专利名称：颜色匹配方法
技术领域：
本发明涉及一种匹配色调标准的颜色的方法。该方法应用于赋色和特殊效果赋予表面涂层领域，尤其是机动车涂层领域。该方法可用于颜色实验室或车身修复店(特别用于匹配未知颜料的色调)，以及在油漆生产过程中将油漆批料匹配至限定的色调标准。相关技术的描述在油漆工业中，汽车业的颜色开发通常是一个复杂、耗时而昂贵的过程。颜色匹配过程的复杂性在于，需要处理颜色测量数据、所关注的每个油漆生产线的特征数据和历史油漆配方。为了提高竞争力，在颜色实验室、生产环境和车身修理厂的修复应用中的颜色开发过程中必须采用高效方法。使用仪器工具是在油漆制造商的客户经常规定的严格容限内有效匹配色调的前提。颜色的匹配过程是一个反复的多步骤过程。在该过程的第一步中，通过配方计算程序在所选油漆质量内匹配未知颜料的给定标准。在标准程序中，将所得配方混合、喷涂并在具有油漆质量化学所需高温的烘箱内干燥。如果最终结果在容限内符合标准的指标， 则颜色匹配过程结束。然而，如果标准品和样本之间的残余色差超出规定公差，则必须对喷涂的配方进行测量并用仪器进行修正。此外，必须对修正过的配方再次进行喷涂、干燥和评估。只要样本配方达不到标准品的指定目标区，就必须重复这些步骤。目前的颜色开发或批料调色方法在每个修正步骤中广泛使用喷涂板。只有在湿标准品可用(例如在生产区域内)的情况下，才使用湿色测量技术进行调色。在颜色实验室中通常为匹配未知颜料的标准而进行的颜色开发过程中，由于没有可用的湿标准品，因此必须在每个修正和核准步骤中制备干色板。喷涂色板的步骤成本远高于进行湿色测量而且耗费更多时间。对于纯色来说，修正步骤的平均次数为约3至4次；而对于随角异色来说， 平均需要进行约8次修正步骤。因此，非常希望使整个颜色开发过程更加有效。因此，本发明的目的是提高调色过程的效率。具体地讲，本发明的目的在于提供一种用于将基准颜色配方匹配至限定的干色调标准的既经济又省时的方法。发明概述本发明描述了一种方法，该方法通过限定可用于颜色开发或批料调色过程中从干靶向湿靶切换的虚拟湿标准品来匹配干色调标准的颜色。本发明涉及一种用于匹配干色调标准的颜色的方法，所述方法包括以下步骤A)测量干色调标准；B)计算干色调标准的配方或从例如数据库中识别干色调标准的匹配配方；C)基于在步骤B)中计算的或识别的用于干色调标准的配方来生成虚拟湿色调标准，其中虚拟湿色调标准用湿特征数据产生；以及D)匹配虚拟湿色调标准。根据一个实施方案，该方法(尤其是步骤D)还包括以下步骤E)根据在步骤B)中计算的或识别的用于干色调标准的配方来制备油漆组合物；F)测量在步骤E)中制备的液体油漆组合物；以及
G)通过比较步骤F)的测量结果和步骤C)中生成的虚拟湿标准来评估匹配质量。根据另一个实施方案，该方法还包括以下步骤H)如果在步骤E)中制备的液体油漆组合物不在所需容限内，则计算所述液体油漆组合物的修正配方；I)根据在步骤H)中计算的液体油漆组合物的修正配方来制备油漆组合物；J)测量在步骤I)中制备的液体油漆组合物；以及K)通过比较步骤J)的测量结果和步骤C)中生成的虚拟湿标准来评估匹配质量； 以及L)重复步骤H)至K)，直到液体油漆组合物在所需容限内。根据另一个实施方案，该方法还包括以下步骤M)如果在步骤E)或I)中制备的液体油漆组合物在所需容限内，则将步骤E)或 I)中制备的油漆组合物涂覆到基底上并干燥该油漆组合物；N)通过比较干燥的油漆组合物和干色调标准来评估匹配质量；0)如果干燥的油漆组合物不在所需容限内，则计算干燥的油漆组合物的修正配方；P)根据在步骤0)中计算的干燥油漆组合物的修正配方来制备油漆组合物；Q)将在步骤P)中制备的油漆组合物涂覆到基底上并干燥该油漆组合物；R)通过比较干燥的油漆组合物和干色调标准来评估匹配质量；以及S)重复步骤0)至R)，直到干燥的油漆组合物在所需容限内。毫无疑问，当颜色匹配方法中的第一着色步骤没有产生可接受的结果，即，当喷涂和干燥的油漆或根据识别或计算的色调标准配方配制的液体油漆与对应的色调标准不匹配并且色差不可接受时，本发明的方法是适用的。同样毋庸置疑的是，只要相比虚拟湿标准或干色调标准，所制备的湿油漆或干油漆不在所需容限内，本发明的方法就包括若干个重复步骤。附图简述

