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TECHNISCHER
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Nachstreichen oder Nachlackieren von Kraftwagen oder Lastkraftwagen
durch Auswahl einer bestimmten Grundierungs- bzw. Primerzusammensetzung
die vor dem Auftragen einer Deckschicht-Farbzusammensetzung aufgetragen
wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Auswahl
einer bestimmten Primerzusammensetzung, die Farbgleichheit mit der
ursprünglichen Deckschicht
ergibt, wenn die Deckschichtzusammensetzung in geringerer als der
Farbschichtdicke aufgebracht wird, die zur vollständigen Abdeckung
der Farbe des Substrats erforderlich ist.
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Im Bemühen, die für die Reparatur oder das Nachstreichen
eines Kraftwagens oder Lastkraftwagens verwendete Deckschichtmenge
zu verringern, sind Verfahren zur Auswahl des richtigen grauen,
weißen
oder schwarzen Primers angewandt worden, da bekanntlich bei Verwendung
der richtigen Primertönung
die Deckschicht mit weniger als vollständiger Abdeckung aufgetragen
werden kann und dennoch eine Deckschicht erzielt wird, die mit den
anderen, nicht nachgestrichenen Teilen des Fahrzeugs zusammenpaßt. Durch
Verwendung einer geringeren Menge einer Deckschichtzusammensetzung
werden Kosten gesenkt und Verlaufen, Vorhangbildung und Abplatzen
können
vermindert oder beseitigt werden, während dennoch eine akzeptierbare
Farbanpassung erzielt wird.
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Abe et al., US-A-4546007, erteilt
am 8. Oktober 1985, verwenden ein Verfahren zur Auswahl eines weißen, grauen
oder schwarzen Primers, dessen spektrales Reflexionsvermögen bzw.
spektrale Remission dem Maximalwert der spektralen Remissionskurve
der Deckschicht so nahe wie möglich
kommt, wenn er mit vollständiger
Abdeckung aufgetragen wird. Es hat sich gezeigt, daß die Ergebnisse
dieses Verfahrens bei etwa einem Drittel bestimmter getesteter Farben
ungenau sind. Es gibt Bedarf für
ein genaueres Verfahren zur Anpassung des Primers an die Deckschicht,
um eine Deckschicht mit weniger als vollständiger Abdeckung auftragen
zu können
und dabei im wesentlichen eine Farbanpassung an den zu reparierenden
Anstrich zu erzielen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es wird ein verbessertes Verfahren
zum Auftragen mehrerer Lagen Beschichtungszusammensetzungen auf
ein ursprüngliches
angestrichenes Substrat bereitgestellt, indem zunächst eine
Grundierungs- bzw. Primerschicht aufgetragen und dann über die
Primerschicht eine Deckschicht aufgetragen wird, die der Farbe des
ursprünglichen
angestrichenen Substrats bei weniger als vollständiger Abdeckung entspricht,
so daß die Farbe
der Deckschicht die gleiche ist wie die des ursprünglichen
gestrichenen Substrats, wobei die angewandte Verbesserung darin
besteht, daß eine
graue oder weiße
Primerschicht mit vollständiger
Abdeckung aufgetragen wird, die in ihrem getrockneten Zustand eine
Remission aufweist, die der Remission der Deckschicht äquivalent
ist, gemessen bei der Wellenlänge
des Absorptionsminimums der Deckschicht.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Der Begriff "die gleiche wie", wie er hier gebraucht wird, bedeutet,
daß die
Gleichheit mittels Sichtprüfung
statt durch ein Colorimeter oder Spektrophotometer bestimmt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Farbauswahl
einer Primerschicht, derart daß die
Deckschicht über
dem Primer mit weniger als vollständiger Abdeckung aufgetragen
werden kann, aber doch Farbanpassung bzw. Farbgleichheit mit dem
ursprünglich
beschichteten Substrat erzielt wird. Das Verfahren erfordert die
Verwendung von Primerschichten in weiß und verschiedenen Grautönen einschließlich sehr
dunklem Grau und Schwarz. Dies wird erreicht, indem die Remission
der Primerschicht an die der Deckschicht angeglichen wird. Die Remission
wird bei der Wellenlänge
des Absorptionsminimums der Deckschicht gemessen. Es wird ein Primer
verwendet, der bei dieser Wellenlänge des Absorptionsminimums
annähernd
die gleiche Remission aufweist.
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Ein farbiges Material reflektiert
Licht seines eigenen Farbtons und absorbiert Licht anderer Farbtöne. Die
Remission, das reflektierte Licht, ist ein Maß der Lichtmenge, die bei der
jeweiligen Wellenlänge
durch eine Oberfläche
reflektiert wird. Die vorliegende Erfindung betrifft das sichtbare
Lichtspektrum, d. h. das Spektrum von etwa 400 bis 700 nm. Die Remission
für die
hier verwendeten Primerschichten wird bei der Wellenlänge des
Absorptionsminimums der Deckschicht bestimmt. Die Wellenlänge des
Absorptionsminimums wird nach Lichtstreuungstheorien wie z. B. der
Kubelka-Munkschen
Theorie bestimmt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Primer
verwendet, der etwa die gleiche Remission aufweist wie die Deckschicht,
gemessen bei der Wellenlänge
des Absorptionsminimums der Deckschicht.
