專利名稱：制備匹配涂料組合物的方法和用于該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及制造與目標(biāo)涂料在顏色上匹配的涂料組合物的方法，以及涉及在該方法中使用的裝置。所述方法特別適合用于制造顏色匹配的涂料組合物，該涂料組合物適合用于汽車重修涂料應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
在很多工業(yè)中，特別是在汽車重修涂料工業(yè)中，消費(fèi)者不僅要求特殊的顏色效果和良好的顏色匹配，而且要求異常良好的外觀和耐久性。在該領(lǐng)域的汽車重修中，通常使用便攜式色度計(jì)來測(cè)量被維修汽車車體上涂料的目標(biāo)顏色讀數(shù)，然后通過檢索儲(chǔ)存的涂料配方數(shù)據(jù)庫(kù)而找到與測(cè)量得到的車體顏色讀數(shù)最匹配的已存在的配方。這樣的方法使得車體店能夠直接找到與被維修汽車匹配的最優(yōu)涂料配方。然而，目前的這些方法需要?jiǎng)?chuàng)建并維護(hù)一個(gè)巨大的含有數(shù)以千計(jì)的重修汽車顏色的數(shù)據(jù)庫(kù)，從該數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過徹底的檢索以后可以選擇一個(gè)與目標(biāo)涂料最接近的顏色匹配。而且，上述選擇過程是昂貴的，因?yàn)橹匦薰ぷ魅藛T在達(dá)到與目標(biāo)涂料最相近的匹配之前必須制備并測(cè)試幾個(gè)涂料樣品。本發(fā)明有助于以經(jīng)濟(jì)的方式產(chǎn)生最接近的顏色匹配而不需要?jiǎng)?chuàng)建并維護(hù)龐大的顏色數(shù)據(jù)庫(kù)。
美國(guó)專利5231472公開了表征在表面例如汽車車體上涂覆的顏色的方法。所使用的該方法測(cè)量被通常用于金屬涂料中的金屬薄片而削弱的反射光的反射率。S的發(fā)射傳輸方程有幾個(gè)解。Chandrasekhar建立了這些解預(yù)測(cè)的反射率和來自目標(biāo)金屬涂料的被削弱的測(cè)量的反射率從而產(chǎn)生對(duì)目標(biāo)金屬涂料接近的顏色匹配。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明涉及制造用于特定最終用途的匹配涂料組合物的方法，所述方法包括(i)用涂料表征裝置的分光光度計(jì)在一組預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下測(cè)量目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分的反射率，從而繪出所述目標(biāo)部分的目標(biāo)光譜曲線；(ii)從所述目標(biāo)部分的所述目標(biāo)光譜曲線計(jì)算所述目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色(L，a，b或L，C，h)值；(iii)根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表選擇一種或多種初步著色劑組合以與所述目標(biāo)顏色值相匹配；(iv)根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定在每種所述初步著色劑組合中的每種所述已知著色劑的濃度，其中每種所述已知著色劑的所述濃度都進(jìn)行優(yōu)化以使每種所述初步著色劑組合的顏色值與所述目標(biāo)顏色值最優(yōu)匹配；(v)平衡所述初步著色劑組合以允許在所述匹配的涂料組合物中存在非著色劑組分以產(chǎn)生一種或多種可行的組合，所述可行組合根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化；和(vi)根據(jù)用于所述特定最終用途的可接受性方程從所述可行組合中選擇最優(yōu)的可行組合，所述最優(yōu)可行組合具有用于所述特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述已知著色劑和非著色劑組分當(dāng)根據(jù)所述最優(yōu)可行組合混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的涂料組合物，該涂料組合物當(dāng)用作匹配涂料時(shí)視覺上與所述目標(biāo)涂料的外觀相匹配。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于制造用于特定最終用途的匹配涂料組合物的顏色表征裝置，所述裝置包括(i)所述裝置的分光光度計(jì)，該分光光度計(jì)具有底座，用于使所述分光光度計(jì)置于目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分的上面；(ii)用于計(jì)算所述目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色(L，a，b或L，C，h)值的裝置；(iii)位于所述裝置的計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)可用的儲(chǔ)存介質(zhì)，所述介質(zhì)具有駐留于其中的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼手段(means)，所述計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼手段包括(a)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表中選擇一種或多種初步著色劑組合，以與所述目標(biāo)顏色空間值相匹配；(b)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定每種所述初步著色劑組合中的每種所述已知著色劑的濃度，其中每種所述已知著色劑的所述濃度都進(jìn)行優(yōu)化以使每種所述初步著色劑組合的顏色值與所述目標(biāo)顏色值最優(yōu)匹配；(d)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)平衡所述初步著色劑組合以允許在所述匹配的涂料組合物中存在非著色劑組分以產(chǎn)生一種或多種可行的組合，所述可行組合根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化；和(e)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)用于所述特定最終用途的可接受性方程從所述可行組合中選擇最優(yōu)的可行組合，所述最優(yōu)可行組合具有用于所述特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述已知著色劑和非著色劑組分當(dāng)根據(jù)所述最優(yōu)可行組合混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的涂料組合物，該涂料組合物當(dāng)用作匹配涂料時(shí)視覺上與所述目標(biāo)涂料的外觀相匹配。
本發(fā)明還進(jìn)一步涉及制造用于特定最終用途的匹配樹脂的方法，所述方法包括(i)用涂料表征裝置的分光光度計(jì)在一組預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下測(cè)量目標(biāo)基質(zhì)的目標(biāo)部分的反射率，從而繪出所述目標(biāo)部分的目標(biāo)光譜曲線；(使用者操作的步驟)(ii)從所述目標(biāo)部分的所述目標(biāo)光譜曲線計(jì)算所述目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色(L，a，b或L，C，h)值；(使用者操作步驟的一部分)(iii)根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表選擇一種或多種初步著色劑組合以與所述目標(biāo)顏色值相匹配；(在裝置/計(jì)算機(jī)中)(iv)根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定在每種所述初步著色劑組合中的每種所述已知著色劑的濃度，以產(chǎn)生一種或多種所述已知著色劑的中間著色劑組合，其中每種所述中間著色劑組合都進(jìn)行優(yōu)化以與所述目標(biāo)顏色值最優(yōu)顏色匹配；(v)平衡所述中間著色劑組合以允許在所述匹配的涂料組合物中存在非著色劑組分以產(chǎn)生一種或多種所述已知著色劑的可行的組合，其中每種所述可行組合都根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了優(yōu)化；和
(vi)根據(jù)用于所述特定最終用途的可接受性方程從所述可行組合中選擇最優(yōu)的可行組合，所述最優(yōu)可行組合具有用于所述特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述最優(yōu)的可行組合的組分當(dāng)混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的樹脂，該樹脂當(dāng)作為匹配的基質(zhì)形成時(shí)視覺上與所述目標(biāo)基質(zhì)的外觀相匹配。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述此處所說明的術(shù)語如同ASTM Publication中E 284-03a所定義，其由ASTM International，West Conshohocken，Pennsylvania出版。
照射角度，樣品法線軸和照明裝置軸之間的角度(1991)。
入射角-在一點(diǎn)射入到表面上的光線和那一點(diǎn)的表面垂線之間的角度。在描述一束光線時(shí)，光線的入射角在光束的中心。
吸收系數(shù)，α，當(dāng)入射光束(P0)穿過吸收介質(zhì)，根據(jù)Bouguer定律，P＝P0e-αb，對(duì)來自于入射光束的輻射能吸收的度量，其中b是樣品光程長(zhǎng)度(1988)。
反射角，在一點(diǎn)從表面反射的光線和那一點(diǎn)的表面垂線之間的角度。
觀察角，樣品表面法線軸和接收裝置軸之間的角度(1988)。
外觀，(1)事物被認(rèn)知的視覺體驗(yàn)方面。(1990)(2)在心理物理研究中，其中視覺刺激的光譜和幾何方面與其照明和觀察環(huán)境結(jié)合起來的感知(1993)。
人造日光，一種人造光，其具有接近天然日光光譜能量分布的光譜能量分布(1995)。
非鏡面反射(Aspecular)，遠(yuǎn)離反射方向(1995)。
非鏡面反射角，除非另有說明，在照明裝置平面中，從反射方向測(cè)量的觀察角(1995)。注意，非鏡面反射角的正值在向著照明裝置軸的方向。
