[发明专利]基于Kubelka-Munk理论计算颜料遮盖力的方法

摘要

本发明公开了一种基于Kubelka-Munk理论计算颜料遮盖力的方法。该方法仅需要制作并测量某一膜层厚度下黑基底和白基底的颜料涂层，再根据Saunderson修正和Kubelka-Munk理论计算散射系数Sλ和吸收系数Kλ，进而循环计算得求得膜层厚度dZ，其对应的ΔE*ab约等于1，最终计算得颜料的遮盖力Z。该方法具有测试时间短(只需制作某一膜层厚度下的颜料涂层)，结果客观可靠，精度高，适用黑白和彩色颜料等优点，且可通过计算机编程实现自动、快速地计算颜料遮盖力Z。

主权项

一种基于Kubelka‑Munk理论计算颜料遮盖力的方法，其特征在于包括以下步骤：1)将所需测量遮盖力的颜料和应用体系中其他组分(如树脂、添加剂等)按照该应用体系通用的方法进行研磨混合，假定颜料的质量百分比为n％，即颜料的质量与应用体系中其他组分的质量之比为n％；2)选择颜料检测中常用的黑/白卡纸，其包含黑基底和白基底，用积分球式分光光度计对黑基底和白基底进行测量分别得到光谱Rλ，K和Rλ，W，其中下标λ表示测量波长，下标K表示黑基底，下标W表示白基底；3)选用一涂布机或K Bar将步骤1)中所得的颜料和其他组分的混合液涂于黑/白卡纸上，经自然干燥或烘干制得某一膜层厚度下的颜料涂层；4)用相应的测量仪对制得的颜料涂层进行膜层厚度测量，测得的结果记为h；5)用积分球式分光光度计对涂在黑基底和白基底上的颜料涂层进行测量分别得到光谱Rλ，K，T和Rλ，W，T，其中下标T表示对基底上的颜料涂层进行测量得到的光谱；6)对测得的Rλ，K、Rλ，W、Rλ，K，T和Rλ，W，T进行Saunderson修正分别得到修正后的光谱R*λ，K、R*λ，W、R*λ，K，T和R*λ，W，T，Saunderson修正公式如下： R λ * = R λ - 0.04 0.36 + 0.6 R λ 其中，Rλ表示测量得到的波长为λ的光谱数据，R*λ表示Saunderson修正后的波长为λ的对应光谱数据；7)根据Saunderson修正后的R*λ，K、R*λ，W、R*λ，K，T和R*λ，W，T，计算Kubelka‑Munk理论中两个辅助参数aλ和bλ，计算公式如下： a λ = ( 1 + R λ , W , T * × R λ , W * ) × ( R λ , K , T * - R λ , K * ) + ( 1 + R λ , K , T * × R λ , K * ) × ( R λ , W * - R λ , W , T * ) 2 × ( R λ , K , T * × R λ , W * - R λ , W , T * × R λ , K * ) b λ = a λ 2 - 1 8)根据辅助参数aλ和bλ，利用Kubelka‑Munk理论计算散射系数Sλ和吸收系数Kλ，计算公式如下： S λ = 1 b λ h Ar coth ( 1 - a λ × ( R λ , W , T * + R λ , W * ) + R λ , W , T * × R λ , W * b λ × ( R λ , W , T * - R λ , W * ) ) Kλ＝Sλ×(aλ‑1)其中，Arcoth是反双曲余切函数；9)根据散射系数Sλ和吸收系数Kλ，分别计算得在黑基底和白基底上任一膜层厚度为d的颜料涂层的光谱R*d，λ，K，T和R*d，λ，W，T，计算公式如下： R * d , λ , K , T , = 1 - R * λ , K × ( a λ - b λ × coth ( b λ × S λ × d ) ) a λ - R * λ , K + b λ × coth ( b λ × S λ × d ) R * d , λ , W , T , = 1 - R * λ , W × ( a λ - b λ × coth ( b λ × S λ × d ) ) a λ - R * λ , W + b λ × coth ( b λ × S λ × d ) 其中，coth为双曲余切函数；10)对R*d，λ，K，T和R*d，λ，W，T，利用反向Saunderson修正计算得最终测量得到的在黑基底和白基底上膜层厚度为d的颜料涂层光谱Rd，λ，K，T和R d，λ，W，T，计算公式如下： R d , λ , K , T , = 0.36 × R * d , λ , K , T + 0.04 1 - 0.6 × R * d , λ , K , T R d , λ , W , T , = 0.36 × R * d , λ , W , T + 0.04 1 - 0.6 × R * d , λ , W , T 11)根据得到的光谱Rd，λ，K，T和Rd，λ，W，T，计算对应的在黑基底和白基底上膜层厚度为d的颜料涂层的CIELAB值，分别记为L*K、a*K、b*K和L*W、a*W、b*W，计算方式参见ASTM E308‑06标准；12)计算对应色差ΔE*ab，计算公式如下： ΔE ab * = ( L K * - L W * ) 2 + ( a K * - a W * ) 2 + ( b K * - b W * ) 2 13)根据步骤9)到步骤12)，可以计算一系列不同膜层厚度d时对应的色差ΔE*ab，最终选择ΔE*ab约等于1时，对应的膜层厚度dZ；14)计算在颜料质量百分比为n％时的遮盖力Z，计算公式如下： Z = 1 d Z