专利名称：颜料取向估计方法
技术领域：
本发明涉及估计在涂层中存在的颜料的取向的颜料取向估计方法。
背景技术：
为了确保稳定的涂层质量，需要了解当涂料特性和/或涂饰(painting)条件改变时涂层外观如何变化。在涂层外观中，涂层中的颜料的取向最为重要。日本专利申请公开2005-147875 (JP-A-2005-14787O描述了一种估计颜料取向的方法。在该方法中，制备在不同的涂料条件和/或不同的涂饰条件下涂饰的多个涂饰板。 然后，从每个涂饰板的切片(cut piece)获得涂层中的颜料的位置信息，并从位置信息计算颜料相对于涂层表面的倾斜。日本专利申请公开2006-218425 (JP-A-2006-218425)描述了一种估计涂覆结果的方法。在该方法中，制备多个涂饰测试板，并测量和在数据库中存储每个测试板的视觉特性值。然后，使用数据库，并对数据库进行多元回归分析(multiple regression analysis)。此外，日本专利申请公开2004-152000 (JP-A-2004-152000)描述了一种用于涂饰外观的图像模拟方法的技术。在该图像模拟方法中，输入涂层中的生色材料(coloring material)的设置，以计算实际涂饰对象的着色状态，并以图像显示实际涂饰对象的计算出的着色状态。在JP-2005-147875中描述的技术的情况下，存在涂料条件和涂饰条件的许多组合，此外，要花费时间去调整估计条件、调整涂饰室的温度和湿度或调整涂料。由此，通过逐一制备涂饰板来估计外观的方法费时又费力，导致成本增加。当像JP-A-2006-218425中描述的技术的情况一样限制估计片的数目时，存在在预料外的环境条件下难以检测故障的问题。当增加估计片的数目时，则存在需要很长时间来进行估计的问题。于是，在JP-A-2004-152000中描述的技术是输入指定的生色材料设置(颜料的取向)，但该技术不估计颜料的取向。如上所述，对涂层进行干燥的过程对于颜料的取向是重要的；然而，还不存在考虑到干燥过程的用于估计颜料取向的方法。
发明内容
本发明提供了一种颜料取向估计方法，该方法能够精确地并容易地估计依赖于涂料特性和/或涂饰条件的涂层中的颜料的取向。本发明的第一方面涉及一种估计涂层中的颜料的取向的颜料取向估计方法。所述方法包括设定在施加涂料时的所述颜料的取向；以及基于在所述涂料的干燥过程中所述涂料沿所述涂层的厚度方向的收缩速率梯度，计算在从施加所述涂料时起经过了预定的时间段时的时刻的所述颜料的取向。通过本发明的上述方面，设定施加涂料时的颜料的取向，并且基于在所述涂料的干燥过程中所述涂料沿所述涂层的厚度方向的收缩速率梯度，计算在从施加所述涂料时起经过了预定的时间段的时刻的所述颜料的取向。由此，例如，通过将颜料被分散在涂料中的状态假定为在粘性流体中存在回转椭圆体(spheroid)的状态、并应用其中在流体中存在的回转椭圆体由于流体的流动的速度差而旋转的运动模型，可以精确并容易地估计依赖于涂料特性和涂饰条件的颜料的取向。本发明的第二方面涉及一种估计涂层中的颜料的取向的颜料取向估计方法。所述方法包括设定涂料的特性和涂饰条件的第一步骤；设定施加所述涂料时的所述颜料的取向且将施加所述涂料时的时刻设定为零的第二步骤；使所述时刻前进(advance) —个单位时间的第三步骤；以及基于在所述涂料的干燥过程中所述涂料沿所述涂层的厚度方向的收缩速率梯度，计算在前进一个单位时间的时刻所述颜料的取向的第四步骤。通过本发明的上述方面，设定涂料的特性和涂饰条件，设定所述涂料被施加时的所述颜料的取向，并且基于在干燥所述涂料的过程中所述涂料沿所述涂层的厚度方向的收缩速率梯度，计算在前进一个单位时间的所述颜料的取向。由此，例如，通过将颜料被分散在涂料中的状态假定为在粘性流体中存在回转椭圆体的状态、并应用其中在流体中存在的回转椭圆体由于流体的流动的速度差而旋转的运动模型，可以精确并容易地估计依赖于涂料的特性和涂饰条件的在前进了一个单位时间的时刻颜料的取向。根据上述第二方面的颜料取向估计方法还可包括在所述第四步骤之后确定所述涂层是否已经干燥的第五步骤，其中当在所述第五步骤中确定所述涂层尚未干燥时处理返回到所述第三步骤，并且重复所述第三步骤和所述第四步骤，直到在所述第五步骤中确定所述涂层已经干燥。通过这样做，可以计算在干燥的涂层中的颜料的取向。具体而言，重复第三步骤和所述第四步骤，直到在第五步骤中确定涂层已经干燥，因此可以在考虑了从施加涂料时起到涂层已经干燥时即时变化的诸如涂料的粘度和颜料的位置的情形的情况下计算颜料的取向。