DE112012004783T5

DE112012004783T5 - Verfahren zur Vorhersage des Marmorierungsgrades in Beschichtungszusammensetzungen durch Nassfarbenmessung

Info

Publication number: DE112012004783T5
Application number: DE112012004783.4T
Authority: DE
Inventors: Allan Blase Joseph Rodrigues; Ayumu Yokoyama; Rajesh Gopalan Saliya; Anthony Moy
Original assignee: Coatings Foreign IP Co LLC
Current assignee: Axalta Coating Systems GmbH
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2032-11-10
Also published as: WO2013074399A2; CN104040320A; DE112012004783B4; US9025153B2; WO2013074399A3; CN104040320B; US20130141727A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorhersagen des Marmorierungsgrades von Beschichtungszusammensetzungen, wie OEM- oder Reparaturlacke für Kraftfahrzeuge, die metallische Plättchen enthalten. Das Verfahren enthält das Messen von Flops einer Schicht der Beschichtungszusammensetzung, die auf einem Testsubstrat einer Marmorierungsvorhersagevorrichtung der vorliegenden Erfindung aufgetragen wird, zu Beginn und dann nach einem gewünschten Zeitintervall. Ein Delta-Flop wird durch Subtrahieren des Flops nach dem gewünschten Zeitintervall von jenem zu Beginn bestimmt und ein Marmorierungsgrad einer Beschichtung, der sich aus der Schicht ergibt, wird visuell bewertet. Das Verfahren wird mit variierenden Mengen eines oder mehrerer Rheologieadditive wiederholt, die der Zusammensetzung hinzugefügt werden, und der Marmorierungsgrad gegenüber Delta-Flop wird in einem Graphen eingetragen und dann wird, unter Verwendung einer Kurvenanpassungsgleichung, eine Marmorierungsvorhersagekurve erhalten. Durch Messen des Delta-Flops einer nassen Schicht einer Zielbeschichtungszusammensetzung kann dann der Marmorierungsgrad in der Zielbeschichtungszusammensetzung durch Verwendung der Marmorierungsvorhersagekurve vorhergesagt werden. Das Verfahren ist besonders während der Herstellung von Beschichtungszusammensetzungen, wie OEM- und Reparaturlacken für Kraftfahrzeuge, nützlich.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorhersagen eines Marmorierungsgrades, den eine Beschichtungszusammensetzung aufweist. Das Verfahren betrifft insbesondere ein Qualitätssicherungsverfahren, das den Marmorierungsgrad auf einer Echtzeitbasis vorhersagt, den Originalgerätehersteller- und Reparaturlackierungen von Kraftfahrzeugen aufweisen, während solche Lackierungen hergestellt werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine ungleichmäßige Verteilung des Partikelgehalts in einem Lack kann eine Marmorierung verursachen, auch bekannt als Streifenbildung, Bandbildung, Schattierung, horizontales Ausschwimmen, vertikales Ausschwimmen, Trübung, Ausfällung, Anlaufen, Schleierbildung oder Bleichen. Eine Marmorierung tritt üblicherweise in Metalllacken auf, wenn die Plättchen zusammenlaufen, um eine fleckiges oder gestreiftes Aussehen in einer Beschichtung, die mit einem solchen Lack erhalten wird, zu erzeugen. Der vorangehende Mangel kann durch Einstellen der Rheologie des Lacks minimiert werden, so dass ein Ansammeln oder Absetzen von Plättchen und/oder Pigmenten im Lack minimiert ist. Typischerweise sind Rheologieadditive, wie BYK^®-411 Rheologieadditiv, der von BYK USA Inc., Wallingford, Connecticut, erhältlich ist, für diesen Zweck gut geeignet. Solche Rheologieadditive werden während der Herstellung des Lacks zugegeben, um die Viskosität des Lacks in der Dose und bei der Anwendung zu regeln. Wenn jedoch zu viel dieser Rheologieadditive zugegeben werden, können Beschichtungsmängel, wie Fischauge, Kraterbildung oder Orangenhautbild, entstehen. Wenn zu wenig dieser Rheologieadditive zugegeben werden, kann der oben beschriebene Marmorierungsdefekt eintreten. Daher ist es für den Lackhersteller wichtig, den Marmorierungsgrad vorhersagen zu können, der bei dem hergestellten Lack auftreten kann.
Typischerweise wird während der Herstellung von Beschichtungszusammensetzungen, wie Plättchen enthaltenden Originalgerätehersteller- oder Reparaturlacken für Kraftfahrzeuge, von Zeit zu Zeit eine Teilmenge solcher hergestellten Beschichtungszusammensetzungen entnommen, als eine Schicht gewünschter Dicke auf einem Testsubstrat aufgetragen, zu einer Beschichtung getrocknet und/oder gehärtet und eine Annehmbarkeit ihrer Marmorierungsgrades visuell bewertet. Der Flop ist in ASTM E284 definiert. Die Verfahrensparameter werden dann eingestellt und die zuvor beschriebene Testprozedur wird wiederholt, bis die eingestellte Beschichtungszusammensetzung den gewünschten Marmorierungsgrad erreicht.