图1为使用干色板的标准颜色开发方法的示意性流程图。图2为将使用干色板的步骤和使用液体油漆的步骤结合的本发明方法的示意性流程图。图3示出了测量标准(Ford Gentian Blue,闭环)、对应预测配方(开环)和预测配方(开放三角形)的测量喷涂加载板(on-load panel)的反射光谱。图4示出了根据本发明的新颜色开发方法的实施例。左图示出了测量干靶(色调 RAL 2003)和标准配方计算程序的优化配方。右图示出了所计算虚拟湿标准与真实有形湿标准的比较。图5示出了新颜色开发方法对于RAL 841-GL系统的颜色标准2003的性能。已经在对应于虚拟湿靶的湿色料中进行了颜色开发。在第二次命中之后，该方法结束。除了每个修正步骤的湿色开发数据之外，还显示了每个湿样本与有形湿靶的对应残余色差和喷涂板与干标准的对应残余色差。发明详述下文将更详细地说明本发明。
术语“反射光谱”在纯色调情况下应指反射光谱，在特殊效果色调情况下应指反射表面。着色剂系统应理解为表示任何包含应用于生产或配制油漆的所有颜料的吸收颜料和/或特殊效应颜料的系统。本文对颜料组分的数量和选择不加以限制。这些组分可以任何方式满足相关要求，例如满足油漆制造商或其客户的要求。干色调标准应理解为表示涂覆的干燥油漆标准品，即基底上固化或干燥的油漆层或具有任意特性的任何其他干色标准品。干油漆应理解为表示涂覆和干燥的油漆。干燥油漆也可以称为喷涂油漆、干油漆或固化油漆。湿色调标准应理解为表示未干燥或固化的湿油漆标准品。液体油漆应理解为表示未干燥或固化的液体油漆。色调标准也可以称为颜色标准。湿特征数据或湿特征数据集应理解为表示对于给定液体油漆质量内给定着色剂系统的每种组分所确定的光学材料参数。干特征数据或干特征数据集应理解为表示对于给定干漆质量内给定着色剂系统的每种组分所确定的光学材料参数。任何配方预测系统的前提是知道给定颜料混合物模型的给定着色剂系统的所有着色组分的光学材料参数。光学材料参数或特征数据描述了分散在特定油漆质量的粘合剂体系内的颜料的特性。这些数据取决于波长，并且必须在整个可见光谱范围内确定和必须来自合适的校准板。为确定光学材料参数而制备的校正阶梯光栅本质上与所采用的辐射传递模型或颜料混合物模型密切相关。在各向同性(纯颜料)的情况下，只须确定两个参数， 即散射系数和吸收系数。当采用颜料混合物模型描述随角异色反光颜料(特殊效应颜料) 的各向异性散射特性时，必须导出所选模型相散射函数的更多与波长相关的材料参数。必须为每种颜料制备具体的一组校准板，其反射率是在所关注的波长和角度范围内使用分光辐射度计而测量。然后，通过将颜料混合物模型调节到L2范数意义上的校正阶梯光栅的实验数据，以数字方式导出光学材料参数。L2范数为数学理论中的标准术语，用来表示η维空间内两位置X1 = (X1,χ，X1,y, X1, z，…，X1J 和 & = (Xl,x，Xl,y，Xl,z，…，X1J 之间的欧氏距离 Ilxll2: 在三维空间(n = 3)内，上式可简化为 H2 =秦 1，Χ +(Xly-X2,yf +{XU ~X2,zf。该距离量度可用于3维色彩空间和用于单一光谱的31维反射率空间，该光谱的波长范围为400nm彡λ彡700nm，波长间距为lOnm。向角度相关反射表面的泛化是显而易见的。仪器颜色开发或批料调色中使用的标准方法在例如下列文献中有所描述 “Color Physics for Industry", R. McDonald 编著，Society of Dyers and Colorists (Bradford, 1987)禾口 Farbenphysik fiir industrielle Anwendungen, G. A. Klein (Springer,2004)。