因此，可以精确地估计在干燥的涂层中的颜料的取向。可以基于所述涂料的特性和涂饰条件而计算所述涂层的所述收缩速率梯度。于是，可以使用确定回转椭圆体在粘性流体中的旋转状态的数学表达式计算所述颜料的取向。通过这样做，使用确定回转椭圆体在粘性流体中的旋转状态的数学表达式计算颜料的取向。由此，可以计算依赖于涂层沿涂层厚度方向的收缩的每种颜料的旋转角度的变化。因此，可以精确并容易地估计颜料的取向。根据本发明的各方面，通过将颜料被分散在涂料中的状态假定为在粘性流体中存在回转椭圆体的状态、并应用其中在流体中存在的回转椭圆体由于流体的流动的速度差而旋转的运动模型，可以精确并容易地估计依赖于涂料的特性和涂饰条件的颜料的取向。
通过以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的上述和其他目标、特征以及优点将变得显而易见，其中相似的标号用于表示相似的要素，其中图1为示例了根据本发明的实施例的颜料取向估计方法的流程图；以及图2A和2B为示例了由涂层的干燥收缩导致的颜料取向改变的图3为示例了作用在粘性流体中的回转椭圆体上的力的垂直截面图；图4为示例了涂层的沿厚度方向的收缩速率梯度的图；以及图5为示出了在施加涂料时的颜料取向的数据以及通过颜料取向估计方法估计的在涂层干燥之后的颜料取向的数据的图。
具体实施例方式如上所述，需要了解在涂料的特性和/或涂饰条件改变时涂层外观如何改变。而且，在涂层外观中，颜料的取向最为重要。例如，在铝颜料的情况下，颜料取向越是平行于涂饰表面对准，则金属色的外观越佳。因此，通过在计算机上估计颜料的取向，可以省去用于测试实际制备的涂饰板的外观的时间和努力。通过在计算机上执行用于估计颜料取向的程序来实施根据本实施例的颜料取向估计方法。图1为示例了根据本发明的实施例的颜料取向估计方法的流程图。首先，在步骤 SlOl中，设定涂料的特性、涂饰条件等的参数(第一步骤)。然后，在步骤S102中，设定在涂料施加时的状态(涂层初始状态)，并将涂料施加时的时刻设定为零(t = 0)(第二步骤)。表1为在步骤SlOl和步骤S102中设定的参数等的实例的列表。例如，将(1)反光材料(reflective material)尺寸范围，(2)反光材料尺寸(μ m)，(5)每单位面积的涂料量，(8)溶剂比重，(11)反光材料平均直径(ym)等设定为参数。而且，将指示出涂料施加时的颜料取向的⑶取向角范围(1 )、⑷颜料的取向角(度)等设定为涂料初始状态。表 权利要求
1.一种估计涂层中的颜料的取向的颜料取向估计方法，包括 设定在施加涂料时的所述颜料的取向；以及基于在所述涂料的干燥过程中所述涂料沿所述涂层的厚度方向的收缩速率梯度，计算在从施加所述涂料时起经过了预定的时间段时的时刻的所述颜料的取向。
2.一种估计涂层中的颜料的取向的颜料取向估计方法，包括 第一步骤，其设定涂料的特性和涂饰条件；第二步骤，其设定在施加所述涂料时的所述颜料的取向且将在施加所述涂料时的时刻设定为零；第三步骤，其使所述时刻前进一个单位时间；以及第四步骤，其基于在所述涂料的干燥过程中所述涂料沿所述涂层的厚度方向的收缩速率梯度，计算在前进一个单位时间的时刻时所述颜料的取向。
3.根据权利要求2的颜料取向估计方法，还包括在所述第四步骤之后的第五步骤，其确定所述涂层是否已经干燥，其中当在所述第五步骤中确定所述涂层尚未干燥时，处理返回到所述第三步骤，且重复所述第三步骤和所述第四步骤，直到在所述第五步骤中确定所述涂层已经干燥为止。
4.根据权利要求1到3中任一项的颜料取向估计方法，其中基于所述涂料的特性和涂饰条件而计算所述收缩速率梯度。
5.根据权利要求1到4中任一项的颜料取向估计方法，其中使用确定回转椭圆体在粘性流体中的旋转状态的数学表达式来计算所述颜料的取向。
全文摘要
设定在施加涂料(12)时的颜料(11)的取向；以及基于在所述涂料的干燥过程中所述涂料(12)沿涂层的厚度方向的收缩速率梯度，计算在从施加所述涂料时起经过了预定的时间段时的时刻(t)的所述颜料(11)的取向。由此，通过将颜料(11)被分散在涂料(12)中的状态假定为在粘性流体中存在回转椭圆体的状态并应用其中在流体中存在的回转椭圆体由于流体的流动的速度差而旋转的运动模型，来估计依赖于涂料的特性和涂饰条件的颜料(11)的取向。
文档编号G01N33/32GK102365548SQ201080014655
公开日2012年2月29日 申请日期2010年3月18日 优先权日2009年4月23日
发明者渡边明弘, 笠井隆志, 西村彰 申请人:丰田自动车株式会社