Die oben genannte Testprozedur ist nicht nur zeitaufwändig und mühsam, sondern führt auch zu häufigen Unterbrechungen im Herstellungsverfahren. Infolgedessen kann die Qualität der erhaltenen Beschichtungszusammensetzungen von Charge zu Charge nachträglich beeinträchtigt sein. Daher besteht ein Bedarf an der Entwicklung eines Verfahrens, das den Marmorierungsgrad in einer Beschichtung vorhersagen kann, der sich aus einer Beschichtungszusammensetzung ergibt, während diese noch hergestellt wird, so dass das Herstellungsverfahren leicht auf einer Echtzeitbasis eingestellt werden kann, um den gewünschten Marmorierungsgrad zu erreichen.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorhersagen eines Marmorierungsgrads in einer Zielbeschichtungszusammensetzung, aufweisend:

(a) Hinzufügen einer S₀-Beschichtungszusammensetzung zu einem Behälter einer Plättchenvorhersagevorrichtung;
(b) Abgeben der S₀-Beschichtungszuammensetzung aus einer Öffnung in dem Behälter auf eine Testsubstrat, um eine L₀-Schicht mit im Wesentlichen gleichförmiger Dicke darauf zu erzeugen;
(c) Projizieren eines Lichtstrahls mit voreingestellter Intensität bei voreingestellten Einfallswinkeln aus einer Lichtquelle auf die L₀-Schicht;
(d) Messen eines B₀-Flops des von der L₀-Schicht reflektierten Strahls bei voreingestellten Reflexionswinkeln mittels eines optischen Messinstrumentes;
(e) Messen eines B_H0-Flops des von der L₀-Schicht bei voreingestellten Reflexionswinkeln reflektierten Strahls mittels des optischen Messinstrumentes nach einem gewünschten Zeitintervall;
(f) Erzeugen einer C₀-Beschichtung aus der S₀-Beschichtungszusammensetzung;
(g) Bewerten eines Marmorierungsgrades Y₀ der C₀-Beschichtung;
(h) Wiederholen der Schritte (a) bis (g) jeweils für S₁- bis S_n-Beschichtungszusammensetzungen, die F₁ bis F_n Gewichtsteile eines oder mehrerer Rheologieadditive basierend auf 100 Gewichtsteilen der S₁- bis S_n-Beschichtungszusammensetzungen aufweisen, um jeweils B₁- bis B_n-Flops und B_H1- bis B_Hn-Flops der L₁- bis L_n-Schichten nach dem gewünschten Zeitintervall und jeweils den Marmorierungsgrad Y₁ bis Y_n von C₁- bis C_n-Beschichtungen zu bestimmen, wobei n von 1 bis 100 reicht;
(i) Subtrahieren jeweils der B_H0- bis B_Hn-Flops von den B₀- bis B_n-Flops der L₀- bis L_n-Schichten zur Bestimmung von ΔB₀- bis ΔB_n-Flops;
(j) Speichern der B₀- bis B_n-Flops, der B_H0- bis B_Hn-Flops, der ΔB₀- bis ΔB_n-Flops und des Marmorierungsgrades Y₀ bis Y_n in einem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium eines Rechners;
(k) Lokalisieren von Schnittpunkten auf einem Graphen, wo die ΔB₀- bis ΔB_n-Flops der L₀- bis L_n-Schichten auf einer X-Achse des Graphen den Marmorierungsgrad Y₀ bis Y_n auf einer Y-Achse des Graphen schneiden;
(l) Verwenden einer Kurvenanpassungsgleichung zur Erstellung einer Marmorierungsgradvorhersagekurve auf dem Graphen;
(i) Auftragen einer L_T-Schicht von im Wesentlichen gleichförmiger Dicke einer Zielbeschichtungszusammensetzung aus dem Behälter auf dem Testsubstrat, wobei die Zielbeschichtungszusammensetzung die Plättchen enthält;
(j) Projizieren eines Lichtstrahls mit der voreingestellten Intensität und bei den voreingestellten Einfallswinkeln aus der Lichtquelle auf die L_T-Schicht;
(k) Messen des B_T-Flops des aus der L_T-Schicht reflektierten Strahls bei den voreingestellten Reflexionswinkeln mittels der optischen Messvorrichtung;
(l) Messen des B_HT-Flops des von der L_T-Schicht reflektierten Strahls bei den voreingestellten Reflexionswinkeln mittels der optischen Messvorrichtung nach dem gewünschten Zeitintervall; (m) Subtrahieren des B_HT-Flops von dem B_T-Flop der L_T-Schicht zum Bestimmen des ΔB_T-Flops; (l) Lokalisieren des ΔB_T-Flops der L_T-Schicht auf der X-Achse der Graphen; (n) Lokalisieren eines Schnittpunkts auf der Marmorierungsgradvorhersagekurve, der den ΔB_T-Flop auf der X-Achse des Graphen schneidet; und (p) Vorhersagen des Marmorierungsgrades der Zielzusammensetzung durch Lokalisieren von Y_T auf der Y-Achse des Graphen, der den Schnittpunkt auf der Marmorierungsgradvorhersagekurve schneidet, der ΔB_T auf der X-Achse des Graphen schneidet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 und 2 zeigen eine der Ausführungsformen einer Marmorierungsvorhersagevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt allgemein die Marmorierungsvorhersagekurve, die von der Marmorierungsvorhersagevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erstellt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Definitionen hierin:
”Plättchen” bezeichnet herkömmliche metallische Plättchen, wie Aluminiumplättchen, die in Beschichtungszusammensetzungen verwendet werden, die einen Flop aufweisen. Plättchen können auch herkömmliche Interferenzplättchen, anorganische Plättchen, organische Plättchen oder eine Kombination davon aufweisen.
”Beschichtungszusammensetzung” bezeichnet eine Beschichtungszusammensetzung, die Plättchen enthält, die einer Beschichtungszusammensetzung, die auf einem Substrat, wie einer Fahrzeugkarosserie, einer Stoßstange oder einem Schutzblech aufgetragen wird, ein glänzendes Aussehen, d. h. einen Flop, verleiht. Unter ”Flop” wird die sichtbare Veränderung der Leuchtkraft oder der Helligkeit des Plättchens, wie des metallischen Aluminiumplättchens, bei einer Änderung des Reflexionswinkels verstanden, das heißt, einer Änderung von 15 Grad bis zu 110 Grad aus einem Reflexionswinkel. Je größer die sichtbare Änderung von hellem zu dunklem Erscheinungsbild ist, umso höher ist der Flop. Der Flop betont die Linien und Kurven eines Kraftfahrzeuges; daher ist er beim Erreichen dieses gesuchten Erscheinungsbildes der Beschichtung sehr wichtig. Beschichtungszusammensetzungen für Kraftfahrzeuge, die metallische Plättchen, wie Aluminiumplättchen enthalten, werden allgemein verwendet, um das strahlende glänzende Erscheinungsbild zu erhalten, das üblicherweise zu erzielen gewollt ist. In einer typischen Beschichtungszusammensetzung werden verschiedene Komponenten einer Beschichtungszusammensetzung, wie Pigmente, Plättchen, Bindepolymere, Lösemittel, Rheologieadditive usw., gemischt und manchmal in Kugelmühlen gemahlen.
