专利名称：制备匹配涂料组合物的方法和用于该方法的装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及制造与目标涂料在颜色上匹配的涂料组合物的方法，以及涉及在该方法中使用的装置。所述方法特别适合用于制造颜色匹配的涂料组合物，该涂料组合物适合用于汽车重修涂料应用中。
背景技术：
在很多工业中，特别是在汽车重修涂料工业中，消费者不仅要求特殊的颜色效果和良好的颜色匹配，而且要求异常良好的外观和耐久性。在该领域的汽车重修中，通常使用便携式色度计来测量被维修汽车车体上涂料的目标颜色读数，然后通过检索储存的涂料配方数据库而找到与测量得到的车体颜色读数最匹配的已存在的配方。这样的方法使得车体店能够直接找到与被维修汽车匹配的最优涂料配方。然而，目前的这些方法需要创建并维护一个巨大的含有数以千计的重修汽车颜色的数据库，从该数据库经过彻底的检索以后可以选择一个与目标涂料最接近的颜色匹配。而且，上述选择过程是昂贵的，因为重修工作人员在达到与目标涂料最相近的匹配之前必须制备并测试几个涂料样品。本发明有助于以经济的方式产生最接近的颜色匹配而不需要创建并维护庞大的颜色数据库。
美国专利5231472公开了表征在表面例如汽车车体上涂覆的颜色的方法。所使用的该方法测量被通常用于金属涂料中的金属薄片而削弱的反射光的反射率。S的发射传输方程有几个解。Chandrasekhar建立了这些解预测的反射率和来自目标金属涂料的被削弱的测量的反射率从而产生对目标金属涂料接近的颜色匹配。
发明简述本发明涉及制造用于特定最终用途的匹配涂料组合物的方法，所述方法包括(i)用涂料表征装置的分光光度计在一组预设的波长下测量目标涂料的目标部分的反射率，从而绘出所述目标部分的目标光谱曲线；(ii)从所述目标部分的所述目标光谱曲线计算所述目标部分的目标颜色(L，a，b或L，C，h)值；(iii)根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表选择一种或多种初步着色剂组合以与所述目标颜色值相匹配；(iv)根据颜色匹配标准确定在每种所述初步着色剂组合中的每种所述已知着色剂的浓度，其中每种所述已知着色剂的所述浓度都进行优化以使每种所述初步着色剂组合的颜色值与所述目标颜色值最优匹配；(v)平衡所述初步着色剂组合以允许在所述匹配的涂料组合物中存在非着色剂组分以产生一种或多种可行的组合，所述可行组合根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行优化；和(vi)根据用于所述特定最终用途的可接受性方程从所述可行组合中选择最优的可行组合，所述最优可行组合具有用于所述特定最终用途的最优可接受性值，其中所述已知着色剂和非着色剂组分当根据所述最优可行组合混合时产生所述匹配的涂料组合物，该涂料组合物当用作匹配涂料时视觉上与所述目标涂料的外观相匹配。
本发明进一步涉及用于制造用于特定最终用途的匹配涂料组合物的颜色表征装置，所述装置包括(i)所述装置的分光光度计，该分光光度计具有底座，用于使所述分光光度计置于目标涂料的目标部分的上面；(ii)用于计算所述目标部分的目标颜色(L，a，b或L，C，h)值的装置；(iii)位于所述装置的计算机中的计算机可用的储存介质，所述介质具有驻留于其中的计算机可读的程序代码手段(means)，所述计算机可读的程序代码手段包括(a)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表中选择一种或多种初步着色剂组合，以与所述目标颜色空间值相匹配；(b)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据颜色匹配标准确定每种所述初步着色剂组合中的每种所述已知着色剂的浓度，其中每种所述已知着色剂的所述浓度都进行优化以使每种所述初步着色剂组合的颜色值与所述目标颜色值最优匹配；(d)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机平衡所述初步着色剂组合以允许在所述匹配的涂料组合物中存在非着色剂组分以产生一种或多种可行的组合，所述可行组合根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行优化；和(e)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据用于所述特定最终用途的可接受性方程从所述可行组合中选择最优的可行组合，所述最优可行组合具有用于所述特定最终用途的最优可接受性值，其中所述已知着色剂和非着色剂组分当根据所述最优可行组合混合时产生所述匹配的涂料组合物，该涂料组合物当用作匹配涂料时视觉上与所述目标涂料的外观相匹配。
本发明还进一步涉及制造用于特定最终用途的匹配树脂的方法，所述方法包括(i)用涂料表征装置的分光光度计在一组预设的波长下测量目标基质的目标部分的反射率，从而绘出所述目标部分的目标光谱曲线；(使用者操作的步骤)(ii)从所述目标部分的所述目标光谱曲线计算所述目标部分的目标颜色(L，a，b或L，C，h)值；(使用者操作步骤的一部分)(iii)根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表选择一种或多种初步着色剂组合以与所述目标颜色值相匹配；(在装置/计算机中)(iv)根据颜色匹配标准确定在每种所述初步着色剂组合中的每种所述已知着色剂的浓度，以产生一种或多种所述已知着色剂的中间着色剂组合，其中每种所述中间着色剂组合都进行优化以与所述目标颜色值最优颜色匹配；(v)平衡所述中间着色剂组合以允许在所述匹配的涂料组合物中存在非着色剂组分以产生一种或多种所述已知着色剂的可行的组合，其中每种所述可行组合都根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行了优化；和
(vi)根据用于所述特定最终用途的可接受性方程从所述可行组合中选择最优的可行组合，所述最优可行组合具有用于所述特定最终用途的最优可接受性值，其中所述最优的可行组合的组分当混合时产生所述匹配的树脂，该树脂当作为匹配的基质形成时视觉上与所述目标基质的外观相匹配。
优选实施方案的详细描述此处所说明的术语如同ASTM Publication中E 284-03a所定义，其由ASTM International，West Conshohocken，Pennsylvania出版。
照射角度，样品法线轴和照明装置轴之间的角度(1991)。
入射角-在一点射入到表面上的光线和那一点的表面垂线之间的角度。在描述一束光线时，光线的入射角在光束的中心。
吸收系数，α，当入射光束(P0)穿过吸收介质，根据Bouguer定律，P＝P0e-αb，对来自于入射光束的辐射能吸收的度量，其中b是样品光程长度(1988)。
反射角，在一点从表面反射的光线和那一点的表面垂线之间的角度。
观察角，样品表面法线轴和接收装置轴之间的角度(1988)。
外观，(1)事物被认知的视觉体验方面。(1990)(2)在心理物理研究中，其中视觉刺激的光谱和几何方面与其照明和观察环境结合起来的感知(1993)。
人造日光，一种人造光，其具有接近天然日光光谱能量分布的光谱能量分布(1995)。
非镜面反射(Aspecular)，远离反射方向(1995)。
非镜面反射角，除非另有说明，在照明装置平面中，从反射方向测量的观察角(1995)。注意，非镜面反射角的正值在向着照明装置轴的方向。
颜色属性-(1)对于外观的物体模式为色相、明度和饱和度。在孟塞尔(Munsell)系统中为孟塞尔色相、孟塞尔色度值和孟塞尔饱和度。(2)对于照明或孔径模式为色相、明度和饱和度。
基本颜色术语，在人类调查中发现的在充分发展的语言中广泛使用的一组十一个颜色名称白、黑、红、绿、黄、蓝、棕、灰、橙、紫、粉红(1990)。