顏色屬性-(1)對(duì)于外觀的物體模式為色相、明度和飽和度。在孟塞爾(Munsell)系統(tǒng)中為孟塞爾色相、孟塞爾色度值和孟塞爾飽和度。(2)對(duì)于照明或孔徑模式為色相、明度和飽和度。
基本顏色術(shù)語，在人類調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的在充分發(fā)展的語言中廣泛使用的一組十一個(gè)顏色名稱白、黑、紅、綠、黃、藍(lán)、棕、灰、橙、紫、粉紅(1990)。
表征，是指確定儀器或測(cè)量方法的參數(shù)或性能。例如，在外觀測(cè)量中，參數(shù)可以包括照明裝置和接收裝置的幾何和光譜特性，和性能可以通過測(cè)量可靠性、精確度和偏差而確定(1994)。
飽和度，(1)用于表示顏色對(duì)相同明度的灰色偏離程度的顏色屬性。也參見孟塞爾飽和度(1989)。(2)C*，(在CIE 1976 L*，a*，b*或L*，u*，v*系統(tǒng)中)數(shù)量插入第6頁(yè)第15行式子。
(3)視覺感知屬性，由物體顏色產(chǎn)生，其允許判斷存在的純彩色的數(shù)量，不考慮非彩色的數(shù)量(1995)。
CIE，國(guó)際照明委員會(huì)法文名稱Commission Internationale deI”Eclairage的縮寫。
CIE光譜三刺激值，CIE(XYZ)系統(tǒng)中等能量譜的光譜組分的n三刺激值或顏色-匹配函數(shù)。在CIE1931色度系統(tǒng)中顏色匹配函數(shù)指定符號(hào)為x(λ)，y(λ)，z(λ)，在CIE 1964補(bǔ)充色度系統(tǒng)中為x10(λ)，y10(λ)，z10(λ)(1990)。
CIE 1964(x10，y10)色度圖，用于CIE 1964補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)觀察者的n-色度圖，其中以x10為橫坐標(biāo)和y10為縱坐標(biāo)畫出CIE 1964色度座標(biāo)(1993)。
顏色，(1)物體的顏色，物體外觀的一個(gè)不同于形式、形狀、大小、位置或光澤的方面，其依賴于入射光的光譜組成、物體的光譜反射或透射，和觀察者的光譜反應(yīng)以及照明和觀察幾何。(1987)(2)感知到的顏色，視覺感知屬性，其可以用顏色名稱例如白、灰、黑、黃、棕、亮紅、深紅紫色或這些名稱的組合來描述。感知到的顏色很大程度上依賴于顏色刺激的光譜能量分布，但也依賴于刺激區(qū)域的大小、形狀、結(jié)構(gòu)和環(huán)境，觀察者視覺系統(tǒng)的調(diào)整狀態(tài)和觀察者對(duì)相似觀察的經(jīng)驗(yàn)。
(3)色度學(xué)上的顏色，由三個(gè)值的色度規(guī)定例如三刺激值表示的顏色刺激的特征。三刺激值有時(shí)在相對(duì)而不是絕對(duì)基礎(chǔ)上導(dǎo)出。在這種情況下它們可能需要由適當(dāng)?shù)慕^對(duì)光度值的值來補(bǔ)充。顏色的外觀不僅依賴于它們的絕對(duì)三刺激值，而且依賴于它們被觀察的條件，包括環(huán)境性質(zhì)；然而，具有相同絕對(duì)三刺激值的顏色在相同的觀察條件下外觀相同。光譜上不同的顏色刺激可具有相同的絕對(duì)三刺激值。
色差，(1)感知的色差，由這樣一些用語例如較紅、較藍(lán)、較淺、較深、較灰或較佳描述的兩個(gè)顏色之間的數(shù)量和特性的差別。(2)計(jì)算的色差，通過一組特定的色差公式，由三刺激值或色度座標(biāo)和亮度因子計(jì)算的兩個(gè)心理物理顏色刺激值和它們的組分之間的數(shù)量和方向的差別。
顏色匹配，(1)當(dāng)在指定的或允許的公差內(nèi)顏色匹配時(shí)的情形。有時(shí)稱為商業(yè)顏色匹配?？赏ㄟ^儀器或目測(cè)決定對(duì)公差的符合性。如果對(duì)符合性的測(cè)試是目測(cè)，那么可以使用物理顏色公差標(biāo)準(zhǔn)作為參比。(2)當(dāng)顏色不可區(qū)別時(shí)的情形；通常是指正常觀察者。有時(shí)稱為精確顏色匹配(1988)。
匹配顏色，通過選擇、配置、調(diào)整或其它方式提供試驗(yàn)顏色的方法，所述試驗(yàn)顏色在指定的條件下不能從指定的標(biāo)準(zhǔn)顏色區(qū)分出來或在指定的公差之內(nèi)(1988)。
補(bǔ)色，當(dāng)以加色方式恰當(dāng)?shù)鼗旌蠒r(shí)產(chǎn)生特定的消色刺激的顏色刺激。
光澤，反射的角度選擇性，包括表面反射的光，影響物體反射的最明亮部分或圖像可被看見疊加在表面上的程度。(也參見圖像清晰度光澤，霧度(在反射中)，光澤(luster)，光澤(sheen)，鏡面光澤。)角度外觀性(Gonioapparent)，是指隨著照明角度或觀察角度的變化而導(dǎo)致的外觀變化。
遮蓋力，(1)涂料材料通過產(chǎn)生特定的不透明性而遮蓋被涂覆表面的能力。(2)特定體積的涂料可以在其上展開以在其中基質(zhì)是黑色和涂料是白色的區(qū)域之間產(chǎn)生特定對(duì)比Cc的區(qū)域。
照明，可以通過其光譜能量分布確定的輻射通量，并且可以在照射物體時(shí)影響它們的感知顏色。
匹配，是指通過選擇、配置、調(diào)整或其它方式提供試驗(yàn)顏色，所述試驗(yàn)顏色在指定的條件下不能從指定的標(biāo)準(zhǔn)顏色區(qū)分出來或在指定的公差之內(nèi)(1991)。
金屬的，關(guān)于含金屬薄片的角度外觀性材料的外觀。
條件等色的，(1)關(guān)于具有相同三刺激值的光譜不同的物體或顏色刺激(1988)。(2)關(guān)于具有不同的分光光度曲線但當(dāng)通過至少一種特定光譜組成照射并通過特定觀察者觀察時(shí)匹配的物體。(也參見parameric)(1988)。
條件等色，在特定的照明裝置下并且對(duì)于特定的觀察者匹配并且光譜反射或透射在可見波長(zhǎng)不同的兩個(gè)樣品的性質(zhì)。也參見照明條件等色，觀察者條件等色，paramerism。作為所需的差異的結(jié)果，所述兩個(gè)樣品在不同的照明裝置下或?qū)Σ煌挠^察者來說可能不匹配。對(duì)于對(duì)特定的觀察者匹配但對(duì)其它觀察者不匹配的兩種光，適用相似的考慮。條件等色指數(shù)(1991)。
條件等色體，(1)具有相同的刺激值的光譜不同的物體或顏色刺激c(1988)。
反射率，ρ，在給定條件下反射的輻射或光通量與入射通量的比值。術(shù)語反射率通常在一般意義上使用或作為反射因數(shù)的縮寫。這樣的用法可以認(rèn)為是默認(rèn)的除非上下文明確地需要上述定義(1989)。
混黑顏色(shade)，(1)通過包括黑色染料或顏料的染料或顏料混合物制造的顏色。也參見調(diào)色，動(dòng)詞；混白顏色(tint)，名詞；混白調(diào)色(tint)，動(dòng)詞。(2)與參比染色有色差從而必須加入另一種染料以產(chǎn)生匹配的一種表達(dá)方式。(3)與參比顏色稍有不同的顏色?！盎旌陬伾笔侵珓┘夹g(shù)中用于描述顏色和色差的術(shù)語中使用最廣泛的，有時(shí)甚至被用作“顏色”的同義詞。
調(diào)色(shade)，是指調(diào)整測(cè)試樣品的顏色至與標(biāo)準(zhǔn)更匹配的顏色。也參見混白調(diào)色(tint)(1990)。
光譜的，(1)修飾數(shù)量，對(duì)數(shù)量是波長(zhǎng)函數(shù)的描述；(2)用于輻射測(cè)量數(shù)量，關(guān)于特定波長(zhǎng)的單色輻射能量，或擴(kuò)展的說是指特定波長(zhǎng)周圍的窄波長(zhǎng)波段內(nèi)的輻射能量。
分光光度法，作為波長(zhǎng)的函數(shù)，反射或透射性質(zhì)的定量測(cè)量。
鏡面反射的，關(guān)于在特定的反射角度從物體表面反射的沒有擴(kuò)散的通量(1988)。
鏡面反射角，n-等于入射角并與之相反的反射角。在角度外觀性現(xiàn)象中，該定義假定照明裝置對(duì)著小角度(1995)。
混白顏色(tint)，通過將白色顏料或涂料與彩色顏料或涂料混合而制造的顏色。因而彩色的混白顏色比該彩色更淺和更不飽和。(參見混黑顏色(shade))。
三刺激值-匹配顏色需要的三個(gè)特定刺激的數(shù)量。在CIE系統(tǒng)中，它們表示為符號(hào)X，Y和Z。(也參見CIE光譜三刺激值。)觀察條件，進(jìn)行視覺觀察的條件，包括樣品在眼睛的角對(duì)邊，光源、樣品和眼睛的幾何關(guān)系，光源的光度和光譜特性，樣品周圍的觀察區(qū)域的光度和光譜特性，和眼睛的調(diào)整狀態(tài)。
波長(zhǎng)，電磁波的X，在傳播方向電矢量具有相同相位的最近的點(diǎn)之間的距離(也參見補(bǔ)色波長(zhǎng)，主波長(zhǎng))(1990)。
本發(fā)明適合于在典型的汽車碰撞維修店的環(huán)境中迅速地對(duì)目標(biāo)涂料例如車體未破壞部分進(jìn)行顏色匹配。本發(fā)明的方法基本上自動(dòng)地進(jìn)行顏色匹配過程，即使在碰撞維修店通常遇到的各種條件下。在典型的碰撞維修店中，對(duì)車體被破壞的部分進(jìn)行修理，砂磨，并在施用涂料組合物例如通過噴涂、浸涂、輥涂或使用刷子涂覆之前涂底漆。通過涂料組合物的顏色與車體未破壞部分的顏色匹配，能夠使用非常小量的匹配涂料組合物來涂覆車體修理的部分。因此，汽車修理的成本可以最小化而同時(shí)車體修理的部分與車體未破壞部分仍舊是視覺匹配的。
廣義來說，在本發(fā)明的方法中，通過分光光度計(jì)(優(yōu)選便攜式的)讀取目標(biāo)涂料的顏色，將光譜測(cè)量結(jié)果傳輸給計(jì)算機(jī)，用顏料混合物模型決定最優(yōu)涂料配方并打印出來或顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上以讓維修店稱量和噴射。在測(cè)量和配方的接收之間的所有步驟對(duì)消費(fèi)者來說都是透明的。
雖然本發(fā)明優(yōu)選用于汽車車體整修店中，然而本發(fā)明也可用于其它適合領(lǐng)域的顏色匹配，例如在塑料基質(zhì)或著色塑料基質(zhì)；船用基質(zhì)，例如船殼；鋁基質(zhì)，例如飛機(jī)機(jī)體，匹配建筑涂料；紡織纖維，紡織品和非織造織物；和紙上匹配涂料。其也可以由缺乏經(jīng)驗(yàn)的人員在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中使用。本發(fā)明裝置的便攜性使得本發(fā)明可理想地用于該領(lǐng)域。
本發(fā)明的一種方法涉及制造用于特定最終用途的匹配涂料組合物，所述涂料組合物外觀與目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分在視覺上相匹配。所述特定用途的一些可包括用于車體之上的汽車重修涂料、汽車OEM面漆、建筑涂料、工業(yè)涂料、粉末涂料、航空涂料、船用涂料、商業(yè)和住宅應(yīng)用涂料。前述涂料包括應(yīng)用于各種基質(zhì)例如鐵、鋁、木材、塑料樹脂、玻璃、紙、紡織纖維、織物、非織造織物和水泥之上的涂料。
