(c)把来自光源的成预设的入射角的具有预设的强度的光束投射在所述L0层上；
(d)利用光学测量仪器，测量以预设的反射角从所述L0层反射的所述束的B0随角异色性；
(e)把所述L0层的所述B0随角异色性存储在计算机的计算机可用存储介质中；
(f)针对S1到Sn涂料成分，重复所述步骤(a)到(f)以确定L1到Ln层的B1到Bn随角异色性，其中n的范围为1到100，所述S1到Sn涂料成分分别包括基于100重量份数的所述S1到Sn涂料成分的F1到Fn重量份数的所述粗薄片；
(g)定位图表上的在所述图表的X轴上的所述L0到Ln层的所述B0到Bn随角异色性与在所述图表的Y轴上的所述粗薄片的所述F0到Fn重量份数相交的位置处的相交点；
(h)利用曲线拟合方程在所述图表上产生薄片量预测曲线；
(i)从所述容器在所述测试基底上分布所述目标涂料成分的所述大体均匀厚度的LT层，其中所述目标涂料成分包含所述粗薄片；
(j)把来自所述光源的成所述预设的入射角并且处于所述预设的强度的光束投射到所述LT层上；
(k)利用所述光学测量设备测量以所述预设的反射角从所述LT层反射的所述束的BT随角异色性；
(l)在所述图表的所述X轴上定位所述LT层的所述BT随角异色性；
(n)在所述薄片量预测曲线上定位与所述图表的所述X轴上的所述BT随角异色性相交的相交点；和
(p)通过定位在所述图表的所述Y轴上的与所述薄片量预测曲线上的所述相交点相交的YT，来预测包含在所述目标成分中的所述粗薄片的量，所述薄片量预测曲线上的所述相交点与所述图表的所述X轴上的所述BT相交。
附图说明
图1和图2宽泛地图解本发明的薄片量预测设备的实施例之一。
图3宽泛地图解由本发明的薄片量预测方法产生的薄片量预测曲线。
具体实施方式
如这里所定义：
“薄片”意味着在表现出随角异色性的涂料成分中利用的常规薄片，比如常规的云母薄片，金属薄片，比如铝薄片，有机薄片，或者它们的成分。优选为铝薄片。
“涂料成分”意味着包含向应用在基底，比如汽车车身、保险杠或挡泥板上的涂料成分提供光亮外观（即，随角异色性）的粗薄片和细薄片的混合物的涂料成分。“随角异色性”意味着随着观察角度的改变，即，从90°到180°的改变，诸如金属铝薄片之类的薄片的明亮度或亮度的视觉改变。从亮外观到暗外观的视觉改变越大，随角异色性越好。随角异色性加强了汽车的直线和曲线；于是，随角异色性在达到涂料的这种被追求的外观方面非常重要。包含金属薄片，比如铝薄片的汽车涂料成分通常用于获得在特性上所寻求的有光泽的光亮外观。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随角异色性越高，反之亦然。然而，如果有人过多地增加粗薄片和细薄片的混合物中的粗薄片的量，并且过多地减少粗薄片和细薄片的所述混合物中的细薄片的量，即，大部分是粗薄片而细薄片很少，那么可能会不利地影响由涂料成分得到的涂料的涂料性质，比如失去涂料的遮盖能力，增加的缩孔程度，增加程度的橘皮等。通过控制金属涂料成分中的粗薄片和细薄片的混合物中的粗薄片的量，可以使前述的对涂料性质的不利影响最小化。包括在涂料成分的薄片混合物中的粗薄片的大小可以在从25微米到2000微米的范围内，优选为从25微米到500微米，并且更优选为25微米到100微米。包括在涂料成分的薄片混合物中的细薄片的大小可以在从1微米到20微米的范围内，并且优选为从5微米到20微米。在典型的涂料成分处理中，涂料成分的各种组分，比如颜料、薄片、粘结剂聚合物、溶剂等被混合并且有时在球形碾碎机中被研磨。作为这样的研磨或混合处理的结果，能够减少更粗的薄片的大小。于是，变得难以预测在这样的制造处理结束时仍然存在的粗薄片的量。于是，通过在作成涂料成分的时候确认存在于涂料成分中的粗薄片的量，能够在制造期间实时地调整处理参数以最终达成包含想要的量的粗薄片的涂料成分。