表征，是指确定仪器或测量方法的参数或性能。例如，在外观测量中，参数可以包括照明装置和接收装置的几何和光谱特性，和性能可以通过测量可靠性、精确度和偏差而确定(1994)。
饱和度，(1)用于表示颜色对相同明度的灰色偏离程度的颜色属性。也参见孟塞尔饱和度(1989)。(2)C*，(在CIE 1976 L*，a*，b*或L*，u*，v*系统中)数量插入第6页第15行式子。
(3)视觉感知属性，由物体颜色产生，其允许判断存在的纯彩色的数量，不考虑非彩色的数量(1995)。
CIE，国际照明委员会法文名称Commission Internationale deI”Eclairage的缩写。
CIE光谱三刺激值，CIE(XYZ)系统中等能量谱的光谱组分的n三刺激值或颜色-匹配函数。在CIE1931色度系统中颜色匹配函数指定符号为x(λ)，y(λ)，z(λ)，在CIE 1964补充色度系统中为x10(λ)，y10(λ)，z10(λ)(1990)。
CIE 1964(x10，y10)色度图，用于CIE 1964补充标准观察者的n-色度图，其中以x10为横坐标和y10为纵坐标画出CIE 1964色度座标(1993)。
颜色，(1)物体的颜色，物体外观的一个不同于形式、形状、大小、位置或光泽的方面，其依赖于入射光的光谱组成、物体的光谱反射或透射，和观察者的光谱反应以及照明和观察几何。(1987)(2)感知到的颜色，视觉感知属性，其可以用颜色名称例如白、灰、黑、黄、棕、亮红、深红紫色或这些名称的组合来描述。感知到的颜色很大程度上依赖于颜色刺激的光谱能量分布，但也依赖于刺激区域的大小、形状、结构和环境，观察者视觉系统的调整状态和观察者对相似观察的经验。
(3)色度学上的颜色，由三个值的色度规定例如三刺激值表示的颜色刺激的特征。三刺激值有时在相对而不是绝对基础上导出。在这种情况下它们可能需要由适当的绝对光度值的值来补充。颜色的外观不仅依赖于它们的绝对三刺激值，而且依赖于它们被观察的条件，包括环境性质；然而，具有相同绝对三刺激值的颜色在相同的观察条件下外观相同。光谱上不同的颜色刺激可具有相同的绝对三刺激值。
色差，(1)感知的色差，由这样一些用语例如较红、较蓝、较浅、较深、较灰或较佳描述的两个颜色之间的数量和特性的差别。(2)计算的色差，通过一组特定的色差公式，由三刺激值或色度座标和亮度因子计算的两个心理物理颜色刺激值和它们的组分之间的数量和方向的差别。
颜色匹配，(1)当在指定的或允许的公差内颜色匹配时的情形。有时称为商业颜色匹配。可通过仪器或目测决定对公差的符合性。如果对符合性的测试是目测，那么可以使用物理颜色公差标准作为参比。(2)当颜色不可区别时的情形；通常是指正常观察者。有时称为精确颜色匹配(1988)。
匹配颜色，通过选择、配置、调整或其它方式提供试验颜色的方法，所述试验颜色在指定的条件下不能从指定的标准颜色区分出来或在指定的公差之内(1988)。
补色，当以加色方式恰当地混合时产生特定的消色刺激的颜色刺激。
光泽，反射的角度选择性，包括表面反射的光，影响物体反射的最明亮部分或图像可被看见叠加在表面上的程度。(也参见图像清晰度光泽，雾度(在反射中)，光泽(luster)，光泽(sheen)，镜面光泽。)角度外观性(Gonioapparent)，是指随着照明角度或观察角度的变化而导致的外观变化。
遮盖力，(1)涂料材料通过产生特定的不透明性而遮盖被涂覆表面的能力。(2)特定体积的涂料可以在其上展开以在其中基质是黑色和涂料是白色的区域之间产生特定对比Cc的区域。
照明，可以通过其光谱能量分布确定的辐射通量，并且可以在照射物体时影响它们的感知颜色。
匹配，是指通过选择、配置、调整或其它方式提供试验颜色，所述试验颜色在指定的条件下不能从指定的标准颜色区分出来或在指定的公差之内(1991)。
金属的，关于含金属薄片的角度外观性材料的外观。
条件等色的，(1)关于具有相同三刺激值的光谱不同的物体或颜色刺激(1988)。(2)关于具有不同的分光光度曲线但当通过至少一种特定光谱组成照射并通过特定观察者观察时匹配的物体。(也参见parameric)(1988)。
条件等色，在特定的照明装置下并且对于特定的观察者匹配并且光谱反射或透射在可见波长不同的两个样品的性质。也参见照明条件等色，观察者条件等色，paramerism。作为所需的差异的结果，所述两个样品在不同的照明装置下或对不同的观察者来说可能不匹配。对于对特定的观察者匹配但对其它观察者不匹配的两种光，适用相似的考虑。条件等色指数(1991)。
条件等色体，(1)具有相同的刺激值的光谱不同的物体或颜色刺激c(1988)。
反射率，ρ，在给定条件下反射的辐射或光通量与入射通量的比值。术语反射率通常在一般意义上使用或作为反射因数的缩写。这样的用法可以认为是默认的除非上下文明确地需要上述定义(1989)。
混黑颜色(shade)，(1)通过包括黑色染料或颜料的染料或颜料混合物制造的颜色。也参见调色，动词；混白颜色(tint)，名词；混白调色(tint)，动词。(2)与参比染色有色差从而必须加入另一种染料以产生匹配的一种表达方式。(3)与参比颜色稍有不同的颜色。“混黑颜色”是着色剂技术中用于描述颜色和色差的术语中使用最广泛的，有时甚至被用作“颜色”的同义词。
调色(shade)，是指调整测试样品的颜色至与标准更匹配的颜色。也参见混白调色(tint)(1990)。
光谱的，(1)修饰数量，对数量是波长函数的描述；(2)用于辐射测量数量，关于特定波长的单色辐射能量，或扩展的说是指特定波长周围的窄波长波段内的辐射能量。
分光光度法，作为波长的函数，反射或透射性质的定量测量。
镜面反射的，关于在特定的反射角度从物体表面反射的没有扩散的通量(1988)。
镜面反射角，n-等于入射角并与之相反的反射角。在角度外观性现象中，该定义假定照明装置对着小角度(1995)。
混白颜色(tint)，通过将白色颜料或涂料与彩色颜料或涂料混合而制造的颜色。因而彩色的混白颜色比该彩色更浅和更不饱和。(参见混黑颜色(shade))。
三刺激值-匹配颜色需要的三个特定刺激的数量。在CIE系统中，它们表示为符号X，Y和Z。(也参见CIE光谱三刺激值。)观察条件，进行视觉观察的条件，包括样品在眼睛的角对边，光源、样品和眼睛的几何关系，光源的光度和光谱特性，样品周围的观察区域的光度和光谱特性，和眼睛的调整状态。
波长，电磁波的X，在传播方向电矢量具有相同相位的最近的点之间的距离(也参见补色波长，主波长)(1990)。
本发明适合于在典型的汽车碰撞维修店的环境中迅速地对目标涂料例如车体未破坏部分进行颜色匹配。本发明的方法基本上自动地进行颜色匹配过程，即使在碰撞维修店通常遇到的各种条件下。在典型的碰撞维修店中，对车体被破坏的部分进行修理，砂磨，并在施用涂料组合物例如通过喷涂、浸涂、辊涂或使用刷子涂覆之前涂底漆。通过涂料组合物的颜色与车体未破坏部分的颜色匹配，能够使用非常小量的匹配涂料组合物来涂覆车体修理的部分。因此，汽车修理的成本可以最小化而同时车体修理的部分与车体未破坏部分仍旧是视觉匹配的。
广义来说，在本发明的方法中，通过分光光度计(优选便携式的)读取目标涂料的颜色，将光谱测量结果传输给计算机，用颜料混合物模型决定最优涂料配方并打印出来或显示在计算机屏幕上以让维修店称量和喷射。在测量和配方的接收之间的所有步骤对消费者来说都是透明的。
虽然本发明优选用于汽车车体整修店中，然而本发明也可用于其它适合领域的颜色匹配，例如在塑料基质或着色塑料基质；船用基质，例如船壳；铝基质，例如飞机机体，匹配建筑涂料；纺织纤维，纺织品和非织造织物；和纸上匹配涂料。其也可以由缺乏经验的人员在实验室环境中使用。本发明装置的便携性使得本发明可理想地用于该领域。