本發(fā)明方法的步驟(i)包括測(cè)量目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分的反射率，所述測(cè)量通過本發(fā)明的涂料表征裝置的分光光度計(jì)來實(shí)施?？梢允褂萌魏芜m合的分光光度計(jì)，例如由X-Rite，Grandville，Michigan制造的Model MA68II或Model SP64。由于可以容易地置于各種形狀和大小的涂覆基材表面上，因此便攜式分光光度計(jì)是優(yōu)選的。如果希望，可以測(cè)量目標(biāo)涂料幾個(gè)部分的反射率以平均得出目標(biāo)涂料的反射率。在典型的分光光度計(jì)中，已知強(qiáng)度的光束可以直接射向目標(biāo)部分并且在預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下在至少一個(gè)、優(yōu)選在三個(gè)非鏡面反射角順序地測(cè)量來自目標(biāo)部分的反射率。另一選擇是，已知強(qiáng)度的光束可以以至少一個(gè)、優(yōu)選至少三個(gè)入射角順序地射向目標(biāo)部分，并且在預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下用單一檢測(cè)裝置測(cè)量來自目標(biāo)部分的反射率以便提供依賴于照射角而在不同非鏡面反射角的測(cè)量值。角度外觀性顏色應(yīng)該在多個(gè)角度測(cè)量，優(yōu)選3-5個(gè)。對(duì)于單色，一個(gè)非鏡面反射角就足夠了，通常為45度。單色的通常實(shí)踐是在單一角度照射并使用積分球捕捉來自目標(biāo)部分的在各個(gè)角度反射的光而測(cè)量漫反射率。漫照射并在單一角度測(cè)量的相反方法產(chǎn)生相等的結(jié)果。當(dāng)目標(biāo)部分具有紋理表面時(shí)優(yōu)選漫反射率。
長(zhǎng)期以來一直使用分光光度計(jì)測(cè)量顏色，其在電磁波譜的可見區(qū)域在每一個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量光反射的百分?jǐn)?shù)。通常這些讀數(shù)在400nm-700nm以10nm為間隔進(jìn)行測(cè)量。反射百分?jǐn)?shù)作為波長(zhǎng)函數(shù)所作的圖稱為“光譜圖”。為了舉例，表1給出了使用X-Rite MA68II分光光度計(jì)在可見光譜400nm-700nm以10nm為間隔的波長(zhǎng)處測(cè)量的目標(biāo)部分的反射率，其中以相對(duì)于法線在45度角照射該目標(biāo)部分并且在法線角測(cè)量反射率。對(duì)于單色(非薄片或非角度外觀性顏色，例如缺少金屬薄片的顏色)，通常只一條光譜曲線就足以測(cè)量單色性質(zhì)。其它通常的測(cè)量幾何是漫照射而在0度或8度觀察，或者相反。如果目標(biāo)部分具有金屬色，即要匹配的是角度外觀性顏色，將需要在額外的角度進(jìn)行反射率測(cè)量。ASTM E-2194推薦三個(gè)角度，與鏡面反射呈15度、45度和110度。DIN 6175-2推薦最多五個(gè)角度，都在角度的這個(gè)相同范圍內(nèi)。X-Rite MA68II可以在15度、25度、45度、75度和110度進(jìn)行測(cè)量。
本發(fā)明方法的步驟(ii)包括從目標(biāo)部分的目標(biāo)光譜曲線計(jì)算目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色值。研究出了幾個(gè)備選的方程以將光譜值縮減為表示人類觀察者在給定的照明條件下觀看顏色的方式的數(shù)字。這些數(shù)字通常表示為L(zhǎng)，a，b或L，C，h值。
從光譜曲線，可以確定由曲線峰值代表的顏色的色相，即藍(lán)顏色的光譜曲線將在藍(lán)色波長(zhǎng)內(nèi)出現(xiàn)峰值。明亮的顏色將會(huì)在光譜范圍內(nèi)反射更多的光，而較暗的顏色將會(huì)反射較少的光。高飽和度的顏色因此具有尖銳的峰并且在其它波長(zhǎng)下反射相當(dāng)少的光。低飽和度顏色具有峰和谷之間差別很小的曲線?；疑珒A向于非常平。因此從光譜曲線可以定性的評(píng)估顏色。但是，人類觀察者觀察的顏色不僅依賴于顏色的光譜曲線，而且依賴于觀察條件下光源的光譜特性和觀察者的光譜敏感性。人類的眼睛具有三個(gè)色視覺傳感器-紅色傳感器(X)，綠色傳感器(Y)和藍(lán)色傳感器(Z)。在1931年，國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)考慮到顏色的光譜特性、光源和觀察者，在三維X，Y，Z空間標(biāo)準(zhǔn)化了顏色圖。然而，仍然難于從顏色的三刺激值X，Y，Z直觀地表示顏色。而且，這些值并沒有提供視覺上均勻的三維顏色圖。三刺激值X，Y，Z可以通過下面的矩陣方程計(jì)算t＝TER (A)t＝三刺激值X，Y，Z向量T＝標(biāo)準(zhǔn)觀察者權(quán)重函數(shù)向量，其可以從美國(guó)試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)(ASTM)出版物E-308中得到。
E＝光源函數(shù)的相對(duì)光譜能量分布向量，其可以從ASTM E-308獲得。通常使用代表日光的照明裝置D65。
R＝反射值向量前述的三刺激值X，Y和Z可以通過使用數(shù)學(xué)變換成為“均勻顏色空間”而用已知的L，a，b值更加方便的表示，其描述于A.B.J.Rodrigues在Fifth International Conference in Organic Coating Scienceand Technology Peoceedings，卷3，Advances in Organic Coating Scienceand Technology Series，第273-275頁(yè)，(1979)的文章Theory andImplementation of Modern Techniques of Color Conception，Matchingand Control中。該參考文獻(xiàn)因而在此處引入作為參考。顏色的L，a，b值描述了該顏色的位置。每種顏色的L，a，b值是以笛卡爾(Cartesian)坐標(biāo)表示的顏色空間的三維表示，其中亮度軸(L*)、紅-綠軸(a*)和黃-藍(lán)軸(b*)由如下方程表示L*＝116(Y/Y0)1/3-16......(1)a*＝500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3].....(2)b*＝200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3]....(3)對(duì)于X/X0，Y/Y0，Z/Z0＞.008856(對(duì)于在10度角的D65，X0＝94.825，Y0＝100.000和Z0＝107.381)。
對(duì)于X/X0，Y/Y0，Z/Z0＜.008856，L*＝903.3(Y/Y0)。
在a*，b*的方程中的立方根函數(shù)被下面的相應(yīng)函數(shù)代替f(X/X0)＝7.787(X/X0)+0.1379f(Y/Y0)＝7.787(Y/Y0)+0.1379f(Z/Z0)＝7.787(Z/Z0)+0.1379在前述方程中，X0，Y0和Z0對(duì)給定的照明裝置是完美白色的三刺激值；X，Y和Z是將要評(píng)估的顏色的三刺激值。因此，通過數(shù)學(xué)積分顏色的光譜反射率曲線和通常為照明裝置D65的光源的光譜分布以及人眼睛中受體的光譜敏感性得到L，a，b值，上述數(shù)據(jù)都公開于ASTM標(biāo)準(zhǔn)E-308中所列的表格中。前述積分過程使得可以通過通常稱為X，Y和Z的三個(gè)參數(shù)表征顏色。前述的數(shù)學(xué)變換使X，Y和Z方便地轉(zhuǎn)化為容易理解的L，a，b值。
下面的表1給出了光譜反射率和目標(biāo)部分顏色的L，a，b值。L＝30.62表明其是中等偏暗的顏色；a＝49.87表明其是比較飽和的紅色和b＝28.57表明其是偏黃的紅色。
表1
對(duì)L，a，b值可接受的替代是L，C，h值，其通過將以笛卡爾坐標(biāo)表示的顏色值轉(zhuǎn)變?yōu)橹孀鴺?biāo)而得到，以提供在目標(biāo)顏色和通過使用CIE94或CMC方程而與目標(biāo)顏色匹配的顏色之間的色差(ΔE)的更精確和均勻的表示。這些方程是已知的，公開于Berns，R.S.，“Billmeyer and Saltzman’s Principles of Color Technology”，第3版，第120-121頁(yè)和第117-118頁(yè)，John Wiley&Sons，Inc.，該參考文獻(xiàn)引入本發(fā)明作為參考。CIE94方程利用L，a，b值并通過使用如下的方程將它們轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)，C，h值。
目標(biāo)涂料和匹配組合物的L，a，b可以通過使用方程1，2和3計(jì)算，并且通過考慮目標(biāo)涂料和匹配涂料的差別而確定色差ΔL，Δa，Δb。對(duì)于不同的光源可以確定這些差異。在L，C，h值中，“C”通過下式確定 和1”通過下式確定色相＝h＝tan-1(b*/a*) (5)h也稱為色相角目標(biāo)和匹配涂料的色差表達(dá)如下ΔL*＝L*b-L*sΔa*＝a*b-a*SΔb*＝b*b-b*sΔC*＝C*b-C*s(在前述方程中下標(biāo)s和b是指目標(biāo)和匹配涂料)。
目標(biāo)和匹配涂料之間的總色差ΔE*由下式給出ΔE*=ΔL*2+Δa*2+Δb*2---(6)]]>ΔH*=kΔE*2-ΔL*2-ΔC*2]]>(也稱為度量色相差異)。
表示目標(biāo)和匹配涂料之間色差的通式由下式給出ΔE=[(ΔL*KLSL)2+(ΔCab*KCSC)2+(ΔHab*KHSH)2]0.5---(7)]]>
研究了幾個(gè)可選擇的方法以解出方程7從而得到L，C，h值，諸如例如下面描述的熟知的CIE94和CMC方程CIE94方程 CMC方程CR&A，18，137-139(1993)對(duì)于單色SL＝1.0 對(duì)于L*＞16SL=0.040975L*1+0.01765L*]]>對(duì)于金屬色對(duì)于L*≤16 SL＝0.511SL＝0.034L*；如果L*≤29.4.，SL＝1.0SC＝1+0.045C*abSC=0.0638Cab*1+0.0131Cab*+0.638]]>其中C*ab是其標(biāo)準(zhǔn)SH＝1+0.015C*abSH＝(FT+1-F)SC參數(shù)系數(shù)KL∶KC∶KH＝1∶1∶1通常是 其中F=[(Cab*)4(Cab*)4+1900]0.5]]>令人滿意的。但是，如果亮度不太重SL=0.040975L*1+0.01765L*]]>和要，KL∶KC∶KH可以等于2∶1∶1。T＝0.36+abs