当直接测量时，来自处于其湿状态的涂料成分的层的随角异色性能够与当这样的层干燥和/或固化成涂料时能够得到的随角异色性关联。然而，由于归因于溶剂从涂料成分的湿层蒸发和/或涂料成分的湿层的交联，所述涂料成分的湿层的光学性质不断改变，因此很难使这样的湿的光学性质测量结果与一旦所述湿层干燥和/或固化成涂料而由该层得到的涂料的随角异色性相关联。本发明的方法和设备提供用以达成上述关联的解决方案。
适合于本发明的方法的随角异色性预测设备之一包括图1和图2中所示的设备1。设备1包括由放置在支撑架6上的驱动器4，比如电马达旋转的测试基底2(优选是圆盘)。安装在驱动器4的轴上的测试基底2可被放置在水平位置或者垂直位置。图1和图2中所示的设备2的测试基底2被垂直放置，这是优选的。测试基底2可由任何适合的材料，比如钢、塑料或铝制成。测试基底2的表面优选地具有和例如汽车车身或汽车保险杠相同的平滑度，以使得获得的结果如同接近于将会在相似的漆应用条件下获得的结果。
如图1中所示，设备1具备邻近测试基底2放置的容器8。容器8具有开口10(优选为狭缝)，当被倒入容器8中时，涂料成分(S0)12可通过开口10而作为大体均匀厚度的L0层14被应用在测试基底2的表面上的测量区域16上。用于产生L0层14的涂料成分(S0)12包含基于100重量份数的涂料成分(S0)12的F0重量份数的粗薄片。当测试基底2被驱动器4旋转(优选约1/4转)时创建L0层14。开口10邻近基底2以使得在开口10和基底2之间所得到的间隙控制L0层的厚度。典型地，L0层具备范围可以在从6微米到2300微米的厚度。
本发明的随角异色性预测设备1包括常规的光学测量机构16，所述光学测量机构16具备常规平行光管，用于产生能够从常规光源22被投射到测试区域16上的成预设的角度的具有预设的强度的光束20。随后利用常规的光学测量仪器26，比如由大瀑布城（密歇根）的X-Rite供应的MA-68随角异色性测量设备，能够测量离开L0层14的光束20的B0随角异色性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，并且优选地在存在L0层14的光学特性的显著改变之前测量反射，L0层14的光学特性取决于从其产生L0层14的涂料成分的物理和化学性质。因此，涂料成分中的溶剂的含量越高，期间能够测量随角异色性的窗口越长，反之亦然。作为清漆的涂料成分(包含溶解在溶剂中的高分子量非反应的粘结剂聚合物的那些涂料成分)典型地将具有比作为瓷漆的涂料成分(包含粘结剂聚合物（包含反应基团）的的那些涂料成分，所述反应基团与在被应用为基底上的层之前混合的交联剂上的交联基团化学反应)更长的测量窗口。典型地，在L0层14被应用在测试基底2上之后的2秒到2分钟内测量随角异色性。
用于配置计算机可读程序代码设备的装置被用于引起常规计算机把L0层14的B0随角异色性24存储在计算机(图1中未示出)的计算机可用存储介质中。计算机优选地与光学测量仪器26通信。如果想要的话，则计算机可以与远程计算机，比如用于从连接到本发明的随角异色性预测设备的一个或更多个计算机收集信息的现场外计算机通信。
如果想要的话，那么在测量L0层的B0随角异色性之后，可以利用驱动器4进一步旋转基底2，以利用刮刀28把涂料刮到废物容器30中，并且随后可以清洁基底2。替换地，在测量B0随角异色性之后，可以取下基底2；从基底2刮掉L0层并且随后清洁基底2以用于下一步骤。
