DE112012004576T5

DE112012004576T5 - Verfahren zur Vorhersage metallischen Glanzes einer Beschichtung resultierend von Beschichtungszusammensetzungen durch Nassfarbmessungen

Info

Publication number: DE112012004576T5
Application number: DE112012004576.9T
Authority: DE
Inventors: Anthony Moy; Ayumu Yokoyama; Rajesh Gopalan Saliya
Original assignee: Coatings Foreign IP Co LLC
Current assignee: Axalta Coating Systems GmbH
Priority date: 2011-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: US8643830B2; DE112012004576B4; CN104136913A; CN104136913B; US20130141713A1; WO2013067220A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des metallischen Glanzes einer Beschichtung, die von einer Beschichtungszusammensetzung herrührt, die Flocken, wie zum Beispiel metallische Aluminiumflocken, enthält, wie zum Beispiel eine automobil OEM Farbe/ein OEM Lack oder eine Reparaturfarbe/ein Reparaturlack. Durch Justieren der Menge an Flachmachern, die der Beschichtungszusammensetzung beigefügt werden, kann der Glanz der daraus resultierenden Beschichtung von einem glänzenden bis hin zu einem matten (flachen) Finish eingestellt werden. Das Verfahren beinhaltet das Messen der Reflektion (L-Wert) von einer Schicht der Beschichtungszusammensetzung, die auf ein Testsubstrat aufgetragen wurde, mittels einer Glanzvorhersagevorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der metallische Glanz einer Beschichtung, die aus dieser Schicht entsteht, wird dann gemessen. Das Verfahren wird mit variierenden Mengen an einem oder mehreren Flachmachern, die zur Zusammensetzung hinzugefügt werden, wiederholt und der metallische Glanz wird gegenüber der Reflektion als Graph aufgetragen. Mittels einer Kurvenanpassungsgleichung wird eine Kurve zur Vorhersage des metallischen Glanzes gezeichnet. Mittels einer Messung der Reflektion einer nassen Schicht einer Zielbeschichtungszusammensetzung, kann dann unter Verwendung der Kurve zur Vorhersage des metallischen Glanzes der Glanz, der von einer Beschichtung erzeugt würde, die von dieser Zielbeschichtungszusammensetzung stammt, vorhergesagt werden. Das Verfahren ist besonders während der Herstellung von Beschichtungszusammensetzungen wie beispielsweise automobil OEM und Reparatur Farben/Lacke von Nutzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Vorhersage des metallischen Glanzes einer Beschichtung gerichtet, die von einer Schicht einer Beschichtungszusammensetzung resultiert, die über einem Substrat aufgetragen wird, wobei die Beschichtungszusammensetzung metallische Flocken enthält. Das Verfahren ist im Speziellen auf ein Qualitätssicherungsverfahren gerichtet, das auf einer Echtzeitbasis den metallischen Glanz von Beschichtungen vorhersagt, die aus automobil OEM- und Reparaturfarben/Reparaturlacken resultieren würden, während solche Farben hergestellt werden.
Hintergrund der Erfindung
Abhängig von der letztlichen Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung in Fahrzeuganwendungen, wie zum Beispiel die Anwendung auf einem Autochassis im Gegensatz zur Anwendung auf einer Stoßstange, wird der metallische Glanz durch die Flocken typischerweise durch Zugabe von Additiven zu der Zusammensetzung angepasst, wie zum Beispiel Flachmacher (flattener), um den Glanz zu verringern. Je höher der Anteil von Flachmachern in einer Beschichtungszusammensetzung ist, desto niedriger wird der metallische Glanz einer Beschichtung, die daraus resultiert, sein, und umgekehrt. Daher prüfen Farbhersteller typischerweise eine Probe einer Beschichtungszusammensetzung, wie beispielsweise automobil OEM-Farben/Lacke oder Reparaturfarben/Lacke, während diese hergestellt werden, um den metallischen Glanz einer Beschichtung zu bestimmen, die davon hergestellt würde. Daher wird von Zeit zu Zeit eine Teilprobe einer solchen Beschichtungszusammensetzung während der Herstellung genommen, wird auf ein Testsubstrat in Form einer Schicht gewünschter Dicke aufgetragen, wird zu einer Beschichtung getrocknet und/oder ausgehärtet und deren Glanz wird gemessen, um zu überprüfen, ob der Glanz in einem gewünschten Glanzbereich liegt. Die Verfahrensparameter werden dann angepasst und das zuvor beschriebene Testverfahren wird wiederholt, bis die Beschichtungszusammensetzung in einen gewünschten Glanzbereich fällt.
Das zuvor genannte Testverfahren ist nicht nur zeitaufwendig und umständlich, sondern es führt auch zu ständigen Unterbrechungen in dem Herstellungsprozess. Als Ergebnis davon kann die Qualität der resultierenden Beschichtungszusammensetzungen von Charge zu Charge schädlich beeinflusst werden. Daher besteht das Bedürfnis, einen Prozess zu entwickeln, der den Glanz einer Beschichtung vorhersagen kann, die von einer Beschichtungszusammensetzung entstehen würde, während die Beschichtungszusammensetzung immer noch hergestellt wird, so dass der Herstellungsprozess leicht auf einer Echtzeitbasis angepasst werden könnte, um den gewünschten Metallglanz zu erhalten.
