Bei der Verwendung von Farben und Anstrichmitteln für die industrielle Lackierung ist es wichtig, daß ein einmal vorgegebener oder ein vom Kunden gewünschter Farbton möglichst genau und gleichmäßig eingehalten wird, da dem menschlichen Auge auch kleinste Farbabweichungen auffallen. Insbesondere muf3 darauf geachtet werden, daß Farbabweichungen, die sich aufgrund unterschiedlicher Schichtdicken der Lackierung ergeben, nicht eine intoierabie Größe annehmen.

Die Beurteilung einer Farbe beruht dabei im wesentlichen auf der physiologischen Tatsache, daß im menschlichen Auge drei Arten von Rezeptoren mit unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten vorhanden sind, die grob den drei sog. Grundfarben Rot, Grün und Blau zugeordnet werden können (vgl. Glasurit-Handbuch Lacke und Farben, Vincentz Verlag Hannover 1984,11. Aufl., Seite 220ff). Um objektive Meßdaten ermitteln zu können, hat man nach statistischen Mittelungen Norm- spektralwertfunktionen x(X), y(X) und z (,) für die drei Empfindlichkeiten der Rezeptoren festgelegt (ClE-System, DIN 5033). Durch Integration eines beliebigen Farbspektrums f () mit diesen Norm- spektralwertfunktionen kann man die sog. Normfarbwerte X= |dS x(X) f(X), Y = JdS y(X) f(X), Z = #d# z(#) f(#) gewinnen, welche objektive Werte zur Charakterisierung des Farbspektrums f darstellen und als das Ausmaß der Erregung der drei Rezeptortypen im Auge veranschaulicht werden können.

Um das oben beschriebene Farbkoordinatensystem hinsichtlich des Abstandes zweier Farben Xi, Yi, Zi und X2, Y2, Z2 noch besser mit der menschlichen Empfindung in Einklang zu bringen, hat man weiterhin im CIELAB-System (DIN 6174) die Graben L*, a*, b* wie folgt definiert

(Xn, Yn, Zn sind die Koordinaten des zur Beleuchtung verwendeten <BR> <BR> <BR> Normlichtes) : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> L* = 116 (Y/Yn)1/3~ 16 <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> a* = 500 [(X/Xn)1/3 - (Y/Yn)1/3] <BR> <BR> b* = 200 [(Y/Yn)1/3 -(Z/Zn)1/3] Der Gesamtfarbabstand AE* zweier Farben ist dann im L*-a*-b*-System gegeben durch den euklidischen Abstand #E* = [(#L*)² + (Da*) 2+ Ob*21/2 Wenn in der Praxis das Farbtonverhalten eines Lackes beurteilt werden soll, dann werden nach dem derzeitigen Stand der Technik (z. B. in einem Verfahren nach der DE 196 40 376.6) visuell oder farbmetrisch Probelackierungen vermessen, um z. B. die Werte L*, a*, b* für verschiedene Schichtdicken der Lackierung und verschiedene Beobachtungswinkel zu bestimmen. Man erhalt somit eine große und schwer überschaubare Menge an Daten, aus denen abgeschätzt werden muß, ob der untersuchte Lack in seinem Anwendungsbereich eine ausreichende Konstanz des Farbtones aufweist. Insbesondere dürfen in der Praxis zwangstäufig auftretende Schwankungen der Schichtdicke der Lackierung z. B. auf einer Automobilkarosse nicht zu einer auffälligen Veränderung des Farbtones führen. Naturgemäß ist die geschilderte Einschätzung des Lackes anhand der großen Datenmenge aus den Probemessungen nur sehr schwer möglich und erfordert viel Aufwand und Erfahrung in der Auswertung. In jedem Falle ist das Ergebnis stark subjektiv und von den Fähigkeiten des Beurteilers abhängig.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Ermittlung der Farbtonstabiiität von Lacken zu entwickeln, welches ein aussagekräftiges, überschaubares und objektives Maß zur Verfügung stellt, das auch gut mit den Befunden aus einer Lackierlinie korreliert. Des weiteren soll ein

Verfahren zur Optimierung von Lackformulierungen in Hinblick auf die Farbtonstabilität angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ermittlung der Farbtonstabilität von Lacken getost, bei dem in einem ersten Schritt a) für verschiedene Schichtdicken SD der Gesamtfarbabstand AX = AX (SD) zwischen der Farbe bei der jeweiligen Schichtdicke SD und der Farbe bei einer vorbestimmten Schichtdicke SDo gemessen wird.

