ES2223948T3 - Metodo para seleccionar una formulacion para una o mas capas de un revestimiento multicapa. - Google Patents

Abstract

Un método para seleccionar formulaciones de revestimiento para un revestimiento multicapa empleado para fines de reparaciones, comprendiendo el revestimiento multicapa un imprimador que se aplica a un sustrato, al menos un revestimiento base o superior y, opcionalmente, un revestimiento transparente, comprendiendo el método los siguientes pasos: u proporcionar una o más bases de datos de datos colorimétricos relacionados con una serie de formulaciones y/o relacionados con constituyentes para capas de revestimiento de imprimador y base o superior; u introducir los datos colorimétricos de un objeto a reparar en un ordenador que tenga acceso a la mencionada base de datos; u determinar de la formulación del imprimador y de las otras capas del revestimiento multicapa con ayuda de la base de datos, de forma que el color resultante del revestimiento multicapa a aplicar coincida con el color del objeto a reparar usando la cantidad más pequeña posible de material de revestimiento.

Description

Método para seleccionar una formulación para una o más capas de un revestimiento multicapa.

El invento pertenece a un método de selección de formulaciones de revestimientos para un revestimiento multicapa empleado en reparaciones. Revestimientos multicapa de este tipo constan típicamente de un imprimador que se aplica sobre un sustrato y al menos de una capa de revestimiento. En el caso de la reparación de coches, la capa superior es generalmente un revestimiento transparente, la capa o capas que se sitúan por debajo se suelen llamar revestimientos de base. Si no se emplea un revestimiento transparente, la capa superior se denomina generalmente revestimiento superior. Las formulaciones de las capas de imprimador y transparente se determinan de forma que el color resultante del revestimiento multicapa curado sea muy parecido al color del objeto a reparar, por ejemplo un coche, al tiempo que se minimiza la cantidad de material de revestimiento necesario.

El documento WO 97/43052 describe un método de selección de imprimador que usa un imprimador gris que tiene una reflectancia en su estado seco que es la misma que la reflectancia del revestimiento superior, medida a la longitud de onda de mínima absorción del revestimiento superior. Sólo se adapta el tono gris del imprimador al color del revestimiento base.

Además, es conocido el empleo de imprimadores coloreados, tales como los imprimadores Colourbild®, comercializados por Akzo Nobel Coatings, Sassenheim, Holanda. Se selecciona un imprimador que tiene una coincidencia de color, hasta un cierto grado, con el color del objeto a reparar. A continuación, se puede aplicar un revestimiento superior o base que coincida con el color del coche a reparar. Debido a la gran similitud de color del imprimador, se necesita una cantidad reducida del revestimiento superior o del revestimiento base. Una desventaja de este sistema es que hay sólo un número limitado de colores de imprimador disponibles. Este número limitado de colores disponible, sin embargo, todavía requiere un espacio de almacenamiento considerable.

La patente US 4.552.780 describe un método de aplicación de un revestimiento superior con poder de cubrición incompleto sobre un revestimiento intermedio coloreado. No se incluye ninguna sugerencia para seleccionar una combinación de un imprimador y un revestimiento de base o superior que coincidan en su conjunto con el color original de un objeto a reparar.

El objeto del invento es proporcionar un método como el que se describe en el párrafo inicial que permita una reducción adicional de la cantidad de material de revestimiento que se requiere para una cubrición completa.

El objeto del invento se consigue por medio de un método, que consta de los siguientes pasos:

\bullet

suministrar una o más bases de datos de datos colorimétricos relacionados con una serie de formulaciones y/o relacionados con constituyentes para imprimadores y para las capas de revestimiento de base y superior;

\bullet

introducir los datos colorimétricos de un objeto a reparar en un ordenador que tenga acceso a la mencionada base de datos;

\bullet

determinar las formulaciones del imprimador y de las otras capas del revestimiento multicapa con ayuda de la base de datos, de forma que el color resultante del revestimiento multicapa a aplicar coincida con el color del objeto a reparar usando la cantidad más pequeña posible de material de revestimiento.

De esta forma, la cantidad de material de revestimiento requerida puede reducirse adicionalmente, mientras que la coincidencia con el color del objeto a reparar sea como mínimo tan similar como la de la técnica anterior.