Die Anmelder haben unerwartet erkannt, dass ein Flop einer Schicht aus einer Beschichtungszusammensetzung gemessen in ihrem nassen Zustand direkt mit dem Marmorierungsgrad korreliert werden kann, der entstehen kann, wenn eine solche Schicht zu einer Beschichtung trocknet und/oder härtet. Da sich aber die optischen Eigenschaften einer nassen Schicht einer Beschichtungszusammensetzung aufgrund einer Verdampfung von Lösemittel aus und/oder Vernetzung der nassen Schicht kontinuierlich ändern, ist es sehr schwierig, solche optischen Nasseigenschaftsmessungen mit dem Marmorierungsgrad in einer Beschichtung zu korrelieren, die sich aus einer solchen Schicht ergibt, sobald sie zu einer Beschichtung trocknet und/oder härtet. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung stellen eine Lösung bereit, um die oben beschriebene Korrelation zu erreichen.
Eine der Flopvorhersagevorrichtungen, die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, enthält eine Vorrichtung 1, die in den 1 und 2 dargestellt ist. Die Vorrichtung 1 enthält ein Testsubstrat 2, vorzugsweise eine Scheibe, die von einem Antrieb 4, wie einem Elektromotor, angetrieben wird, der auf einem Trägerrahmen 6 positioniert ist. Das Testsubstrat 2, das an einer Welle des Antriebs 4 montiert ist, kann entweder in einer horizontalen oder in einer vertikalen Position positioniert werden. Das Testsubstrat 2 der Vorrichtung 2, das in den 1 und 2 dargestellt ist, ist vertikal positioniert, was bevorzugt ist. Das Testsubstrat 2 kann aus jedem geeigneten Material, wie Stahl, Kunststoff oder Aluminium bestehen. Die Oberfläche des Testsubstrats 2 hat vorzugsweise denselben Glättewert wie zum Beispiel die Autokarosserie oder die Autostoßstange, so dass die erhaltenen Ergebnisse jenen, die unter den ähnlichen Lackauftragsbedingungen erhalten werden würden, ähnlich sind.
Wie in 1 dargestellt, ist die Vorrichtung 1 mit einem Behälter 8 bereitgestellt, der neben einem Testsubstrat 2 positioniert ist. Der Behälter 8 ist mit einer Öffnung 10 versehen, vorzugsweise einem Schlitz, durch die eine Beschichtungszusammensetzung (S₀) 12, wenn sie in den Behälter 8 gegossen wird, als L₀-Schicht 14 mit im Wesentlichen gleichförmiger Dicke auf eine Messfläche 16 auf der Oberfläche des Testsubstrats 2 aufgetragen werden kann. Die Beschichtungszusammensetzung (S₀) 12, die zur Herstellung der L₀-Schicht 14 verwendet wird, ist frei von oder im Wesentlichen frei von Rheologieadditiv. Wenn das Testsubstrat 2 vom Antrieb 4, vorzugsweise um etwa eine Vierteldrehung, gedreht wird, entsteht die L₀-Schicht 14. Die Öffnung 10 liegt derart neben dem Substrat 2, dass ein entstehender Spalt zwischen der Öffnung 10 und dem Substrat 2 die Dicke der L₀-Schicht regelt. Typischerweise wird die L₀-Schicht mit einer Dicke bereitgestellt, die von 6 Mikrometer bis 2300 Mikrometer reicht.
Die Marmorierungsvorhersagevorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen herkömmlichen optischen Messmechanismus 16, der mit herkömmlichen Kollimatoren zum Erzeugen eines Lichtstrahls 20 voreingestellter Intensität bei einem voreingestellten Winkel bereitgestellt ist, der aus einer herkömmlichen Lichtquelle 22 auf die Messfläche 16 projiziert werden kann. Ein B₀-Flop 24 des Lichtstrahls 20 von der L₀-Schicht 14 kann dann mittels eines herkömmlichen optischen Messinstrumentes 26, wie ein Mehrfachwinkel-Spektrophotometer oder ein Mehrfachwinkel-Kolorimeter, gemessen werden. Ein geeignetes optisches Messinstrument kann eine MA-68 Flop-Messvorrichtung sein, die von X-Rite, Grandville, Michigan, erhältlich ist. Es kann jeder Einfallswinkel und Reflexionswinkel verwendet werden. Für gewöhnlich wird jedoch ein 45 Grad Einfallswinkel aus einer Reflexionsrichtung verwendet und eine Reflexion, vorzugsweise bei 15 und 110 Grad Reflexionswinkeln, wird vor einer wesentlichen Änderung in den optischen Eigenschaften der L₀-Schicht 14 gemessen, die von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung abhängig sind, aus welcher die L₀-Schicht 14 erzeugt wird. Je höher der Gehalt an Lösemittel in der Beschichtungszusammensetzung ist, umso länger wäre somit das Fenster, in dem der Flop gemessen werden kann, und umgekehrt. Beschichtungszusammensetzungen, die Lacke sind (jene, die nicht reaktionsfähige Bindepolymere hohen Molekulargewichts aufgelöst in einem Lösemittel enthalten), hätten typischerweise ein längeres Messfenster als Beschichtungszusammensetzungen, die Emaile sind (die Bindepolymere enthalten, die reaktionsfähige Gruppen haben, die chemisch mit Vernetzungsgruppen auf Vernetzungsmitteln reagieren, die gemischt werden, bevor sie als Schicht auf ein Substrat aufgetragen werden). Typischerweise wird der Flop im Wesentlichen, falls möglich, sofort oder innerhalb von 2 Sekunden bis 15 Sekunden nach dem Auftragen der L₀-Schicht 14 auf das Testsubstrat 2 gemessen.
