JP4478331B2 - 塗料特性測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は塗装の方向依存特性を測定するための方法に関し、この方法においては、サンプル塗装で試験路に沿って、塗装特性の測定を１つ以上の測定装置を用いて実施する。
【０００２】
塗料およびその他の塗料材料の開発および品質コントロールのためには、これらを用いて達成可能な塗装の種々の特性に関して試験することが必要である。この目的のためには、試験的に塗装する対象が一般にプレート状であるので、“試験プレート（test panels）”として定着しているサンプル塗装が製造される。
【０００３】
この試験プレートを用いて試験した特性は塗装の広い範囲に関連する特性に関する。これに属するのは１つには光学的な特性であり、その際特に塗装の色特性（色調、光沢、平滑さ、効果特性、混濁、遮蔽効果）である。その他に、機械的特性、例えば塗装の硬度、支持体への接着および弾性が重要である。更にその他の物理的特性、例えば層中への外来物質の拡散能、層の電導性、ＵＶ−吸収能、防炎効果並びに実際の負荷における層の耐性に興味が持たれている。
【０００４】
試験プレートの効果的な測定に関しては多くの方法が開発されている。こうして、ＤＥ−１９６４０３７６.６は塗装した試験プレートの効果的な自動的測定法を開示している。こうして、所定の試験路に沿ってロボットが種々の測定装置を試験プレート上を導き、得られた測定値を電子機器で記録する。唯一の測定工程で異なるパラメーターの層厚依存性を検出することが、ＤＥ−１９６０５５２０Ｃ１の目的である。この目的のために、くさび形の塗装層を担持し、格子状のスクリーンに沿ってその都度層厚および光学的値を測定した。
【０００５】
しかしながら、前記方法は測定の方向依存性を十分に考慮していないという欠点を有している。自動車塗装において広く使用されている、例えば有効塗装（effect coatings）においては、角度に依存する光学的特性が非常に重要である。従って、測定値が十分な証言力を有するためには、層表面に対してどのような角度でこの測定値が測定されたのかが考慮されていること、および機能的関連が認識可能である十分な測定値がえられることが重要である。
【０００６】
変化する層厚においては、更に層厚勾配に対して測定方向がどのように配置されているのかが重要である。この測定方向と層厚勾配との相互依存性は従来技術の方法においては全く考慮されていないし、考慮されていたとしても全く効果的に記録されていない。
【０００７】
これに対して、本発明の課題は従来技術の欠点を回避し、効果的で、簡単でかつ場合により自動的に実施する方法であって、この方法を用いて１つの測定の工程で方向依存の測定値並びに測定値の層厚勾配への依存性を検出することができる方法を提供することである。
【０００８】
この課題は、１つ以上の測定装置を用いてサンプル塗装で試験路に沿って塗装特性を測定することにより塗装の方向依存特性を測定する方法により解決する。測定値の少なくとも１つは方向に関連して記録され、すなわちこの測定値は測定方向と第二の方向、例えば塗装表面および／または層厚勾配、との間の相対角度に依存する。その際、層厚勾配は二次元のパラメーター（ベクター）であり、層厚の最も急勾配の増加の方向を示す。
【０００９】
更に、サンプル塗装および試験路のコースは、サンプル塗装の少なくとも１つの層厚が試験路に沿って少なくとも２回、異なる層厚勾配を示すコースである。すなわち、試験路に沿って測定をする際に、一定の層厚勾配Ｇ _１（層厚の増大または減少）が存在する層厚ＳＤ_０を１回通過し、かつこの層厚を後に２回目に異なる層厚勾配Ｇ _２で通過する。
【００１０】
この本発明による方法は唯一の測定工程（試験路に沿った測定）で少なくとも１つの層厚ＳＤ_０に関して、測定方向と測定層厚勾配Ｇの間の異なる角度において測定値を実施するという利点を有する。測定可能な差異に導くこれらの方向の相互依存性は、その際すぐに認識される。このことは、例えばこの種の相異が望ましくない有効塗装の多くの光学的特性にとって重要である。
【００１１】
相応する層厚勾配が異なる符号であるのが有利である、すなわちこれらは容積の異なるサイドに示し、記載上同じ大きさ（Ｇ _１＝−Ｇ _２）である。こうして、その他の条件が一定である場合に、層厚勾配の興味ある測定値の純粋な方向依存性が記録される。
【００１２】
最も簡単な場合には、試験路に沿って層厚が最小および最大を有する、すなわち谷または山の形で経過する。層厚は最大／最小の周りを常に変化するので、連続的な試験路の全ての層厚は２回および異なる勾配で通過される。
【００１３】
特に、試験路に沿って層厚は対称に変化してもよく、すなわち位置の関数としてプロットされた層厚は鏡対称曲線を示す。この種の特別な対称なコースは例えば鐘状または放物線状である。
【００１４】
対称および層厚最大を有する前記種類のサンプル塗装は例えば直線に沿ってスプレー塗装することにより製造することができる。担持の端部に減少する層厚を有するスプレーの霧の正常な分布により、スプレー方向に対して横方向に鐘状を形成する、層厚パターンが必然的に達せられる。この種のサンプル塗装は従来の方法により、かつ自動的に製造することができる。
【００１５】
試験路は非常に一般的なコースを有していてよい。表現“試験路”は、全く一般的に測定位置の時間的に整理された順序である。試験路は測定装置がサンプル塗装上を通過するコースに相当するが、但しその測定が行われる位置のみが最終的には重要である。簡単で、かつ測定装置の機械的操作性の故に、試験路は一般的に方向転換点を有さず経過し、最も簡単な場合には直線である。
【００１６】