La formulación preferida puede determinarse por la selección a partir de una serie dada de formulaciones predeterminadas, o por cálculo de la formulación preferida a partir de una serie de datos de constituyentes disponibles. Estos constituyentes pueden incluir pinturas base, aglomerantes, pastas de pigmentación, viradores, etc. Algunos de los constituyentes, como los viradores, pueden usarse en las formulaciones de imprimador, así como en las formulaciones de revestimiento de base o superior.

Si la formulación se determina por cálculo en base a los datos colorimétricos de los constituyentes disponibles, las formulaciones se pueden producir in situ.

Los datos colorimétricos de la muestra pueden, por ejemplo, suministrarse por medio de la entrada de un código de color que no sea ambiguo. Alternativa, o adicionalmente, los datos colorimétricos pueden proporcionarse por medio de un dispositivo de medida de color, tal como un espectrofotómetro o un dispositivo relacionado. Un dispositivo apropiado es, por ejemplo, el sistema Automatchic®, disponible de Akzo Nobel Coatings en Sassenheim, Holanda. Otros dispositivos apropiados incluyen un MacBeth Colour-Eye® 3000, un espectrofotómetro de especificación manual BYK-Gardner® 9300, y un espectrofotómetro X-Rite® MA-58. Los datos colorimétricos pueden suministrarse en combinación con la marca registrada del coche a reparar, si así se desea.

Preferiblemente, se usa como datos colorimétricos los parámetros L*, a*, b* del sistema CIE Lab como se propone por la Commission Internationale d'Eclairage (CIE). El parámetro "a*" está situado en un eje rojo-verde, el parámetro "b*" está situado en un eje amarillo-azul, mientras que el parámetro "L*" está situado en un eje de la claridad. Sin embargo, si se desea, se puede usar también sistemas de coordenadas de color alternativos, tales como el sistema CIE Luv.

Si el color se calcula, por ejemplo, a partir de una serie de datos de constituyentes disponibles, se pueden usar los parámetros K y S de acuerdo con la teoría de Kubelka y Munk (P. Kubelka y F. Munk, "Ein Beitrag zur Optik der Farbanstriche," Z. tech. Physik., Ed. 12, página 593, 1931) para determinar la formulación del imprimador o del revestimiento base. El parámetro K representa el factor de absorción. El parámetro S es el factor de difusión.

El método de selección de acuerdo con el invento puede emplearse para la formulación del imprimador sólo, en combinación con el uso de un revestimiento superior o de una revestimiento base que coincida con el color del objeto a reparar. Sin embargo, se prefiere seleccionar la formulación de más capas, preferiblemente de todas las capas del revestimiento multicapa, de forma que el color resultante del revestimiento multicapa total a aplicar coincida con el color de la muestra. De esa forma, se optimiza el revestimiento multicapa en su conjunto. Debido a que no se requiere un poder de cubrición completa de la capa de acabado, el color de las capas inferiores puede ser visible todavía y tener su efecto en el color resultante. Se pueden usar combinaciones de pigmentos que sean difícilmente miscibles. Por ejemplo, una primera capa de revestimiento base puede estar formada por pigmentos de efecto, tales como pigmentos metálicos y pigmentos perlados, mientras que una segunda capa de revestimiento base o capa de revestimiento superior está formada por pigmentos de colores lisos. Debido al hecho de que no hace falta que el revestimiento base o el revestimiento de acabado tengan un poder de cubrición completa, y a que las capas inferiores pueden ser hasta cierto punto visibles, se pueden formar colores que no podrían reproducirse cuando se usa un revestimiento base o un revestimiento superior como única capa coloreada.

Debido a que la coincidencia de color del objeto reparado y de la muestra original debería ser lo mayor posible desde diferentes ángulos de observación e iluminación, se prefiere medir los datos colorimétricos del objeto a reparar en ángulos diferentes, de forma que la base de datos contenga datos relacionados con los datos colorimétricos de la composición que puedan ser seleccionados y determinados en esos ángulos. Se prefiere que el número de ángulos sean tres o más.

Se encuentran ventajas adicionales si se selecciona o calcula una formulación de imprimador mezclada con viradores de revestimiento superior o base. De esta manera, puede reducirse el número de formulaciones de imprimador.

El invento se ilustra con más detalle por medio de los siguientes ejemplos.