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur Vorhersage eines metallischen Glanzes gerichtet, das Verfahren aufweisend:

(a) Dispensieren auf einem Testsubstrat einer L₀ Schicht im Wesentlichen gleichmäßiger Dicke einer So Beschichtungszusammensetzung, die metallische Flocken aufweist, wobei das Dispensieren durch ein Gefäß einer Vorrichtung zur Vorhersage eines metallischen Glanzes erfolgt, welche die Beschichtungszusammensetzung enthält,
(b) Projizieren eines Lichtstrahls einer vorgegebenen Intensität unter einem vorgegebenen Einfallswinkel von einer Lichtquelle auf die L₀ Schicht;
(c) Messen einer B₀ Reflektion von diesem Strahl, der von der L₀ Schicht unter einem vorgegebenen Reflexionswinkel reflektiert wird, mittels eines optischen Messinstrumentes;
(d) Härten oder Trocknen der L₀ Schicht zu einer C₀ Beschichtung;
(e) Messen eines Y₀ metallischen Glanzes von der C₀ Beschichtung unter einem vorgegebenen Winkel des metallischen Glanzes mittels eines Glanzmessers;
(f) Speichern von der B₀ Reflexion von der L₀ Schicht und von dem Y₀ metallischen Glanz von der C₀ Beschichtung in einem computerverwendbaren Speichermedium eines Computers;
(g) Wiederholen der Schritte (a) bis (f) für jeweils S₁ bis S_n Beschichtungszusammensetzungen aufweisend F₁ bis F_n Teile nach Gewicht von einem oder mehreren Mattierungsmitteln, basierend auf 100 Teilen nach Gewicht von der Beschichtungszusammensetzung, um die B₁ bis B_n Reflexion von L₁ bis L_n Schichten und Y₁ bis Y_n metallischen Glanz von C₁ bis C_n Beschichtungen zu bestimmen, wobei sich n von 4 bis 20 bewegt;
(h) Feststellen von Kreuzungspunkten auf einem Graphen, wo sich die B₀ bis B_n von den L₀ bis L_n Schichten auf einer X-Achse dieses Graphen mit den Y₀ bis Y_n metallischem Glanz von den C₀ bis C_n Beschichtungen auf der Y-Achse von diesem Graphen kreuzen;
(i) Verwenden einer Kurvenanpassungsgleichung, um eine Kurve zur Vorhersage eines metallischen Glanzes auf diesem Graphen zu erzeugen;
(j) Dispensieren auf dem Testsubstrat einer L_T Schicht von der im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke von einer Zielbeschichtungszusammensetzung durch das Gefäß der Vorrichtung zur Vorhersage eines metallischen Glanzes, welche die Zielbeschichtungszusammensetzung enthält und weiterhin das Mattierungsmittel aufweist;
(k) Projizieren eines Lichtstrahls einer vorgegebenen Intensität und unter einem vorgegebenen Einfallswinkel von der Lichtquelle auf die L_T Schicht;
(l) Messen der B_T Reflexion von dem Lichtstrahl, der von der L_T Schicht unter dem vorgegebenen Reflexionswinkel reflektiert wird, mittels der optischen Messvorrichtung;
(m) Feststellen von der B_T von der L_T Schicht auf der X-Achse des Graphen;
(n) Festellen eines Schnittpunktes auf der Kurve zur Vorhersage des metallischen Glanzes, die sich mit der B_T auf der X-Achse des Graphen schneidet; und
(o) Vorhersagen eines metallischen Glanzes bei dem vorgegebenen metallischen Glanzwinkel von einer Zielbeschichtung, die von der Zielschicht resultiert mittels Feststellen von Y_T auf der Y-Achse des Graphen, die sich mit dem Schnittpunkt auf der Kurve zur Vorhersage eines metallischen Glanzes schneidet, welche sich mit B_T auf der X-Achse dieses Graphen schneidet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 und 2 illustrieren allgemein ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Vorhersage eines metallischen Glanzes der vorliegenden Erfindung.
3 illustriert allgemein die Kurve zur Vorhersage eines metallischen Glanzes, die durch ein Verfahren zur Vorhersage eines metallischen Glanzes gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde.
Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Es wird im Folgenden definiert:
„Flocken” bedeutet herkömmliche Metallflocken, wie zum Beispiel Aluminiumflocken, die in Beschichtungszusammensetzungen verwendet werden, die einen Glanz aufweisen. Flocken können auch herkömmliche Glimmerflocken, anorganische Flocken, organische Flocken oder einer Kombination daraus beinhalten.