随后按照S1，S2，…Sn(n在1到100的范围内，优选为2到50，并且更优选5到20)涂料成分12的顺序重复上述过程，S1，S2，…Sn涂料成分12包含范围从F1到Fn重量份数(按每100重量份数的涂料成分计)的增加的量的一种或更多种粗薄片。可以优选地按适合设定量来增加加入到涂料成分中的薄片的增加量，比如在每100重量份数的涂料成分中的0.001，0.01，0.1，0.5，1，5，10，15重量份数，其中F0范围在从0.001重量份数到5重量份数(按每100重量份数的涂料成分计)，并且Fn范围在从5.1重量份数到60重量份数(按每100重量份数的涂料成分计)。薄片组合中的粗薄片和细薄片的比例可以在从98/2到50/50的范围内。如上面描述那样，测量来自L1层14（L1层14来自S1涂料成分）的B1随角异色性24，并且用于配置计算机可读程序代码设备的装置被用于引起计算机把L1层14的B1随角异色性24存储在计算机的计算机可用存储介质中。重复该处理，直到来自Ln层14（Ln层14来自涂料成分12n）的Bn随角异色性被测量并被存储在计算机的计算机可用存储介质中为止。
用于配置计算机可读程序代码设备的装置被用于引起计算机在图表上定位在图表的X轴上的L0到Ln层14的B0到Bn随角异色性与在图表的Y轴上的分别基于S0到Sn涂料成分的粗薄片的F0到Fn重量份数相交的位置处的相交点。用于配置计算机可读程序代码设备的装置随后被用于引起计算机利用曲线拟合方程在图表上产生薄片量预测曲线。优选地曲线拟合方程是二次多项式方程。更优选的二次多项式方程为下式：
随角异色性 Y = a(Bn)2+b(Bn)+c
(1)
R2=Z
(2)
其中所述常数a、b、c和R2是用曲线拟合处理，比如在由雷蒙德（华盛顿）的微软公司供应的Microsoft Office Excel®
2003中描述的曲线拟合处理确定的。Z是曲线拟合接近图表上的实验数据点的程度的统计度量。当Z等于1时，认为是理想的拟合，即，所有的实验数据点都被置于拟合曲线上。所有必需并且有关的信息被存储在计算机可用存储介质上。
如果想要的话，图表上的随角异色性量预测曲线可被显示在常规监视器上，和/或借助常规打印机打印在纸上，所述监视器和打印机两者都与计算机通信。一旦产生了图表上的随角异色性量预测曲线，用户就可利用本发明的随角异色性预测设备预测包含已知或未知量的一种或更多种薄片的目标涂料成分的随角异色性，而不用经历把层固化成涂料的麻烦并且费时的处理。在允许涂料成分的制造商迅速调整涂料成分的配料，以确保所得到的涂料成分具有想要的随角异色性的生产设置中，可以利用分布在本发明的随角异色性量预测设备1的基底2上的来自目标涂料成分的LT层14(也已知为目标层)，LT层14优选地具有与在创建随角异色性量预测曲线中利用的各层相同的大体均匀的厚度。
如上面描述那样，测量来自LT层14（LT层14来自目标涂料成分）的BT反射24，并且用于配置计算机可读程序代码设备的装置被用于引起计算机把LT层14的BT随角异色性24存储在计算机的计算机可用存储介质中。
用于配置计算机可读程序代码设备的装置被用于引起计算机定位在图表的X轴上的LT层的BT随角异色性。用于配置计算机可读程序代码设备的装置被用于引起计算机定位薄片量预测曲线上的与图表的X轴上的BT相交的相交点。最后，用于配置计算机可读程序代码设备的装置被用于引起计算机通过定位在图表的Y轴上的与薄片量预测曲线上的相交点相交的YT随角异色性，预测由LT层得到的目标涂料的随角异色性，所述薄片量预测曲线上的相交点与在图表的X轴上的BT相交。
结果，一旦薄片量预测曲线被存储在设备1的计算机中，正在作成的涂料成分的等分部分就可被应用成一层，并测量该层的随角异色性以预测所述成分中的粗薄片的量。如果测得的量落在想要的规格之外，那么通过在连续进行的基础上监测粗薄片的量，可以在不中断的情况下调整制造处理。
