WO2009127356A1 - Verfahren zur herstellung effektpigmenthaltiger farbrezepturen - Google Patents

Verfahren zur herstellung effektpigmenthaltiger farbrezepturen Download PDF

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WO2009127356A1
WO2009127356A1 PCT/EP2009/002625 EP2009002625W WO2009127356A1 WO 2009127356 A1 WO2009127356 A1 WO 2009127356A1 EP 2009002625 W EP2009002625 W EP 2009002625W WO 2009127356 A1 WO2009127356 A1 WO 2009127356A1
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color
reflection values
pigments
transformed
color original
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Christian Bornemann
Heiner Cloppenburg
Carlos Vignolo
Jürgen LOHMANN
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Basf Coatings Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
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    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/463—Colour matching

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of color pigments containing effect pigments, which can be adapted in a few steps to a color original (target color tone).
  • the color tone which is produced by weighing the quantities of constituents specified in a color formulation, with respect to a predetermined target color shade with the smallest possible deviation.
  • the aim of the toning of the batches is to adjust the color of the batch to the target color tone with as few tinting steps as possible, in the interest of economic efficiency. This adjustment is made by slight changes in the amounts of colored ingredients contained in the recipe, such as color and effect pigments, and possibly by adding further Tönzu accounts in low concentrations.
  • the adjustment step is only completed when an acceptable residual color difference has been reached between the color of the batch and the target color (color original).
  • the optical material parameters A ⁇ (absorption coefficient) and S ⁇ (scattering coefficient) determined. These optical material parameters are determined both for the color original and separately for the colored components contained in the dyeing system used, such as color and effect pigments, and optionally for further Tönzuaxe the dyeing system used with the aid of appropriate calibration scales of these components.
  • optical material parameters of mixtures e.g. of color formulas are composed additively of the corresponding individual contributions of the constituents of the mixture.
  • the individual contributions are weighted with the respective concentrations of the individual constituents.
  • the pigments of a dyeing system may comprise, for example, colored pigments and effect pigments. Colored pigments absorb visible light of certain wavelengths of the electromagnetic spectrum. Therefore, they reflect only part of the light that is reflected by white pigments.
  • reflection spectra In the instrumental measurement of reflection spectra, one refers to a white standard assumed to be an ideal matt white surface whose reflectance values for all wavelengths of visible light are, by definition, exactly one.
  • the reflection spectra of colored pigments therefore have reflectance values between 0 and 1 for wavelengths in the visible range of the light due to the absorption properties of the colored pigments.
  • the Kubelka-Munk approximation of the radiative transfer equation is known and suitable.
  • a simple relationship between the reflection spectra of, for example, an opaque lacquer layer and the scattering and absorption coefficients of the pigments contained in this layer is derived.
  • the wavelength-dependent optical material parameters (scattering and absorption coefficients) of colored pigments are calculated for each pigment by means of calibration scales, measurements of Reflection spectra and application of the Kubelka-Munk approximation in a manner known in the art experimentally determined.
  • effect pigments however, the simple Kubelka-Munk approximation of the radiative transfer equation is not readily applicable.
  • effect pigments In contrast to colored pigments, effect pigments have a significant three-dimensional extent, typically about 5 to 40 ⁇ m in the lateral direction with a thickness of about 5 ⁇ m. In the case of aluminum pigments, for example, this results in a directed reflection of the incident light, so that the degree of reflection can exceed that of a white pigment. The reflection values determined in comparison to the white standard can therefore exceed the value of 1 in the case of effect pigments. This is the case in particular for the uniformly flat orientation of the effect pigments in the lacquer layer which is desirable for metal ic lacquers.
  • the application of the Kubelka-Munk approximation of the radiative transfer equation is limited to reflection values between 0 and 1, it can not be used to determine the optical material parameters of color pigments containing pigment.
  • a disadvantage of the known methods is that they allow the adjustment of effect pigment-containing color formulations only with great effort, since they offer no way to use the simple Kubelka-Munk approximation of the radiative transfer equation for effect pigments.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for the calculation of color pigments containing effect pigments, which also allows the use of the Kubelka-Munk approximation for pigments with reflection values> 1 and thus permits the adjustment of color pigments containing effect pigments without a great deal of time and with a reduced number of color tinting steps.
  • This object is achieved by providing the method according to the invention.