„Beschichtungszusammensetzung” bedeutet eine Beschichtungszusammensetzung, die eine oder mehrere Arten von Flocken beinhaltet, die einer Beschichtungszusammensetzung eine glänzende Erscheinung verleihen, d. h. einen Glanz, wenn die Beschichtungszusammensetzung auf einem Substrat, wie zum Beispiel einem Fahrzeugkörper, einer Stoßstange oder einem Schutzblech aufgetragen wird. Mit „Glanz” ist die visuelle Veränderung der Helligkeit oder Lichtheit (lightness) der Flocke gemeint, wie zum Beispiel einer metallischen Aluminiumflocke, die bei einem Wechsel des Betrachtungswinkels auftritt, der einen Wechsel von 90 Grad zu 180 Grad ist. Je größer die visuelle Veränderung einer hellen Erscheinung zu einer dunklen Erscheinung ist, desto besser ist der Glanz. Der Glanz akzentuiert die Linien und Kurven eines Automobils; daher ist es sehr wichtig, diese gewünschte Erscheinung der Beschichtung zu erreichen. Automobilbeschichtungszusammensetzungen, die metallische Flocken aufweisen, wie zum Beispiel Aluminiumflocken, werden im Allgemeinen benutzt, um den höchst erwünschenswerten metallischen Glanz in der Erscheinung zu erreichen. Der Glanz kann durch das Hinzufügen von Additiven kontrolliert werden, wie zum Beispiel einem TU09-GC01 Flachmacher (flattener), angeboten von DuPont Company, Wilmington, Delaware, zu einer Beschichtungszusammensetzung, um einer Beschichtung eine glänzende (keine Flachmacher), semi-glänzende oder flache Erscheinung zu verleihen, wobei dies durch passendes Erhöhen oder Erniedrigen der Menge des zugefügten Flachmachers zu der Beschichtungszusammensetzung, welche die metallischen Flocken enthält, erreicht wird. Während der Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung werden verschiedene Komponenten einer Beschichtungszusammensetzung, wie zum Beispiel Pigmente, Flocken, Bindepolymere, Lösungsmittel, etc., gemischt und werden typischerweise in Mühlen gemahlen. Durch die Ermittlung des metallischen Glanzes einer Beschichtung von einer Beschichtungszusammensetzung, während diese gemacht wird, kann die Menge des zu der Mischung hinzuzufügenden Flachmachers in Echtzeit während der Herstellung angepasst werden, um letztlich die Beschichtungszusammensetzung zu erhalten, welche den gewünschten metallischen Glanz bereitstellt.
Ein Glanz einer Schicht einer Beschichtungszusammensetzung in seinem nassen Zustand kann, wenn er direkt gemessen wird, mit dem metallischen Glanz korrelieren, der resultiert, wenn solch eine Schicht zu einer Beschichtung trocknet und/oder aushärtet. Da sich jedoch die optischen Eigenschaften einer nassen Schicht einer Beschichtungszusammensetzung kontinuierlich wegen der Verdampfung des Lösungsmittels von der Nassschicht und/oder Kreuzverlinkung der Nassschicht ändern, ist es sehr schwer, solche nassoptischen Eigenschaftsmessungen mit dem metallischen Glanz einer Beschichtung zu korrelieren, die von solch einer Schicht resultiert, wenn diese einmal zu einer Beschichtung getrocknet und/oder ausgehärtet ist. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung stellen eine Lösung zur Erreichung der zuvor beschriebenen Korrelation bereit.
Eines der Glanzvorhersagegeräte, die geeignet für das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind, enthält ein Gerät 1, gezeigt in den 1 und 2. Das Gerät 1 beinhaltet ein Testsubstrat 2, vorzugsweise eine Scheibe, die durch einen Dreher 4 rotiert wird, so wie einen Elektromotor, der auf einem Unterstützungsrahmen 6 positioniert ist. Das Testsubstrat 2, das auf einem Schaft eines Treibers 4 angeordnet ist, kann entweder in horizontaler oder in vertikaler Position angeordnet sein. Das Testsubstrat 2 des Geräts 2, gezeigt in 1 und 2, ist vertikal angeordnet, was bevorzugt ist. Das Testsubstrat 2 kann aus jedem geeigneten Material, wie zum Beispiel Stahl, Plastik oder Aluminium sein. Die Oberfläche des Testsubstrats 2 hat vorzugsweise denselben Grad an Glätte wie zum Beispiel der eines Autokörpers oder einer Autostoßstange, so dass die erhaltenen Resultate so eng wie möglich zu denjenigen Resultaten sind, die man erhalten hätte, wenn man gleiche Farb-/Lackanwendungsbedingungen gehabt hätte.
Wie in 1 gezeigt, ist das Gerät 1 mit einem Gefäß 8 versehen, das benachbart zu dem Testsubstrat 2 angeordnet ist. Das Gefäß 8 ist mit einer Öffnung 10 versehen, vorzugsweise einem Schlitz, durch welchen eine Beschichtungszusammensetzung (S₀) 12, wenn diese in das Gefäß 8 gekippt wird, als im Wesentlichen gleichförmig dicke Schicht L₀ 14 auf der Messgegend 16 auf der Oberfläche des Testsubstrats 2 angeordnet werden kann. Die Beschichtungszusammensetzung (S₀) 12, die zur Herstellung der L₀ Schicht 14 verwendet wird, weist F₀ Teile nach Gewicht eines Flachmachers basierend auf 100 Teilen nach Gewicht der Beschichtungszusammensetzung (S₀) 12 auf. Vorzugsweise weist die Beschichtungszusammensetzung S₀ keine Flachmacher auf. Wenn das Testsubstrat 2 durch den Treiber 4 rotiert wird, vorzugsweise um ungefähr eine viertel Drehung, wird die L₀ Schicht 14 erzeugt. Die Öffnung 10 ist benachbart zu dem Substrat 2, so dass eine resultierende Lücke zwischen der Öffnung 10 und dem Substrat 2 die Dicke der L₀ Schicht kontrolliert. Die L₀ Schicht ist typischerweise mit einer Dicke angegeben, die im Bereich von 6 Mikrometer bis 2300 Mikrometer liegt.