在相关文献中，讨论了不同应用范围和适用范围的多种模型公式。对于问题的最优数学处理，在各向同性和各向异性反射表面涂层之间进行了区别。这种区分也适用于本发明的方法，但各向同性情况可被视为对于各向异性反射表面涂层的更一般模型的极限情况。下述理论方法用来阐明方法论，并可被用于描述颗粒介质内的辐射传递的一般扩散方程的任何可以想到的形式所取代。在此上下文中，需要指出的是所示模型对于非晶态体系的局限性，其中相关散射的现象不起重要作用。对于文献中高度着色或浓缩的体系，已经导出和讨论了其他形式的辐射传递方程，从计算角度讲，这些方程的求解比下述方法复杂得多，而且也更加耗时。必须通过将L2范数中适当颜料混合物模型与一组校准板和对应液体油漆的以实验方法确定的反射光谱或反射表面相匹配，来确定辐射传递方程的所选逼近的光学材料参数。图1示出了标准颜色开发方法的流程图。第一方法步骤通常由颜料未知的要匹配的随角异色标准品的微观分析组成，目的是识别薄片状特殊效应颜料10。对于纯色调，不需要这种预分析。在配方计算步骤中，首先通过合适的分光光度计在单个或多个几何形状下对可见光谱范围内的颜色标准的反射特性进行测量(1 。通过配方计算程序匹配该光谱靶，该程序使用颜料混合物模型和对于可用着色剂集预先导出的相关光学材料参数(14、 16)。称量优化配方(18)，按照粘合剂体系的化学性质所决定的要求喷涂和干燥00)。然后，在视觉上和采用仪器评估色板上获得的干油漆，以验证匹配的质量02、对)。由于存在过程误差，样本不能完美匹配颜色标准。然而，如果匹配是在许可的容限内，则颜色开发过程结束( )。如果匹配是不可接受的，则进行配方修正分析，以减小颜色样本与颜色标准之间的残余色差08)。再次称量所获得的修正配方(30)，并喷涂和在高温下干燥(3 。通过在视觉上和采用仪器评估反射特性而完成该工序，该工序必须重复，直到样本的色位在许可的容限内为止(34、36)。匹配给定颜色标准所需循环次数取决于各种因素，例如，修正方法、着色剂的标准化程度、颜料混合物模型的性能和称量与喷涂偏差。此外，测量方法的精度本身也有局限性。对于纯色和随角异色，典型循环次数分别为3至4次和5至8次。在迄今为止描述的所有步骤中，施涂和强制干燥步骤是颜色开发方法最耗时和成本最高的部分。混合油漆配方、将该配方施涂到色板上、以及在烘箱内干燥已制备的色板的典型用时为约90至120分钟。如果配方修正步骤的至少一部分可通过测量液体油漆进行， 从而省去施涂和烘焙工序，则可以将颜色开发方法设计得更加有效。液体油漆测量步骤的用时为约15分钟。如果存在液态标准品并且可以预测湿干相关性，则可以直接实现这种范式变化。遗憾的是，这种理想状况不适用于颜色实验室中的颜色开发方法，因为在颜色实验室中通常无法获得湿标准品。因此，本发明特有的优点是提供一种使用虚拟湿标准品的新方法，该方法允许在颜色开发过程中从干靶切换至湿靶。前提是可以获得干特征数据集和湿特征数据集，对于给定着色剂系统，这些数据集在调色过程之前已经准备好。更优选地，已经根据干油漆材料和液体油漆材料的一致共混模式(congruent blend pattern)，准备和处理了干特征数据集和湿特征数据集。具体地讲，如果可以将干特征数据集和湿特征数据集的模型误差保持基本相同，则可以获得良好的结果。在这种情况下，在湿色料中进行的修正步骤的效果与标准修正程序中对应喷涂漆的效果基本一致。在本发明方法的步骤A)中，测量了干色调标准。例如，测量了要匹配的干色调标准的反射光谱。对于纯色调，测量可采用分光光度计在单一测量几何条件(如45° /0°或 d/8° )下进行；对于特殊效果色调，测量可采用合适的测角分光光度计在多种几何条件下进行。一般来讲，本发明可使用对应的颜色坐标，例如，三原色的三元组值或更均勻的 CIELab色彩空间的L*，a*和b*值，而不是使用反射光谱，即也可使用色彩空间匹配判据而不是光谱匹配判据。利用本领域技术人员所熟知的方法可以从测量的反射光谱导出颜色坐标，例如三原色的三元组值或CIELab色彩空间的ΙΛ a*和b*值，或者可利用合适的测量装置直接测量得出。在本发明的步骤B)中，根据步骤A)的测量结果和描述光通过颗粒介质的漫射的合适的辐射传递模型计算了干色调标准的配方。该步骤是基于干特征数据根据本领域技术人员熟知的常用配方计算方法而完成。如上所述，进行配方计算的前提是知道可用着色剂系统中所有有色组分的光学材料参数。对于着色剂系统中的任何着色剂而言，必须利用校正阶梯光栅通过实验方法提前确定这些参数。