  • Dyeing systems are understood to be any systems of absorption and / or effect pigments. Number and selection of the pigment components are not subject to any restrictions. They can be adapted to the respective requirements. For example, such a dyeing system can be based on all pigment components of a standardized mixed-paint system.
  • the coloring absorption pigments are, for example, customary organic or inorganic absorption pigments which can be used in the coatings industry.
  • organic absorption pigments are azo pigments, phthalocyanine, quinacridone and pyrrolopyrrole pigments.
  • inorganic absorption pigments are iron oxide or lead oxide pigments, titanium dioxide and carbon black.
  • Effect pigments are to be understood as meaning all pigments which have a platelet-like structure and give a surface coating special decorative effects.
  • the effect pigments are, for example, all effect pigments which can usually be used in vehicle and industrial coating or in ink and dye production.
  • Examples of such effect pigments are pure metal pigments such as, for example, aluminum, iron or copper pigments, interference pigments such as titanium dioxide coated mica, iron oxide coated mica, mixed oxide coated mica, metal oxide coated mica or liquid crystal pigments.
  • a stationary or portable goniospectrophotometer with symmetrical or asymmetrical measuring geometry can be used. Both illumination and observation modulation devices can be used. The measurements can be performed at as many different illumination and / or observation angles as necessary to adequately characterize the color original and the pigments of the staining system. If reflection values> 1 occur, these are also taken into account in the determination of the optical material parameters described below.
  • the optical material parameters are determined by adapting the radiative transfer equation in terms of a l_ 2 standard to the reflection spectra determined experimentally for each pigment. The Kubelka-Munk approximation of the radiative transfer equation is used for this:
  • reflection values R ⁇ which are greater than 1 occur, first all reflection values R ⁇ of the color original and the calibration scales are transformed by means of a suitable mathematical function such that the transformed reflection values R i lie between 0 and 1. All reflection values are transformed in the same way.
  • any suitable mathematical function is used.
  • any function is suitable, the application of which preserves the proportionality of the reflection values to one another and, after their application, the transformed reflection values R ' ⁇ lie between 0 and 1 (0 ⁇ R ' ⁇ ⁇ 1).
  • the transformation of the reflection values R ⁇ to R ' ⁇ can be effected by means of the division by a factor f:
  • the factor f is chosen such that all transformed reflection values lie between 0 and 1.
  • the optical material parameters of the color original and the calibration scales are determined by means of the Kubelka-Munk approximation of the radiative transfer equation in the manner known to the person skilled in the art.
  • the selection of the starting formulation as well as the determination of the residual color difference are likewise carried out in a manner known to the person skilled in the art.
  • the optical material parameters A ⁇ and S ' ⁇ of the starting formulation are obtained after selecting the starting formulation. From this, the theoretical reflection values R ' ⁇ ith of the starting formulation can then be determined according to the Kubelka-Munk approximation.
  • the difference ⁇ R' ⁇ R ' ⁇ - R' ⁇ , t h, in which R ' ⁇ refers to transformed reflection values of the color original and R' ⁇ iö1 to theoretical reflection values of the starting formulation, is a measure of the accuracy of the Kubelka-Munk Invoice at the considered wavelength. Integration over the visible spectrum range from 400 to 700 nm yields the Kubelka Munk error ⁇ R ' :
  • Fig. 1 is a schematic representation of the hue adjustment by means of the inventive method (n-ESL) in comparison to the classical method.
  • a corrected hue is achieved for the same target hue starting from the same reference mixture by calculating a start recipe and stepwise correction, which achieves an acceptable residual color difference in terms of the associated hue standard.
  • much more tinting steps are required by the classical method to reach the target point than in the new method according to the invention.
  • a characteristic of the method according to the invention can be seen in the fact that a very close approach to the target point already succeeds in the first toning step.
  • the specification limits can be achieved in a small amount of time in a few tinting steps.
  • the process according to the invention can be used, for example, for the color shade of paints and printing inks or polymer dispersions.
  • An advantage of the method according to the invention is that it simplifies the adjustment of colorants containing effect pigments.
  • the method according to the invention makes it possible to adapt color pigments containing effect pigment to a target color tone using the proven Kubelka-Munk calculation for effect pigments, since reflection values> 1 can also be taken into account by the method according to the invention.