Das Metallglanzvorhersagegerät 1 der vorliegenden Erfindung umfasst einen herkömmlichen optischen Messmechanismus 16, der mit herkömmlichen Kollimatoren zur Bereitstellung eines Lichtstrahls 20 mit vorgegebener Intensität und unter einem vorgegebenen Winkel ausgeführt ist, wobei der Strahl auf eine Messgegend 16 von einer herkömmlichen Lichtquelle 22 projiziert werden kann. Ein herkömmliches optisches Messinstrument misst typischerweise herkömmliche L, a, b Farbdaten auf der Reflektion/Reflektivität einer Oberflächenfarbe, wobei der L-Faktor sich auf die Helligkeit oder Dunkelheit bezieht, der „a” Faktor sich auf eine (+a) Röte bis Grünton (–a) bezieht und der „b” Faktor sich auf einen (+b) Gelbton bis Blauton (–b) bezieht. Die Anmelder haben unerwarteterweise entdeckt, dass die Verwendung von Daten des „L”-Wertes, die als „B Reflektivität” oben berichtet wurden, in der besten Kurvenanpassung der Daten resultiert. Jeder Eingangswinkel und jede Reflektivität kann verwendet werden. Jedoch wird typischerweise ein Reflexionswinkel (hoher Beobachter) von 115 Grad verwendet und die B Reflektion/Reflektivität wird bevorzugterweise vor einer substanziellen Veränderung der optischen Charakteristika der L₀ Schicht 14 gemessen, die von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung abhängen, von der die L₀ Schicht 14 hergestellt ist. Je höher der Inhalt des Lösungsmittels in der Beschichtungszusammensetzung ist, desto länger würde das Zeitfenster sein, während welchem die Reflektivität gemessen werden kann, und umgekehrt. Beschichtungszusammensetzungen, die Lacke sind (diejenigen, die nicht-reaktive Bindungspolymere aufweisen, die ein hohes Molekulargewicht haben und in einem Lösungsmittel gelöst sind), würden typischerweise ein längeres Messfenster haben als Beschichtungszusammensetzungen, die emailliert sind (diejenigen, die Bindungspolymere enthalten, die eine reaktive Gruppe enthalten, die chemisch mit crosslinkenden Gruppen und crosslinkenden Wirkungsmitteln reagieren, und die vor der Aufbringung als eine Schicht auf einem Substrat gemischt werden). Die Reflexion wird typischerweise innerhalb von 2 Sekunden bis zwei Minuten gemessen nachdem die L₀ Schicht 14 auf das Testsubstrat 2 gegeben wird. Eine B₀ Reflexion 24 des Lichtstrahls 20 von der L₀ Schicht 14 kann dann mit einem konventionellen optischen Messinstrument 26 gemessen werden, wie zum Beispiel einem MA-68 Glanzmessgerät, das von X-Rite of Grand rapids, Michigan, angeboten wird. Der Glanz wird typischerweise innerhalb von 2 Sekunden bis zwei Minuten gemessen, nachdem die L₀ Schicht 14 über das Testsubstrat 2 gegeben wird.
Nach der Reflexionsmessung wird der L₀ Schicht 14 erlaubt, in eine C₀ Beschichtung zu trocknen und/oder in diese auszuhärten, und sein Y₀ Glanz wird mit einem Glanzmesser (nicht gezeigt in 1) unter einem vorgegebenen Glanzwinkel gemessen, der vorzugsweise 60 Grad beträgt. Der Y₀ Glanz wird generell innerhalb von 4 Stunden bis 48 Stunden gemessen, vorzugsweise innerhalb von 6 Stunden bis 24 Stunden, nachdem die Beschichtungszusammensetzung 12 über das Substrat 2 gegeben wurde. Die benötigte Zeit für die L₀ Schicht 14 zum Trocknen und/oder Aushärten hängt typischerweise von den Chemikalien ab, die die Beschichtungszusammensetzung ausmachen, und typischerweise würde ein Aktivator, der auch als Crosslinking-Wirkungsmittel bekannt ist, während des Aushärtungsschritts vorhanden sein, wenn die Beschichtungszusammensetzung in der emaillierten Form vorliegt.
Ein Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten (means for configuring readable program code devices) verwendet, um einen herkömmlichen Computer zu veranlassen, die B₀ Reflektivität 24 der L₀ Schicht 14 und den Y₀ Glanz in einem computerlesbaren Speichermedium des Computers (nicht gezeigt in 1) zu speichern. Vorzugsweise steht der Computer in Kommunikation mit dem optischen Messinstrument 26 und dem Glanzmesser. Falls gewünscht, kann der Computer in Kommunikation mit einem entfernten Computer sein, so dass ein abseits gelegener Computer benutzt werden kann, um Informationen von einem oder mehreren Computern, die mit Glanzvorhersagegeräten der vorliegenden Erfindung verbunden sind, zu erlangen.
Falls gewünscht, kann nach der Messung des Y₀ Glanzes der C₀ Beschichtung das Substrat 2 durch den Treiber 4 weiter rotiert werden, um die C₀ Beschichtung 14 mit einem Abstreicher 28 in einen Abfallcontainer 30 abzukratzen und das Substrat 2 kann dann gesäubert werden. Alternativ kann das Substrat entfernt werden und die C₀ Beschichtung kann von dem Substrat 2 gekratzt werden, welches dann gesäubert wird.