本发明的一种方法涉及制造用于特定最终用途的匹配涂料组合物，所述涂料组合物外观与目标涂料的目标部分在视觉上相匹配。所述特定用途的一些可包括用于车体之上的汽车重修涂料、汽车OEM面漆、建筑涂料、工业涂料、粉末涂料、航空涂料、船用涂料、商业和住宅应用涂料。前述涂料包括应用于各种基质例如铁、铝、木材、塑料树脂、玻璃、纸、纺织纤维、织物、非织造织物和水泥之上的涂料。
本发明方法的步骤(i)包括测量目标涂料的目标部分的反射率，所述测量通过本发明的涂料表征装置的分光光度计来实施。可以使用任何适合的分光光度计，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种形状和大小的涂覆基材表面上，因此便携式分光光度计是优选的。如果希望，可以测量目标涂料几个部分的反射率以平均得出目标涂料的反射率。在典型的分光光度计中，已知强度的光束可以直接射向目标部分并且在预设的波长下在至少一个、优选在三个非镜面反射角顺序地测量来自目标部分的反射率。另一选择是，已知强度的光束可以以至少一个、优选至少三个入射角顺序地射向目标部分，并且在预设的波长下用单一检测装置测量来自目标部分的反射率以便提供依赖于照射角而在不同非镜面反射角的测量值。角度外观性颜色应该在多个角度测量，优选3-5个。对于单色，一个非镜面反射角就足够了，通常为45度。单色的通常实践是在单一角度照射并使用积分球捕捉来自目标部分的在各个角度反射的光而测量漫反射率。漫照射并在单一角度测量的相反方法产生相等的结果。当目标部分具有纹理表面时优选漫反射率。
长期以来一直使用分光光度计测量颜色，其在电磁波谱的可见区域在每一个波长测量光反射的百分数。通常这些读数在400nm-700nm以10nm为间隔进行测量。反射百分数作为波长函数所作的图称为“光谱图”。为了举例，表1给出了使用X-Rite MA68II分光光度计在可见光谱400nm-700nm以10nm为间隔的波长处测量的目标部分的反射率，其中以相对于法线在45度角照射该目标部分并且在法线角测量反射率。对于单色(非薄片或非角度外观性颜色，例如缺少金属薄片的颜色)，通常只一条光谱曲线就足以测量单色性质。其它通常的测量几何是漫照射而在0度或8度观察，或者相反。如果目标部分具有金属色，即要匹配的是角度外观性颜色，将需要在额外的角度进行反射率测量。ASTM E-2194推荐三个角度，与镜面反射呈15度、45度和110度。DIN 6175-2推荐最多五个角度，都在角度的这个相同范围内。X-Rite MA68II可以在15度、25度、45度、75度和110度进行测量。
本发明方法的步骤(ii)包括从目标部分的目标光谱曲线计算目标部分的目标颜色值。研究出了几个备选的方程以将光谱值缩减为表示人类观察者在给定的照明条件下观看颜色的方式的数字。这些数字通常表示为L，a，b或L，C，h值。
从光谱曲线，可以确定由曲线峰值代表的颜色的色相，即蓝颜色的光谱曲线将在蓝色波长内出现峰值。明亮的颜色将会在光谱范围内反射更多的光，而较暗的颜色将会反射较少的光。高饱和度的颜色因此具有尖锐的峰并且在其它波长下反射相当少的光。低饱和度颜色具有峰和谷之间差别很小的曲线。灰色倾向于非常平。因此从光谱曲线可以定性的评估颜色。但是，人类观察者观察的颜色不仅依赖于颜色的光谱曲线，而且依赖于观察条件下光源的光谱特性和观察者的光谱敏感性。人类的眼睛具有三个色视觉传感器-红色传感器(X)，绿色传感器(Y)和蓝色传感器(Z)。在1931年，国际照明委员会(CIE)考虑到颜色的光谱特性、光源和观察者，在三维X，Y，Z空间标准化了颜色图。然而，仍然难于从颜色的三刺激值X，Y，Z直观地表示颜色。而且，这些值并没有提供视觉上均匀的三维颜色图。三刺激值X，Y，Z可以通过下面的矩阵方程计算t＝TER (A)t＝三刺激值X，Y，Z向量T＝标准观察者权重函数向量，其可以从美国试验与材料学会(ASTM)出版物E-308中得到。
E＝光源函数的相对光谱能量分布向量，其可以从ASTM E-308获得。通常使用代表日光的照明装置D65。
R＝反射值向量前述的三刺激值X，Y和Z可以通过使用数学变换成为“均匀颜色空间”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页，(1979)的文章Theory andImplementation of Modern Techniques of Color Conception，Matchingand Control中。该参考文献因而在此处引入作为参考。颜色的L，a，b值描述了该颜色的位置。每种颜色的L，a，b值是以笛卡尔(Cartesian)坐标表示的颜色空间的三维表示，其中亮度轴(L*)、红-绿轴(a*)和黄-蓝轴(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)对于X/X0，Y/Y0，Z/Z0＞.008856(对于在10度角的D65，X0＝94.825，Y0＝100.000和Z0＝107.381)。
对于X/X0，Y/Y0，Z/Z0＜.008856，L*＝903.3(Y/Y0)。
在a*，b*的方程中的立方根函数被下面的相应函数代替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对给定的照明装置是完美白色的三刺激值；X，Y和Z是将要评估的颜色的三刺激值。因此，通过数学积分颜色的光谱反射率曲线和通常为照明装置D65的光源的光谱分布以及人眼睛中受体的光谱敏感性得到L，a，b值，上述数据都公开于ASTM标准E-308中所列的表格中。前述积分过程使得可以通过通常称为X，Y和Z的三个参数表征颜色。前述的数学变换使X，Y和Z方便地转化为容易理解的L，a，b值。
下面的表1给出了光谱反射率和目标部分颜色的L，a，b值。L＝30.62表明其是中等偏暗的颜色；a＝49.87表明其是比较饱和的红色和b＝28.57表明其是偏黄的红色。
表1
对L，a，b值可接受的替代是L，C，h值，其通过将以笛卡尔坐标表示的颜色值转变为柱面坐标而得到，以提供在目标颜色和通过使用CIE94或CMC方程而与目标颜色匹配的颜色之间的色差(ΔE)的更精确和均匀的表示。这些方程是已知的，公开于Berns，R.S.，“Billmeyer and Saltzman’s Principles of Color Technology”，第3版，第120-121页和第117-118页，John Wiley&Sons，Inc.，该参考文献引入本发明作为参考。CIE94方程利用L，a，b值并通过使用如下的方程将它们转换为L，C，h值。
目标涂料和匹配组合物的L，a，b可以通过使用方程1，2和3计算，并且通过考虑目标涂料和匹配涂料的差别而确定色差ΔL，Δa，Δb。对于不同的光源可以确定这些差异。在L，C，h值中，“C”通过下式确定 和1”通过下式确定色相＝h＝tan-1(b*/a*) (5)h也称为色相角目标和匹配涂料的色差表达如下ΔL*＝L*b-L*sΔa*＝a*b-a*SΔb*＝b*b-b*sΔC*＝C*b-C*s(在前述方程中下标s和b是指目标和匹配涂料)。
目标和匹配涂料之间的总色差ΔE*由下式给出ΔE*=ΔL*2+Δa*2+Δb*2---(6)]]>ΔH*=kΔE*2-ΔL*2-ΔC*2]]>(也称为度量色相差异)。
表示目标和匹配涂料之间色差的通式由下式给出ΔE=[(ΔL*KLSL)2+(ΔCab*KCSC)2+(ΔHab*KHSH)2]0.5---(7)]]>
研究了几个可选择的方法以解出方程7从而得到L，C，h值，诸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)对于单色SL＝1.0 对于L*＞16SL=0.040975L*1+0.01765L*]]>对于金属色对于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是其标准SH＝1+0.015C*abSH＝(FT+1-F)SC参数系数KL∶KC∶KH＝1∶1∶1通常是 其中F=[(Cab*)4(Cab*)4+1900]0.5]]>令人满意的。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