  • the inventive method reduces the number of Tönönuzee required until reaching the specification limits protagonistpigmentumbler color templates and reduces the time required for their adjustment.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen angepasst an eine Farbvorlage, umfassend die Schritte (a) Erstellen je einer Eichstaffel für jedes im Färbesystem einer effektpigmenthaltigen Farbvorlage enthaltene Pigment, (b) experimentelles Ermitteln der Reflektionswerte Rλ der Farbvorlage und der Eichstaffeln, (c) Berechnung der optischen Materialparameter der Farbvorlage und der Bestandteile des Färbesystems, (d) Auswahl einer geeigneten Ausgangsrezeptur, (e) Bestimmung der Restfarbdifferenz zwischen der Ausgangsrezeptur und der Farbvorlage, (f) Erstellen einer ersten angepassten Farbrezeptur (g) und Wiederholung der Schritte (e) und (f), bis eine akzeptable Restfarbdifferenz zwischen der angepassten Farbrezeptur und der Farbvorlage erreicht ist, wobei (i) die Reflektionswerte Rλ der Farbvorlage und der Eichstaffeln mittels einer geeigneten mathematischen Funktion so transformiert werden, dass alle transformierten Reflektionswerte R'λ zwischen 0 und 1 liegen, und (ii) die Berechnung der optischen Materialparameter nach der Kubelka-Munk-Näherung unter Verwendung der transformierten Reflektionswerte R'λ erfolgt.

Description

Verfahren zur Herstellung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen, die in wenigen Schritten an eine Farbvorlage (Zielfarbton) angepasst werden können.
Bei der Produktion von Lackchargen, insbesondere in der Automobilindustrie, ist es eine wichtige Aufgabe, den Farbton, der durch die Einwaage der Mengen der in einer Farbrezeptur festgelegten Bestandteile hergestellt wird, bezüglich eines vorher festgelegten Zielfarbtons mit einer möglichst geringen Abweichung darzustellen. Ziel bei der Tönung der Chargen ist es, im Sinne der Wirtschaftlichkeit des Prozesses, mit möglichst wenigen Tönschritten den Farbton der Charge an den Zielfarbton anzupassen. Diese Anpassung wird durch geringfügige Veränderungen der Mengen der in der Rezeptur enthaltenen farbigen Bestandteile, wie beispielsweise Bunt- und Effektpigmente, sowie ggf. durch Zugabe weiterer Tönzusätze in geringen Konzentrationen vorgenommen. Der Anpassungsschritt ist erst abgeschlossen, wenn zwischen dem Farbton der Charge und dem Zielfarbton (Farbvorlage) eine akzeptable Restfarbdifferenz erreicht ist.
Während der beschriebene Tönvorgang früher vornehmlich visuell durchgeführt wurde, werden heute maßgeblich instrumentelle Steuerungen eingesetzt. Hierzu zählt vor allem der Einsatz eines Spektralphotometers, mit dem unter verschiedenen Beleuchtungs- und Beobachtungswinkeln Reflektionsspektren im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums aufgenommen werden. Aus der Faltung solcher Reflektionsspektren mit einer Lichtart und jeweils einer der drei Normspektralwertfunktionen ergeben sich Farbmaßzahlen, die den Farbort, d.h. die Lage des untersuchten Farbtons im Farbenraum, angeben. Als Standard hat sich hierbei der Farbraum der sogenannten ClELab-Koordinaten L*, a* und b* etabliert. Farbdifferenzen dL*, da* und db* ergeben sich dann aus der Differenz zweier Farborte bezüglich der jeweils gemessenen Koordinaten L*, a* und b* der beiden zu vergleichenden Farbtöne.
Bei der Nachstellung eines Zielfarbtons werden zur Auswahl einer geeigneten Startrezeptur aus den erhaltenen Reflektionsspektren der Farbvorlage mit Hilfe eines Strahlungstransportmodells die optischen Materialparameter Aλ (Absorptionskoeffizient) und Sλ (Streu koeffizient) ermittelt. Diese optischen Materialparameter werden sowohl für die Farbvorlage als auch separat für die in dem verwendeten Färbesystem enthaltenen farbigen Bestandteile, wie beispielsweise Bunt- und Effektpigmente, sowie ggf. für weitere Tönzusätze des verwendeten Färbesystems unter Zuhilfenahme entsprechender Eichstaffeln dieser Bestandteile ermittelt.