Die Anmelder haben eine unerwartete Erkenntnis erzielt, dass der Flop einer nassen Schicht einer Beschichtungszusammensetzung, frei von Rheologieadditiv, dazu neigt, im Laufe der Zeit abzunehmen, während der Flop einer nassen Schicht einer Beschichtungszusammensetzung, die Rheologieadditiv enthält, dazu neigt, im Wesentlichen im Laufe der Zeit konstant zu bleiben, und keine bemerkbare Abnahme im Flop eintritt. Zusätzlich haben die Anmelder auch eine unerwartete Erkenntnis erzielt, dass, wenn die Menge an Rheologieadditiv, die der Beschichtungszusammensetzung zugegeben wird, erhöht wird, der Delta-Flop einer nassen Schicht dieser Beschichtungszusammensetzung tendiert, kleiner zu sein. Je höher daher die Menge an Rheologieadditiv ist, die der Beschichtungszusammensetzung zugegeben wird, umso geringer wäre die Abnahme im Flop während derselben Zeitperiode. Die Anmelder haben diese unerwartete Erkenntnis in der Bestimmung des Marmorierungsgrades angewendet, den eine Beschichtung aufweist, die aus einer Beschichtungszusammensetzung erhalten wird, indem die Abnahme des Flops im Laufe der Zeit gemessen wurde. Ein gewünschtes Zeitintervall, nach dem die Abnahme im Flop gemessen werden kann, kann durch Versuch und Irrtum bestimmt werden. Das gewünschte Zeitintervall kann durch die Art und Menge an vorhandenem Rheologieadditiv wie auch die Art und Menge an Lösemitteln, Bindemitteln, Pigmentvolumenbeladung (PVC) in der Beschichtungszusammensetzung wie auch die Dicke der Schicht, die über einem Substrat aufgetragen wird, beeinflusst werden. Das gewünschte Zeitintervall kann typischerweise von 5 Sekunden bis 60 Sekunden reichen.
Somit kann nach dem zuvor beschriebenen Zeitintervall der Lichtstrahl 20 mit der voreingestellten Intensität bei den voreingestellten Winkeln auf die Messfläche 16 projiziert werden und der B_H0-Flop 24 des Lichtstrahls 20 von der L₀-Schicht 14 kann dann mit einer optischen Messvorrichtung 26, wie einem Mehrfachwinkel-Spektrophotometer oder einem Mehrfachwinkel-Kolorimeter, gemessen werden. Es kann jeder Einfalls- und Reflexionswinkel verwendet werden. Es wird jedoch typischerweise ein 45° Winkel aus einer Reflexionsrichtung verwendet und vorzugsweise gemessen, bevor eine wesentliche Änderung in der optischen Eigenschaft der L₀-Schicht 14 auftritt, die von den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Beschichtungszusammensetzung, aus der die L₀-Schicht 14 erzeugt wird, abhängt. Falls gewünscht, kann eine herkömmliche Lichtquelle 22 innerhalb der optischen Messvorrichtung 26 positioniert werden.
Es wird ein Mittel zum Konfigurieren von rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen verwendet, um einen herkömmlichen Rechner zu veranlassen, B₀-Flop und B_H0-Flop 24 der L₀-Schicht 14 in einem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium des Rechners (in 1 nicht dargestellt) zu speichern. Der Rechner steht vorzugsweise mit der optischen Messvorrichtung 26 in einer Kommunikationsverbindung. Falls gewünscht, kann der Rechner mit einem fernen Rechner, wie einem Offsite-Rechner, in einer Kommunikationsverbindung stehen, der zum Gewinnen von Informationen von einem oder mehreren Rechnern, die an Marmorierungsvorhersagevorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung angeschlossen sind, verwendet wird.
Dann wird die L_H0-Schicht zu einer C₀-Beschichtung getrocknet und/oder gehärtet, die sich aus der S₀-Beschichtungszusammensetzung ergibt, und ihr Marmorierungsgrad Y₀ wird durch Mittel gemessen, wie das visuelle Betrachtungsverfahren, das in einer Broschüre beschrieben ist, die am 17. November 2010 von BASF Chemical Company mit dem Titel ”Color homogeneity (mottling) of effect basecoats” von Dr. Dirk Eierhoff und Georg Wigger von der BASF Coating GmbH (in der Folge BASF-Verfahren) veröffentlicht wurde, die hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert wird. Der Marmorierungsgrad Y₀ wird durch das zuvor beschriebene BASF-Verfahren auf einer Skala von 1 bis 5 visuell bewertet, wobei 1 frei von Marmorierung ist, 2 eine annehmbare Marmorierung ist und 5 eine starke Marmorierung ist.
Falls gewünscht, kann nach Messung des B_H0-Flops der L₀-Schicht das Substrat 2 vom Antrieb 4 weiter gedreht werden, um die Beschichtung mit einer Doktorrakel 28 in einen Abfallbehälter 30 abzuschaben, und das Substrat 2 kann dann gereinigt werden. Alternativ kann nach der Messung des B_H0-Flops das Substrat 2 entfernt werden; die L₀-Schicht wird von dem Substrat 2 abgeschabt und dann wird das Substrat 2 für den nächsten Schritt gereinigt.
Alternativ kann gleichzeitig, vor oder in Verbindung damit eine Schicht, die im Wesentlichen mit der L₀-Schicht aus einer S₀-Beschichtungszusammensetzung identisch ist, auf einem identischen Substrat aufgetragen werden und ihr Marmorierungsgrad Y₀ kann visuell durch das zuvor beschriebene visuelle Betrachtungsverfahren auf einer Skala von 1 bis 5 bewertet werden.