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Die Remission kann durch herkömmliche
Spektrophotometer bestimmt werden. Beispiele verwendbarer herkömmlicher
Spektrophotometer sind: das Macbeth Color-Eye 3000 mit Ulbricht-Kugel-Meßgeometrie; das
bidirektionale BYK-Gardner 9300 handy-spec Spektrophotometer, das
eine 45/0-Meßgeometrie
verwendet; und das bidirektionale X-Rite MA-58 Spektrophotometer
mit einer Meßgeometrie
mit Meßwinkeln
von 25, 45 und 75 Grad.
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Lichtstreuungstheorien setzen die
Remission einer Farbe bei jeder Wellenlänge in Beziehung zur Fähigkeit
von Färbemitteln,
Licht der gleichen Wellenlänge
zu absorbieren oder zu streuen. Besonders weitverbreitet ist die
Anwendung der von Kubelka und Munk entwickelten Theorie [P. Kubelka
und F. Munk, Ein Beitrag zur Optik der Farbanstriche, Z. tech. Physik,
12, 593 (1931); welche die folgende Gleichung liefert:
K
= Absorptionskoeffizient
S = Streuungskoeffizient
R
∞ =
Remission bei vollständiger
Abdeckung
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Wenn K und S jedes Färbemittels
bei jeder Wellenlänge
bekannt sind, läßt sich
das Verhältnis
K/S eines Färbemittelgemischs
durch KGemisch = ΣciKi (Gleichung 2a)
SGemisch = ΣciSi (Gleichung 2b)berechnen,
mit:
c = Konzentration des Färbemittels im Gemisch
i
bezeichnet das i-te Färbemittel.
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Außerdem läßt sich bei einem Farbauftrag
mit weniger als vollständiger
Abdeckung die Remission (R) wie folgt berechnen:
mit:
R
g =
Remission des Substrats
R
∞ = Remission bei vollständiger Abdeckung
X
= Filmbildung der Farbe
b = (1 /R∞ – R∞)/2 -
Die Koeffizienten K und S können für jedes
Färbemittel
bei jeder Wellenlänge
bestimmt werden, indem man Proben von bekannter Zusammensetzung
und Filmbildung über
Substraten von bekannter Remission herstellt, ihre Remission mißt und mit
Hilfe dieser Gleichungen K und S bestimmt. Typischerweise werden
K und S für
ein Bezugsfärbemittel
bestimmt, wie z. B. Aluminiumblättchen
für metallische
Färbemittel
oder ein Weiß für nichtmetallische
Färbemittel,
K und S für
andere Färbemittel
werden durch Herstellen von Zweistoffgemischen jedes Färbemittels
mit dem Bezugsfärbemittel,
Messung der Remission dieser Gemische bei vollständiger Abdeckung und Berechnen
von K und S mit Hilfe der Gleichungen 1, 2a und 2b ermittelt. Eine
ausführlichere
Diskussion der Theorie von K und S findet sich in Color and Business,
Science & Industry,
Dean B. Judd und Gunter Wyszecki, John Wiley and Sons, Inc., (2.
Auflage, 1963).
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Wenn ein Kraftwagen zu reparieren
ist, kann die Farbzubereitung zur Anpassung an die vorhandene Farbe
auf Microfiche nachgesehen werden, die von Lieferanten für Nachlackierfarben
bereitgestellt wird. Typischerweise wird dann ein Primer auf die
zu reparierende Fläche
aufgetragen. Dann muß eine
ausreichende Deckschicht über
diesem Primer aufgetragen werden, um eine Farbanpassung an den unreparierten
Deckanstrich des Kraftwagens zu erreichen. Die vorliegende Erfindung
bietet ein Verfahren, um die Primerfarbe so auszuwählen, daß eine geringere
Deckschichtdicke aufgetragen werden und dabei dennoch die Farbanpassung
an die unreparierte Fläche
erreicht werden kann.
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Bei bekannter Färbemittelkonzentration in der
Zubereitung für
die farbgleiche Deckschicht und zuvor bestimmten Koeffizienten K
und S für
jedes Färbemittel
werden K und S für
dieses Färbemittelgemisch
aus den Gleichungen 2a und 2b bei jeder Wellenlänge berechnet. Typischerweise
werden diese Berechnungen in Intervallen von je 10 nm ausgeführt. Folglich
erhält
man über
das sichtbare Spektrum 31 Werte von K und 31 Werte von S. Die Wellenlänge, bei
welcher der K-Wert unter diesen 31 Werten am niedrigsten ist, ist
die Wellenlänge
des Absorptionsminimums. Die Remission der Deckschicht bei dieser
Wellenlänge
wird durch Einsetzen dieses Wertes von K und des Wertes von S bei
der gleichen Wellenlänge
in Gleichung 1 berechnet. Alternativ könnte die Remission auch durch
Messen der Remission der Deckschicht mit vollständiger Abdeckung bei dieser
Wellenlänge
mit einem Spektrophotometer bestimmt werden. Der auszuwählende graue
Primer wäre
dann derjenige, dessen Remission bei dieser Wellenlänge dieser
Remission gleich ist oder sehr nahe kommt.