Die optischen Materialparameter von Gemischen, wie z.B. von Farbrezepturen, setzen sich additiv aus den entsprechenden Einzelbeiträgen der Bestandteile des Gemisches zusammen. Die Einzelbeiträge werden dabei mit den jeweiligen Konzentrationen der einzelnen Bestandteile gewichtet. Somit können bei Kenntnis der optischen Materialparameter der einzelnen Pigmente eines Färbesystems die Konzentrationen der einzelnen Pigmente berechnet werden, die notwendig sind, um ein Gemisch zu erhalten, das annähernd die optischen Materialparameter der Farbvorlage aufweist.
Die Pigmente eines Färbesystems können beispielsweise Buntpigmente und Effektpigmente umfassen. Buntpigmente absorbieren sichtbares Licht bestimmter Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums. Sie reflektieren daher nur einen Teil des Lichts, das von Weißpigmenten reflektiert wird.
Bei der instrumentellen Messung von Reflektionsspektren bezieht man sich auf einen als ideal mattweiße Fläche angenommenen Weißstandard, dessen Remissionswerte für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts per definitionem genau 1 betragen. Die Reflektionsspektren von Buntpigmenten weisen aufgrund der Absorptions- eigenschaften der Buntpigmente daher für Wellenlängen im sichtbaren Bereich des Lichts Remissionswerte zwischen 0 und 1 auf.
Zur Berechnung der optischen Material parameter von Buntpigmenten ist die Kubelka- Munk-Näherung der Strahlungstransportgleichung bekannt und geeignet. Im Rahmen dieser Näherung wird eine einfache Beziehung zwischen den Reflektionsspektren beispielsweise einer opaken Lackschicht und den Streu- und Absorptionskoeffizienten der in dieser Schicht enthaltenen Pigmente abgeleitet. Die wellenlängenabhängigen optischen Materialparameter (Streu- und Absorptionskoeffizienten) von Buntpigmenten werden für jedes Pigment durch Erstellung von Eichstaffeln, Messen von Reflektionsspektren und Anwendung der Kubelka-Munk-Näherung in dem Fachmann bekannter Weise experimentell ermittelt.
Für Effektpigmente ist die einfache Kubelka-Munk-Näherung der Strahlungstransportgleichung jedoch nicht ohne weiteres anwendbar. Effektpigmente besitzen im Gegensatz zu Buntpigmenten eine signifikante dreidimensionale Ausdehnung, typischerweise etwa 5 bis 40 μm in lateraler Richtung mit einer Dicke von etwa 5 μm. Hierdurch kommt es beispielsweise bei Aluminiumpigmenten zu einer gerichteten Reflektion des eingestrahlten Lichts, so dass der Reflektionsgrad denjenigen eines Weißpigments übersteigen kann. Die im Vergleich zum Weißstandard ermittelten Reflektionswerte können daher im Fall von Effektpigmenten den Wert von 1 übersteigen. Dies ist besonders bei der für Metall ic-Lacke erwünschten gleichmäßig flachen Orientierung der Effektpigmente in der Lackschicht der Fall. Da die Anwendung der Kubelka-Munk-Näherung der Strahlungstransportgleichung jedoch auf Reflektionswerte zwischen 0 und 1 beschränkt ist, kann sie zur Bestimmung der optischen Materialparameter effektpigmenthaltiger Farbrezepturen nicht eingesetzt werden.
Die DE 19720887 A1 beschreibt ein Verfahren zur Farbrezeptberechnung im Bereich der effektgebenden Oberflächenbeschichtungen. Die Bestimmung der optischen Material parameter für Effektpigmente erfolgt hier mit der azimuthunabhängigen Form der Strahlungstransportgleichung. Aus den Effektpigmenten werden experimentell sogenannte Pseudopigmente gebildet, indem die plättchenförmigen Effektpigmente jeweils mit einer fixen Menge eines oder mehrerer topologiebeeinflussender, aber ansonsten koloristisch unwirksamer Füllstoffe gemischt werden. Hierdurch wird die flache Orientierung der Plättchen in der Lackschicht gestört. Die optischen Materialparameter der so gewonnenen Pseudopigmente werden dann in analoger Vorgehensweise wie bei den sonstigen in einem Färbemittelsystem enthaltenen Pigmenten über eine Eichstaffel ermittelt.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist jedoch, dass sie die Nachstellung von effektpigmenthaltigen Farbrezepturen nur mit großem Aufwand gestatten, da sie keine Möglichkeit bieten, die einfache Kubelka-Munk-Näherung der Strahlungstransportgleichung auch für Effektpigmente zu nutzen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Berechnung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen bereitzustellen, das die Verwendung der Kubelka-Munk-Näherung auch für Pigmente mit Reflektionswerten > 1 gestattet und damit die Nachstellung von effektpigmenthaltigen Farbtönen ohne großen Zeitaufwand mit einer reduzierten Anzahl an Farbtönschritten erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst.