Demnach werden zunächst die Farbkoordinaten der Lackierung bei einer Referenzschichtdicke SDo bestimmt. Vorzugsweise wird diese Referenzschichtdicke SDo so gewählt, daß sie am Rand der in der Praxis auftretenden Schichtdickeschwankungen liegt. Wenn z. B. Schwankungen zwischen 10 und 20 um zu erwarten sind, wäre also SDo = 20 um (oder auch noch SD0 = 25 um) eine geeignete Wahl.

Sodann werden für andere Schichtdicken SD ebenfalls die Farbkoordinaten bestimmt, wobei die Zahl der vermessenen Schichtdicken individuell in Abwägung zwischen dem Aufwand der Messung und der gewünschten Genauigkeit des Ergebnisses festgelegt werden muß. Der Bereich der vermessenen Schichtdicken wird sich im wesentlichen mit dem Intervall der bei der Serienlackierung auftretenden Schichtdickeschwankungen decken (obiges Beispiel : 10-20 um).

Mit den Farbkoordinaten zu den Schichtdicken SD kann man dann einen Gesamtfarbabstand AX (SD) zu den Farbkoordinaten der Referenzschichtdicke SD0 bestimmen. Wenn die Farbkoordinaten z. B. im L*-a*-b*-System ausgedrückt werden, kann AX übereinstimmend mit der bekannten Definition AX = #E* := [(L*)² + (a*)2+ (b*)2]1/2 gewählt werden. Es sei indes ausdrücklich darauf hingewiesen, daß dies nur eine von mehreren möglichen Wahlen ist. Mit L*-a*-b*-Werten ließen sich z. B. ebenso die Größen AX = #C* := [a*²+b*²]½ - [a0*²+b0*²]½ oder

AX = #H* := [(#E*)² - (#L*)² - (#C*)²]½ verwenden.

Im Ergebnis erhält man somit aus Teilschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Schichtdicken-Abhängigkeit des Gesamtfarbabstandes AX (SD) (= Abstand zwischen der Farbe bei der Schichtdicke SD und der Farbe bei der Referenz-Schichtdicke SD0).

Im zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dann b) die Steigungen 6 (SD) = d AX/d SD als Kenngrößen für die Farbtonstabitität bei der Schichtdicke SD ermittelt.

Die Steigung o (SD) bei der Schichtdicke SD ist demnach die Ableitung des Gesamtfarbabstandes AX nach der Schichtdicke SD. Diese Steigung gibt an, wie stark die Farbe bei der Schichtdicke SD von der Schichtdickenänderung abhängt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die so ermittelte Kenngröße o (SD) besonders aussagekräftig in bezug auf die Farbtonstabilitat des Lackes ist. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß in ihr drei Farbkoordinaten (z. B. L*, a*, b*) zu einem einzigen Wert zusammengefaßt werden. Die Beurteilung der Farbtonstabiiität ist also nicht mehr der Erfahrung oder dem Gefühl eines Auswerters überlassen, sondern kann anhand einer objektiv und reproduzierbar bestimmbaren Kenngröße erfolgen.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorzugsweise so erfolgen, daß die Farbmaßzahlen L*, a*, b* mit einer geeigneten Apparatur unmittelbar gemessen werden und der Gesamtfarbabstand AX hieraus berechnet wird.

Die Messung des Gesamtfarbabstandes AX und/oder der Farbwerte L*, a*, b* kann unter verschiedenen Beobachtungswinkeln zwischen 0° und 180° vorgenommen werden, vorzugsweise unter 15°, 25°, 45°, 75° und 110°. Diese Vorgehensweise ist dann erforderlich, wenn der Farbeindruck eines Lackes von der Beobachtungs- und/oder Beleuchtungsrichtung abhängig ist. Letzteres ist bei vielen Lacken, insbesondere den sog.

Effektiackierungen der Fall.

Es hat sich in den Fällen der Winkelabhängigkeit gezeigt, daß aus den AXa ein (vorzugsweise geometrischer) Mittelwert AXgesamt gebildet werden kann, der ohne Einbußen an der Aussagekraft der Einzelwerte die Farbtonstabitität anzeigt. Anhand dieses Wertes AXgesamt kann die Steigung #gesamt(SD) bestimmt werden.