Die zuvor beschriebene Prozedur wird dann mit Serien von S₁, S₂, ... S_n (n reicht von 1 bis 100, vorzugsweise von 2 bis 50 und weiter vorzugsweise von 5 bis 20) Beschichtungszusammensetzungen 12 wiederholt, die steigende Mengen eines oder mehrerer Rheologieadditive enthalten, die von F₁ bis F_n Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Beschichtungszusammensetzung reichen. Die steigende Menge an Rheologieadditiven, die der Beschichtungszusammensetzung zugegeben wird, kann vorzugsweise in passend einstellen Mengen erhöht werden, wie 0,001, 0,01, 0,1, 0,5, 1, 5, 10, 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Beschichtungszusammensetzung, wobei F₀ von 0,001 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Beschichtungszusammensetzung reicht und F_n von 5,1 Gewichtsteilen bis 60 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen der Beschichtungszusammensetzung reicht. Wie oben beschrieben, werden der B₁-Flop 24 aus einer L₁-Schicht 14, der B_H1-Flop 24 aus einer L₁-Schicht 14 aus der S₁-Beschichtungszusammensetzung nach dem gewünschten Zeitintervall gemessen und gemeinsam mit dem Marmorierungsgrad Y₁ gemessen. Das Verfahren wird wiederholt, bis B_n-, B_Hn-Flops 24 aus der L_n-Schicht 14 aus der S_n-Beschichtungszusammensetzung 12 gemeinsam mit dem Marmorierungsgrad Y_n gemessen sind. Dann wird das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen verwendet, um den Rechner zu veranlassen, jeweils B_H0- bis B_Hn-Flops von B₀- bis B_n-Flops aus L₀- bis L_n-Schichten zur Bestimmung von ΔB₀- bis ΔB_n-Flops zu subtrahieren.
Dann wird das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen verwendet, um den Rechner zu veranlassen, jeweils B₀-Flop, B₁- bis B_n-Flops, B_H0- bis B_Hn-Flops 24 und ΔB₀- bis ΔB_n-Flops der L₀- bis L_n-Schichten 14 und jeweils den Marmorierungsgrad Y₀ bis Y_n von C₀- bis C_n-Beschichtungen in dem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium des Rechners zu speichern. Es sollte klar sein, dass die Abfolge, in der die vorangehenden Messungen in dem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium des Rechners gespeichert werden, für das Verfahren der Erfindung nicht entscheidend ist.
Dann wird das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen verwendet, um den Rechner zu veranlassen, Schnittpunkte auf einem Graphen zu lokalisieren, wo ΔB₀- bis ΔB_η Flops von L₀- bis L_n-Schichten 14 auf der X-Achse des Graphen jeweils mit dem Marmorierungsgrad Y₀ bis Y_n von S₀- bis S_n-Beschichtungszusammensetzungen auf der Y-Achse des Graphen schneiden. Dann wird das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen verwendet, um den Rechner zu veranlassen, eine Kurvenanpassungsgleichung zur Erstellung einer Marmorierungsvorhersagekurve auf dem Graphen zu verwenden. Vorzugsweise ist die Kurvenanpassungsgleichung eine Polynomgleichung zweiten Grades. Bevorzugter hat die Polynomgleichung zweiten Grades die folgende Formel: Marmorierungsgrad Y_n = a(ΔB_n)² + b(ΔB_n) + c (1) R² = Z (2) wobei die Konstanten a, b, c und R² mittels eines Kurvenanpassungsverfahrens, wie jenem, das in Microsoft Office Excel^® 2003, erhältlich von Microsoft Corporation, Redmond, Washington, bestimmt werden. Z ist ein statistisches Maß, wie nahe die Kurve an den Versuchsdatenpunkten auf einem Graphen liegt. Wenn Z gleich 1 ist, wird dies als eine ideale Anpassung angesehen, d. h., alle Versuchsdatenpunkte liegen auf der Anpassungskurve. Alle notwendigen und relevanten Informationen können auf dem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium gespeichert werden.
Falls gewünscht, kann die Marmorierungsvorhersagekurve auf dem Graphen auf einem herkömmlichen Monitor angezeigt und/oder durch einen herkömmlichen Drucker auf Papier gedruckt werden, die beide mit dem Rechner verbunden sind. Sobald die Marmorierungsvorhersagekurve auf dem Graphen erstellt ist, kann der Benutzer die Marmorierungsvorhersagevorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Vorhersagen des Marmorierungsgrades einer Zielbeschichtungszusammensetzung verwenden, die eine unbekannte oder bekannte Menge eines oder mehrerer Rheologieadditive enthält, ohne das mühsame und zeitaufwändige Verfahren zum Härten der Schicht zu einer Beschichtung zu durchlaufen. Die L_T-Schicht 14 (auch bekannt als Zielschicht) aus der Zielbeschichtungszusammensetzung, die vorzugsweise das Zusammensetzungselement hat und vorzugsweise dieselbe im Wesentlichen gleichförmige Dicke wie die Schichten hat, die zur Erstellung der Marmorierungsvorhersagekurve verwendet wurden, die über dem Substrat 2 der Marmorierungsvorhersagevorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung aufgetragen wurde, kann in einer Produktionseinrichtung verwendet werden, die dem Hersteller einer Beschichtungszusammensetzung ermöglicht, die Inhaltsstoffe der Beschichtungszusammensetzung prompt einzustellen um sicherzustellen, dass die erhaltene Beschichtungszusammensetzung einen gewünschten Marmorierungsgrad hat.