Das zuvor beschriebene Verfahren wird dann wiederholt mit den Serien von S₁, S₂, ... S_n (n ist im Bereich 1 bis 100, vorzugsweise von 2 bis 50 und mehr bevorzugt von 5 bis 20) Beschichtungszusammensetzungen 12, welche einen steigenden Anteil an Flachmachern enthalten im Bereich von F₁ bis F_n Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile von einer Beschichtungszusammensetzung. Einer oder mehrere Flachmacher, die der Beschichtungszusammensetzung hinzugefügt sind, können vorzugsweise in einer geeigneten, inkrementellen Menge erhöht werden, wie zum Beispiel 0,001; 0,01; 0,1; 0,5; 1; 5; 10; 15 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile von der Beschichtungszusammensetzung, wobei F₁ vorzugsweise von 0,001 Gewichtsanteilen zu 5 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile der Beschichtungszusammensetzung rangiert und F_n vorzugsweise von 5,1 Gewichtsanteilen bis 60 Gewichtsanteilen pro 100 Gewichtsanteile der Beschichtungszusammensetzung rangiert. Wie oben beschrieben, werden die B₁ Reflexion 24 von einer L₁ Schicht 14 von der S₁ Beschichtungszusammensetzung und der Y₁ Glanz einer C₁ Beschichtung gemessen, und das Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten wird verwendet, um den Computer zu veranlassen, die B₁ Reflexion 24 der L₁ Schicht 14 und der Y₁ Glanz der C₁ Beschichtung in dem computerverwendbaren Speichermedium auf dem Computer zu speichern. Der Prozess wird wiederholt, bis die B_n Reflexion von einer L_n Schicht 14 und der Y_n Glanz der C_n Beschichtung von der Beschichtungszusammensetzung 12 _n gemessen ist und in dem computerverwendbaren Speichermedium des Computers gespeichert ist.
Alternativ wird einem Duplikat der L₀ Schicht 14 erlaubt, zu einer C₀ Beschichtung zu trocknen und/oder auszuhärten und sein Y₀ Glanz wird gemessen mit einem Glanzmesser (nicht gezeigt in 1) unter einem vorgegebenen Glanzwinkel, der vorzugsweise 60 Grad ist. Grundsätzlich wird der Y₀ Glanz innerhalb von 4 Stunden bis 48 Stunden gemessen, vorzugsweise innerhalb von 6 bis 24 Stunden, nachdem die Beschichtungszusammensetzung 12 über dem Substrat 2 aufgetragen wird. Die zuvor genannte Duplikatschicht der L₀ Schicht 14 kann auf einem anderen ähnlichen Substrat angewendet werden, was ein Glassubstrat mit einschließt, wobei geeignete Mittel wie ein Abstreicher verwendet werden.
Das Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten wird verwendet, um den Computer zu veranlassen, Schnittpunkte auf einem Graphen festzustellen, wo B₀ bis B_n Reflektionen/Reflektivitäten von L₀ bis L_n Schichten 14 auf einer X-Achse eines Graphen sich schneiden mit dem Y₀ bis Y_n Metallglanz auf der Y-Achse des Graphen von S₀ bis S_n Beschichtungen, die jeweils auf S₀ bis S_n Beschichtungszusammensetzungen basieren. Das Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten wird dann verwendet, um den Computer zu veranlassen, eine Kurvenanpassungsgleichung zu verwenden, um eine Metallglanzvorhersagekurve auf dem Graphen zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Kurvenanpassungsgleichung eine Polynomialgleichung zweiten Grades. Noch mehr bevorzugt ist die Polynomialgleichung zweiten Grades eine Formel der folgenden Formel: Glanz Y = a(B_n)² + b(B_n) + c (1) R² = Z (2) wobei die Konstanten a, b, c und R² durch einen Kurvenanpassungsprozess bestimmt sind, so wie er im Microsoft Office Excel^® 2003, angeboten von der Microsoft Corporation von Redmond, Washington, beschrieben wird. Z ist eine statistische Größe, die beschreibt, wie nahe die Kurve zu den experimentellen Datenpunkten auf dem Graphen passt. Wenn Z gleich 1 ist, so wird dies als ein idealer Fit angesehen, d. h., dass alle experimentellen Datenpunkte auf der gefitteten Kurve liegen. Alle notwendige und relevante Information ist auf dem computerverwendbaren Speichermedium abgespeichert.
Falls gewünscht, kann die Metallglanzvorhersagekurve auf dem Graphen auf einem herkömmlichen Monitor dargestellt und/oder mittels eines herkömmlichen Printers auf Papier ausgedruckt werden, wobei beide in Kommunikation mit dem Computer stehen. Sobald die Metallglanzvorhersagekurve auf dem Graphen produziert ist, kann der Benutzer das Glanzvorhersagegerät der vorliegenden Erfindung benutzen, um den Metallglanz einer Zielbeschichtungszusammensetzung, die einen unbekannten oder bekannten Anteil an Flachmachern aufweist, zu kontrollieren, ohne durch den aufwendigen und zeitraubenden Prozess gehen zu müssen, dass die Schicht in eine Beschichtung ausgehärtet wird. Die L_T Schicht 14 (auch als Zielschicht bekannt), die von der Zielbeschichtungszusammensetzung stammt, welche vorzugsweise die gleiche im Wesentlichen gleichförmige Dicke wie die Schichten, die zur Erzeugung der Metallglanzvorhersagekurve verwendet werden, die über das Substrat 2 des Metallglanzvorhersagegerätes 1 der vorliegenden Erfindung dispergiert werden, hat, können in einem Produktionssetup benutzt werden, das es einem Hersteller einer Beschichtungszusammensetzung erlaubt, schnell die Inhaltsstoffe einer Beschichtungszusammensetzung anzupassen, so dass gewährleistet werden kann, dass die resultierende Beschichtungszusammensetzung ein gewünschtes Maß an metallischem Glanz hat.
