JP2011516699A - エフェクト顔料の色調合を作り出す方法 - Google Patents

Abstract

（ａ）エフェクト顔料の元の色の着色系に含まれる各々の顔料に対してキャリブレーション系列を生成する工程、
（ｂ）元の色の反射率Ｒ_λ、及びキャリブレーション系列の反射率Ｒ_λを実験的に決定する工程、
（ｃ）元の色の光学パラメータ、及び着色系の成分の光学パラメータを計算する工程、
（ｄ）適切な開始調整物を選択する工程、
（ｅ）上記開始調整物と元の色との間の色の色残差を決定する工程、
（ｆ）第1の適合した色調整物を生成する工程、及び
（ｇ）工程（ｅ）及び構成（ｆ）を、上記適合した色調整物と元の色との間の色の色残差が許容されるまで繰り返す工程、を含む、
元の色に適合したエフェクト顔料の色調整物を製造する方法であって、
（ｉ）適切な数学的関数を用いて、元の色の反射率Ｒ_λ及びキャリブレーション系列の反射率Ｒ_λを、変換後の反射率Ｒ_λ′が０から１の間の値をとるように変換する工程、
（ｉｉ）変換後の反射率Ｒ_λ′を使用して、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似に従い光学パラメータを計算する工程を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のステップを施すことで元の色に対し適合するエフェクト顔料の色調整物（目的の色調）を作り出す方法に関する。

塗装バッチ(paint batches)製造において、特に、自動車産業で、色調整物において明確に定まっている含有物の量を減らすことにより得られる色調を、事前に定められた目的の色調から可能な限り差がないように再現することは重要な作業である。バッチに色合いをつける際は、作業における倹約のため、可能な限り少ない工程をもって、バッチの色合いを目的の色合いに適合させることを目的とする。色合いの適合は、有彩顔料やエフェクト顔料等の色調整物に含まれる色構成物の含有量をわずかに変化させることにより行われる。この色構成物の含有量を変化は、例えば、色合いをつける少濃度の補助剤を添加することで行われる。適合の工程は、バッチの色合いと目的の色あい（色源）との間の色の色残差が許容されものとなった場合にのみ終了する。

上述の色合いを付ける工程が、かつては視覚的に実行されていたが、近年では計器制御による測定が確立されている。この測定は、特に、光源と観測点における異なる角度において、電磁スペクトルの可視領域における反射スペクトルを記録するために用いられる分光光度計の使用を含む。これらの反射スペクトルを、光源及び３つの標準スペクトル分布関数の一つと組み合わせることで、色位置を特定する座標、すなわち、色空間における調査の下、色調の位置を特定する座標を生成する。ここで、確立された規格は、ＣＩＥｌａｂ（座標L*、a*、及びb*）と呼ばれる色空間である。そして、色差ｄＬ*、ｄａ*、及びｄｂ*は、２つの色合いのそれぞれに対して対比的に測定された座標L*、a*、及びb*における２つの色座標の差から生成される。

目的の色調を再現することにおいて、元の色において得られた反射スペクトルから適切な開始調整物の選択は、光学パラメータＡ_λ（吸収係数）及びＳ_λ（散乱係数）の測定及び放射伝達モデルにより決定される。これらの光学パラメータは、元の色に対してだけではなく、独立して、使用される色系において含まれる有彩顔料やエフェクト顔料等の色成分に対して測定される。また、適宜、使用される色系の少濃度の補助剤に対する光学パラメータが、対応するキャリブレーションの系列を用いて測定される。

色調整物等の混合物の光学パラメータは、例えば、混合物の対応する成分の個々の寄与により付加的に構成される。個々の寄与は、個々の成分の各濃度を用いて重み付される。従って、色系の個々の顔料の光学パラメータを知ることで、元の色の光学パラメータをほぼ有する混合物を得るために必要である個々の顔料の濃度を計算することが可能である。

色合い系の顔料は、例えば、有彩顔料及びエフェクト顔料を含んでいても良い。有彩顔料は、定められた電磁スペクトルの波長を有する可視光を吸収する。従って、これら顔料は、白色顔料により反射される光の一部のみを反射する。