Wie oben beschrieben, wird der B_T-Flop 24 aus der L_T-Schicht 14 aus der Zielbeschichtungszusammensetzung gemessen und das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen wird verwendet, um den Rechner zu veranlassen, den B_T-Flop 24 der L_T-Schicht 14 in dem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium des Rechners zu speichern. Danach wird der B_HT-Flop 24 aus der L_T-Schicht 14 aus der Zielbeschichtungszusammensetzung nach demselben gewünschten Zeitintervall wie jenem, das zur Erstellung der zuvor beschriebenen Marmorierungsvorhersagekurve verwendet wurde, gemessen. Das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen wird verwendet, um den Rechner zu veranlassen, den B_HT-Flop 24 der L_T-Schicht 14 vom B_T-Flop 24 der L_T-Schicht 14 zu subtrahieren, um den ΔB_T-Flop der L_T-Schicht 14 zu bestimmen.
Das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen wird verwendet, um den Rechner zu veranlassen, den ΔB_T-Flop der L_T-Schicht auf der X-Achse des Graphen zu lokalisieren. Das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen wird verwendet, um den Rechner zu veranlassen, einen Schnittpunkt auf der Marmorierungsvorhersagekurve zu lokalisieren, der mit ΔB_T auf der X-Achse des Graphen schneidet. Schließlich wird das Mittel zum Konfigurieren der rechnerlesbaren Programmcode-Vorrichtungen verwendet, um den Rechner zu veranlassen, die Marmorierung einer Zielbeschichtung vorherzusagen, die sich aus der L_T-Schicht ergibt, indem der Y_T-Marmorierungsgrad auf der Y-Achse des Graphen lokalisiert wird, der mit dem Schnittpunkt auf der Plättchenmengenvorhersagekurve schneidet, der mit B_T auf der X-Achse des Graphen schneidet.
Sobald die Plättchenmengevorhersagekurve in einem Rechner der Vorrichtung 1 gespeichert ist, kann daher eine Teilmenge einer hergestellten Beschichtungszusammensetzung als Schicht aufgetragen werden und ihr ΔB_T-Flop zur Vorhersage des Marmorierungsgrades der Zusammensetzung gemessen werden. Wenn die gemessene Menge außerhalb der gewünschten Spezifikation liegt, kann das Herstellungsverfahren ohne Unterbrechung durch Überwachen des Marmorierungsgrades auf einer fortlaufenden Basis eingestellt werden.
Einige der Aspekte der zuvor beschriebenen Flopvorhersagevorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung sind in der deutschen Patentanmeldung DT 25 25 701 A1 beschrieben. Es sollte klar sein, dass das Substrat 2 weder vertikal positioniert werden muss noch eine Scheibenform haben muss. Andere Ausführungsformen, wie jene, wo das Substrat horizontal positioniert ist oder die Form eines Bandes usw. aufweist, sind für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch gut geeignet. Zum Beispiel ist ein Substrat in der Form einer Rolle, wie im gemeinschaftlich erteilten US Patent 6,583,878 an Hustert beschrieben, auch für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gut geeignet.
Eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung verwendet die Marmorierungsvorhersagevorrichtung 1 von 1. Das Verfahren enthält das Auftragen einer L₀-Schicht 14 einer im Wesentlichen gleichförmigen Dicke der Beschichtungszusammensetzung 12 durch den Behälter 8, der die Beschichtungszusammensetzung 12 enthält, auf dem Substrat 2. Dann wird der Lichtstrahl 20 einer voreingestellten Intensität bei voreingestellten Einfallswinkeln aus der Lichtquelle 22 auf die Messfläche 16 der L₀-Schicht projiziert. Mittels der optischen Messvorrichtung 26 wird der B₀-Flop des Lichtstrahls 20 bei voreingestellten Reflexionswinkeln gemessen. Der B₀-Flop der L₀-Schicht wird dann in dem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium des Rechners gespeichert. Nach einem gewünschten Zeitintervall wird der B_H0-Flop des Lichtstrahls 20 bei voreingestellten Reflexionswinkeln gemessen und dann in dem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium des Rechners gespeichert und das Mittel zum Konfigurieren der vom Rechner lesbaren Programmcode-Vorrichtungen wird verwendet, den Rechner zu veranlassen, den B_H0-Flop der L₀-Schicht vom B₀-Flop zur Bestimmung von ΔB₀ zu subtrahieren. Dann wird die L₀-Schicht zur C₀-Beschichtung trocknen und/oder härten gelassen und ihr Marmorierungsgrad wird visuell durch die zuvor beschriebene Prozedur bewertet. Die zuvor beschriebenen Schritte werden jeweils für S₁- bis S_n-Beschichtungszusammensetzungen 12 wiederholt, die ferner F₁- bis F_n-Gewichtsteile eines oder mehrerer Rheologieadditive basierend auf 100 Gewichtsteilen der Beschichtungszusammensetzung enthalten, um B₁- bis B_n-Flops von L₁- bis L_n-Schichten, wobei n von 1 bis 100, vorzugsweise von 2 bis 50 und weiter vorzugsweise von 5 bis 20 reicht, jeweils B_H1- bis B_Hn-Flops 24 und ΔB₀- bis ΔB_n-Flops von L₀ bis L_n-Schichten 14 und jeweils den Marmorierungsgrad Y₀ bis Y_n von C₀- bis C_n-Beschichtungen zu bestimmen. Dann wird das Mittel zum Konfigurieren der vom Rechner lesbaren Programmcode-Vorrichtungen verwendet, den Rechner zu veranlassen, jeweils B₀-Flop, B₁ bis B_n-Flops, B_H1- bis B_Hn-Flops 24 und ΔB₀- bis ΔB_n-Flops der L₀- bis L_n-Schichten 14 und jeweils den Marmorierungsgrad Y₀ bis Y_n der C₀- bis C_n-Beschichtungen in dem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium des Rechners zu speichern.