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Diesen Primer könnte man sich auf verschiede
Weise verschaffen. Eine Möglichkeit
wäre, einen schwarzen
Primer und einen weißen
Primer zu verwenden und sie in einem solchen Verhältnis zu
mischen, daß diese
Remission erreicht wird. Dieses Verhältnis könnte man im Probierverfahren
bis zum Erreichen der richtigen Remission erhalten. Man könnte auch
in einem Computer ermitteln, ob K- und S-Werte dieser Primer bekannt
sind, und Konzentrationen in den Gleichungen 2a und 2b so berechnen,
daß man
in Gleichung 1 die richtige Remission erhält. Ein weiteres Verfahren
besteht darin, daß man
von mehreren (5 bis 20) Primern mit zunehmendem Weißgehalt
ausgeht, deren spektrale Remissionswerte über das sichtbare Spektrum
zuvor durch Messung oder Berechnung bestimmt werden. Wenn die Remission
beim Absorptionsminimum für
die Deckschicht erst einmal bekannt ist, kann der optimale Primer
ausgewählt
werden, indem man denjenigen findet, dessen Remission bei der gleichen
Wellenlänge
diesem Wert nahekommt. Wenn nur 5 Primer verwendet werden, könnten Primer
mit dazwischenliegenden Werten hergestellt werden, indem man Zweistoffkombinationen
dieser 5 Primer in bekannten Verhältnissen mischt, um eine bestimmte
spektrale Remission bereitzustellen.
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Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden
Beispiele erläutert.
Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent.
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BEISPIEL
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Eine orangefarbige metallische Deckanstrichfarbe
wurde bei vollständiger
Abdeckung gespritzt. Die Abdeckung wurde bestimmt, indem in einer
Ecke der Tafel ein schachbrettartiger Schwarz/Weiß-Abdeckstreifen aufgelegt
wurde. Beim Auftragen der Deckschicht verdeckt diese die schwarzen
und weißen
Quadrate. Wenn genügend
Deckanstrich zum Abdecken aufgetragen wird, kann das Auge keinen
Farbunterschied der Deckschicht über
den schwarzen und weißen
Quadraten wahrnehmen. Gerätemeßwerte liefern
bei Messung über
dem Weiß und über dem
Schwarz die gleiche Spektralkurve. Die gemessene spektrale Remissionskurve ist
in 1 dargestellt (Kurve
ist mit H für "Hiding" = Abdeckung markiert).
Drei graue Primer wurden für
den Grundanstrich ins Auge gefaßt.
Ihre Remissionskurven sind gleichfalls in 1 als P1, P2 und P3 dargestellt. Abe
et al., US-A-4546007, lehren die Verwendung eines Primers, "dessen spektrale
Remission dem Maximalwert der spektralen Remissionskurve der vollständig deckenden
Deckschicht so nahe wie möglich
kommt". Die maximale
Remission der Deckschicht bei Abdeckung tritt bei 700 nm auf, und
der Primer, dessen Remission bei dieser Wellenlänge am genauesten angepaßt ist,
ist der P1-Primer, wie in 1 dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt, daß der P1-Primer nicht die beste Farbanpassung ergibt. Durch
Anwendung der Kubelka-Munkschen Theorie wurde ermittelt, daß die Wellenlänge des
Absorptionsminimums der Deckschicht 580 nm beträgt, dargestellt als "A" in 1.
Die Absorption bei dieser Wellenlänge wurde nach Gleichung 2a
zu 1,14 berechnet, während
die Absorption bei maximaler Remission (700 nm) 4,81 betrug. Die
Remission der Kurve H bei 580 nm betrug 11,1%. Der Primer, dessen
Remission bei 580 nm dem Wert von 11,1% am nächsten kommt, ist P2, der Primer 2; die nächste Wahl ist P3,
der Primer 3. Für
diese orangefarbige Deckschicht die in nur 4 Deckschichtlagen über diese
drei Primer gesprüht
wurde, sind die resultierenden Spektralkurven in 1 als P'1, P'2 und
P'3 dargestellt.
Die Kurve der Deckschicht über
P'2,
Primer 2, kommt der Kurve H der Deckschicht bei Abdeckung am nächsten,
liefert die genaueste Farbanpassung, und nicht der Primer 1, der
nach dem Stand der Technik gemäß dem Patent
von Abe als Primer ermittelt wurde.