反射スペクトルを器具を用いて測定する場合、基準点は、理想的には艶消しされた白い表面でその反射率が全ての波長の可視光に対してほぼ１と定義される白である。有彩顔料の吸収特性によれば、有彩顔料の反射スペクトルは、可視光領域の波長に対して０から１の反射率を有する。

有彩顔料の光学パラメータを計算するために好適な及び知られている技術は、放射伝達方程式のＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似である。この近似の意味において、例えば、不透明な塗膜の反射スペクトルと、該塗膜に含まれている顔料の散乱係数及び吸収係数との間で、簡易な関係が導き出される。有彩顔料の波長に依存する光学パラメータ（散乱係数や吸収係数）は、キャリブレーション系列を生成し、反射スペクトルを測定し、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似を適用することで、それぞれの顔料に対して実験的に決定される。この決定の手法は、当業者に知られている。

しかし、エフェクト顔料に対しては、単純に放射伝達方程式のＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似を直接適用することは無い。エフェクト顔料は、有彩顔料と比較して、一般的に横方向に５から４０μｍで厚さ方向に５μｍ程度の大きな三次元的広がりを有する。この広がりの結果として、例えば、アルミニウム顔料の場合、入射光の直接的な反射が生じ、反射角が白色顔料のそれを超えることがある。従って、エフェクト顔料の場合、白色を基準に測定される反射率が、１を超えることがある。これは、特に、金属被覆物に対して望まれるような不透明な塗膜においてエフェクト顔料の平面部の傾きが一様な場合に当てはまる。しかし、放射伝達方程式のＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似の適用は、反射率が０から１の場合に限られるので、エフェクト顔料色調整物の光学パラメータの決定には使用することができない。

特許文献１には、効果を与えた表面被覆の領域における色調整物の計算方法が開示されている。この方法では、放射伝達方程式の方位角独立の形を用いることでエフェクト顔料の光学パラメータを決定している。実験的に、疑似顔料として知られている顔料は、各場合においてプレートレット形状のエフェクト顔料を決められた量の1種以上の充填剤（エフェクト顔料のトポロジーに影響を与えるが、他の色の性質に対しては不活性である）と混合することで、エフェクト顔料から生成される。この充填剤が、塗膜においてプレートレットの平面部分の傾きを乱す。従って、得られる疑似顔料の光学パラメータは、他の着色系に含まれる他の顔料に対する方法と類似した方法でキャリブレーション系列により決定される。

ＤＥ１９７２０８８７Ａ１

しかし、上記知られている方法の欠点は、エフェクト顔料に対して単純な放射伝達方程式のＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似を用いることができないので、エフェクト顔料の色調合の再現に、多大なコストがかかり複雑であるということである。

従って、本発明の目的は、放射伝達方程式のＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似を反射率が１より大きいエフェクト顔料にも使用でき、多く時間を費やすことなく減じられた着色工程により、各々の顔料の色合いを再現できるエフェクト顔料の色調合の計算方法を提供することである。

上記目的は、本発明の方法の規定により達成される。

驚くべきことに、元の色に適合するエフェクト顔料の調整物を製造する方法が得られる。この方法は、以下の工程を有する。
（ａ）エフェクト顔料の元の色の着色系に含まれる各々の顔料に対してキャリブレーション系列を生成する工程、
（ｂ）元の色の反射率Ｒ_λ、及びキャリブレーション系列の反射率Ｒ_λを実験的に決定する工程、
（ｃ）元の色の光学パラメータ、及び着色系の成分の光学パラメータを計算する工程、
（ｄ）適切な開始調合を選択する工程、
（ｅ）上記開始調合と元の色との間の色の色残差を決定する工程、
（ｆ）第1の適合した色調合を生成する工程、及び
（ｇ）工程（ｅ）及び構成（ｆ）を、上記適合した色調合と元の色との間の色の色残差が許容されるまで繰り返す工程。

また、上記方法は、
（ｉ）適切な数学的関数を用いて、元の色の反射率Ｒ_λ及びキャリブレーション系列の反射率Ｒ_λを、変換後の全ての反射率Ｒ_λ′が０から１の間の値をとるように変換する工程、
（ｉｉ）変換後の反射率Ｒ_λ′を使用して、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似に従い光学パラメータを計算する工程を含み、
既存の方法に対して、要求される着色工程の数の減少や該工程にかかる時間の減少という改良を与える。