]对于金属色，SL函数由RodriguesA.B.J.，Locke，J.S.,SPIE Vol.4421，Robert Chung & Allan Rodrigues 编除非h在164度和345度之间那么辑，第658-661页提供，其在此处引入作为参考。 T＝0.56+abs
应该指出，即使已经研究并继续在研究其它方程以用于由测量目标部分的反射率得到L，a，b或L，C，h和ΔE值和用于色差的ΔE。本发明的方法不限于任何一种特定的方程。
一旦确定目标部分颜色的目标值，本发明方法的步骤(iii)包括根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表中选择一种或多种初步着色剂组合以与所述目标颜色值匹配。
有很多创建前述储存的着色剂列表的方式。该储存的列表优选包括制备匹配的组合物可能需要的所有着色剂，例如颜料，漫体，着色剂，染料，金属薄片(有色的铝片)或其组合。每种着色剂都与光学系数数据库相连。通常，可以通过调整已知光学系数的几种着色剂的混合物中的浓度而产生与目标部分的光谱曲线匹配的光谱曲线从而制造出匹配的涂料组合物。所述光学系数通常包括吸收(K)和散射(S)系数，其可以用于颜料混合物模型(例如Kubelka-Munk和其它基于辐射传递理论的模型)，以将颜料混合物浓度与该混合物的光谱曲线相关起来。
熟知的Kubelka-Munk模型将完全遮盖时的反射率与着色剂的吸收和散射系数联系起来，通常用于可见光谱的预设的波长间隔，通常为10nm的间隔K/S＝(1-R)2/2R (8)其中K＝吸收系数，其是涂料材料内吸收率的指示。
S＝散射系数，其是当通过涂料材料的单位厚度时光散射的部分；和R＝涂层材料完全遮盖时的反射率。目标部分上的涂料在10纳米间隔的每个波长测定的反射率值列于表1中。对于着色剂混合物K/S值可以通过下式表示(K/S)mix＝(c1K1+c2K2+......)/(c1S1+c2S2+......) (9)其中c＝浓度，1，2是指存在于着色剂混合物中的着色剂1，2，等。
含有浅色着色剂例如白色着色剂(二氧化钛颜料)的测试涂料组合物通�？捎糜诖唇ㄋ鍪菘狻＝砂咨派林圃斓牟馐酝苛献楹衔锱缟湓诓馐园澹涓稍锿坎愫穸纫阋酝耆诟前灞旧淼难丈冒逋ǔＪ腔疑�。然后以预设的波长间隔在可见光谱内测量白色涂料的反射率，通常在400nm-700nm以10纳米(nm)为间隔。任何常规分光光度计都可用于测量反射率，例如由X-Rite，Grandville，Michigan提供的Model MA100B，MA68II或SP64。这样的反射率为波长的函数，其称为所述白色涂料的光谱反射率或光谱曲线。测量的反射率R被代入方程8以计算每个波长的K/S。方便的是将白色着色剂每个波长的散射系数(S)指定为1.0。这样，将S＝1.0代入就得出K的值。
例如，下面的表2给出了在400nm-700nm以10nm为间隔测量的白色测试涂料组合物的反射率。用于该白色涂料组合物的着色剂是二氧化钛。在表2中，白色涂料在420nm测得的反射率是77.28％。将R＝0.7728代入方程8给出K/S＝0.0334。因为S＝1.0，所以K是0.0334。相似地可以计算每个波长的K。K/S的结果列在表2“100％白色着色剂，K/S”一列中。所述白色单独的K和S值列在后面的表3中。
含有50％黑色着色剂和50％白色着色剂的混合物的涂料组合物制成涂料，喷射并在每个波长测量其反射率。相似地，喷射并测量另一种含有100％黑色着色剂的涂料。该黑色涂料组合物用碳黑着色。这些测量结果与通过方程8计算的相应K/S值一起列于表2中。
表2
对于着色剂加白色着色剂的二元混合物，方程9可被写为(K/S)mix＝(cwKw+ccKc)/(cwSw+ccSc) (10)在420nm，将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％黑色着色剂的R＝0.0031。将这些值代入方程8得到具有各自浓度(50/50混合物和100％黑色着色剂)的(K/S)mix。然后这些(K/S)mix值可以代入方程8而得到两个方程，可以同时解出这两个未知数Kc和Sc，得到Kc＝0.3568和Sc＝0.0022。相似地可以确定每个波长黑色着色剂的K和S。
利用相同的方法可以测定所使用的每种着色剂的K和S。在下面的表3和表4中给出了这些以及几种其它着色剂的K和S值。应该指出，在实践中每种着色剂与白色着色剂的几种混合物可以用公知的统计方法来确定K和S的值。
表3着色剂的吸收(K)和散射(S)系数
表4
所述组合的选择标准，根据该标准从贮存的已知着色剂列表中选择一种或多种与目标颜色值匹配的初步着色剂组合，进行实际应用，即该标准能实际产生这样的初步组合吗？举例说明，假定这样一种情况，其中所使用的着色剂是白色着色剂(W)、黑色着色剂(B)、氧化铁(RO)、黄色着色剂(Y)、红色着色剂1(R1)、红色着色剂2(R2)、红色着色剂3(R3)，并且希望得到5-颜料匹配。在所尝试的每个着色剂组合中虽然不是必须的但通常包括W和B。每次选取三个，剩余的五个着色剂的所有组合和W和B一起进行匹配尝试。这样的方法提供了10个可能的5-颜料组合的选择标准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举例说明，如果目标部分是红色的，那么初步组合就不应该包括绿色着色剂，因为这种组合将导致用两种应为互补着色剂进行的调色(调节)。但是，红色着色剂和绿色着色剂一起可以用于冲淡和暗化颜色。通过使用黑色着色剂可以得到相同的结果，黑色着色剂通常是较便宜的着色剂。因而，正常的实践避免用互补着色剂进行调色。
对于单色(非-薄片)，优选从4-着色剂组合选择标准开始以确定得到的颜色匹配用5个或6个着色剂是否将会得到改进。优选地，颜料的数目越少，得到的初步着色剂组合越具有实用性，因为典型的车体重整店相对于5-或6-着色剂汽车涂料将需要更少的时间来称量4-着色剂汽车涂料。
因此，举例说明，从表2，3和4所示的储存列表，所选择的如下配方，示于下面的表5中，将会满足前述的组合的选择标准并且也接近匹配目标颜色值和反射率。表5给出了以组合选择标准为基础从储存的列表选择的与目标颜色值和反射率匹配的三个初步着色剂组合(配方1，2和3)
表5
下面的图比较了理论光谱曲线(带有数据点的线)与从目标涂料的目标部分测量的光谱曲线(实光滑线)，其中理论光谱曲线通过使用含有配方1，2和3的初步着色剂组合的匹配涂料组合物得到
配方1
配方2
配方3一旦从储存的已知着色剂列表选择了初步着色剂组合，在本发明方法的步骤(iv)中，根据颜色匹配标准就确定了每种初步着色剂组合中每种已知着色剂的浓度，其中每种所述已知着色剂的浓度都进行优化以使每种初步着色剂组合的颜色值与目标颜色值最优匹配。