]對(duì)于金屬色，SL函數(shù)由RodriguesA.B.J.，Locke，J.S.,SPIE Vol.4421，Robert Chung & Allan Rodrigues 編除非h在164度和345度之間那么輯，第658-661頁(yè)提供，其在此處引入作為參考。 T＝0.56+abs
應(yīng)該指出，即使已經(jīng)研究并繼續(xù)在研究其它方程以用于由測(cè)量目標(biāo)部分的反射率得到L，a，b或L，C，h和ΔE值和用于色差的ΔE。本發(fā)明的方法不限于任何一種特定的方程。
一旦確定目標(biāo)部分顏色的目標(biāo)值，本發(fā)明方法的步驟(iii)包括根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表中選擇一種或多種初步著色劑組合以與所述目標(biāo)顏色值匹配。
有很多創(chuàng)建前述儲(chǔ)存的著色劑列表的方式。該儲(chǔ)存的列表優(yōu)選包括制備匹配的組合物可能需要的所有著色劑，例如顏料，漫體，著色劑，染料，金屬薄片(有色的鋁片)或其組合。每種著色劑都與光學(xué)系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)相連。通常，可以通過調(diào)整已知光學(xué)系數(shù)的幾種著色劑的混合物中的濃度而產(chǎn)生與目標(biāo)部分的光譜曲線匹配的光譜曲線從而制造出匹配的涂料組合物。所述光學(xué)系數(shù)通常包括吸收(K)和散射(S)系數(shù)，其可以用于顏料混合物模型(例如Kubelka-Munk和其它基于輻射傳遞理論的模型)，以將顏料混合物濃度與該混合物的光譜曲線相關(guān)起來。
熟知的Kubelka-Munk模型將完全遮蓋時(shí)的反射率與著色劑的吸收和散射系數(shù)聯(lián)系起來，通常用于可見光譜的預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)間隔，通常為10nm的間隔K/S＝(1-R)2/2R (8)其中K＝吸收系數(shù)，其是涂料材料內(nèi)吸收率的指示。
S＝散射系數(shù)，其是當(dāng)通過涂料材料的單位厚度時(shí)光散射的部分；和R＝涂層材料完全遮蓋時(shí)的反射率。目標(biāo)部分上的涂料在10納米間隔的每個(gè)波長(zhǎng)測(cè)定的反射率值列于表1中。對(duì)于著色劑混合物K/S值可以通過下式表示(K/S)mix＝(c1K1+c2K2+......)/(c1S1+c2S2+......) (9)其中c＝濃度，1，2是指存在于著色劑混合物中的著色劑1，2，等。
含有淺色著色劑例如白色著色劑(二氧化鈦顏料)的測(cè)試涂料組合物通常可用于創(chuàng)建所述數(shù)據(jù)庫(kù)。將由白色著色劑制造的測(cè)試涂料組合物噴射在測(cè)試板，其干燥涂層厚度要足以完全遮蓋板本身的顏色，該板通常是灰色的。然后以預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)間隔在可見光譜內(nèi)測(cè)量白色涂料的反射率，通常在400nm-700nm以10納米(nm)為間隔。任何常規(guī)分光光度計(jì)都可用于測(cè)量反射率，例如由X-Rite，Grandville，Michigan提供的Model MA100B，MA68II或SP64。這樣的反射率為波長(zhǎng)的函數(shù)，其稱為所述白色涂料的光譜反射率或光譜曲線。測(cè)量的反射率R被代入方程8以計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)的K/S。方便的是將白色著色劑每個(gè)波長(zhǎng)的散射系數(shù)(S)指定為1.0。這樣，將S＝1.0代入就得出K的值。
例如，下面的表2給出了在400nm-700nm以10nm為間隔測(cè)量的白色測(cè)試涂料組合物的反射率。用于該白色涂料組合物的著色劑是二氧化鈦。在表2中，白色涂料在420nm測(cè)得的反射率是77.28％。將R＝0.7728代入方程8給出K/S＝0.0334。因?yàn)镾＝1.0，所以K是0.0334。相似地可以計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)的K。K/S的結(jié)果列在表2“100％白色著色劑，K/S”一列中。所述白色單獨(dú)的K和S值列在后面的表3中。
含有50％黑色著色劑和50％白色著色劑的混合物的涂料組合物制成涂料，噴射并在每個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量其反射率。相似地，噴射并測(cè)量另一種含有100％黑色著色劑的涂料。該黑色涂料組合物用碳黑著色。這些測(cè)量結(jié)果與通過方程8計(jì)算的相應(yīng)K/S值一起列于表2中。
表2
對(duì)于著色劑加白色著色劑的二元混合物，方程9可被寫為(K/S)mix＝(cwKw+ccKc)/(cwSw+ccSc) (10)在420nm，將Kw和Sw的值代入方程(10)中，(K/S)mix＝(0.0334cw+ccKc)/(cw+ccSc)在420nm所述50/50混合物(cw＝cc＝0.5)的R＝0.4248(如上面的表2所示)，100％黑色著色劑的R＝0.0031。將這些值代入方程8得到具有各自濃度(50/50混合物和100％黑色著色劑)的(K/S)mix。然后這些(K/S)mix值可以代入方程8而得到兩個(gè)方程，可以同時(shí)解出這兩個(gè)未知數(shù)Kc和Sc，得到Kc＝0.3568和Sc＝0.0022。相似地可以確定每個(gè)波長(zhǎng)黑色著色劑的K和S。
利用相同的方法可以測(cè)定所使用的每種著色劑的K和S。在下面的表3和表4中給出了這些以及幾種其它著色劑的K和S值。應(yīng)該指出，在實(shí)踐中每種著色劑與白色著色劑的幾種混合物可以用公知的統(tǒng)計(jì)方法來確定K和S的值。
表3著色劑的吸收(K)和散射(S)系數(shù)
表4
所述組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)從貯存的已知著色劑列表中選擇一種或多種與目標(biāo)顏色值匹配的初步著色劑組合，進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，即該標(biāo)準(zhǔn)能實(shí)際產(chǎn)生這樣的初步組合嗎？舉例說明，假定這樣一種情況，其中所使用的著色劑是白色著色劑(W)、黑色著色劑(B)、氧化鐵(RO)、黃色著色劑(Y)、紅色著色劑1(R1)、紅色著色劑2(R2)、紅色著色劑3(R3)，并且希望得到5-顏料匹配。在所嘗試的每個(gè)著色劑組合中雖然不是必須的但通常包括W和B。每次選取三個(gè)，剩余的五個(gè)著色劑的所有組合和W和B一起進(jìn)行匹配嘗試。這樣的方法提供了10個(gè)可能的5-顏料組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)W，B，RO，Y，R1W，B，RO，Y，R2W，B，RO，Y，R3W，B，R0，R1，R2W，B，RO，R1，R3W，B，RO，R2，R3W，B，Y，R1，R2W，B，Y，R1，R3W，B，Y，R2，R3W，B，R1，R2，R3舉例說明，如果目標(biāo)部分是紅色的，那么初步組合就不應(yīng)該包括綠色著色劑，因?yàn)檫@種組合將導(dǎo)致用兩種應(yīng)為互補(bǔ)著色劑進(jìn)行的調(diào)色(調(diào)節(jié))。但是，紅色著色劑和綠色著色劑一起可以用于沖淡和暗化顏色。通過使用黑色著色劑可以得到相同的結(jié)果，黑色著色劑通常是較便宜的著色劑。因而，正常的實(shí)踐避免用互補(bǔ)著色劑進(jìn)行調(diào)色。
對(duì)于單色(非-薄片)，優(yōu)選從4-著色劑組合選擇標(biāo)準(zhǔn)開始以確定得到的顏色匹配用5個(gè)或6個(gè)著色劑是否將會(huì)得到改進(jìn)。優(yōu)選地，顏料的數(shù)目越少，得到的初步著色劑組合越具有實(shí)用性，因?yàn)榈湫偷能圀w重整店相對(duì)于5-或6-著色劑汽車涂料將需要更少的時(shí)間來稱量4-著色劑汽車涂料。
因此，舉例說明，從表2，3和4所示的儲(chǔ)存列表，所選擇的如下配方，示于下面的表5中，將會(huì)滿足前述的組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)并且也接近匹配目標(biāo)顏色值和反射率。表5給出了以組合選擇標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)從儲(chǔ)存的列表選擇的與目標(biāo)顏色值和反射率匹配的三個(gè)初步著色劑組合(配方1，2和3)
表5
下面的圖比較了理論光譜曲線(帶有數(shù)據(jù)點(diǎn)的線)與從目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分測(cè)量的光譜曲線(實(shí)光滑線)，其中理論光譜曲線通過使用含有配方1，2和3的初步著色劑組合的匹配涂料組合物得到
配方1
配方2
配方3一旦從儲(chǔ)存的已知著色劑列表選擇了初步著色劑組合，在本發(fā)明方法的步驟(iv)中，根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)就確定了每種初步著色劑組合中每種已知著色劑的濃度，其中每種所述已知著色劑的濃度都進(jìn)行優(yōu)化以使每種初步著色劑組合的顏色值與目標(biāo)顏色值最優(yōu)匹配。
顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)可獲得初步著色劑組合中每種已知著色劑的濃度，描述于E.A.Allen的文章Basic equations used in computercolor matching，J.Opt.Soc.Am.，56，1256-1259(1966)中，該文章在此引入作為參考(此后稱為Allen I參考文獻(xiàn))。應(yīng)該指出，所述顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)能夠被設(shè)置為排除具有負(fù)濃度的配方。為了在目標(biāo)涂料和來自匹配的涂料組合物的匹配涂料之間得到精確的顏色匹配，在初步著色劑組合中著色劑的濃度應(yīng)該產(chǎn)生將與目標(biāo)涂料的光譜曲線緊密匹配的光譜曲線。上述目標(biāo)可以通過簡(jiǎn)單的嘗試法實(shí)現(xiàn)，猜測(cè)適合的顏料組合和濃度，并使用方程9計(jì)算混合物在每個(gè)波長(zhǎng)的K/S。然后可以使用方程8將混合物的K/S轉(zhuǎn)化為其反射率(R)。得到的光譜曲線可以和目標(biāo)光譜曲線比較得出匹配程度。如果所述曲線的大致形狀是相似的，那么選擇的著色劑是正確的。然后必須調(diào)整濃度以使所述曲線更加接近。光譜曲線匹配的接近程度也可以通過計(jì)算匹配的L，a，b值來判斷?？梢苑磸?fù)進(jìn)行這樣的重復(fù)過程直到在已知著色劑混合物與目標(biāo)涂料之間的L，a，b值的差異非常小。但是，這樣的過程可能比較乏味和消耗時(shí)間。此外，上述方法本身適合于自動(dòng)進(jìn)行。在前述的Allen I參考文獻(xiàn)中對(duì)顏色匹配方程進(jìn)行了變換得到下述顏色匹配方程，通過使用組合的K/S比值而不是分離的K和S，可以直接的解出每種初步著色劑組合中每種已知著色劑的濃度C＝(T E D Ф)-1T E D[f(s)-f(t)] (11)其中C＝每種初步著色劑組合中每種已知著色劑的濃度向量。