Wie oben beschrieben wurde, wird die B_T Reflexion 24 von L_T Schicht 14 von der Zielbeschichtungszusammensetzung gemessen, und das Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten wird benutzt, um den Computer zu veranlassen, dass die B_T Reflexion 24 der L_T Schicht 14 in dem computerverwendbaren Speichermedium des Computers gespeichert wird.
Das Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten wird dann verwendet, um den Computer zu veranlassen, B_T Reflexion der L_T Schicht auf der X-Achse des Graphen zu lokalisieren. Das Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten wird verwendet, um den Computer zu veranlassen, einen Kreuzungspunkt auf der Metallglanzvorhersagekurve zu lokalisieren, welche sich mit B_T auf der X-Achse des Graphen schneidet. Letztlich wird das Mittel zum Konfigurieren von computerlesbaren Programmcodegeräten verwendet, um den Computer zu veranlassen, den Metallglanz einer Zielbeschichtung vorherzusagen, die von der L_T Schicht resultiert, indem der Y_T Glanz auf der Y-Achse des Graphen lokalisiert wird, der sich mit dem Kreuzungspunkt auf der Flockenmengenvorhersagekurve schneidet, die sich mit B_T auf der Y-Achse des Graphen schneidet.
Sobald die Metallglanzvorhersagekurve in einem Computer des Geräts 1 gespeichert ist, kann eine Teilprobe einer Beschichtungszusammensetzung, die hergestellt wird, genommen werden, und kann als Schicht aufgetragen werden, und der nasse Glanz davon kann gemessen werden, um den Metallglanz einer Beschichtung, die von einer solchen Zusammensetzung resultiert, vorherzusagen. Wenn der metallische Glanz außerhalb einer gewünschten Spezifizierung liegt, kann der Herstellungsprozess in Echtzeit und ohne Unterbrechung angepasst werden, indem die Menge der Flachmacher, die auf einer Inhaltsbasis hinzugefügt werden, überwacht und angepasst wird.
Einige der Aspekte des zuvor beschriebenen Metallglanzvorhersagegerätes 1 der vorliegenden Erfindung sind beschrieben in der deutschen Patentanmeldung DT 25 25 701 A1 . Es sollte verstanden werden, dass das Substrat 2 nicht vertikal positioniert sein muss und dass es nicht eine Scheibenform haben muss. Andere Ausführungsbeispiele, so wie diese, wo Substrate horizontal positioniert sind, oder in Form eines Gürtels vorliegen, etc., sind ebenso geeignet für das Verfahren der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann ein Substrat in Form eines Rollers/Walze, wie beschrieben in dem US-Patent 6,583,878 , erteilt an Hustert, ebenso als geeignet für den Prozess der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens der vorliegenden Erfindung benutzt ein Metallglanzvorhersagegerät 1 der 1. Das Verfahren weist das Dispergieren einer Beschichtungszusammensetzung 12 durch ein Gefäß 8 auf ein Substrat 2 auf, so dass die L₀ Schicht 14 mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke entsteht, wobei das durch das Gefäß 8 erfolgt, welches die Beschichtungszusammensetzung 12 enthält. Danach wird der Lichtstrahl 20 mit vorgegebener Intensität und vorgegebenem Einfallswinkel von der Lichtquelle 22 auf die Messgegend 16 der L₀ Schicht projiziert. Mit dem optischen Messinstrument 26 wird die B₀ Reflexion des Lichtstrahls 20 bei einem vorgegebenen Reflexionswinkel gemessen. Die L₀ Schicht wird in eine C₀ Beschichtung getrocknet und/oder ausgehärtet und der Y₀ Glanz der C₀ Beschichtung wird mittels eines Glanzmessers unter einem vorgegebenen Winkel gemessen. Die B₀ Reflexion der L₀ Schicht und der Y₀ Glanz der C₀ Beschichtung werden dann in einem computerverwendbaren Speichermedium des Computers abgespeichert. Die zuvor beschriebene Schritte werden wiederholt für die S₁ bis S_n Beschichtungszusammensetzungen 12, welche weiterhin F₁ bis F_n Teile pro Gewicht von jeweils einem oder mehreren Flachmachern (flatteners) basierend auf 100 Gewichtsanteilen von der Beschichtungszusammensetzung aufweisen, um die B₁ bis B_n Reflektivität der L₁ bis L_n Schichten und den Y₁ bis Y_n Glanz der C₁ bis C_n Beschichtungen zu messen, wobei n zwischen 1 und 100 liegt.