Überraschenderweise zeigt es sich, dass ein Verfahren zur Herstellung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen angepasst an eine Farbvorlage, umfassend die Schritte
(a) Erstellen je einer Eichstaffel für jedes im Färbesystem einer effektpigmenthaltigen Farbvorlage enthaltene Pigment,
(b) experimentelles Ermitteln der Reflektionswerte Rx der Farbvorlage und der Eichstaffeln,
(c) Berechnung der optischen Materialparameter der Farbvorlage und der Bestandteile des Färbesystems,
(d) Auswahl einer geeigneten Ausgangsrezeptur,
(e) Bestimmung der Restfarbdifferenz zwischen der Ausgangsrezeptur und der Farbvorlage,
(f) Erstellen einer ersten angepassten Farbrezeptur
(g) und Wiederholung der Schritte (e) und (f), bis eine akzeptable Restfarbdifferenz zwischen der angepassten Farbrezeptur und der Farbvorlage erreicht ist, wobei
(i) die Reflektionswerte Rλ der Farbvorlage und der Eichstaffeln mittels einer geeigneten mathematischen Funktion so transformiert werden, dass alle transformierten Reflektionswerte R\ zwischen 0 und 1 liegen, und
(ii) die Berechnung der optischen Materialparameter nach der Kubelka-Munk- Näherung unter Verwendung der transformierten Reflektionswerte R\ erfolgt, eine Verbesserung der bisher bekannten Verfahren durch eine Reduktion des
Zeitaufwands und der Anzahl der erforderlichen Farbtönschritte erlaubt. Als Färbesysteme werden beliebige Systeme von Absorptions- und/oder Effektpigmenten verstanden. Anzahl und Auswahl der Pigmentkomponenten sind dabei keinerlei Beschränkungen unterworfen. Sie können den jeweiligen Erfordernissen beliebig angepasst werden. Beispielsweise können einem solchen Färbesystem alle Pigmentkomponenten eines standardisierten Mischlacksystems zu Grunde liegen.
Bei den farbgebenden Absorptionspigmenten handelt es sich beispielsweise um übliche in der Lackindustrie einsetzbare organische oder anorganische Absorptionspigmente. Beispiele für organische Absorptionspigmente sind Azopigmente, Phthalocyanin-, Chinacridon- und Pyrrolopyrrolpigmente. Beispiele für anorganische Absorptionspigmente sind Eisenoxid- oder Bleioxidpigmente, Titandioxid und Ruß.
Unter Effektpigmenten sind alle Pigmente zu verstehen, die einen plättchenförmigen Aufbau zeigen und einer Oberflächenbeschichtung spezielle dekorative Effekte verleihen. Bei den Effektpigmenten handelt es sich beispielsweise um alle in der Fahrzeug- und Industrielackierung oder in der Tinten- und Färbemittelherstellung üblicherweise einsetzbaren effektgebenden Pigmente. Beispiele für derartige Effektpigmente sind reine Metallpigmente wie zum Beispiel Aluminium-, Eisen-, oder Kupferpigmente, Interferenzpigmente wie zum Beispiel titandioxidbeschichteter Glimmer, eisenoxidbeschichteter Glimmer, mischoxidbeschichteter Glimmer, metalloxidbeschichteter Glimmer, oder Flüssigkristallpigmente.