要制备的各自的校正阶梯光栅当然与所用辐射传递模型密切相关。在各向同性的情况下，必须分别确定两个材料参数，即散射系数和吸收系数。为此，必须测量具有不同色彩行为的至少两种不同共混物。明确说明散射情况下的各向异性的模型还包含用于相函数参数化的随波长变化的材料常数。如果是神经网络模型，所有颜料的光学特性被隐藏在网络结构的权重上，并在这些权重上获取颜料的光学特性。在纯颜料情况下，通常采用熟知的khuster-Kubelka-Munk或对通用辐射传递方程的双通量逼近(two-flux approximation)。在双通量逼近的范围内，可以在不透明表面涂层的反射率(λ)与各颜料的散射系数⑶和吸收系数⑷之间推导出简单的关系其中
权利要求
1.用于匹配干色调标准的颜色的方法，所述方法包括以下步骤A)测量所述干色调标准；B)计算用于所述干色调标准的配方，或识别用于所述干色调标准的匹配配方；C)基于在步骤B)中计算的或识别的用于所述干色调标准的配方，生成虚拟湿色调标准，其中所述虚拟湿色调标准用湿特征数据产生；以及D)匹配所述虚拟湿色调标准。
2.权利要求1的方法，其中在步骤A)中测量反射光谱。
3.权利要求1的方法，其中在步骤A)中测量颜色坐标或从所测量的反射光谱中导出颜色坐标。
4.权利要求1至3中的任一项的方法，其中基于干特征数据，计算用于所述干色调标准的配方或识别所述匹配配方。
5.权利要求4的方法，其中所述湿特征数据和所述干特征数据基于一致共混模式。
6.权利要求1至5中的任一项的方法，其中所述虚拟湿色调标准是以反射光谱的形式产生的。
7.权利要求1至5中的任一项的方法，其中所述虚拟湿色调标准是以颜色坐标的形式产生的。
8.权利要求1至7中的任一项的方法，所述方法还包括以下步骤E)根据在步骤B)中计算的或识别的用于所述干色调标准的配方来制备油漆组合物；F)测量步骤E)中制备的所述液体油漆组合物；以及G)通过比较步骤F)的测量结果和在步骤C)中生成的所述虚拟湿色调标准来评估匹配质量。
9.权利要求8的方法，所述方法还包括以下步骤H)如果在步骤E)中制备的液体油漆组合物不在所需容限内，则计算用于所述液体油漆组合物的修正配方；I)根据步骤H)中计算的所述液体油漆组合物的修正配方来制备油漆组合物； J)测量步骤I)中制备的所述液体油漆组合物；以及K)通过比较步骤J)的所述测量结果和在步骤C)中生成的所述虚拟湿色调标准来评估匹配质量；以及L)重复步骤H)至K)，直到所述液体油漆组合物在所需容限内。
10.权利要求8或9的方法，所述方法还包括以下步骤M)如果在步骤E)或I)中制备的所述液体油漆组合物在所需容限内，则将在步骤E)或 I)中制备的所述油漆组合物涂覆到基底上并干燥所述油漆组合物；N)通过比较所述干燥的油漆组合物和所述干色调标准来评估匹配质量； 0)如果所述干燥的油漆组合物不在所需容限内，则计算用于所述干燥的油漆组合物的修正配方，P)根据在步骤0)中计算的用于所述干燥油漆组合物的修正配方来制备油漆组合物； Q)将在步骤P)中制备的所述油漆组合物涂覆到基底上并干燥所述油漆组合物； R)通过比较所述干燥的油漆组合物和所述干色调标准来评估匹配质量；以及 S)重复步骤0)至R)，直到所述干燥油漆组合物在所需容限内。
11.权利要求10的方法，其中所述匹配质量用仪器和/或目测方式进行评估。
12.权利要求1至11中的任一项的方法，所述方法用于确立色调。
13.权利要求1至11中的任一项的方法，所述方法用于在制备油漆过程中进行批料调
全文摘要
本发明涉及一种用于匹配干色调标准的颜色的方法，所述方法包括以下步骤A)测量所述干色调标准丅；B)计算所述干色调标准的配方；C)根据步骤B)中计算的所述干色调标准的配方生成虚拟湿色调标准，其中所述虚拟湿色调标准用湿特征数据产生；以及D)匹配所述虚拟湿色调标准。所述方法可用于确立色调和在油漆生产过程中进行批料调整。
文档编号G01J3/46GK102165294SQ200980138520
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月29日
发明者W·克特勒 申请人:纳幕尔杜邦公司