Beispiele
Die Tabelle 1 unten listet Beispiele von Beschichtungszusammensetzungen auf, die einen zunehmenden Anteil (Teile pro Gewicht) von Flachmachern (TUG09-GC01 Flattener bereitgestellt durch DuPont Company, Wilmington, Delaware) enthalten, die mit einem Gefäßgemisch (pot mix) gemischt wurden, welches 20 Teile pro Gewicht von EcoMax^TM Silber TU109-4003 Emaille enthällt, wobei das Beispiel 1 keine Flachmacher enthielt. Schichten von diesen Beispielen 1 bis 5 wurden über das Substrat 2 der Vorrichtung 1 gegeben und die Reflexionen der Schichten wurden gemessen durch Verwendung des MA-68 Farbinstruments 26, angeboten von X-Rite of Grand rapids, Michigan, bei 115 Grad und der L-Wert von diesen Reflexionen wurde berichtet. Zu jedem Beispiel 1 bis 6 wurde der Aktivator, angeboten durch DuPont Company von Wilmington, Delaware, TU09AS hinzugefügt bei einem 2:1 Volumenverhältnis und Duplikatschichten, die im Wesentlichen gleich zu denen waren, die über dem Substrat 2 der Vorrichtung 1 erzeugt wurden, wurden mit Abstreichern über dem Glassubstrat bearbeitet und 24 Stunden bei 20°C und 50% Luftfeuchtigkeit aufgetragen, und der metallische Glanz von den entsprechenden Beschichtungen, die von diesen Beispielen resultierten, wurden bei 60 Grad mit einem Haz-Glanzmesser, angeboten von BYK Instruments of Columbia, Maryland, gemessen. Tabelle 1

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5

Nass B₀ Reflektion (L-Wert) 33,48 36,95 42,72 44,52 45,53

Trockener Metallglanz 105 90 68 40 7,2
Die Schnittpunkte auf einem Graphen, wo sich B₀ bis B_n von L₀ bis L_n Schichten auf der X-Achse des Graphen mit F₀ bis F_n Mengen von groben Flocken von S₀ bis S_n Beschichtungszusammensetzungen auf der Y-Achse des Graphen schneiden, werden dann lokalisiert, wie in 3 gezeigt.
Durch die Verwendung einer Kurvenanpassungsgleichung, so wie beispielsweise die zuvor genannte Polynomialgleichung (1) zweiten Grades wird dann benutzt, um eine Metallglanzvorhersagekurve zu generieren, so wie die, die in 3 gezeigt ist. Der Term „a” in der Gleichung (1) war –0,8291. Der Term „b” in der Gleichung (1) war 58,655 und der Term „c” in der Gleichung war –934,34. Die statistische Größe Z war 0,9374. Alle der vorgenannten Terme wurden erhalten durch die Verwendung des zuvor genannten Microsoft Excel^® Programms. Es ist schnell für einen Fachmann klar, dass die statistische Größe Z von 0,9374 indiziert, dass die Kurve der metallischen Glanzvorhersage eine sehr nahe Anpassung zu dem Z-Wert der idealen Anpassung von 1 ist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird dann verwendet, um den metallischen Glanz einer Zielbeschichtungszusammensetzung vorherzusagen, wobei dabei erst auf ein Substrat 2 eine L_T Schicht von vorzugsweise derselben im Wesentlichen gleichmäßig dicken Schicht der Zielbeschichtungszusammensetzung durch das Gefäß 8 des Metallglanzvorhersagegerätes dispergiert wird, welches die Zielbeschichtungszusammensetzung enthält, und welche eine unbekannte oder eine bekannte Menge von einem oder mehr Flachmachern enthält. Ein Lichtstrahl 20 vorgegebener Intensität wird dann auf die Messgegend 16 der L_T Schicht unter vorgegebenem Einfallswinkel von einer Lichtquelle 22 projiziert, und der L-Wert der B_T Reflektivität des Strahls, der von der L_T Schicht unter einem vorgegebenen Reflexionswinkel reflektiert wird, wird mit einem optischen Messinstrument 26 gemessen. Ein Schnittpunkt auf der metallischen Glanzvorhersagekurve, die mit der B_T Reflexion auf der X-Achse von dem Graphen sich schneidet, wird dann lokalisiert und der metallische Glanz bei dem vorgegebenen Glanzwinkel von einer Beschichtung, die von der L_T Schicht resultiert, wird dann vorhergesagt, indem Y_T auf der Y-Achse des Graphen lokalisiert wird.
Daher kann ein Fachmann schnell sehen, dass der metallische Glanz von einer Beschichtung schnell durch die Metallglanzvorhersagekurve des Verfahrens der vorliegenden Erfindung vorhergesagt werden kann durch einfaches Messen des Glanzes von einer nassen Schicht von einer Beschichtungszusammensetzung, von welcher eine Beschichtung hergestellt wird.
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind am meisten geeignet, um zu gewährleisten, dass der Metallglanz von automobil-OEM und Reparaturfarben/Reparaturlacken, die von Beschichtungen davon resultieren, in einen bestimmten Bereich fällt.