Zur messtechnischen Erfassung der Reflektionsspektren kann ein stationäres oder portables Goniospektralphotometer mit symmetrischer oder asymmetrischer Messgeometrie eingesetzt werden. Es können sowohl Geräte mit Beleuchtungs- als auch mit Beobachtungsmodulation verwendet werden. Die Messungen können bei so vielen verschiedenen Beleuchtungs- und/oder Beobachtungswinkeln durchgeführt werden, wie zur ausreichenden Charakterisierung der Farbvorlage und der Pigmente des Färbesystems erforderlich sind. Treten hierbei Reflektionswerte > 1 auf, so werden diese in der im folgenden beschriebenen Bestimmung der optischen Materialparameter ebenfalls berücksichtigt. Die optischen Materialparameter werden durch Anpassung der Strahlungstransportgleichung im Sinne einer l_2 -Norm an die für jedes Pigment experimentell bestimmten Reflektionsspektren ermittelt. Hierzu wird die Kubelka-Munk- Näherung der Strahlungstransportgleichung verwendet:
(1-Rλ)2 / 2Rλ = Aλ / Sλ
worin Rλ den Reflektionswert, Aλ den Absorptionskoeffizienten und Sλ den Streukoeffizienten bei der Wellenlänge λ angeben. Das Kubelka-Munk-Modell hat sich in der Lackindustrie über viele Jahrzehnte bewährt, da es in der Näherung unendlich dicker (deckender) Schichten einfach und schnell mit guter Genauigkeit gelöst werden kann. Die Anwendung des Kubelka-Munk-Modells ist jedoch auf Fälle beschränkt, bei denen die Reflektionswerte Rx im sichtbaren Bereich lediglich Werte zwischen 0 und 1 annehmen (0 < Rλ< 1).
Erfindungsgemäß werden daher beim Auftreten von Refiektionswerten Rλ, die größer als 1 sind, zunächst alle Reflektionswerte Rλ der Farbvorlage und der Eichstaffeln mittels einer geeigneten mathematischen Funktion so transformiert, dass die transformierten Reflektionswerte R\ zwischen 0 und 1 liegen. Alle Reflektionswerte werden hierbei auf die gleiche Weise transformiert. Zur Transformation wird eine beliebige geeignete mathematische Funktion eingesetzt. Hierzu ist jede Funktion geeignet, bei deren Anwendung die Proportionalität der Reflektionswerte zu einander gewahrt bleibt und nach deren Anwendung die transformierten Reflektionswerte R' λ zwischen 0 und 1 liegen (0 < R' λ < 1). Beispielsweise kann die Transformation der Reflektionswerte Rλ nach R' λ mittels der Division durch einen Faktor f erfolgen:
R\ = Rλ / f •
Der Faktor f wird so gewählt, dass alle transformierten Reflektionswerte zwischen 0 und 1 liegen. Unter Verwendung der transformierten Reflektionswerte R' λ erfolgt nun die Bestimmung der optischen Materialparameter der Farbvorlage und der Eichstaffeln mittels der Kubelka-Munk-Näherung der Strahlungstransportgleichung in der dem Fachmann bekannten Weise. Die Auswahl der Startrezeptur sowie das Bestimmen der Restfarbdifferenz erfolgen ebenfalls in dem Fachmann bekannter Weise.
Als Resultat der Kubelka-Munk-Rechnung werden nach Auswahl der Startrezeptur die optischen Materialparameter A\ und S'λ der Startrezeptur erhalten. Hieraus können sodann die theoretischen Reflektionswerte R' λith der Startrezeptur nach der Kubelka- Munk-Näherung ermittelt werden. Die Differenz ΔR'λ = R'λ - R'λ,th , in der sich R'λ auf transformierte Reflektionswerte der Farbvorlage und R'λiö1 auf theoretische Reflektionswerte der Startrezeptur beziehen, ist ein Maß für die Genauigkeit der Kubelka-Munk-Rechnung bei der betrachteten Wellenlänge. Durch Integration über den Bereich des sichtbaren Spektrums von 400 bis 700 nm erhält man daraus den Kubelka-Munk-Fehler ΔR':
ΔR' = (400 nm)l (R'λ " R'λ.th) O* λ
Durch die Verwendung transfomierter Reflektionswerte R' λ im Kubelka-Munk-Modell kann die Genauigkeit der Kubelka-Munk-Rechnung beeinträchtigt werden. Der Fehler
ΔR' wird auf Basis der transformierten Reflektionswerte R'λ berechnet. Durch
Rücktransformation der Reflektionswerte R'λ zu Rλ ändert sich auch der Wert des
Kubelka-Munk-Fehlers. Die Rücktransformation der Reflektionswerte R'λ erfolgt durch
Umkehrung der zur Transformation verwendeten mathematischen Funktion. Wurde die Transformation beispielsweise mittels Division durch den Faktor f durchgeführt, so erfolgt die Rücktransformation durch Multiplikation mit dem Faktor f. Dabei wird auch der Kubelka-Munk-Fehler um den Faktor f vergrößert, so dass gilt:
ΔR = f ■ ΔR' = f • (400 nm)f(700 nm) (R'λ - R'λ.th) d λ
Im Vergleich zu den Ergebnissen einer klassischen Kubelka-Munk-Rechnung für Absorptionspigmente bedeutet dies eine Vergrößerung des Fehlers um den Faktor f. Unabhängig von einer möglichen Zunahme des Kubelka-Munk-Fehlers zeigt sich jedoch in der Praxis überraschenderweise, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine signifikante Reduktion des Aufwandes bei der Farbtonausarbeitung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen möglich ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sinkt die Anzahl der erforderlichen Tönschritte und damit der Zeitaufwand für die Anpassung der effektpigmenthaltigen Farbrezeptur an den Zielfarbton. Dies wird im folgenden anhand der Abbildung näher erläutert, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Die Abbildung zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Farbtonnachstellung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens (n-ESL) im Vergleich zum klassischen Verfahren.