本発明方法により、特にサンプル塗装の層厚、平滑さ、色調、混濁および／または光沢を測定することができる。全ての測定値に対して層厚を一緒に記録することができ、この測定値の層厚への依存性を依存性を知ることができるということが、特に有利である。更に、比較可能な層厚の存在を、および測定値に対する層厚勾配をコントロールすることができる。サンプル塗装の層厚コースが十分に一定であり、かつ再現性がある場合、場合によってはこの種の後測定を実施しなくともよく、層厚を測定の位置から非直接的に決定するかまたは推定することができる。
【００１７】
次に図面につき実施例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明による測定法の斜視図であり、
図２は測定路の関数としての層厚を示したグラフ図であり、
図３は層厚に依存する明るさの測定値を示すグラフ図である。
【００１９】
図１はサンプル塗装１の本発明による測定の原理を斜視図により示す。サンプル塗装は支持体３、例えば金属プレートおよびその上に塗布された塗料層２からなる。図示した塗料層２の層厚は隆起状で、中央に最大を有する対称なコースを有する。支持体３は一般に図に示したように平面であるが、基本的には任意に曲がった表面を有していてよい。しかしながら、平らな支持体の場合、より簡単な関係が存在する、それというのも塗料表面が直接層厚のコースに相当し、従ってこの表面の傾斜と層厚勾配が相互に相当する大きさである。支持体ベースが平面でなく変化する場合、層厚およびその勾配は塗料表面によってのみ表すことができない。平坦でない支持体上に平坦な塗料表面の場合は特別な場合である。この場合には表面傾斜がなく、従って層厚勾配の単離した影響のみがある。
【００２０】
更に、試験路４ａおよび４ｂを図示する。このうちの４ａはｘ−方向に、もう一方の４ｂはｙ−方向に延びる。全て同じ層厚ＳＤ_０に存在すべき、勾配ベクター５ａ、５ａ′および５ｂ、５ｂ′をこの試験路上に例として記入した。この勾配は支持体３の平面に平行に存在し層厚の最大の増加の方向を示す。測定を試験路４ａに沿って実施する場合、＋の勾配５ａを有する層厚ＳＤ_０で最初に測定し、かつ引き続き−の勾配５ａ′を有する層厚ＳＤ_０を測定する。
【００２１】
同様のことは並行の切断部分を通過する試験路４ｂにも当てはまる。例示した試験路４ａおよび４ｂの他にも多くの他の種類の試験路も可能である。
【００２２】
ベクトル勾配Ｇの数学的定義は関数ｆ（ｒ）の誘導を介して行われ、この誘導は（二次元）位置ベクターｒを有する座標系中に塗料層２の表面を記入することにより行われる、すなわち
Ｇ：＝グラード（ｆ）＝∇ｆ＝ｄｆ／ｄｒ
矢印６により測定装置、例えば比色定量用装置の観測方向をシンボル化している。観測方向が試験路に沿って変化することが可能である場合には、これを一定に保持することができる（すなわち、単に並行に位置をずらすだけでよい）ので本発明の利点である。これにより測定装置の案内が著しく容易になった。測定に必要な方向の変化は、この配置においては本発明による層厚および試験路の特別なコースにより達せられる。
【００２３】
図２は試験路４ａ上を進む道程ｘにわたって、図１からの塗料層２の層厚ＳＤ（ｘ）のプロットを図示した。層厚ＳＤ_０において勾配Ｇ _１およびＧ _２を有する隆起状に延びていることを認識可能である。塗料隆起に対して横方向の試験路４ａの直線的なコースのために、この場合勾配は導関数ｄＳＤ／ｄｘに相当する。
【００２４】
最後に、図３は図１により示した原理（試験路４ａ）により明るさＬ★（CIELAB-システム）の実際の測定を示す。明るさを層厚ＳＤに関連させたグラフにプロットした。相応する層厚は明るさと一緒に測定するか、または層厚ＳＤと試験路を進む道程ｘ（図２参照）との間の知られた相関関係から計算することができる。
【００２５】
プロットした測定値は異なる符号を有する試験路の上昇する部分および下降する部分を示している。従って、約１０および２５μｍの間のそれぞれの層厚ＳＤ_０に関して２つの異なる勾配に対して２つの測定値が認識可能である。この際、これらの測定値はヒステリシスの様に相違する、すなわち、プロットからこの塗装が１８０°回転した２つの視線の方向（その他は同じ条件）から異なって見えることが、判明した。しかしながら、相応する塗料に関して直接本発明による測定により見いだされるこの種の差異は許容不可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による測定法を示す斜視図である。
【図２】 測定路の関数としての層厚を示したグラフ図である。
【図３】 層厚に依存する明るさの測定値を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１ サンプル塗装、
２ 塗料層、
３ 支持体、
４ａ、４ｂ 試験路、
５ａ、５ａ′、５ｂ、５ｂ′ 勾配ベクター、
６ 観測方向、
ＳＤ 層厚

Claims (5)

1. 試験路に沿って測定装置を走査して、サンプルとして塗装された塗料の特性を測定する方法であって、
   ａ）前記特性は、方向依存性を有し、
   ｂ）前記塗料は、試験路に沿って層厚勾配を変えて塗装され、
   ｃ）前記層厚勾配の正負は、試験路上で１回変化し、
   ｄ）前記測定は、測定値と測定した箇所の層厚勾配とを関連づけて記録される
   ことを特徴とする塗料特性測定方法。
2. 前記層厚が、鐘状または放物線状に変化する、請求項１記載の測定方法。
3. 前記塗装が、スプレー塗装である、請求項１または２記載の測定方法。
4. 前記試験路が、直線である、請求項１から３までのいずれか１項記載の測定方法。
5. 前記特性は、色調および／または混濁および／または光沢である、請求項１から４までのいずれか１項記載の測定方法。

Images