Claims

Verfahren zur Vorhersage eines metallischen Glanzes, das Verfahren aufweisend: (a) Dispensieren auf einem Testsubstrat einer L₀ Schicht im Wesentlichen gleichmäßiger Dicke einer So Beschichtungszusammensetzung, die metallische Flocken aufweist, wobei das Dispensieren durch ein Gefäß einer Vorrichtung zur Vorhersage eines metallischen Glanzes erfolgt, welche die Beschichtungszusammensetzung enthält, (b) Projizieren eines Lichtstrahls einer vorgegebenen Intensität unter einem vorgegebenen Einfallswinkel von einer Lichtquelle auf die L₀ Schicht; (c) Messen einer B₀ Reflekion von diesem Strahl, der von der L₀ Schicht unter einem vorgegebenen Reflexionswinkel reflektiert wird, mittels eines optischen Messinstrumentes; (d) Härten oder Trocknen der L₀ Schicht zu einer C₀ Beschichtung; (e) Messen eines Y₀ metallischen Glanzes von der C₀ Beschichtung unter einem vorgegebenen Winkel des metallischen Glanzes mittels eines Glanzmessers; (f) Speichern von der B₀ Reflexion von der L₀ Schicht und von dem Y₀ metallischen Glanz von der C₀ Beschichtung in einem computerverwendbaren Speichermedium eines Computers; (g) Wiederholen der Schritte (a) bis (f) für jeweils S₁ bis S_n Beschichtungszusammensetzungen aufweisend F₁ bis F_n Teile nach Gewicht von einem oder mehreren Mattierungsmitteln, basierend auf 100 Teilen nach Gewicht von der Beschichtungszusammensetzung, um die B₁ bis B_n Reflexion von L₁ bis L_n Schichten und Y₁ bis Y_n metallischen Glanz von C₁ bis C_n Beschichtungen zu bestimmen, wobei sich n von 4 bis 20 bewegt; (h) Feststellen von Kreuzungspunkten auf einem Graphen, wo sich die B₀ bis B_n von den L₀ bis L_n Schichten auf einer X-Achse dieses Graphen mit den Y₀ bis Y_n metallischem Glanz von den C₀ bis C_n Beschichtungen auf der Y-Achse von diesem Graphen kreuzen; (i) Verwenden einer Kurvenanpassungsgleichung, um eine Kurve zur Vorhersage eines metallischen Glanzes auf diesem Graphen zu erzeugen; (j) Dispensieren auf dem Testsubstrat einer L_T Schicht von der im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke von einer Zielbeschichtungszusammensetzung durch das Gefäß der Vorrichtung zur Vorhersage eines metallischen Glanzes, welche die Zielbeschichtungszusammensetzung enthält und weiterhin das Mattierungsmittel aufweist; (k) Projizieren eines Lichtstrahls einer vorgegebenen Intensität und unter einem vorgegebenen Einfallswinkel von der Lichtquelle auf die L_T Schicht; (l) Messen der B_T Reflexion von dem Lichtstrahl, der von der L_T Schicht unter dem vorgegebenen Reflexionswinkel reflektiert wird, mittels der optischen Messvorrichtung; (m) Feststellen von der B_T von der L_T Schicht auf der X-Achse des Graphen; (n) Festellen eines Schnittpunktes auf der Kurve zur Vorhersage des metallischen Glanzes, die sich mit der B_T auf der X-Achse des Graphen schneidet; und (o) Vorhersagen eines metallischen Glanzes bei dem vorgegebenen metallischen Glanzwinkel von einer Zielbeschichtung, die von der Zielschicht resultiert mittels Feststellen von Y_T auf der Y-Achse des Graphen, die sich mit dem Schnittpunkt auf der Kurve zur Vorhersage eines metallischen Glanzes schneidet, welche sich mit B_T auf der X-Achse dieses Graphen schneidet.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das optische Messgerät ein Spektrophotometer ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das optische Messgerät in Kommunikation mit dem Computer steht.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Metallikglanzmesser in Kommunikation mit dem Computer steht.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei die Öffnung ein Schlitz ist, der benachbart zu dem Testsubstrat ist, so dass ein resultierender Spalt zwischen dem Schlitz und dem Testsubstrat die Dicke von der L₀ Schicht und der L₁ bis L_n Schichten kontrolliert.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die L₀ Schicht und die L₁ bis L_n Schichten dieselbe Dicke aufweisen, welche sich von 6 Mikrometer bis 2300 Mikrometer erstreckt.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Testsubstrat eine Scheibe ist, welche im Wesentlichen vertikal auf einem Unterstützungsrahmen von der Vorrichtung zur Bestimmung des metallischen Glanzes angeordnet ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kurvenanpassungsgleichung eine Polynomialgleichung zweiten Grades ist.
Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Polynomialgleichung zweiten Grades von der Formel ist: metallischer Glanz Y = a(B_n)² + b (B_n) + c R² = Z wobei die konstanten a, b, c und Z durch einen Kurvenanpassungsprozess bestimmt sind.
Das Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend Darstellen von dem vorhergesagten metallischen Glanz von der Zielbeschichtung auf einem CRT-Monitor.
Das Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend Kommunizieren des vorhergesagten Glanzes von der Zielbeschichtung von dem Computer zu einem entfernten Computer.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine automotive OEM-Farbe/Lack oder eine Reparaturfarbe/Reparaturlack ist.
Das Verfahren von Anspruch 12, wobei das Mattierungsmittel Talc, Siliziumdioxid oder Bariumsulfat ist.
Das Verfahren von Anspruch 1, wobei die metallischen Flocken Aluminiumflocken, Glimmerflocken, anorganische Flocken, organische Flocken oder eine Kombination davon sind.