Alternativ ist es denkbar, daß die Kenngrößen #α(SD) bezüglich der Beobachtungswinkel oc gemittelt werden. Eine sehr empfindliche Kenngröße #max(α)(SD) ergibt sich weiterhin dann, wenn das Maximum von 6 über alle Beobachtungswinkel gebildet wird.

Weiterhin ist es möglich, daß die Kenngrößen #(SD) nicht für alle Schichtdicken SD getrennt ausgewertet werden. Auch hier ist es denkbar, die Kenngrößen über das interessierende Schichtdickenintervall zu mitteln, um so den Mittelwert <6> zu erhalten. Alternativ zur Mittelung könnte indes auch das Maximum Cmax (SD) von o über atte Schichtdicken SD im Intervall betrachtet werden. Beide Methoden liefern im Ergebnis eine einzige Zahl als Charakteristikum für die Farbtonstabilität des Lackes.

Diese oben geschilderten Vorteile lassen sich auch dann erzielen, wenn man in Schritt b) statt der Kenngröße #(SD)

b') die Grenzschichtdicke SD, ; m, bei der der Gesamtfarbabstand AX (SD) ein vorgegebenes Limit AXo unterschreitet, als Kenngrößen für die Farbtonstabilitat des Lackes ermittelt.

Bei dieser Methode entfällt von vornherein die Schichtdicken-Abhängigkeit der Kenngröße, und man erhält einen einzigen charakteristischen Zahlenwert SD, im. Dieser gibt anschaulich darüber Auskunft, ob im Bereich der praxisüblichen Prozeßschichtdicke ein farbtonstabiles Verhalten vorliegt. Liegt beispielsweise die praxisübliche Prozeßschichtdicke im Bereich von 12 bis 15 um, dann sollte SDtim < 12 um sein.

Das Limit AX0 wird in der Praxis so gewählt werden, daß innerhalb seiner Grenzen Farbabweichungen auf einem lackierten Gegenstand gerade noch toierabei wären. Wenn demnach die industrielle Lackierung Schichtdickeschwankungen in einem Intervall [SDmin, SDmax] erwarten läßt, so wird man z. B. SDo = SDmax wählen und die Farbtonstabilitat des Lackes als hinreichend betrachten, wenn sich in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Wert SD, im < SDmin ergibt.

Die Durchführung des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens mit Schritt b') kann vorzugsweise so erfolgen, daß die Farbmaßzahlen L*, a*, b* mit einer geeigneten Apparatur unmittelbar gemessen werden und der Gesamtfarbabstand AX hieraus berechnet wird.

Die Messung des Gesamtfarbabstandes AX und/oder der Farbwerte L*, a*, b* kann unter verschiedenen Beobachtungswinkeln zwischen 0° und 180° vorgenommen werden, vorzugsweise unter 15°, 25°, 45°, 75° und 110°. Diese Vorgehensweise ist dann erforderlich, wenn der Farbeindruck eines Lackes von der Beobachtungs- und/oder Beleuchtungsrichtung abhängig ist. Letzteres ist bei vielen Lacken, insbesondere den sog.

Effektlackierungen der Fall.

In den Fällen der Winkelabhangigkeit ist es denkbar, daß die Grenzschichtdicken SD, im, (x bez (jglich der Beobachtungswinkel oc gemittelt werden.

Es hat sich indes gezeigt, daß der höchste (= am nächsten bei SDo

gelegene) Wert SDIim,a als eine die Stabilität charakterisierende Größe angesehen werden kann. D. h., daß sie diejenige Schichtdicke angibt, die im Prozeß überschritten werden muß, um Farbtonstabilitat zu gewährleisten.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Optimierung einer Lackformulierung in bezug auf die Farbtonstabiiität in einem Schicht- dickenintervall [SDmin, SDmax].

Bei der Entwicklung neuer Lackformulierungen z.B. für die Serienlackierung von Automobilen ist auf zahlreiche Anforderungen zu achten. Eine davon ist, daß in dem Schichtdickenbereich, in dem die Lackierung in der Praxis aufgetragen wird, keine auffälligen und störenden Schwankungen des von der Schichtdicke abhängigen Farbtons auftreten.