Ejemplo 1

La figura 1 del dibujo que se acompaña muestra un diagrama de bloques de un sistema de selección de imprimador de acuerdo con el presento invento. Incluye un colorímetro portátil 1 de un tipo conocido como tal. El colorímetro 1 se usa para medir el color y para determinar los valores L*, a*, b* del revestimiento de un coche a retocar con fines de reparación. El colorímetro 1 incluye un sensor 2, una unidad de procesamiento de datos 3 para el procesamiento de los datos medidos, una pantalla de visualización 4 que puede ser, por ejemplo, la pantalla de un ordenador personal, para la presentación al usuario de los valores L*, a* y b* determinados, y un interfaz 5 para comunicar los valores L*, a* y b* a un ordenador 6. Después de medir el color del coche, el colorímetro 1 se conecta al ordenador 6 por medio de una conexión 7, que puede ser un cable o inalámbrica, por ejemplo, por medio de una transmisión de infrarrojos. El ordenador 6 sirve, por un lado, para controlar una máquina de mezcla de colores 9 por medio de un interfaz 8 y, por otro lado, para comunicar con un dispositivo de procesamiento de datos central 13 a través de un módem 10, una línea telefónica 11 y un segundo módem 12. Esta conexión puede ser una conexión de Internet u otra conexión de red, o puede ser simplemente una conexión bilateral temporal o permanente. El dispositivo de procesamiento de datos central 13 tiene acceso a una primera base de datos 14 que contiene los valores L*, a* y b* de una serie de formulaciones de color, que incluye todas las formulaciones de imprimador disponibles y una serie de formulaciones de revestimiento base, y acceso a una segunda base de datos 15 que contiene los valores de K y S de las formulaciones de imprimador y de una serie de pastas de pigmentación para el tinte adicional de las formulaciones estándar de imprimador y/o los viradores del capas de revestimiento base, si así se desea.

Cuando se mide el color de un coche a retocar, los datos de entrada se generan por medio del sensor 2 del colorímetro 1 y se pasan a continuación a la unidad de procesamiento de datos 3 del colorímetro para la determinación de los valores L*, a* y b*. Estos valores se muestran en la pantalla de visualización 4 del colorímetro 1. El usuario puede comprobar los valores L*, a* y b*, repitiendo la medición y comparando los valores mostrados. Después de la medición, el usuario puede transportar el colorímetro 1 al ordenador 6, y conectar el interfaz 5 del colorímetro 1 al ordenador 6 por medio del cable de conexión 7. Tras la conexión, la unidad de procesamiento 3 envía los valores L*, a* y b* al ordenador 6. A petición del usuario, el ordenador 6 abre una conexión de intercambio de datos con el dispositivo de procesamiento central 13 a través de los módems 8 y 10 y de la línea de comunicación 9. El dispositivo de procesamiento de datos central 13 ejecuta un programa que calcula, para una serie de imprimadores formulados previamente, la diferencia dEab entre los valores L*, a* y b* medidos del color original del coche que se intenta reproducir, por un lado, y los valores L*, a* y b* de un sistema que contiene un revestimiento base que coincide con el color original del coche, aplicada sobre la capa del imprimador que se ha calculado, por otro lado. Para cada imprimador se calcula el espesor mínimo de la capa de revestimiento base que se necesita para una cubrición completa. Se selecciona la formulación que proporciona el menor espesor mínimo de capa. Si este mínimo espesor de capa es más bajo que el límite predefinido, la formulación del imprimador seleccionado se comunica al ordenador 6, que a su vez pasa la formulación a la máquina de mezcla de color 9. La máquina de mezcla de color 9 es un aparato estándar conocido como tal, y se emplea para preparar formulaciones de imprimador a partir de un número limitado de pinturas base y una serie de pastas de pigmentación. De acuerdo con los datos obtenidos del dispositivo de procesamiento de datos central 13, la máquina de mezcla de color 9 mezcla la pintura base requerida con las pastas de pigmentación requeridas, y proporciona la formulación del imprimador seleccionado. Si el espesor de capa mínimo es más alto que el límite preestablecido, el dispositivo de procesamiento de datos central 13 lee los valores K y S del imprimador seleccionado a partir de la segunda base de datos 15, los combina con los valores K y S de una o más pastas de pigmentación, calcula los valores L*, a* y b* de una mezcla de la formulación del imprimador seleccionado y de la pasta de pigmentación adicional, y a continuación calcula el espesor de capa mínimo necesario para una cubrición completa. La formulación consistente en la formulación del imprimador seleccionado y los colorantes adicionales se formula de forma iterativa, de forma que el espesor de capa mínimo resultante esté por debajo del límite preestablecido. Una vez pasado el límite, la formulación adaptada se comunica al ordenador 6 y, a continuación, se pasa a la máquina de mezcla de color para la producción de la nueva formulación del imprimador.