在德国专利申请DT 2525701A1中，几乎没有描述本发明的上述随角异色性预测设备1的各方面。应理解基底2不必被垂直放置，或者必须具有圆盘形状。其它实施例，比如其中基底被水平放置或者基底采取带形状等的那些实施例也很好地适合用于本发明的方法。例如，如在共同转让的Hustert的美国专利6,583,878中描述的采取辊形状的基底也很好地适合用于本发明的方法。
本发明的方法的一个实施例利用图1的随角异色性预测设备1。所述方法包括通过包含涂料成分12的容器8，在基底2上分布涂料成分12的大体均匀厚度的L0层14。随后把来自光源22的成预设的入射角的具有预设的强度的光束20投射到L0层的测量区域16上。借助光学测量仪器26，以预设的反射角测量光束20的B0随角异色性。随后把L0层的B0随角异色性存储在计算机的计算机可用存储介质中。针对S1到Sn涂料成分12重复上述步骤以确定L1到Ln层的B1到Bn随角异色性，其中n在从1到100的范围内，所述S1到Sn涂料成分12进一步分别包含基于100重量份数的所述涂料成分的F1到Fn重量份数的一种或更多种薄片。
例子
以下的表1列出了涂料成分样本，所述涂料成分样本包括与由威尔明顿的杜邦公司供应的780™聚合物混合的粗薄片(由塔玛卡（宾夕法尼亚）的Silberline（星铂联）供应的具有31微米的平均大小的闪银（Sparkle Silver） 3641薄片)和细薄片(由路易斯维尔（肯塔基）的Eckart供应的具有15微米的平均大小的铝粉浆（Aluminum paste）33313薄片)的变化的混合物。在设备1的基底2上应用这些样本的层，并利用由大瀑布城（密歇根）的X-Rite供应的MA-68颜色仪器26测量各层的随角异色性：
表1
| 样本1 | 样本2 | 样本3 | 样本4 | 样本5 | |
| 单位为克的细薄片的重量 | 100 | 80 | 60 | 30 | 0 |
| 单位为克的粗薄片的重量 | 0 | 20 | 40 | 70 | 100 |
| 聚合物的重量 | 900 | 900 | 900 | 900 | 900 |
| 总重量 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 液体层的随角异色性 | 12.8 | 13.1 | 13.5 | 14.3 | 15.8 |
如图3中所示，随后定位图表上的在图表的X轴上的L0到Ln层的B0到Bn与在图表的Y轴上的S0到Sn涂料成分的粗薄片的F0到Fn量相交的位置处的相交点。
随后利用曲线拟合方程，利用比如上面提到的二次多项式方程(1)产生随角异色性量预测曲线，比如图3中所示的预测曲线。方程(1)中的项“a”为9.1513。方程(1)中的项“b”为294.53，并且方程中的项“c”为2269.2。统计度量Z为0.999。所有前述项是利用上面提到的Microsoft Excel®程序获得的。对本领域的普通技术人员来说，将容易地显见到0.999的统计度量Z指示随角异色性量预测曲线是对于Z为1的理想拟合来说非常接近的拟合。
随后通过首先通过随角异色性量预测设备1的容器8（所述容器8包含还包括未知或已知量的粗薄片的目标涂料成分）在基底2上分布目标涂料成分的优选为相同的大体均匀厚度的LT层，来利用本发明的方法预测目标涂料成分的随角异色性。随后把来自光源22的成预设的入射角并处于预设的强度的光束20投射到LT层的测量区域16上，并用光学测量仪器26测量以预设的反射角从LT层反射的束的BT随角异色性。随后定位随角异色性量预测曲线上的与在所述图表的X轴上的BT随角异色性相交的相交点，并且然后通过定位在图表的Y轴上的YT来预测由LT层得到的涂料的在预设的随角异色性角的薄片量。
因此，本领域的普通技术人员能够容易地看出，仅仅通过测量涂料成分的湿层的随角异色性，利用本发明的方法的随角异色性量预测曲线就能够容易地预测粗薄片的量。