「着色系」という用語は、吸収顔料及び／又はエフェクト顔料の任意の所望する系を表す。顔料成分の数や選択性には、いかなる制限も無く、これは、要求に応じて合わせられる。例えば、上記着色系は標準化された混合着色系の全ての顔料成分に基づくものである。

色を与える吸収顔料は、例えば、被覆の工業の分野において使用されている標準的な有機又は無機吸収顔料である。有機吸収顔料の例は、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、及びピロール系顔料である。無機吸収顔料の例は、酸化鉄顔料又は酸化鉛顔料、酸化チタン顔料、及びカーボンブラックである。

エフェクト顔料は、プレートレット状構造を有し特殊な装飾効果を備える表面被覆物に効果を与える全ての顔料を意味する。エフェクト顔料は、例えば、車両の仕上げや工業的被覆物、又はインクや着色剤において標準的に使用される効果を与える全ての顔料である。このようなエフェクト顔料の例は、アルミニウム顔料、鉄顔料、又は銅顔料等の純金属顔料、チタン二酸化物被覆マイカ、鉄酸化物被覆マイカ、混合酸化物被覆マイカ、金属酸化物被覆マイカ等の干渉顔料、又は液晶顔料である。

反射スペクトルを実際に記録するために、固定設置型の又は持ち運び可能な対称又は非対称な測定形状（measuring geometry）を有する変角分光光度計(Goniospectrophotometer)を使用可能である。光源を調整する装置、及び観測点を調整する装置の両方が使用される。測定が実行される光源及び又は観測点の種々の角の数は、元の色、着色系の顔料の特徴を十分に把握することのできる数である。このような測定で反射率が１より大きくなるならば、以下に記載される光学パラメータの決定においてそれが考慮される。

光学パラメータは、放射伝達方程式を各々の顔料に対して実験的に測定された反射スペクトルに適用することでＬ_２基準の意味で決定される。この決定は、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似を使用することで行われる。

ただし、波長λにおいて、Ｒ_λは、反射率、Ａ_λは吸収係数、及びＳ_λは散乱係数を占める。Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋモデルは、被覆の工業において数十年に亘ってそれ自身確立されてきているものであり、任意の厚さの被覆物（hiding powder）の近似において、容易且つ素早く高い精度で解くことができる。しかしながら、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋモデルの適用は、可視光領域で採用される反射率Ｒ_λが０から１（０＜Ｒ_λ＜１）の間の場合にのみに制限される。

従って、本発明によれば、反射率Ｒ_λが１より大きい場合、元の色の反射率Ｒ_λ及びキャリブレーション系列の反射率Ｒ_λが全て、変換後の反射率Ｒ_λ′が０から１の間の値をとるように適切な数学的関数を用いて最初に変換される。ここで、全ての反射率は同様に変換される。変換は、任意の所望の適切な数学的関数を用いて行われる。この目的のために適切な関数は、相互の反射率の比を維持し、変換後の反射率Ｒ_λ′が０から１（０＜Ｒ_λ′＜１）の間の値をとるものである。例として、反射率Ｒ_λからＲ_λ′への変換は、因子ｆにより商を用いて行われる。

因子ｆは、全ての変換後の反射率Ｒ_λ′が０から１の値をとるように選択される。

そして、使用される変換後の反射率Ｒ_λ′と、元の色及びキャリブレーション系列の光学パラメータは、当業者に知られている放射伝達方程式のＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似を用いて決定される。開始物の選択、及び色の色残差の決定は、同様に当業者に知られている方法で行われる。

開始物の選択に続くＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの計算の結果が、開始物の光学パラメータＡ_λ′、及びＳ_λ′である。これら結果から、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似に従い、開始物の理論的な反射率Ｒ_λ，ｔｈ′を決定することができる。差ΔＲ′λ＝Ｒ_λ′−Ｒ_λ，ｔｈ′は、波長を考慮して、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの計算を正確に行うことで、測定される。なお、Ｒ_λ′は、変換後の元の色の反射率、及びＲ_λ，ｔｈ′は、開始物の理論的な反射率である。４００ｎｍから７００ｎｍの可視光領域に亘る積分を以下の式より得ることで、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの誤差ΔＲ′が得られる。

Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋモデルにおける変換後の反射率Ｒ_λ′の使用により、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの計算が正確になる。誤差ΔＲ′は、変換後の反射率Ｒ_λ′に基づいて計算される。Ｒ_λ′からＲ_λへの逆変換の結果として、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの誤差が変化を受ける。反射率Ｒ_λ′の逆変換は、変換に使用された数学的関数の逆関数を用いて達成される。たとえば、変換が因子ｆによる商をとることで行われているならば、逆変換は因子ｆを掛けることで行われる。同様に、この場合、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの誤差が因子ｆにより増加する。結果として、

となる。

従来の吸収顔料に対するＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの計算と比較して、この式は、因子ｆによる誤差の拡大を与える。

しかしながら、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの誤差の考えうる増大とは別に、驚くべきことに、本発明の方法により、エフェクト顔料を含む色調整物の色調を見積もることに伴うコストおよび複雑性が実際に大きく軽減されることがわかった。本発明の方法により、要求される着色工程数が減少され、したがって、エフェクト顔料の色調整物を目的の色調に適合させるためにかかる時間が減少される。以下では、この主張を図面を参照して説明する。なお、発明は以下の説明に限定されるものではない。

従来の方法と対比して本発明（ｎ−ＥＳＬ）の方法を用いた色調再現度を示すグラフである。

同一の目的の色調のために、同じ混合物から開始し、開始物を計算して工程毎の補正を行うことで正しい色調が生成される。この正しい色調は、各々の色調基準に対して許容できる色色残差を達成する。図から明らかなように、従来の方法では、目的の色調を得るために、本発明の新規の方法と比較してより多くの着色工程が要求される。本発明の一つの特徴点は、第１の着色工程で既に目的の色調に極めて近似することである。本発明の方法により、短い時間且つ、２、３の着色工程で明確なリミットを得ることができる。

例えば、本発明の方法は色の着色物、印刷インク、又はポリマー分散物に使用することが可能である。

本発明の方法の利点は、エフェクト顔料の色調の再現が簡素化されることである。本発明の方法では、反射率が１より大きい場合も同様に考慮されるので、エフェクト顔料に対して確立されたＫｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋの計算を使用して、エフェクト顔料の色調整物を目的の色調に適合させるように行うことができる。本発明の方法により、エフェクト顔料の元の色における明確なリミットまでに要求される着色工程の工程数を減少させ、色の再現にかかる時間を減少させることができる。

Claims (3)

1. （ａ）エフェクト顔料の元の色の着色系に含まれる各々の顔料に対してキャリブレーション系列を生成する工程、
   （ｂ）元の色の反射率Ｒ_λ、及びキャリブレーション系列の反射率Ｒ_λを実験的に決定する工程、
   （ｃ）元の色の光学パラメータ、及び着色系の成分の光学パラメータを計算する工程、
   （ｄ）適切な開始調整物を選択する工程、
   （ｅ）上記開始調整物と元の色との間の色の色残差を決定する工程、
   （ｆ）第1の適合した色調整物を生成する工程、及び
   （ｇ）工程（ｅ）及び工程（ｆ）を、上記適合した色調整物と元の色との間の色の色残差が許容されるまで繰り返す工程、を含む、
   元の色に適合したエフェクト顔料の色調整物を製造する方法であって、
   （ｉ）適切な数学的関数を用いて、元の色の反射率Ｒ_λ及びキャリブレーション系列の反射率Ｒ_λを、変換後の全ての反射率Ｒ_λ′が０から１の間の値をとるように変換する工程、
   （ｉｉ）変換後の反射率Ｒ_λ′を使用して、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ近似に従い光学パラメータを計算する工程を含む、
   ことを特徴とする方法。
2. 上記反射率Ｒ_λが、因子ｆによる商をとることで変換されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法を、色の着色物、印刷インク、又はポリマー分散物に使用する方法。

Images