Es wird für den gleichen Zielfarbton ausgehend von der gleichen Referenzmischung durch Berechnen einer Startrezeptur und schrittweise Korrektur ein korrigierter Farbton erzielt, der hinsichtlich des zugehörigen Farbtonstandards eine akzeptable Restfarbdifferenz erreicht. Wie aus der Figur ersichtlich, werden nach dem klassischen Verfahren wesentlich mehr Tönungsschritte benötigt, um den Zielpunkt zu erreichen, als in dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren. Eine Charakteristik des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Tatsache zu sehen, dass bereits im ersten Tönungsschritt eine sehr große Annäherung an den Zielpunkt gelingt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können bei geringem Zeitaufwand in wenigen Tönungsschritten die Spezifikationsgrenzen erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise zur Farbtönung von Lacken und Druckfarben oder Polymerdispersionen eingesetzt werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass es die Nachstellung effektpigmenthaltiger Farbtöne vereinfacht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Anpassung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen an einen Zielfarbton unter Anwendung der bewährten Kubelka-Munk-Rechnung für Effektpigmente, da auch durch das erfindungsgemäße Verfahren auch Reflektionswerte > 1 berücksichtigt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert die Anzahl der erforderlichen Tönschritte bis zum Erreichen der Spezifikationsgrenzen effektpigmenthaltiger Farbvorlagen und reduziert den Zeitaufwand zu deren Nachstellung.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung effektpigmenthaltiger Farbrezepturen angepasst an eine Farbvorlage, umfassend die Schritte
(a) Erstellen je einer Eichstaffel für jedes im Färbesystem einer effektpigmenthaltigen Farbvorlage enthaltene Pigment,
(b) experimentelles Ermitteln der Reflektionswerte Rx der Farbvorlage und der Eichstaffeln, (c) Berechnung der optischen Materialparameter der Farbvorlage und der
Bestandteile des Färbesystems,
(d) Auswahl einer geeigneten Ausgangsrezeptur,
(e) Bestimmung der Restfarbdifferenz zwischen der Ausgangsrezeptur und der Farbvorlage, (f) Erstellen einer ersten angepassten Farbrezeptur
(g) und Wiederholung der Schritte (e) und (T), bis eine akzeptable
Restfarbdifferenz zwischen der angepassten Farbrezeptur und der Farbvorlage erreicht ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
(i) die Reflektionswerte Rλ der Farbvorlage und der Eichstaffeln mittels einer geeigneten mathematischen Funktion so transformiert werden, dass alle transformierten Reflektionswerte R'λ zwischen 0 und 1 liegen, und (ii) die Berechnung der optischen Material parameter nach der Kubelka-Munk-
Näherung unter Verwendung der transformierten Reflektionswerte R'λ erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektionswerte Rλ mittels Division durch einen Faktor f transformiert werden.
3. Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 zur Farbtönung von Lacken, Druckfarben oder Polymerdispersionen.
PCT/EP2009/002625 2008-04-14 2009-04-09 Verfahren zur herstellung effektpigmenthaltiger farbrezepturen WO2009127356A1 (de)

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