本发明的方法和设备最适合用于在汽车OEM和修补漆的制造期间预测所述汽车OEM和修补漆的随角异色性。
Claims (13)
1.一种用于预测目标涂料成分中的粗薄片的量的方法，包括：
(a) 向薄片预测设备的容器中加入S0涂料成分，所述S0涂料成分包括基于100重量份数的所述S0涂料成分的F0重量份数的所述粗薄片；
(b)从所述容器中的开口把所述S0涂料成分分布在测试基底上以在测试基底上产生大体均匀厚度的L0层；
(c)把来自光源的成预设的入射角的具有预设的强度的光束投射在所述L0层上；
(d)利用光学测量仪器，测量以预设的反射角从所述L0层反射的所述束的B0随角异色性；
(e)把所述L0层的所述B0随角异色性存储在计算机的计算机可用存储介质中；
(f)针对S1到Sn涂料成分，重复所述步骤(a)到(f)以确定L1到Ln层的B1到Bn随角异色性，其中n的范围为1到100，所述S1到Sn涂料成分分别包括基于100重量份数的所述S1到Sn涂料成分的F1到Fn重量份数的所述粗薄片；
(g)定位图表上的在所述图表的X轴上的所述L0到Ln层的所述B0到Bn随角异色性与在所述图表的Y轴上的所述粗薄片的所述F0到Fn重量份数相交的位置处的相交点；
(h)利用曲线拟合方程在所述图表上产生薄片量预测曲线；
(i)从所述容器在所述测试基底上分布所述目标涂料成分的所述大体均匀厚度的LT层，其中所述目标涂料成分包含所述粗薄片；
(j)把来自所述光源的成所述预设的入射角并且处于所述预设的强度的光束投射到所述LT层上；
(k)利用所述光学测量设备测量以所述预设的反射角从所述LT层反射的所述束的BT随角异色性；
(l)在所述图表的所述X轴上定位所述LT层的所述BT随角异色性；
(n)在所述薄片量预测曲线上定位与所述图表的所述X轴上的所述BT随角异色性相交的相交点；和
(p)通过定位在所述图表的所述Y轴上的与所述薄片量预测曲线上的所述相交点相交的YT，来预测包含在所述目标成分中的所述粗薄片的量，所述薄片量预测曲线上的所述相交点与所述图表的所述X轴上的所述BT相交。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述光学测量设备是分光光度计。
3.按照权利要求1所述的方法，其中所述光学测量仪器与所述计算机通信。
4.按照权利要求1所述的方法，其中所述粗薄片具有范围从25微米到2000微米的大小。
5.按照权利要求1所述的方法，其中所述开口是与所述测试基底邻近的狭缝，以使得在所述狭缝和所述测试基底之间所得到的间隙控制所述L0到Ln层的厚度。
6.按照权利要求1所述的方法，其中所述L0到Ln层具有范围从6微米到2300微米的相同厚度。
7.按照权利要求1所述的方法，其中所述测试基底是大体垂直地放置在所述薄片预测设备的支撑架上的圆盘。
8.按照权利要求1所述的方法，其中所述曲线拟合方程是二次多项式方程。
9.按照权利要求8所述的方法，其中所述二次多项式方程是下式：
随角异色性 Y = a(Bn)2+b(Bn)+c
R2=Z
其中所述常数a、b、c和Z是用曲线拟合处理确定的。
10.按照权利要求1所述的方法，包括把包含在所述目标涂料成分中的所述粗薄片的所述预测量显示在CRT监视器上。
11.按照权利要求1所述的方法，包括把包含在所述目标涂料成分中的所述粗薄片的所述预测量从所述计算机传送给远程计算机。
12.按照权利要求1所述的方法，其中所述目标涂料成分是汽车OEM或修补漆。
13.按照权利要求1所述的方法，其中所述粗薄片是铝薄片、云母薄片、无机薄片、有机薄片、或者它们的组合。
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