Ejemplo 2

Ejemplos comparativos A, B y C

Los cálculos siguientes demuestran que el espesor del revestimiento base que se aplica cuando se retoca un coche se reduce cuando se selecciona un imprimador de acuerdo con el presente método, en comparación con un imprimador blanco convencional, o en comparación con un imprimador gris que tenga una reflectancia en estado seco coincidente con la del revestimiento superior, medida a la longitud de onda de mínima absorción del revestimiento superior.

La puerta de un coche rojo necesita ser retocada después de haber sufrido daños. Se selecciona un revestimiento base que coincida con el color original del coche. El color del revestimiento base se representa por los valores K y S y el espectro de reflexión, de acuerdo con el modelo de cubrición de Kubelka Munk, que se da en la Tabla 1.

TABLA 1 Valores K y S y espectro de reflexión del revestimiento base

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El sistema de selección del imprimador empleado también incluye un ordenador que tiene acceso a una base de datos de los valores K y S correspondientes a una serie de viradores. Los imprimadores se pueden formular en base a esta base de datos. La base de datos puede incluir, por ejemplo, las siguientes tres formulaciones de viradores, que se caracterizan por sus valores K y S.

TABLA 2 Formulaciones de viradores

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Para los Ejemplos Comparativos A y B, se formularon imprimadores, uno blanco y otro negro, en base al virador blanco puro y al virador negro puro de la Tabla 2, respectivamente. Para el Ejemplo Comparativo C se formuló una imprimador gris en base a una mezcla de los viradores blanco y negro, de acuerdo con el método de la técnica anterior del documento WO 97/43052. Para la formulación de este imprimador gris se determinó en primer lugar la longitud de onda correspondiente al valor K mínino del revestimiento base. De acuerdo con la Tabla 1, esta longitud de onda es de 660 nm. La reflexión a esta longitud de onda es R = 0,669. Se seleccionó una formulación de imprimador gris, una mezcla de 98% del virador blanco y un 2% del virador negro de la Tabla 2, con aproximadamente la misma reflexión, exactamente R = 0,67.

Para el Ejemplo 2, se formularon una serie de tres imprimadores rojos en base a los viradores de la Tabla 2. La primera formulación del imprimador rojo era una mezcla de 60% del virador blanco y 40% del virador rojo. El segundo imprimador rojo era una mezcla de 35% del virador blanco y 65% del virador rojo. El tercer imprimador rojo era una mezcla de 10% del virador blanco y 90% del virador rojo. El tercer imprimador dio el valor dEab más bajo relativo a los valores L*, a* y b* del revestimiento de cubrición de la Tabla 1.

Se calculó el espectro de reflectancia para cada imprimador. La fórmula para el cálculo de los valores de reflexión teóricos R_{t} para capas de cubrición y de no cubrición, usando el modelo del Kubelka-Munk para sólidos, es como sigue:

R_{t} (\lambda)= \frac{(A+B)*((A-B) - R_{g} (\lambda))e^{-2BS(\lambda)D} -((A+B) - R_{g} (\lambda))* (A-B)}{((A-B) - R_{g} (\lambda))e^{-2BS(\lambda)D} -((A+B) - R_{g} (\lambda))}

en la que:

A	= K(\lambda)/S(\lambda)+1
B	= ((K(\lambda)/S(\lambda))^{2} + 2* K(\lambda)/S(\lambda))^{0.5}
D	= espesor de la capa
\Lambda	= longitud de onda
R_{t}(\lambda)	= valor teórico de reflectancia

R_{g}(\lambda)	= reflectancia de fondo
S(\lambda)	= factor de difusión del revestimiento a la longitud de onda \lambda
K(\lambda)	= factor de absorción del revestimiento a la longitud de onda \lambda

Los valores de reflexión de las formulaciones de imprimador fueron los que se muestran en la Tabla 3, en la que R_{blanco} es la reflexión del imprimador blanco del Ejemplo Comparativo A, R_{negro} es la reflexión del imprimador negro del Ejemplo Comparativo B y R_{gris} es la reflexión del imprimador gris del Ejemplo Comparativo C. R_{rojo1}, R_{rojo2} y R_{rojo3} son las reflexiones de los imprimadores del Ejemplo 2.