颜色匹配标准，根据该标准可获得初步着色剂组合中每种已知着色剂的浓度，描述于E.A.Allen的文章Basic equations used in computercolor matching，J.Opt.Soc.Am.，56，1256-1259(1966)中，该文章在此引入作为参考(此后称为Allen I参考文献)。应该指出，所述颜色匹配标准能够被设置为排除具有负浓度的配方。为了在目标涂料和来自匹配的涂料组合物的匹配涂料之间得到精确的颜色匹配，在初步着色剂组合中着色剂的浓度应该产生将与目标涂料的光谱曲线紧密匹配的光谱曲线。上述目标可以通过简单的尝试法实现，猜测适合的颜料组合和浓度，并使用方程9计算混合物在每个波长的K/S。然后可以使用方程8将混合物的K/S转化为其反射率(R)。得到的光谱曲线可以和目标光谱曲线比较得出匹配程度。如果所述曲线的大致形状是相似的，那么选择的着色剂是正确的。然后必须调整浓度以使所述曲线更加接近。光谱曲线匹配的接近程度也可以通过计算匹配的L，a，b值来判断。可以反复进行这样的重复过程直到在已知着色剂混合物与目标涂料之间的L，a，b值的差异非常小。但是，这样的过程可能比较乏味和消耗时间。此外，上述方法本身适合于自动进行。在前述的Allen I参考文献中对颜色匹配方程进行了变换得到下述颜色匹配方程，通过使用组合的K/S比值而不是分离的K和S，可以直接的解出每种初步着色剂组合中每种已知着色剂的浓度C＝(T E D Ф)-1T E D[f(s)-f(t)] (11)其中C＝每种初步着色剂组合中每种已知着色剂的浓度向量。
T＝标准观察者权重函数矩阵，其可以从美国试验与材料学会(ASTM)出版物E-308中得到。
E＝光源函数的相对光谱能量分布向量，其可以从ASTM E-308获得。通常使用代表日光的照明装置D65。
D＝dR/d(K/S)函数矩阵，通过计算方程8的偏导数得到dR/d(K/S)＝-2R2/(1-R2)。
Ф＝每种初步着色剂组合中所有着色剂的K/S值的矩阵。
f(1)＝目标部分(t)的K/S的向量。
f(1)＝在染料混合物的情况时下面的基质的K/S的向量或浅色涂料组合物的白色着色剂的K/S的向量。
方程11对于基材上的染料混合物工作良好；例如纺织品因为染料通常具有高吸收系数(K)和低散射系数(S)，而在其上施用了染料的基材通常具有高散射系数(S)和低的吸收系数(K)，即方程11对于具有大量高散射二氧化钛颜料和很低量的强吸收颜料的浅色涂料是有效的。
当选择的着色剂组合允许非条件等色匹配时方程11提供的浓度是有用的。当选择的着色剂组合只允许条件等色匹配时，方程11提供的浓度可以重复地调整以达到与目标颜色的色差可接受地低的条件等色匹配。但是，对于非浅色还可以使用另一个方法，该方法报道于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，(此后称为Allen II参考文献)。
还有一种Rodrigues通过如下矩阵方程提供的方法，(7th Congressof the International Colour Association(AIC)，Budapest，June 1993(此后称为Rodrigues参考文献)C＝(T E D ψ)-1T E D θ1(12)其中ψj＝Kj-K1-θs(Sj-S1)，对于每一个波长，θt＝(K/S)t，和θ1＝ψj其中Kj＝Sj＝0。
下标j是指在初步着色剂组合中一组着色剂中的着色剂j，1是指初步着色剂组合中的着色剂1，下标t是指目标涂料。
当选择的着色剂组合允许非条件等色匹配时，方程12提供了接近的颜色匹配浓度。但是，与方程11相似，当选择的着色剂组合只允许条件等色匹配时，方程12只提供了近似的匹配。为了改善方程12中的匹配，匹配组合物中的着色剂的浓度可以通过使用下面的矩阵方程重复进行调整以提供可接受的匹配ΔC＝(TEDψ′)-1Δt(13)其中，ψ′j＝ψj/∑SjCj和其中该求和包括每个初步着色剂组合中的所有着色剂，ΔC是方程12的C矩阵的浓度调整向量，和Δt是目标涂料和方程12给出的浓度C的近似匹配之间的三刺激色差向量。
将方程13的浓度调整应用于来自方程12的浓度。然后将这些新浓度代入方程9去计算每个波长的新(K/S)mix，接下来将(K/S)mix用于方程8来得到新的光谱曲线。通过使用前述的方程A计算新的光谱曲线和目标光谱曲线之间的色差。重复进行这个过程直到色差对于特定的最终用途小到可以接收。
上述的颜色匹配标准允许通过计算机程序来选择各种初步着色剂组合并得到每种这些初步着色剂组合中每种着色剂的理论浓度。方程12和13的解可能会提供负浓度。例如，如果在匹配上面所示偏黄红色例子的尝试中包括了蓝色颜料，那么唯一能够匹配的方式将是使用负数量的蓝颜料(补偿黄色)，这在物理上是不可能的，因此可以设置所述颜色匹配标准使其能够自动排除这样的组合。通过由方程12和13表示的颜色匹配标准确定的配方1，2和3中的初步着色剂组合中的着色剂的理论浓度列于下面的表6中表6
通过相似的方法也可以匹配金属色。那么通常相对于铝薄片漫体而不是白色着色剂来确定着色剂的吸收和散射系数。每个颜料的K和S值必须在每个测量角度分别测量。在低非镜面反射角(例如15或25度)可能会出现问题，其中对于非常浅的颜色反射率(R)可能超过1.0，导致方程8因为平方项而出现两个结果，即从两个不同的R值可以得到相同的K/S值。R的值大于1是可能的因为反射率(ASTM E-284中称为反射因数)是通过比较在特定测量角度颜色样品的反射率与在相同测量条件下的完美散射体的反射率而确定的。压制的硫酸钡是完美散射体的良好近似。在这些近-镜面反射角，明亮的铝薄片可以超过在同一角度下测量的完美散射体的亮度。美国专利5231472的权利要求8和第9栏第55行-第10栏第61行以及第18栏第9行-第28栏第5行提供了一种确定包括金属薄片的初步着色剂组合中的浓度的方法。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页(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主编(1997)中介绍了另一种用于角度外观性颜色的模型。所有上述参考文献都引入本发明作为参考。
既然所述匹配的组合物需要被平衡以达到所期望的膜性质，因此本发明方法的步骤(v)包括平衡所述初步着色剂组合以在匹配的涂料组合物中允许存在非着色剂组分例如粘合剂聚合物或溶剂，以产生一种或多种可行的组合，其中每种所述可行组合都根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行优化。
在涂料领域基于所期望的特定最终用途平衡涂料组合物中的各种组分是熟知的。例如，在内部使用的涂料例如用于房子内墙上的墙壁涂料的耐久性需求的重要性比用于房子外墙暴露于阳光的UV辐射中的户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组合物的涂料性质需求，例如用于寒冷和潮湿气候如加拿大的那些，与用于热和干旱气候如撒哈拉沙漠的那些相比会明显不同。举另一个例子，用于汽车用途的涂料的粘合性质与用于家庭应用的那些涂料的性质将会不同。在涂料领域有经验的技术人员将按经验发展他们自己的适合于特定最终用途的混合和调整标准。
因此，当应用于基质表面的涂料组合物层固化成为涂层时，必须存在其它非着色剂组分以使得到的涂料组合物具有应用性质和良好的涂层性质，例如粘合性，光泽和耐久性。非着色剂组分例如溶剂通常包含于涂料组合物中以改进涂料组合物的应用性质，可以造成在喷射后均匀流出，不产生“桔皮面”表面或在垂直表面流挂。
因此，太少的成膜可不利地影响涂层的遮盖性而太多的成膜可导致涂料层在干燥成为涂层时流挂。汽车重修人员也优选汽车涂料以两个涂层来覆盖基质，因为单一的涂层遮盖可导致斑点外观。但是，使用超过两个涂层增加了修复汽车需要的劳动成本和涂料成本因而是不希望的。
其它非着色剂组分，例如粘合剂聚合物，也包含于涂料组合物中以改进例如得到的涂料对下面的基质的粘合性。也希望平衡涂料组合物中的非着色剂组分例如溶剂以满足规定的需要比如，例如降低涂料组合物的挥发性有机质含量(VOC)。使用的其它非着色剂组分包括添加剂，例如UV屏蔽剂、用于改进耐久性的受阻胺光稳定剂、流变控制剂、流动助剂、助粘剂、催化剂和防坑痕剂。一般需求的另一个例子是控制涂料组合物的固含量。涂料固含量影响成膜速率、流变性、VOC和涂料组合物的成本这样一些性质。通常，固体被限制在一个很窄的范围，例如高固体重修涂料组合物的涂料固体是约60％±1％。