T＝標(biāo)準(zhǔn)觀察者權(quán)重函數(shù)矩陣，其可以從美國(guó)試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì)(ASTM)出版物E-308中得到。
E＝光源函數(shù)的相對(duì)光譜能量分布向量，其可以從ASTM E-308獲得。通常使用代表日光的照明裝置D65。
D＝dR/d(K/S)函數(shù)矩陣，通過計(jì)算方程8的偏導(dǎo)數(shù)得到dR/d(K/S)＝-2R2/(1-R2)。
Ф＝每種初步著色劑組合中所有著色劑的K/S值的矩陣。
f(1)＝目標(biāo)部分(t)的K/S的向量。
f(1)＝在染料混合物的情況時(shí)下面的基質(zhì)的K/S的向量或淺色涂料組合物的白色著色劑的K/S的向量。
方程11對(duì)于基材上的染料混合物工作良好；例如紡織品因?yàn)槿玖贤ǔ＞哂懈呶障禂?shù)(K)和低散射系數(shù)(S)，而在其上施用了染料的基材通常具有高散射系數(shù)(S)和低的吸收系數(shù)(K)，即方程11對(duì)于具有大量高散射二氧化鈦顏料和很低量的強(qiáng)吸收顏料的淺色涂料是有效的。
當(dāng)選擇的著色劑組合允許非條件等色匹配時(shí)方程11提供的濃度是有用的。當(dāng)選擇的著色劑組合只允許條件等色匹配時(shí)，方程11提供的濃度可以重復(fù)地調(diào)整以達(dá)到與目標(biāo)顏色的色差可接受地低的條件等色匹配。但是，對(duì)于非淺色還可以使用另一個(gè)方法，該方法報(bào)道于E.A.Allen的文章Basic equations used in computer color matching，II.Tristmulus matching，two-constant theory，J.Opt.Soc.Am.，64，991-993(1974)中，(此后稱為Allen II參考文獻(xiàn))。
還有一種Rodrigues通過如下矩陣方程提供的方法，(7th Congressof the International Colour Association(AIC)，Budapest，June 1993(此后稱為Rodrigues參考文獻(xiàn))C＝(T E D ψ)-1T E D θ1(12)其中ψj＝Kj-K1-θs(Sj-S1)，對(duì)于每一個(gè)波長(zhǎng)，θt＝(K/S)t，和θ1＝ψj其中Kj＝Sj＝0。
下標(biāo)j是指在初步著色劑組合中一組著色劑中的著色劑j，1是指初步著色劑組合中的著色劑1，下標(biāo)t是指目標(biāo)涂料。
當(dāng)選擇的著色劑組合允許非條件等色匹配時(shí)，方程12提供了接近的顏色匹配濃度。但是，與方程11相似，當(dāng)選擇的著色劑組合只允許條件等色匹配時(shí)，方程12只提供了近似的匹配。為了改善方程12中的匹配，匹配組合物中的著色劑的濃度可以通過使用下面的矩陣方程重復(fù)進(jìn)行調(diào)整以提供可接受的匹配ΔC＝(TEDψ′)-1Δt(13)其中，ψ′j＝ψj/∑SjCj和其中該求和包括每個(gè)初步著色劑組合中的所有著色劑，ΔC是方程12的C矩陣的濃度調(diào)整向量，和Δt是目標(biāo)涂料和方程12給出的濃度C的近似匹配之間的三刺激色差向量。
將方程13的濃度調(diào)整應(yīng)用于來自方程12的濃度。然后將這些新濃度代入方程9去計(jì)算每個(gè)波長(zhǎng)的新(K/S)mix，接下來將(K/S)mix用于方程8來得到新的光譜曲線。通過使用前述的方程A計(jì)算新的光譜曲線和目標(biāo)光譜曲線之間的色差。重復(fù)進(jìn)行這個(gè)過程直到色差對(duì)于特定的最終用途小到可以接收。
上述的顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)允許通過計(jì)算機(jī)程序來選擇各種初步著色劑組合并得到每種這些初步著色劑組合中每種著色劑的理論濃度。方程12和13的解可能會(huì)提供負(fù)濃度。例如，如果在匹配上面所示偏黃紅色例子的嘗試中包括了藍(lán)色顏料，那么唯一能夠匹配的方式將是使用負(fù)數(shù)量的藍(lán)顏料(補(bǔ)償黃色)，這在物理上是不可能的，因此可以設(shè)置所述顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)使其能夠自動(dòng)排除這樣的組合。通過由方程12和13表示的顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定的配方1，2和3中的初步著色劑組合中的著色劑的理論濃度列于下面的表6中表6
通過相似的方法也可以匹配金屬色。那么通常相對(duì)于鋁薄片漫體而不是白色著色劑來確定著色劑的吸收和散射系數(shù)。每個(gè)顏料的K和S值必須在每個(gè)測(cè)量角度分別測(cè)量。在低非鏡面反射角(例如15或25度)可能會(huì)出現(xiàn)問題，其中對(duì)于非常淺的顏色反射率(R)可能超過1.0，導(dǎo)致方程8因?yàn)槠椒巾?xiàng)而出現(xiàn)兩個(gè)結(jié)果，即從兩個(gè)不同的R值可以得到相同的K/S值。R的值大于1是可能的因?yàn)榉瓷渎?ASTM E-284中稱為反射因數(shù))是通過比較在特定測(cè)量角度顏色樣品的反射率與在相同測(cè)量條件下的完美散射體的反射率而確定的。壓制的硫酸鋇是完美散射體的良好近似。在這些近-鏡面反射角，明亮的鋁薄片可以超過在同一角度下測(cè)量的完美散射體的亮度。美國(guó)專利5231472的權(quán)利要求8和第9欄第55行-第10欄第61行以及第18欄第9行-第28欄第5行提供了一種確定包括金屬薄片的初步著色劑組合中的濃度的方法。在Kettler，W.H.，Kolb，M.的文章“Numerical evaluation of opticalsingle-scattering properties of reflective pigments using multiple-scattering inverse transport methods”，Die Farbe，第43卷，第167頁(yè)(1997)和Kettler，W.H.，Kolb，M.，的文章“Inverse multiple scatteringcalculations for plane-parallel turbid mediaapplication to color recipeformulation”，在Proceedings of the International Workshop，Electromagnetic Light Scattering，Theory and Application，LomonosovState University，Moscow，Y.Eremin和Th.Wriedt主編(1997)中介紹了另一種用于角度外觀性顏色的模型。所有上述參考文獻(xiàn)都引入本發(fā)明作為參考。
既然所述匹配的組合物需要被平衡以達(dá)到所期望的膜性質(zhì)，因此本發(fā)明方法的步驟(v)包括平衡所述初步著色劑組合以在匹配的涂料組合物中允許存在非著色劑組分例如粘合劑聚合物或溶劑，以產(chǎn)生一種或多種可行的組合，其中每種所述可行組合都根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化。
在涂料領(lǐng)域基于所期望的特定最終用途平衡涂料組合物中的各種組分是熟知的。例如，在內(nèi)部使用的涂料例如用于房子內(nèi)墻上的墻壁涂料的耐久性需求的重要性比用于房子外墻暴露于陽(yáng)光的UV輻射中的戶外涂料的耐久性需求的重要性就低一些。相似地，用于不同地理位置的涂料組合物的涂料性質(zhì)需求，例如用于寒冷和潮濕氣候如加拿大的那些，與用于熱和干旱氣候如撒哈拉沙漠的那些相比會(huì)明顯不同。舉另一個(gè)例子，用于汽車用途的涂料的粘合性質(zhì)與用于家庭應(yīng)用的那些涂料的性質(zhì)將會(huì)不同。在涂料領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員將按經(jīng)驗(yàn)發(fā)展他們自己的適合于特定最終用途的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。
因此，當(dāng)應(yīng)用于基質(zhì)表面的涂料組合物層固化成為涂層時(shí)，必須存在其它非著色劑組分以使得到的涂料組合物具有應(yīng)用性質(zhì)和良好的涂層性質(zhì)，例如粘合性，光澤和耐久性。非著色劑組分例如溶劑通常包含于涂料組合物中以改進(jìn)涂料組合物的應(yīng)用性質(zhì)，可以造成在噴射后均勻流出，不產(chǎn)生“桔皮面”表面或在垂直表面流掛。
因此，太少的成膜可不利地影響涂層的遮蓋性而太多的成膜可導(dǎo)致涂料層在干燥成為涂層時(shí)流掛。汽車重修人員也優(yōu)選汽車涂料以兩個(gè)涂層來覆蓋基質(zhì)，因?yàn)閱我坏耐繉诱谏w可導(dǎo)致斑點(diǎn)外觀。但是，使用超過兩個(gè)涂層增加了修復(fù)汽車需要的勞動(dòng)成本和涂料成本因而是不希望的。
其它非著色劑組分，例如粘合劑聚合物，也包含于涂料組合物中以改進(jìn)例如得到的涂料對(duì)下面的基質(zhì)的粘合性。也希望平衡涂料組合物中的非著色劑組分例如溶劑以滿足規(guī)定的需要比如，例如降低涂料組合物的揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)含量(VOC)。使用的其它非著色劑組分包括添加劑，例如UV屏蔽劑、用于改進(jìn)耐久性的受阻胺光穩(wěn)定劑、流變控制劑、流動(dòng)助劑、助粘劑、催化劑和防坑痕劑。一般需求的另一個(gè)例子是控制涂料組合物的固含量。涂料固含量影響成膜速率、流變性、VOC和涂料組合物的成本這樣一些性質(zhì)。通常，固體被限制在一個(gè)很窄的范圍，例如高固體重修涂料組合物的涂料固體是約60％±1％。
涂料的固體百分?jǐn)?shù)可以用下式表達(dá)100*(∑SWi/∑TWi) (14)其中加和涂料組合物中每種組分SW1至SWi的固體重量然后除以每種單獨(dú)組分TW1至TWi總重量的和，即(包括每種單獨(dú)的組分的固體部分和如果使用的話還有液體部分)。