TABLA 3 Valores de reflexión de los imprimadores (cubrición)

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Para la determinación de los valores L*, a* y b* de los imprimadores, se puede escoger un espesor de capa muy sustancial D, que simplifica la fórmula del modelo de cubrición de Kubelka Munk a R_{t}(\lambda) = A - B, siendo A y B los definidos anteriormente. Los valores L*, a* y b* pueden calcularse de los valores R_{t}(\lambda), de una forma de sobra conocida por los expertos, como se describe en cualquier libro de referencia estándar de medición del color, por ejemplo, en Measuring Colour, de R.W.G. Hunt, Capítulo 2, 1987, Ellis Horwood Ltd., Chichester, ISBN 0-7458-0125-0, que con ello se incorpora como referencia.

La diferencia de color entre dos colores diferentes, expresada como dEab, se calcula de la forma siguiente:

dEab = \sqrt{(dL^{2} + da^{2} + db^{2})}

en la que dL* es la diferencia de los valores de L*, da* es la diferencia de los valores de a* y db* es la diferencia de los valores de b*. Basándonos en esta ecuación y en el modelo antes mencionado de Kubelka Munk, se puede calcular el mínimo espesor de la capa re revestimiento base D necesario para la cubrición completa para cada uno de los imprimadores. La cubrición completa se define como el grado de cubrición dado por una diferencia de color dEab =
0,1 en comparación con una capa de espesor infinito del mismo revestimiento base.

Se calculó en el Ejemplo 2 que el primer imprimador rojo requeriría un espesor de capa de revestimiento base de 6,4 \mum, mientras que el segundo imprimador rojo requeriría un espesor de capa de revestimiento base de 14,2 \mum, y el imprimador 3 requeriría un espesor de capa de revestimiento base de 16,4 \mum. En consecuencia, se seleccionó el primer imprimador rojo.

En el Ejemplo Comparativo A, se calculó que el espesor mínimo requerido de la capa de revestimiento base en el imprimador blanco era de 16,1 \mum. Esto significa que se necesitan aproximadamente 2,5 veces más de revestimiento base para el mismo grado de cubrición. La diferencia era incluso mayor cuando se comparó con el imprimador negro del Ejemplo Comparativo B, que requería un espesor mínimo de capa de revestimiento base de 18,8 \mum. El imprimador gris del Ejemplo Comparativo C requería un espesor mínimo de la capa de revestimiento base de 10,3 \mum, todavía alrededor de 1,6 \mum superior al espesor de la capa de revestimiento base cuando se aplica el método de acuerdo con el invento.

Claims (7)

1. Un método para seleccionar formulaciones de revestimiento para un revestimiento multicapa empleado para fines de reparaciones, comprendiendo el revestimiento multicapa un imprimador que se aplica a un sustrato, al menos un revestimiento base o superior y, opcionalmente, un revestimiento transparente, comprendiendo el método los siguientes pasos:

\bullet

proporcionar una o más bases de datos de datos colorimétricos relacionados con una serie de formulaciones y/o relacionados con constituyentes para capas de revestimiento de imprimador y base o superior;

\bullet

introducir los datos colorimétricos de un objeto a reparar en un ordenador que tenga acceso a la mencionada base de datos;

\bullet

determinar de la formulación del imprimador y de las otras capas del revestimiento multicapa con ayuda de la base de datos, de forma que el color resultante del revestimiento multicapa a aplicar coincida con el color del objeto a reparar usando la cantidad más pequeña posible de material de revestimiento.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la formulación se determina seleccionando una serie dada de formulaciones predeterminadas.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la formulación se determina calculando una serie de datos de constituyentes disponibles, por ejemplo los valores K y S.

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se selecciona o se calcula un imprimador para que coincida lo más posible con el color del objeto a reparar.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos colorimétricos del objeto a reparar se miden desde varios, preferiblemente tres o más, ángulos, y porque la base de datos consta de datos relacionados con los datos colorimétricos de la composición a seleccionar o determinar en esos ángulos.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se selecciona o calcula un imprimador mezclado con viradores en la capa superior o base.

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos colorimétricos de la base de datos contienen los parámetros L*, a* y b* de acuerdo con el sistema CIE Lab.