涂料的固体百分数可以用下式表达100*(∑SWi/∑TWi) (14)其中加和涂料组合物中每种组分SW1至SWi的固体重量然后除以每种单独组分TW1至TWi总重量的和，即(包括每种单独的组分的固体部分和如果使用的话还有液体部分)。
本领域有经验的技术人员会认识到，如在本发明的上下文中所使用的那样所述固体重量(SW)包括形成所得到的涂层的一部分的所有组分，即使在涂料组合物中这些组分可能是液体形式。例如，交联剂，其分子量通常较低并且在涂料组合物中可能作为液体存在，然后当使用后涂料组合物中的交联剂交联后变成涂层结构的一部分。所以期望的固体需求(使用的溶剂数量和/或使用的粘合剂聚合物的数量和种类)，例如低固含量或高固含量匹配涂料组合物的需求，可通过使用前述的方程14得到。
匹配的涂料组合物需要满足环境规定需要，例如各种政府部门例如美国环境保护署时时颁布的对匹配填料组合物VOC的限制。通常通过各种法令和规章规定的一个限制是限制包含于特定的涂料组合物体积中的溶剂的重量。VOC通常表达为每升涂料组合物中溶剂的千克数，或在美国其可表达为每加仑涂料组合物中溶剂的磅数。根据目的用途此类限制可以变化。前述VOC限制可用下式表示∑Si/V(15)其中加和每个组分S1至Si中以千克表示的溶剂的重量并除以以升表示的最终涂料组合物的体积。因此，很明显，通过使用适当研发的配方来平衡基于满足特定最终用途需求所需要的非着色剂组分的类型和数量的颜色配方，即使是对匹配涂料组合物的其它需求也可被编程。
下面的表7通过包括满足特定最终用途的混合和调整标准所需的平衡组分的量给出了用于将初步着色剂组合优化为可行着色剂组合(配方*1，2和3)的前述平衡步骤的结果。
表7
本发明方法的步骤(vi)包括根据用于特定最终用途的可接收性方程从可行着色剂组合(上面表7中的配方*1，2和3)中选择最优的可行组合，该最优可行组合具有用于该特定最终用途的最优可接受性值，其中所述已知着色剂和非着色剂组分当根据所述最优可行组合混合时产生所述匹配的涂料组合物，该涂料组合物当用作匹配涂料时视觉上与所述目标涂料的外观相匹配。
前述的用于特定最终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*权重i (16)根据特定的最终用途，对于用于计算可接受性值的下面每一个可接受性因素都可按经验给出一个权重。根据前述的方程16，可接受性因素乘以指定给每个这种因素的权重然后求和得出匹配组合物的可接受性值。特定最终用途的可接受性值越低，可行组合越合适。
对于每个可行着色剂组合可以计算下面的几个可接受性因素1.色差该因素与目标涂料和匹配涂料之间的色差程度有关，所述匹配涂料从根据每个可行着色剂组合(配方*1，2和3)配制的涂料组合物得到。可以使用文献公开的几个色差方程。在1994年国际照明委员会(CIE)推荐了现在称之为前述的“CIE94方程”或“CMC方程”的色差度量标准。这些方程提供了由标准观察者在给定的照明条件下，通常使用代表平均日光的D65照明装置，进行观察的颜色匹配准确性的数学评估。
2.条件等色一个匹配在一种照明装置下可能看起来是可接受的，但在另一种照明装置下或当不同的观察者观察时是不可接收的。条件等色指数计算在两个不同照明装置下的色差(通常是D65和A，其可以是普通的白炽灯或荧光灯)。计算这两个色差之间的向量差作为条件等色的指标。可以用下面的方程来确定条件等色可以用下面的方程来确定Tannenbaum条件等色指数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是照明装置的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通过使用R0，G0，B0从这些方程计算得出，因而条件等色指数MI由下式计算MI=(ΔLC-ΔLA)2+(ΔaC-ΔaA)2+(ΔbC-ΔbA)2---(26)]]>条件等色指数(MI)越低，在各种照明条件下颜色匹配就越好。
3.光谱曲线匹配的接近性当在目标和匹配涂料中使用相同的颜料和浓度时，它们的光谱曲线将会相同。这对颜色准确性来说是理想匹配。因此光谱曲线匹配接近性指标也是有用的指数。下面给出了有时称为Reilly条件等色势(Reilly Metamerism Potential)的该可接受性因素的一个例子。也合适的其它光谱曲线匹配接近性测量公开在Nimeroff，I.，和Yurow，J.A.，的文章“Degree Of Metamerism”，J.Opt.Soc.Am.，卷55，185-190(1965)中，该文引入本发明作为参考。
Reilly条件等色势通过如下的方程计算 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/Y0，B＝Z/Z0；rλ‾=xλ‾/X0,gλ‾=yλ‾/Y0,bλ‾=zλ‾/Z0;]]>xλ，yλ，zλ是三刺激值观察者权重函数；和X，Y，Z是目标或匹配涂料的三刺激值。
前面已经说明，下标“0”表示照明装置的相应X，Y和Z。
KL是25.00，Ka是107.72和Kb是43.09，是CIELAB坐标的比例因子。
ρλ＝波长λ下的光谱反射率，下标s是指目标涂料和b是指匹配涂料，和R(X/X0)，G(Y/Y0)，B(Z/Z0)优选对于标准观察者和等能量光谱计算。
4.耐久性根据其最终用途，涂料组合物的该可接受性因素可以是重要因素。一些着色剂比其它的着色剂更耐久。基于按经验的耐久性测试例如Florida暴露研究，可以给每种着色剂指定一个“耐久性指标”。可行着色剂组合中每种着色剂浓度-权重的指标之和可以用作该配方的耐久性指数。
5.成本根据其最终用途，该可接受性因素可以是也可以不是重要因素。例如，在汽车重修应用中，颜色匹配的耐久性和准确性远比涂料组合物的成本重要。此外，当与修理车体导致的人工成本相比时涂料组合物的成本就不太重要。因为不准确的颜色匹配增加了完成车体修理的人工成本和车体涂料的耐久性差可导致客户的抱怨，所以这些因素远比涂料成本重要。考虑到前面所述，在汽车重修中应用中得到的涂料组合物的成本，与其它因素例如颜色匹配的耐久性和准确性相比，将被认为不太重要。相反地，对于内墙壁涂料，该涂料通常不暴露于强目光或腐蚀性气氛，则耐久性因素不重要。只要批与批之间保持颜色一致性，那么颜色匹配的准确性也不用太担心。但对于墙壁涂料成本是重要因素。成分的成本和成分的密度可以储存在本发明的表征装置使用的计算机的数据库中，以计算来自配方的单位体积涂料的成本。
例如，汽车消费者通常需要良好的匹配，不考虑成本，而同时耐久性也很重要。因此，可赋予色差30的权重，曲线匹配接近性30的权重，条件等色25的权重，耐久性15的权重和成本0权重。
前述提供了可接收性值，配方*1为46.5，配方*2为193.6，配方3为257.5；这清楚地表明在汽车重修应用中应该使用配方*1。
表8示出了对于其中低成本是重要的情况的可能权重因素(导致选择配方*3；并且对于其中高耐久性是最重要的情况，造成选择配方*2。对于特定的消费者或对于涂料组合物的特定最终用途，这些权重可以调整。
注意，对于角度外观性颜色，色差、条件等色和光谱匹配的接近性应该在多个角度(优选3-5个)角度计算然后组合在一起。如果知道的话，可以根据使用者或消费者的偏好对角度进行权重分配。
表8耐久性和成本指数的计算
注释1.D.I.是指耐久性指标。
2.C.是指浓度。
3.A.F.是指可接受性因子。
4.B.C.是指平衡组分，例如溶剂和粘合剂聚合物。
5.每种成分的浓度乘以其耐久性指标得到每种成分的可接受性因子。
6.加和这些可接受性因子然后除以着色剂的总重量得到该配方的耐久性指数。
7.使用以美元表示的每0.2升的成本以使其大小与其它因素相一致。
表9
T.M.I.是指Tannenbaum条件等色指数表10
Rx是指配方*。