本領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，如在本發(fā)明的上下文中所使用的那樣所述固體重量(SW)包括形成所得到的涂層的一部分的所有組分，即使在涂料組合物中這些組分可能是液體形式。例如，交聯(lián)劑，其分子量通常較低并且在涂料組合物中可能作為液體存在，然后當(dāng)使用后涂料組合物中的交聯(lián)劑交聯(lián)后變成涂層結(jié)構(gòu)的一部分。所以期望的固體需求(使用的溶劑數(shù)量和/或使用的粘合劑聚合物的數(shù)量和種類)，例如低固含量或高固含量匹配涂料組合物的需求，可通過使用前述的方程14得到。
匹配的涂料組合物需要滿足環(huán)境規(guī)定需要，例如各種政府部門例如美國(guó)環(huán)境保護(hù)署時(shí)時(shí)頒布的對(duì)匹配填料組合物VOC的限制。通常通過各種法令和規(guī)章規(guī)定的一個(gè)限制是限制包含于特定的涂料組合物體積中的溶劑的重量。VOC通常表達(dá)為每升涂料組合物中溶劑的千克數(shù)，或在美國(guó)其可表達(dá)為每加侖涂料組合物中溶劑的磅數(shù)。根據(jù)目的用途此類限制可以變化。前述VOC限制可用下式表示∑Si/V(15)其中加和每個(gè)組分S1至Si中以千克表示的溶劑的重量并除以以升表示的最終涂料組合物的體積。因此，很明顯，通過使用適當(dāng)研發(fā)的配方來平衡基于滿足特定最終用途需求所需要的非著色劑組分的類型和數(shù)量的顏色配方，即使是對(duì)匹配涂料組合物的其它需求也可被編程。
下面的表7通過包括滿足特定最終用途的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)所需的平衡組分的量給出了用于將初步著色劑組合優(yōu)化為可行著色劑組合(配方*1，2和3)的前述平衡步驟的結(jié)果。
表7
本發(fā)明方法的步驟(vi)包括根據(jù)用于特定最終用途的可接收性方程從可行著色劑組合(上面表7中的配方*1，2和3)中選擇最優(yōu)的可行組合，該最優(yōu)可行組合具有用于該特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述已知著色劑和非著色劑組分當(dāng)根據(jù)所述最優(yōu)可行組合混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的涂料組合物，該涂料組合物當(dāng)用作匹配涂料時(shí)視覺上與所述目標(biāo)涂料的外觀相匹配。
前述的用于特定最終用途的可接受性方程表示如下
可接受性值＝∑可接受性因素i*權(quán)重i (16)根據(jù)特定的最終用途，對(duì)于用于計(jì)算可接受性值的下面每一個(gè)可接受性因素都可按經(jīng)驗(yàn)給出一個(gè)權(quán)重。根據(jù)前述的方程16，可接受性因素乘以指定給每個(gè)這種因素的權(quán)重然后求和得出匹配組合物的可接受性值。特定最終用途的可接受性值越低，可行組合越合適。
對(duì)于每個(gè)可行著色劑組合可以計(jì)算下面的幾個(gè)可接受性因素1.色差該因素與目標(biāo)涂料和匹配涂料之間的色差程度有關(guān)，所述匹配涂料從根據(jù)每個(gè)可行著色劑組合(配方*1，2和3)配制的涂料組合物得到?？梢允褂梦墨I(xiàn)公開的幾個(gè)色差方程。在1994年國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)推薦了現(xiàn)在稱之為前述的“CIE94方程”或“CMC方程”的色差度量標(biāo)準(zhǔn)。這些方程提供了由標(biāo)準(zhǔn)觀察者在給定的照明條件下，通常使用代表平均日光的D65照明裝置，進(jìn)行觀察的顏色匹配準(zhǔn)確性的數(shù)學(xué)評(píng)估。
2.條件等色一個(gè)匹配在一種照明裝置下可能看起來是可接受的，但在另一種照明裝置下或當(dāng)不同的觀察者觀察時(shí)是不可接收的。條件等色指數(shù)計(jì)算在兩個(gè)不同照明裝置下的色差(通常是D65和A，其可以是普通的白熾燈或熒光燈)。計(jì)算這兩個(gè)色差之間的向量差作為條件等色的指標(biāo)。可以用下面的方程來確定條件等色可以用下面的方程來確定Tannenbaum條件等色指數(shù)G0＝-0.4632X0+1.3677Y0+0.0955Z0(17)B0＝-0.4632X0+1.3677Y0+0.0955Z0(18)R0＝0.7584X0+0.3980Y0-0.1564Z0(19)其中X0，Y0和Z0是照明裝置的X，Y和Z。
R＝(0.7584X+0.3980Y-0.1564Z)*100/G0(18)G＝(-0.4632X+1.3677Y+0.0955Z)*100/G0(19)B＝(-0.1220X+0.3605Y+0.7615Z)*100/G0(20)L＝25G1/3-16 (21)a＝a′-(Y/100)1/3a0(22)b＝b′-(Y/100)1/3b0(23)
其中a′=500[(R100)1/3-(G100)1/3]---(24)]]>b′=200[(G100)1/3-(B100)1/3]---(25)]]>a0，b0通過使用R0，G0，B0從這些方程計(jì)算得出，因而條件等色指數(shù)MI由下式計(jì)算MI=(ΔLC-ΔLA)2+(ΔaC-ΔaA)2+(ΔbC-ΔbA)2---(26)]]>條件等色指數(shù)(MI)越低，在各種照明條件下顏色匹配就越好。
3.光譜曲線匹配的接近性當(dāng)在目標(biāo)和匹配涂料中使用相同的顏料和濃度時(shí)，它們的光譜曲線將會(huì)相同。這對(duì)顏色準(zhǔn)確性來說是理想匹配。因此光譜曲線匹配接近性指標(biāo)也是有用的指數(shù)。下面給出了有時(shí)稱為Reilly條件等色勢(shì)(Reilly Metamerism Potential)的該可接受性因素的一個(gè)例子。也合適的其它光譜曲線匹配接近性測(cè)量公開在Nimeroff，I.，和Yurow，J.A.，的文章“Degree Of Metamerism”，J.Opt.Soc.Am.，卷55，185-190(1965)中，該文引入本發(fā)明作為參考。
Reilly條件等色勢(shì)通過如下的方程計(jì)算 其中ΔR＝∑|Ar.ρbλ-ρsλ|.rλ，ΔG＝∑|Ag.ρbλ-ρsλ|.gλ，和ΔB＝∑|Ab.ρbλ-ρsλ|.bλ；和
Ar=R0Rb,]]>Ag=G0Gb,]]>Ab=B0Bb,]]>R＝X/X0，G＝Y(jié)/Y0，B＝Z/Z0；rλ‾=xλ‾/X0,gλ‾=yλ‾/Y0,bλ‾=zλ‾/Z0;]]>xλ，yλ，zλ是三刺激值觀察者權(quán)重函數(shù)；和X，Y，Z是目標(biāo)或匹配涂料的三刺激值。
前面已經(jīng)說明，下標(biāo)“0”表示照明裝置的相應(yīng)X，Y和Z。
KL是25.00，Ka是107.72和Kb是43.09，是CIELAB坐標(biāo)的比例因子。
ρλ＝波長(zhǎng)λ下的光譜反射率，下標(biāo)s是指目標(biāo)涂料和b是指匹配涂料，和R(X/X0)，G(Y/Y0)，B(Z/Z0)優(yōu)選對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)觀察者和等能量光譜計(jì)算。
4.耐久性根據(jù)其最終用途，涂料組合物的該可接受性因素可以是重要因素。一些著色劑比其它的著色劑更耐久。基于按經(jīng)驗(yàn)的耐久性測(cè)試?yán)鏔lorida暴露研究，可以給每種著色劑指定一個(gè)“耐久性指標(biāo)”?？尚兄珓┙M合中每種著色劑濃度-權(quán)重的指標(biāo)之和可以用作該配方的耐久性指數(shù)。
5.成本根據(jù)其最終用途，該可接受性因素可以是也可以不是重要因素。例如，在汽車重修應(yīng)用中，顏色匹配的耐久性和準(zhǔn)確性遠(yuǎn)比涂料組合物的成本重要。此外，當(dāng)與修理車體導(dǎo)致的人工成本相比時(shí)涂料組合物的成本就不太重要。因?yàn)椴粶?zhǔn)確的顏色匹配增加了完成車體修理的人工成本和車體涂料的耐久性差可導(dǎo)致客戶的抱怨，所以這些因素遠(yuǎn)比涂料成本重要。考慮到前面所述，在汽車重修中應(yīng)用中得到的涂料組合物的成本，與其它因素例如顏色匹配的耐久性和準(zhǔn)確性相比，將被認(rèn)為不太重要。相反地，對(duì)于內(nèi)墻壁涂料，該涂料通常不暴露于強(qiáng)目光或腐蝕性氣氛，則耐久性因素不重要。只要批與批之間保持顏色一致性，那么顏色匹配的準(zhǔn)確性也不用太擔(dān)心。但對(duì)于墻壁涂料成本是重要因素。成分的成本和成分的密度可以儲(chǔ)存在本發(fā)明的表征裝置使用的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以計(jì)算來自配方的單位體積涂料的成本。
例如，汽車消費(fèi)者通常需要良好的匹配，不考慮成本，而同時(shí)耐久性也很重要。因此，可賦予色差30的權(quán)重，曲線匹配接近性30的權(quán)重，條件等色25的權(quán)重，耐久性15的權(quán)重和成本0權(quán)重。
前述提供了可接收性值，配方*1為46.5，配方*2為193.6，配方3為257.5；這清楚地表明在汽車重修應(yīng)用中應(yīng)該使用配方*1。
表8示出了對(duì)于其中低成本是重要的情況的可能權(quán)重因素(導(dǎo)致選擇配方*3；并且對(duì)于其中高耐久性是最重要的情況，造成選擇配方*2。對(duì)于特定的消費(fèi)者或?qū)τ谕苛辖M合物的特定最終用途，這些權(quán)重可以調(diào)整。
注意，對(duì)于角度外觀性顏色，色差、條件等色和光譜匹配的接近性應(yīng)該在多個(gè)角度(優(yōu)選3-5個(gè))角度計(jì)算然后組合在一起。如果知道的話，可以根據(jù)使用者或消費(fèi)者的偏好對(duì)角度進(jìn)行權(quán)重分配。
表8耐久性和成本指數(shù)的計(jì)算
注釋1.D.I.是指耐久性指標(biāo)。
2.C.是指濃度。
3.A.F.是指可接受性因子。
4.B.C.是指平衡組分，例如溶劑和粘合劑聚合物。
5.每種成分的濃度乘以其耐久性指標(biāo)得到每種成分的可接受性因子。
6.加和這些可接受性因子然后除以著色劑的總重量得到該配方的耐久性指數(shù)。
7.使用以美元表示的每0.2升的成本以使其大小與其它因素相一致。
表9
T.M.I.是指Tannenbaum條件等色指數(shù)表10
Rx是指配方*。
計(jì)算可接受性值的例子如表9所示，配方*1的CIE94ΔE＝0.08。對(duì)于“最優(yōu)匹配”配方所指定的權(quán)重是30。那么CIE94ΔE可接受性是0.08×30＝2.4(列于表10中)。相似地，Reilly勢(shì)可接受性是0.67×30＝20.1。PMT指數(shù)可接受性是0.26×25＝6.5。耐久性可接受性是1.17×15＝17.5(列于表10中)。成本/.02升可接受性3.61×0＝0(列于表10中)。權(quán)重乘以可接受性因子然后全部加和得到配方*1的可接受性值為46.5。