Beispiele
Die Proben wurden durch Hinzufügen zu Imron^® 701P Polymer (P), erhalten von DuPont Company, Wilmington, Delaware, verschiedener Mengen von BYK^®-411 zum Rheologieadditiv (RA), erhalten von BYK USA Inc., Wallingford, Connecticut, in den unten in Tabelle 1 angegebenen Mengen hergestellt. Nasse Schichten 14 dieser Proben wurden auf das Substrat 2 der Vorrichtung 1 aufgetragen und Flops 24 der Schichten wurden mit einem MA-68 Farbinstrument 26, erhalten von X-Rite, Grand Rapids, Michigan, mittels des zuvor beschriebenen Marmorierungsvorhersageverfahrens und der Marmorierungsvorhersagevorrichtung gemessen und wurde mit der Marmorierungsvorhersagevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu Beginn und dann nach einer Zeit T von ungefähr 200 Sekunden gemessen. Der Marmorierungsgrad einer Beschichtung, der nach einer Härtung erhalten wurde, wurde durch Aktivieren der Mischer mit einem VG-6005 Aktivator, erhalten von DuPont Company, Wilmington, Delaware, bei einem 4:1 Volumenverhältnis und aufgesprüht in einem Druckbehälterspray (RP 1,3 mm Spitze von SATA, Domertalstr. 20-70806 Kornwestheim, Deutschland) gemessen.

Nach 24 Stunden Härtung bei 20°C (50% Feuchtigkeit) wurde der Marmorierungsgrad durch das zuvor beschriebene BASF-Verfahren ausgewertet. Tabelle 1

Bsp.	P in Gramm	RA in Gramm	Flop zu Beginn	Flop nach Zeit t	Delta-Flop	Marmorierungsgrad
A	100	0,0	2,88	0,02 (196 Sek)	2,86	1
B	99,9	0,1	2,90	2,00 (195 Sek.)	0,9	2
C	99,8	0,2	2,90	2,50 (195 Sek.)	0,5	3
D	99,7	0,3	2,90	2,93 (200 Sek.)	0,03	5

Der zuvor beschriebene Delta-Flop und der Grad des Flops wurden durch das zuvor beschriebene Verfahren eingezeichnet, um die in 3 dargestellte Marmorierungsvorhersagekurve zu erstellen. Wie in 3 dargestellt, werden dann die Schnittpunkte auf einem Graphen lokalisiert, wo B₀ bis B_n von L₀- (Bsp. A) bis L_n-(Bsp. D) Schichten auf der X-Achse des Graphen mit dem Marmorierungsgrad der S₀- bis S_n-Beschichtungszusammensetzungen auf der Y-Achse des Graphen schneiden.
Dann wird eine Kurvenanpassungsgleichung, wie die oben genannte Polynomgleichung zweiten Grades (1) zum Erstellen einer Flopmengenvorhersagekurve wie jener, die in 3 dargestellt ist, verwendet. Der Term ”a” in der Gleichung (1) war 1,3739. Der Term ”b” in der Gleichung (1) war – 4,7635 und der Term ”c” in der Gleichung war 5,1153. Das statistische Maß Z war 0,9988. Alle der vorangehenden Terme wurden mit dem oben genannten Microsoft Excel^® Programm erhalten. Für einen Durchschnittsfachmann ist sofort erkennbar, dass das statistische Maß Z von 0,9988 angibt, dass die Kurve der Marmorierungsvorhersage dem Z der idealen Anpassung von 1 sehr gut angepasst war.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann zum Vorhersagen des Marmorierungsgrades einer Zielbeschichtungszusammensetzung verwendet, indem zunächst das Substrat 2 einer L_T-Schicht von vorzugsweise derselben im Wesentlichen gleichförmigen Dicke einer Zielbeschichtungszusammensetzung durch den Behälter 8 der Flopmengenvorhersagevorrichtung 1 aufgetragen wird, die die Zielbeschichtungszusammensetzung enthält und ferner eine unbekannte oder bekannte Menge des Rheologieadditivs aufweist. Ein Lichtstrahl 20 mit der voreingestellten Intensität und mit den voreingestellten Einfallswinkeln aus der Lichtquelle 22 wird dann auf die Messfläche 16 der L_T-Schicht projiziert und der B_T-Flop des Strahls, der von der L_T-Schicht bei den voreingestellten Reflexionswinkeln reflektiert wird, wird von der optischen Messvorrichtung 26 gemessen, gefolgt vom B_HT-Flop des Strahls, der von der L_T-Schicht nach dem gewünschten Zeitintervall reflektiert wird, das dasselbe ist, das zur Erstellung der Marmorierungsvorhersagekurve verwendet wurde. Ein Schnittpunkt auf der Marmorierungsvorhersagekurve, der mit ΔB_T-Flop (B_T – B_HT) auf der X-Achse des Graphen schneidet, wird dann lokalisiert und der Marmorierungsgrad bei den voreingestellten Flopwinkeln einer Beschichtung, die sich aus der L_T-Schicht ergibt, wird dann durch Lokalisieren von Y_T auf der Y-Achse des Graphen vorhergesagt.
Somit kann ein Durchschnittsfachmann leicht erkennen, dass der Marmorierungsgrad leicht durch die Marmorierungsvorhersagekurve des Verfahrens der vorliegenden Erfindung nur durch Messen des Delta-Flops einer nassen Schicht einer Beschichtungszusammensetzung vorhergesagt werden kann.
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind bestens zum Vorhersagen des Grades einer Marmorierung von OEM- und Reparaturlacken eines Kraftfahrzeuges während ihrer Herstellung geeignet.