计算可接受性值的例子如表9所示，配方*1的CIE94ΔE＝0.08。对于“最优匹配”配方所指定的权重是30。那么CIE94ΔE可接受性是0.08×30＝2.4(列于表10中)。相似地，Reilly势可接受性是0.67×30＝20.1。PMT指数可接受性是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)。权重乘以可接受性因子然后全部加和得到配方*1的可接受性值为46.5。
如表10中所示，配方*2和配方*3可以相似的进行计算。当可接受性的标准是颜色匹配而不是成本或耐久性时，因为配方1的颜色匹配的可接受性值是最小的，所以选择配方1作为最优配方。
相似的计算表明，当成本更重要时配方*3是最优的而当耐久性更重要时配方*2是最优的。
本发明的方法还包括在所述装置的显示器屏幕上显示该最优可行组合，该最优可行组合具有最好的可接受性值，即对于特定的最终用途最低的可接受性值。
本发明的方法也包括使用常规混合器混合组分，例如列于最优可行组合中的着色剂、溶剂、粘合剂聚合物和添加剂，以制备匹配的涂料组合物。
本发明的方法也包括通过常规施用方法例如喷射、辊涂或浸涂将匹配涂料组合物施用于例如汽车车体的基质之上，以制造视觉上与目标涂层的外观匹配的匹配涂层。
根据本发明的方法制造或得到的匹配涂料组合物可以是OEM汽车涂料、重修汽车涂料、建筑涂料、工业涂料组合物、粉末涂料组合物、印刷油墨、喷墨油墨、指甲油、食物着色剂、眼影膏或染发剂。
本发明方法的另一个实施方案包括制造匹配的树脂，例如通过注塑、吹塑、滚塑、热成形或挤出加工的树脂，所述树脂具有特定的最终用途，例如汽车的仪表板、内门板或保险杠护挡；或消费品。该方法可以向配方设计师提供用于所述特定最终用途的最优的可行组合，例如最优可行组合中的组分当混合时产生匹配的树脂，该树脂当形成匹配的基质时在视觉上与目标基质的外观匹配，所述目标基质例如汽车内装饰或车体。
前述的方法还可包括
(a)将最优可行组合中的组分和树脂混合以制造匹配的树脂；和(b)将匹配的树脂加工成匹配的基质。
前述混合步骤可常规地通过如下步骤完成通过常规挤出机熔融和挤出所述组分得到匹配的树脂，然后将匹配的树脂转变为粉末或粒料的形式。
本发明还涉及用于制备用于特定最终用途的匹配涂料组合物的颜色表征装置。该装置包括(i)所述装置的分光光度计，例如常规多角度分光光度计或球几何分光光度计，该分光光度计具有底座，用于将所述分光光度计置于目标涂料的目标部分的上面；(ii)用于计算目标部分的目标颜色(L，a，b或L，C，h)值的装置；(iii)位于所述装置的计算机中的计算机可用的储存介质，所述介质具有驻留于其中的计算机可读的程序代码手段，所述计算机可读的程序代码手段包括(a)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表中选择一种或多种初步着色剂组合，以与所述目标颜色空间值相匹配；(b)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据颜色匹配标准确定每种所述初步着色剂组合中的每种所述已知着色剂的浓度，其中每种所述已知着色剂的所述浓度都进行优化以使每种所述初步着色剂组合的颜色值与所述目标颜色值最优匹配；(d)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机平衡所述初步着色剂组合以允许在所述匹配的涂料组合物中存在非着色剂组分以产生一种或多种可行的组合，所述可行组合根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行优化；和(e)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据用于所述特定最终用途的可接受性方程从所述可行组合中选择最优的可行组合，所述最优可行组合具有用于所述特定最终用途的最优可接受性值，其中所述已知着色剂和非着色剂组分当根据所述最优可行组合混合时产生所述匹配的涂料组合物，该涂料组合物当用作匹配涂料时视觉上与所述目标涂料的外观相匹配。
该装置还包括用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使计算机在该装置的显示器屏幕上显示该最优可行组合。
该装置还可进一步包括(a)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使计算机根据该最优可行组合产生信号来分配所述组分用于制造期望数量的匹配涂料组合物；(b)分配器，用于在容器中分配所述组分，该分配器与所述计算机相连；(c)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，从而一旦期望数量的匹配涂料组合物制备完成就使计算机产生一个信号；和(d)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使计算机产生一个信号给分配器以停止组分的分配。
该装置还可进一步包括用于混合分配于容器中的组分的混合器。
本发明的装置优选是可移动的装置，以使该装置的分光光度计能够容易地置于各种形状的基质例如汽车车体上。
通常，本发明的计算机可读程序代码手段可以存储在常规便携式计算机可用的存储介质上，例如CD-Rom，并且该计算机可读程序代码可以使用常规的编程软件编程，所述编程软件例如C++Builder，Version 5或Delphi，Version 6，都由位于Scotts Valley，California的Borland Corporation提供。
适合用于本发明的计算机可以是任何常规的可以配置来执行常规计算机程序代码的计算机/处理器，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提供的型号为DimensionTM4100使用位于Redmond，Washington的MicrosoftCorporation提供的Windows_XP操作系统的计算机。
本发明的方法也同样适用于使用这样一种计算机设置，其中该装置的计算机与主机相连通。应理解主机和该装置的计算机之间的连通可以通过调制解调器或通过网站站点进行。此外，已知着色剂储存列表的数据库可以在该装置计算机的存储装置上，也可以在主机的存储装置上。应理解，该装置的计算机和主机可以位于任何位置，比如例如该装置的计算机可以位于一个国家例如美国或其它国家，主机可以位于另一个国家例如加拿大或其它国家。另一选择是，主机可以位于一个国家例如美国或其它国家，该装置的计算机可以位于另一个国家例如加拿大或其它国家。还应进一步理解，主机可以与所使用的多个所述装置的计算机相连通。
权利要求
1.制备用于特定最终用途的匹配涂料组合物的方法，所述方法包括(i)用涂料表征装置的分光光度计在一组预设的波长下测量目标涂料的目标部分的反射率，从而绘出所述目标部分的目标光谱曲线；(ii)从所述目标部分的所述目标光谱曲线计算所述目标部分的目标颜色(L，a，b或L，C，h)值；(iii)根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表中选择一种或多种初步着色剂组合以与所述目标颜色值相匹配；(iv)根据颜色匹配标准确定在每种所述初步着色剂组合中的每种所述已知着色剂的浓度，其中每种所述已知着色剂的所述浓度都进行优化以使每种所述初步着色剂组合的颜色值与所述目标颜色值最优匹配；(v)平衡所述初步着色剂组合以允许在所述匹配的涂料组合物中存在非着色剂组分以产生一种或多种可行的组合，所述可行组合根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行了优化；和(vi)根据用于所述特定最终用途的可接受性方程从所述可行组合中选择最优的可行组合，所述最优可行组合具有用于所述特定最终用途的最优可接受性值，其中所述已知着色剂和非着色剂组分当根据所述最优可行组合混合时产生所述匹配的涂料组合物，该涂料组合物当用作匹配涂料时视觉上与所述目标涂料的外观相匹配。