如表10中所示，配方*2和配方*3可以相似的進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)可接受性的標(biāo)準(zhǔn)是顏色匹配而不是成本或耐久性時(shí)，因?yàn)榕浞?的顏色匹配的可接受性值是最小的，所以選擇配方1作為最優(yōu)配方。
相似的計(jì)算表明，當(dāng)成本更重要時(shí)配方*3是最優(yōu)的而當(dāng)耐久性更重要時(shí)配方*2是最優(yōu)的。
本發(fā)明的方法還包括在所述裝置的顯示器屏幕上顯示該最優(yōu)可行組合，該最優(yōu)可行組合具有最好的可接受性值，即對(duì)于特定的最終用途最低的可接受性值。
本發(fā)明的方法也包括使用常規(guī)混合器混合組分，例如列于最優(yōu)可行組合中的著色劑、溶劑、粘合劑聚合物和添加劑，以制備匹配的涂料組合物。
本發(fā)明的方法也包括通過常規(guī)施用方法例如噴射、輥涂或浸涂將匹配涂料組合物施用于例如汽車車體的基質(zhì)之上，以制造視覺上與目標(biāo)涂層的外觀匹配的匹配涂層。
根據(jù)本發(fā)明的方法制造或得到的匹配涂料組合物可以是OEM汽車涂料、重修汽車涂料、建筑涂料、工業(yè)涂料組合物、粉末涂料組合物、印刷油墨、噴墨油墨、指甲油、食物著色劑、眼影膏或染發(fā)劑。
本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施方案包括制造匹配的樹脂，例如通過注塑、吹塑、滾塑、熱成形或擠出加工的樹脂，所述樹脂具有特定的最終用途，例如汽車的儀表板、內(nèi)門板或保險(xiǎn)杠護(hù)擋；或消費(fèi)品。該方法可以向配方設(shè)計(jì)師提供用于所述特定最終用途的最優(yōu)的可行組合，例如最優(yōu)可行組合中的組分當(dāng)混合時(shí)產(chǎn)生匹配的樹脂，該樹脂當(dāng)形成匹配的基質(zhì)時(shí)在視覺上與目標(biāo)基質(zhì)的外觀匹配，所述目標(biāo)基質(zhì)例如汽車內(nèi)裝飾或車體。
前述的方法還可包括
(a)將最優(yōu)可行組合中的組分和樹脂混合以制造匹配的樹脂；和(b)將匹配的樹脂加工成匹配的基質(zhì)。
前述混合步驟可常規(guī)地通過如下步驟完成通過常規(guī)擠出機(jī)熔融和擠出所述組分得到匹配的樹脂，然后將匹配的樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰┗蛄Ａ系男问健?br>
本發(fā)明還涉及用于制備用于特定最終用途的匹配涂料組合物的顏色表征裝置。該裝置包括(i)所述裝置的分光光度計(jì)，例如常規(guī)多角度分光光度計(jì)或球幾何分光光度計(jì)，該分光光度計(jì)具有底座，用于將所述分光光度計(jì)置于目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分的上面；(ii)用于計(jì)算目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色(L，a，b或L，C，h)值的裝置；(iii)位于所述裝置的計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)可用的儲(chǔ)存介質(zhì)，所述介質(zhì)具有駐留于其中的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼手段，所述計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼手段包括(a)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表中選擇一種或多種初步著色劑組合，以與所述目標(biāo)顏色空間值相匹配；(b)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定每種所述初步著色劑組合中的每種所述已知著色劑的濃度，其中每種所述已知著色劑的所述濃度都進(jìn)行優(yōu)化以使每種所述初步著色劑組合的顏色值與所述目標(biāo)顏色值最優(yōu)匹配；(d)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)平衡所述初步著色劑組合以允許在所述匹配的涂料組合物中存在非著色劑組分以產(chǎn)生一種或多種可行的組合，所述可行組合根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化；和(e)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)用于所述特定最終用途的可接受性方程從所述可行組合中選擇最優(yōu)的可行組合，所述最優(yōu)可行組合具有用于所述特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述已知著色劑和非著色劑組分當(dāng)根據(jù)所述最優(yōu)可行組合混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的涂料組合物，該涂料組合物當(dāng)用作匹配涂料時(shí)視覺上與所述目標(biāo)涂料的外觀相匹配。
該裝置還包括用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使計(jì)算機(jī)在該裝置的顯示器屏幕上顯示該最優(yōu)可行組合。
該裝置還可進(jìn)一步包括(a)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使計(jì)算機(jī)根據(jù)該最優(yōu)可行組合產(chǎn)生信號(hào)來分配所述組分用于制造期望數(shù)量的匹配涂料組合物；(b)分配器，用于在容器中分配所述組分，該分配器與所述計(jì)算機(jī)相連；(c)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，從而一旦期望數(shù)量的匹配涂料組合物制備完成就使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)；和(d)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)給分配器以停止組分的分配。
該裝置還可進(jìn)一步包括用于混合分配于容器中的組分的混合器。
本發(fā)明的裝置優(yōu)選是可移動(dòng)的裝置，以使該裝置的分光光度計(jì)能夠容易地置于各種形狀的基質(zhì)例如汽車車體上。
通常，本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼手段可以存儲(chǔ)在常規(guī)便攜式計(jì)算機(jī)可用的存儲(chǔ)介質(zhì)上，例如CD-Rom，并且該計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以使用常規(guī)的編程軟件編程，所述編程軟件例如C++Builder，Version 5或Delphi，Version 6，都由位于Scotts Valley，California的Borland Corporation提供。
適合用于本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可以是任何常規(guī)的可以配置來執(zhí)行常規(guī)計(jì)算機(jī)程序代碼的計(jì)算機(jī)/處理器，例如由Dell ComputerCorporation，Round Rock，Texas或IBM Corporation，Armonk，NewYork提供的那些。例如，可以使用Dell Computer Corporation提供的型號(hào)為DimensionTM4100使用位于Redmond，Washington的MicrosoftCorporation提供的Windows_XP操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明的方法也同樣適用于使用這樣一種計(jì)算機(jī)設(shè)置，其中該裝置的計(jì)算機(jī)與主機(jī)相連通。應(yīng)理解主機(jī)和該裝置的計(jì)算機(jī)之間的連通可以通過調(diào)制解調(diào)器或通過網(wǎng)站站點(diǎn)進(jìn)行。此外，已知著色劑儲(chǔ)存列表的數(shù)據(jù)庫(kù)可以在該裝置計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)裝置上，也可以在主機(jī)的存儲(chǔ)裝置上。應(yīng)理解，該裝置的計(jì)算機(jī)和主機(jī)可以位于任何位置，比如例如該裝置的計(jì)算機(jī)可以位于一個(gè)國(guó)家例如美國(guó)或其它國(guó)家，主機(jī)可以位于另一個(gè)國(guó)家例如加拿大或其它國(guó)家。另一選擇是，主機(jī)可以位于一個(gè)國(guó)家例如美國(guó)或其它國(guó)家，該裝置的計(jì)算機(jī)可以位于另一個(gè)國(guó)家例如加拿大或其它國(guó)家。還應(yīng)進(jìn)一步理解，主機(jī)可以與所使用的多個(gè)所述裝置的計(jì)算機(jī)相連通。
權(quán)利要求
1.制備用于特定最終用途的匹配涂料組合物的方法，所述方法包括(i)用涂料表征裝置的分光光度計(jì)在一組預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下測(cè)量目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分的反射率，從而繪出所述目標(biāo)部分的目標(biāo)光譜曲線；(ii)從所述目標(biāo)部分的所述目標(biāo)光譜曲線計(jì)算所述目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色(L，a，b或L，C，h)值；(iii)根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表中選擇一種或多種初步著色劑組合以與所述目標(biāo)顏色值相匹配；(iv)根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定在每種所述初步著色劑組合中的每種所述已知著色劑的濃度，其中每種所述已知著色劑的所述濃度都進(jìn)行優(yōu)化以使每種所述初步著色劑組合的顏色值與所述目標(biāo)顏色值最優(yōu)匹配；(v)平衡所述初步著色劑組合以允許在所述匹配的涂料組合物中存在非著色劑組分以產(chǎn)生一種或多種可行的組合，所述可行組合根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了優(yōu)化；和(vi)根據(jù)用于所述特定最終用途的可接受性方程從所述可行組合中選擇最優(yōu)的可行組合，所述最優(yōu)可行組合具有用于所述特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述已知著色劑和非著色劑組分當(dāng)根據(jù)所述最優(yōu)可行組合混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的涂料組合物，該涂料組合物當(dāng)用作匹配涂料時(shí)視覺上與所述目標(biāo)涂料的外觀相匹配。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括在所述裝置的顯示器屏幕上顯示所述最優(yōu)可行組合。