Daher muß eine Lackformulierung gegebenenfalls solange verändert (optimiert) werden, bis sie eine ausreichende Farbtonstabilitat hat. Eine derartige Optimierung ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vereinfacht möglich. Bei diesem Verfahren werden a) mindestens zwei Varianten der Lackformulierung hergestellt, b) von jeder Variante die Kenngrofien 6 (SD) der Farbtonstabilitat im Schichtdickenintervall [SDmin, SDmax] mit einem oben beschriebenen Verfahren ermittelt, und c) diejenige Variante ais endgültige Lackformuiierung gewählt, weiche c1) den kleinsten Wert 6 (SD) auf dem Schichtdickenintervall [SDmin, SDmax] hat, oder c2) den kleinsten Mittelwert <6> über das Schichtdickenintervall [SDmin, SDmax] hat, oder c3) den kleinsten Maximalwert 6max(sD) auf dem Schichtdickenintervall [SDmin, SDmax] hat.

Das erfindungsgemäße Optimierungsverfahren erlaubt auf einfache, reproduzierbare und automatisierbare Weise, eine Lackformulierung zu optimieren. Dies gelingt insbesondere dadurch, daß es nur eine einzige Größe o verwendet, die unmittelbar als Optimierungskriterium (Zieigröße oder Kostenfunktion) verwendet werden kann.

Sofern die Kenngröße 6 wie oben beschrieben sogleich als Schichtdicken-Mittelwert oder als Maximalwert über ein Schichtdickenintervall definiert wurde, vereinfachen sich die Schritte c2) und c3) unmittelbar zur Auswahl der Lackformulierung mit dem minimalen 6.

Die Variation der Lackformulierungen kann so erfolgen, daß die Kenngröße o nach einem Gradientenverfahren mit Veränderungen der Lackformulierung minimiert wird.

Das erfindungsgemäße Optimierungsverfahren wird vorzugsweise so lange durchgeführt, bis der nach c1), c2) oder c3) herangezogene Wert 6 kleiner als 0,15 um~', vorzugsweise kleiner als 0,1 um~1, ist, wobei in diesem Falle 6 speziell über den Gesamtfarbabstand AE* im L*-a*-b*-System bestimmt wird. Für andere Definitionen von o lassen sich entsprechende Wertvorgaben ermitteln.

Selbstverständlich sind weitere Abwandlungen des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens denkbar. Insbesondere ist es auch möglich, dieses mit der Grenzschichtdicke SDlim als Optimierungsmaß durchzuführen, d.h. es wird diejenige Lackformulierung gesucht bzw. gewählt, die die besseren Werte von SDim hat. Abbruchkriterium der Optimierung wäre in diesem Fall das Erreichen eines Lackes, dessen SDlim zur Abdeckung des gesamten interessierenden Schichtdickenbereich führt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematisierten Verlauf des Gesamtfarbabstandes AE* (SD).

Fig. 2 zeigt einen gemessenen Verlauf.

In den Figuren ist auf der horizontalen Achse die Schichtdicke SD zwischen den Werten 0 und 25 um aufgetragen. Für industrielle Beschichtungen ist in etwa der Bereich zwischen 10 und 20 um interessant.

Auf der vertikalen Achse ist Gesamtfarbabstand AE (SD) aufgetragen, welcher in den Beispielen dem im L*-a*-b*-System definierten Wert #E*= [(#L*)² + (#a*)²+(#b*²]½ entspricht. Der Farbabstand ist auf die Farbe bei der Schichtdicke SDo bezogen, so daß die Farbabstandskurve bei SDo eine Nullstelle hat.

Ein vorgegebenes Limit AEo = 1 wird bei der Schichtdicke SDim überschritten. Oberhalb von SDlim wäre die Beschichtung also noch als ausreichend farbtonstabil zu betrachten.

Weiterhin stellt die Steigung a der (für einen Punkt beispielhaft eingezeichneten) Tangente an die AE*-Kurve eine erfindungsgemäße Kenngröße für die Farbtonstabilitat dar. Überschreitet diese Steigung einen vorgegebenen Wert auf dem interessierenden Intervall, so ist der Lack nicht ausreichend farbtonstabil und prozeßsicher verarbeitbar. Es hat sich herausgestellt, daß 6 kleiner als 0,15 um~1 sein sollte.

Figur 2 zeigt dieselbe Darstellung mit gemessenen Werten fur Basislacke, die in der Automobillackierung verwendet werden. In Hinblick auf eine gute Korrelation der gewonnenen Laborwerte mit den Ergebnissen im realen Einsatz an der Lackierlinie ist dabei darauf zu achten, daß im Meßverfahren der fragliche Basislack auf dem adäquaten Füller appliziert wird.