Claims

Verfahren zum Vorhersagen eines Marmorierungsgrades in einer Zielbeschichtungszusammensetzung, aufweisend: (a) Hinzufügen einer S₀-Beschichtungszusammensetzung zu einem Behälter einer Marmorierungsvorhersagevorrichtung; (b) Abgeben der S₀-Beschichtungszuammensetzung aus einer Öffnung in dem Behälter auf einem Testsubstrat, um eine L₀-Schicht mit im Wesentlichen gleichförmiger Dicke darauf zu erzeugen; (c) Projizieren eines Lichtstrahls voreingestellter Intensität bei voreingestellten Einfallswinkeln aus einer Lichtquelle auf die L₀-Schicht; (d) Messen eines B₀-Flops des von der L₀-Schicht reflektierten Strahls bei voreingestellten Reflexionswinkeln mittels eines optischen Messinstrumentes; (e) Messen eines B_H0-Flops des von der L₀-Schicht bei voreingestellten Reflexionswinkeln reflektierten Strahls mittels des optischen Messinstrumentes nach einem gewünschten Zeitintervall; (f) Erzeugen einer C₀-Beschichtung aus der S₀-Beschichtungszusammensetzung; (g) Bewerten eines Marmorierungsgrades Y₀ der C₀-Beschichtung; (h) Wiederholen der Schritte (a) bis (g) jeweils für S₁- bis S_n-Beschichtungszusammensetzungen, die F₁ bis F_n Gewichtsteile eines oder mehrerer Rheologieadditive basierend auf 100 Gewichtsteilen der S₁- bis S_n-Beschichtungszusammensetzungen aufweisen, um jeweils B₁- bis B_n-Flops und B_H1– bis B_Hn-Flops der L₁- bis L_n-Schichten nach dem gewünschten Zeitintervall und jeweils den Marmorierungsgrad Y₁ bis Y_n von C₁- bis C_n-Beschichtungen zu bestimmen, wobei n von 1 bis 100 reicht; (i) Subtrahieren jeweils der B_H0– bis B_Hn-Flops von den B₀- bis B_n-Flops der jeweils L₀- bis L_n-Schichten zur Bestimmung von ΔB₀- bis ΔB_n-Flops; (j) Speichern der B₀- bis B_n-Flops, der B_H0– bis B_Hn-Flops, der ΔB₀- bis ΔB_n-Flops und des Marmorierungsgrades Y₀ bis Y_n in einem von einem Rechner verwendbaren Speichermedium eines Rechners; (k) Lokalisieren von Schnittpunkten auf einem Graphen, wo die ΔB₀- bis ΔB_n-Flops der L₀- bis L_n-Schichten auf einer X-Achse des Graphen den Marmorierungsgrad Y₀ bis Y_n auf einer Y-Achse des Graphen schneiden; (1) Verwenden einer Kurvenanpassungsgleichung zur Erstellung einer Marmorierungsgradvorhersagekurve auf dem Graphen; (m) Auftragen einer L_T-Schicht von im Wesentlichen gleichförmiger Dicke einer Zielbeschichtungszusammensetzung aus dem Behälter auf dem Testsubstrat, wobei die Zielbeschichtungszusammensetzung die Plättchen enthält; (n) Projizieren eines Lichtstrahls mit der voreingestellten Intensität und mit den voreingestellten Einfallswinkeln aus der Lichtquelle auf die L_T-Schicht; (o) Messen des B_T-Flops des von der L_T-Schicht reflektierten Strahls bei den voreingestellten Reflexionswinkeln mittels der optischen Messvorrichtung; (p) Messen des B_HT-Flops des von der L_T-Schicht reflektierten Strahls bei den voreingestellten Reflexionswinkeln mittels der optischen Messvorrichtung nach dem gewünschten Zeitintervall; (q) Subtrahieren des B_HT-Flops von dem B_T-Flop der L_T-Schicht zum Bestimmen des ΔB_T-Flops; (r) Lokalisieren des ΔB_T-Flops der L_T-Schicht auf der X-Achse des Graphen; (s) Lokalisieren eines Schnittpunkts auf der Marmorierungsgradvorhersagekurve, der den ΔB_T-Flop auf der X-Achse des Graphen schneidet; und (t) Vorhersagen des Marmorierungsgrades der Zielzusammensetzung durch Lokalisieren von Y_T auf der Y-Achse des Graphen, der den Schnittpunkt auf der Marmorierungsgradvorhersagekurve schneidet, der ΔB_T auf der X-Achse des Graphen schneidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das optische Messinstrument ein Mehrfachwinkel-Spektrophotometer oder ein Mehrfachwinkel-Kolorimeter ist.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei das optische Messinstrument mit dem Rechner in einer Kommunikationsverbindung steht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plättchen eine Größe im Bereich von 25 Mikron bis 2000 Mikron haben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Öffnung ein Schlitz neben dem Testsubstrat ist, so dass ein resultierender Spalt zwischen dem Schlitz und dem Testsubstrat die Dicke der L₀- bis L_n-Schichten regelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die L₀- bis L_n-Schichten von derselben Dicke sind, die von 6 Mikrometer bis 2300 Mikrometer reicht.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei das Testsubstrat eine Scheibe ist, die im Wesentlichen vertikal auf einem Trägerrahmen der Marmorierungsvorhersagevorrichtung positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei die Kurvenanpassungsgleichung eine Polynomgleichung zweiten Grades ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Polynomgleichung zweiten Grades die Formel: Marmorierungsgrad Y_n = a B_n)² + b(B_n) + c R² = Z hat, wobei die Konstanten a, b, c und Z mittels eines Kurvenanpassungsverfahren bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend das Anzeigen der vorhergesagten Menge der Plättchen, die in der Zielbeschichtungszusammensetzung enthalten sind, auf einem CRT-Monitor.
Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend das Übertragen der vorhergesagten Menge der in der Zielbeschichtungszusammensetzung enthaltenen Plättchen von dem Rechner zu einem fernen Rechner.
Verfahren nach Anspruch 1 wobei die Zielbeschichtungszusammensetzung ein Kraftfahrzeug-OEM- oder Reparaturlack ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Plättchen Aluminiumplättchen, Interferenzplättchen, anorganische Plättchen, organische Plättchen oder eine Kombination davon sind.