3.權(quán)利要求1的方法，還包括混合所述最優(yōu)可行組合的所述組分以制備所述匹配的涂料組合物。
4.權(quán)利要求1的方法，還包括在基質(zhì)上施用所述匹配的涂料組合物以制造與所述目標(biāo)涂層的外觀在視覺上匹配的所述涂層。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述基質(zhì)是汽車車體。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述匹配的涂料組合物是OEM汽車涂料、重修汽車涂料、建筑涂料、工業(yè)涂料組合物、粉末涂料組合物、印刷油墨、噴墨油墨、指甲油、食物著色劑、眼影膏或染發(fā)劑。
7.權(quán)利要求1的方法，其中每種所述初步著色劑組合包括1-7種所述已知著色劑。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述步驟(ii)包括(a)將一束已知強(qiáng)度的光射向所述目標(biāo)部分；和(b)在所述一組預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下在至少一個(gè)非鏡面反射角順序地測(cè)量所述目標(biāo)部分的所述反射率。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述步驟(ii)包括(a)將一束或多束已知強(qiáng)度的光在至少一個(gè)入射角順序地射向所述目標(biāo)部分；和(b)在所述一組預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下在某非鏡面反射角順序地測(cè)量所述目標(biāo)部分的所述反射率。
10.由權(quán)利要求1的方法制造的匹配涂料組合物。
11.用于制備用于特定最終用途的匹配涂料組合物的顏色表征裝置，所述裝置包括(i)所述裝置的分光光度計(jì)，該分光光度計(jì)具有底座，用于使所述分光光度計(jì)置于目標(biāo)涂料的目標(biāo)部分的上面；(ii)用于計(jì)算目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色(L，a，b或L，C，h)值的裝置；(iii)位于所述裝置的計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)可用的儲(chǔ)存介質(zhì)，所述介質(zhì)具有駐留于其中的計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼手段，所述計(jì)算機(jī)可讀的程序代碼手段包括(a)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表中選擇一種或多種初步著色劑組合，以與所述目標(biāo)顏色空間值相匹配；(b)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定每種所述初步著色劑組合中的每種所述已知著色劑的濃度，其中每種所述已知著色劑的所述濃度都進(jìn)行優(yōu)化以使每種所述初步著色劑組合的顏色值與所述目標(biāo)顏色值最優(yōu)匹配；(d)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)平衡所述初步著色劑組合以允許在所述匹配的涂料組合物中存在非著色劑組分以產(chǎn)生一種或多種可行的組合，所述可行組合根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了優(yōu)化；和(e)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)用于所述特定最終用途的可接受性方程從所述可行組合中選擇最優(yōu)的可行組合，所述最優(yōu)可行組合具有用于所述特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述已知著色劑和非著色劑組分當(dāng)根據(jù)所述最優(yōu)可行組合混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的涂料組合物，該涂料組合物當(dāng)用作匹配涂料時(shí)視覺上與所述目標(biāo)涂料的外觀相匹配。
12.權(quán)利要求11的裝置，還包括用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)在所述裝置的顯示器屏幕上顯示所述最優(yōu)可行組合。
13.權(quán)利要求11的裝置，還包括(a)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述最優(yōu)可行組合產(chǎn)生信號(hào)來分配所述組分用于制造期望數(shù)量的所述匹配涂料組合物；(b)分配器，用于在容器中分配所述組分，所述分配器與所述計(jì)算機(jī)相連；(c)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，從而一旦所述期望數(shù)量的所述匹配涂料組合物制備完成就使所述計(jì)算機(jī)產(chǎn)生信號(hào)；和(d)用于配置計(jì)算機(jī)可讀程序代碼裝置的手段，以使所述計(jì)算機(jī)給分配器產(chǎn)生信號(hào)以停止所述組分的分配。
14.權(quán)利要求13的裝置，還包括用于混合分配于所述容器中的所述組分的混合器。
15.權(quán)利要求11的裝置，其中所述裝置是可移動(dòng)的裝置。
16.便攜式計(jì)算機(jī)可用的儲(chǔ)存介質(zhì)，所述介質(zhì)中儲(chǔ)存有權(quán)利要求1的所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼手段。
17.權(quán)利要求8的便攜式計(jì)算機(jī)可用儲(chǔ)存介質(zhì)，其中所述介質(zhì)是CD-Rom。
18.權(quán)利要求11的裝置，其中所述分光光度計(jì)是多角度分光光度計(jì)。
19.權(quán)利要求11的裝置，其中所述分光光度計(jì)是球幾何分光光度計(jì)。
20.制造用于特定最終用途的匹配樹脂的方法，所述方法包括(i)用涂料表征裝置的分光光度計(jì)在一組預(yù)設(shè)的波長(zhǎng)下測(cè)量目標(biāo)基質(zhì)的目標(biāo)部分的反射率，從而繪出所述目標(biāo)部分的目標(biāo)光譜曲線；(使用者操作的步驟)(ii)從所述目標(biāo)部分的所述目標(biāo)光譜曲線計(jì)算所述目標(biāo)部分的目標(biāo)顏色(L，a，b或L，C，h)值；(使用者操作步驟的一部分)(iii)根據(jù)組合的選擇標(biāo)準(zhǔn)從儲(chǔ)存的已知著色劑列表中選擇一種或多種初步著色劑組合以與所述目標(biāo)顏色值相匹配；(在裝置/計(jì)算機(jī)中)(iv)根據(jù)顏色匹配標(biāo)準(zhǔn)確定在每種所述初步著色劑組合中的每種所述已知著色劑的濃度，以產(chǎn)生一種或多種所述已知著色劑的中間著色劑組合，其中每種所述中間著色劑組合都進(jìn)行優(yōu)化以與所述目標(biāo)顏色值最優(yōu)顏色匹配；(v)平衡所述中間著色劑組合以允許在所述匹配的涂料組合物中存在非著色劑組分以產(chǎn)生一種或多種所述已知著色劑的可行的組合，其中每種所述可行組合都根據(jù)為所述特定最終用途開發(fā)的混合和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了優(yōu)化；和(vi)根據(jù)用于所述特定最終用途的可接受性方程從所述可行組合中選擇最優(yōu)的可行組合，所述最優(yōu)可行組合具有用于所述特定最終用途的最優(yōu)可接受性值，其中所述最優(yōu)的可行組合中的組分當(dāng)混合時(shí)產(chǎn)生所述匹配的樹脂，該樹脂當(dāng)作為匹配的基質(zhì)形成時(shí)視覺上與所述目標(biāo)基質(zhì)的外觀相匹配。
21.權(quán)利要求20的方法，還包括(a)將所述最優(yōu)可行組合中的所述組分和樹脂混合以制造所述匹配的樹脂；和(b)將所述匹配的樹脂加工成所述匹配的基質(zhì)。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述加工步驟包括所述匹配樹脂的注塑、吹塑、滾塑、熱成形或擠出。
23.由權(quán)利要求20的方法制造的匹配樹脂。
24.權(quán)利要求20的方法，其中所述匹配的基質(zhì)是汽車的儀表板或內(nèi)門板，所述目標(biāo)基質(zhì)是汽車內(nèi)裝飾。
25.權(quán)利要求20的方法，其中所述匹配的基質(zhì)是汽車保險(xiǎn)杠護(hù)擋，所述目標(biāo)基質(zhì)是車體。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用基質(zhì)上的目標(biāo)涂料顏色的光譜測(cè)量值的方法和裝置，所述基質(zhì)例如被匹配的汽車車體。所述方法使用顏料混合物模型以產(chǎn)生匹配的涂料組合物，該涂料組合物當(dāng)用作涂料時(shí)與目標(biāo)涂料在外觀上相匹配，而且還提供其它期望的涂料性質(zhì)例如耐久性、光澤和粘合性。分析各種著色劑組合以產(chǎn)生與目標(biāo)顏色的光譜曲線基本匹配的近似光譜曲線。然后使用著色劑優(yōu)化函數(shù)來確定最優(yōu)配方。該函數(shù)使用可接受性因素，例如基于顏色容許偏差公式的匹配接近性、條件等色指數(shù)、光譜曲線形狀、成本和顏料耐久性。每個(gè)因素都根據(jù)組合物特定的最終用途指定權(quán)重。本發(fā)明的方法適合于制造用于汽車重修應(yīng)用中的汽車重修涂料，其中對(duì)車體未破壞部分進(jìn)行顏色匹配以制備匹配的重修涂料，然后該重修涂料可用于車體被修理的部分上。
文檔編號(hào)G01N21/55GK1784592SQ200480011905
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者A·B·J·羅德里格斯, D·L·格里福斯, M·G·沃德, M·A·吉布森 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司