2.权利要求1的方法，还包括在所述装置的显示器屏幕上显示所述最优可行组合。
3.权利要求1的方法，还包括混合所述最优可行组合的所述组分以制备所述匹配的涂料组合物。
4.权利要求1的方法，还包括在基质上施用所述匹配的涂料组合物以制造与所述目标涂层的外观在视觉上匹配的所述涂层。
5.权利要求4的方法，其中所述基质是汽车车体。
6.权利要求1的方法，其中所述匹配的涂料组合物是OEM汽车涂料、重修汽车涂料、建筑涂料、工业涂料组合物、粉末涂料组合物、印刷油墨、喷墨油墨、指甲油、食物着色剂、眼影膏或染发剂。
7.权利要求1的方法，其中每种所述初步着色剂组合包括1-7种所述已知着色剂。
8.权利要求1的方法，其中所述步骤(ii)包括(a)将一束已知强度的光射向所述目标部分；和(b)在所述一组预设的波长下在至少一个非镜面反射角顺序地测量所述目标部分的所述反射率。
9.权利要求1的方法，其中所述步骤(ii)包括(a)将一束或多束已知强度的光在至少一个入射角顺序地射向所述目标部分；和(b)在所述一组预设的波长下在某非镜面反射角顺序地测量所述目标部分的所述反射率。
10.由权利要求1的方法制造的匹配涂料组合物。
11.用于制备用于特定最终用途的匹配涂料组合物的颜色表征装置，所述装置包括(i)所述装置的分光光度计，该分光光度计具有底座，用于使所述分光光度计置于目标涂料的目标部分的上面；(ii)用于计算目标部分的目标颜色(L，a，b或L，C，h)值的装置；(iii)位于所述装置的计算机中的计算机可用的储存介质，所述介质具有驻留于其中的计算机可读的程序代码手段，所述计算机可读的程序代码手段包括(a)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表中选择一种或多种初步着色剂组合，以与所述目标颜色空间值相匹配；(b)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据颜色匹配标准确定每种所述初步着色剂组合中的每种所述已知着色剂的浓度，其中每种所述已知着色剂的所述浓度都进行优化以使每种所述初步着色剂组合的颜色值与所述目标颜色值最优匹配；(d)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机平衡所述初步着色剂组合以允许在所述匹配的涂料组合物中存在非着色剂组分以产生一种或多种可行的组合，所述可行组合根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行了优化；和(e)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据用于所述特定最终用途的可接受性方程从所述可行组合中选择最优的可行组合，所述最优可行组合具有用于所述特定最终用途的最优可接受性值，其中所述已知着色剂和非着色剂组分当根据所述最优可行组合混合时产生所述匹配的涂料组合物，该涂料组合物当用作匹配涂料时视觉上与所述目标涂料的外观相匹配。
12.权利要求11的装置，还包括用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机在所述装置的显示器屏幕上显示所述最优可行组合。
13.权利要求11的装置，还包括(a)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机根据所述最优可行组合产生信号来分配所述组分用于制造期望数量的所述匹配涂料组合物；(b)分配器，用于在容器中分配所述组分，所述分配器与所述计算机相连；(c)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，从而一旦所述期望数量的所述匹配涂料组合物制备完成就使所述计算机产生信号；和(d)用于配置计算机可读程序代码装置的手段，以使所述计算机给分配器产生信号以停止所述组分的分配。
14.权利要求13的装置，还包括用于混合分配于所述容器中的所述组分的混合器。
15.权利要求11的装置，其中所述装置是可移动的装置。
16.便携式计算机可用的储存介质，所述介质中储存有权利要求1的所述计算机可读程序代码手段。
17.权利要求8的便携式计算机可用储存介质，其中所述介质是CD-Rom。
18.权利要求11的装置，其中所述分光光度计是多角度分光光度计。
19.权利要求11的装置，其中所述分光光度计是球几何分光光度计。
20.制造用于特定最终用途的匹配树脂的方法，所述方法包括(i)用涂料表征装置的分光光度计在一组预设的波长下测量目标基质的目标部分的反射率，从而绘出所述目标部分的目标光谱曲线；(使用者操作的步骤)(ii)从所述目标部分的所述目标光谱曲线计算所述目标部分的目标颜色(L，a，b或L，C，h)值；(使用者操作步骤的一部分)(iii)根据组合的选择标准从储存的已知着色剂列表中选择一种或多种初步着色剂组合以与所述目标颜色值相匹配；(在装置/计算机中)(iv)根据颜色匹配标准确定在每种所述初步着色剂组合中的每种所述已知着色剂的浓度，以产生一种或多种所述已知着色剂的中间着色剂组合，其中每种所述中间着色剂组合都进行优化以与所述目标颜色值最优颜色匹配；(v)平衡所述中间着色剂组合以允许在所述匹配的涂料组合物中存在非着色剂组分以产生一种或多种所述已知着色剂的可行的组合，其中每种所述可行组合都根据为所述特定最终用途开发的混合和调整标准进行了优化；和(vi)根据用于所述特定最终用途的可接受性方程从所述可行组合中选择最优的可行组合，所述最优可行组合具有用于所述特定最终用途的最优可接受性值，其中所述最优的可行组合中的组分当混合时产生所述匹配的树脂，该树脂当作为匹配的基质形成时视觉上与所述目标基质的外观相匹配。
21.权利要求20的方法，还包括(a)将所述最优可行组合中的所述组分和树脂混合以制造所述匹配的树脂；和(b)将所述匹配的树脂加工成所述匹配的基质。
22.权利要求21的方法，其中所述加工步骤包括所述匹配树脂的注塑、吹塑、滚塑、热成形或挤出。
23.由权利要求20的方法制造的匹配树脂。
24.权利要求20的方法，其中所述匹配的基质是汽车的仪表板或内门板，所述目标基质是汽车内装饰。
25.权利要求20的方法，其中所述匹配的基质是汽车保险杠护挡，所述目标基质是车体。
全文摘要
本发明涉及使用基质上的目标涂料颜色的光谱测量值的方法和装置，所述基质例如被匹配的汽车车体。所述方法使用颜料混合物模型以产生匹配的涂料组合物，该涂料组合物当用作涂料时与目标涂料在外观上相匹配，而且还提供其它期望的涂料性质例如耐久性、光泽和粘合性。分析各种着色剂组合以产生与目标颜色的光谱曲线基本匹配的近似光谱曲线。然后使用着色剂优化函数来确定最优配方。该函数使用可接受性因素，例如基于颜色容许偏差公式的匹配接近性、条件等色指数、光谱曲线形状、成本和颜料耐久性。每个因素都根据组合物特定的最终用途指定权重。本发明的方法适合于制造用于汽车重修应用中的汽车重修涂料，其中对车体未破坏部分进行颜色匹配以制备匹配的重修涂料，然后该重修涂料可用于车体被修理的部分上。
文档编号G01N21/55GK1784592SQ200480011905
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月6日 优先权日2003年5月7日
发明者A·B·J·罗德里格斯, D·L·格里福斯, M·G·沃德, M·A·吉布森 申请人:纳幕尔杜邦公司
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