CN107109077A - 在涂层中制备三维外观图案的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备在包含薄片状效果颜料的涂层中的三维外观图案的方法，通过所述方法制备的涂层以及所述涂层的用途。

Description

在涂层中制备三维外观图案的方法
本发明涉及在涂层中制备三维外观图案的方法，特别是在基材上的包含薄片状效果颜料的涂层中制备直接可见的三维外观图案的方法，根据这种方法制备的涂层以及所述涂层优选用于制备装饰材料、包装材料、工艺制品或安全制品的用途。
墙纸、家具装饰膜或包装材料上的包含装饰性三维图案的涂层是已知的并且优选用于高价商品或豪华包装，因为其赋予包含其的最终产品特殊魅力。为此目的，通常对相应基材和/或施加在基材上的涂层进行结构化，使其具有可感觉的三维表面结构。通常非常希望所述效果，从而例如除了木质外观之外还赋予具有木纹的家具装饰膜相应的触感。这种结构化通常通过复杂的压花过程进行，但是压花过程需要高设备投资以及高生产成本。如果希望所需的三维图案还具有特殊效果(例如金属效果或珠光)，则还需要这样的涂布方法和压花方法，其即使在包含相应效果颜料或者由蒸镀效果层组成的涂层的情况下也可以使用而无品质损失。然而特别对于装饰性包装材料，一段时间以来通过WO 2012/079674已知一种在包含薄片状效果颜料的涂层中产生三维图案的方法，其中将可以包含薄片状效果颜料的流动性涂层组合物施加至基材并且在尚未凝固的状态下与用于凸版印刷的印模(例如柔性印模)接触，使得凸版印模在尚未凝固的涂层组合物中产生微米范围内的特别微小的凹陷，然后使这样处理的涂层经受立即的凝固过程。通过所述方法获得的涂层具有包括高亮度和深度的可见三维效果，因为效果颜料的略微空间上去取向造成涂层中非常容易察觉三维效果。然而所述方法需要将印刷线内的尚未硬化的涂层从一个涂布机运输至另一个涂布机，其中在较长距离上经涂布基材可能受到振动并且不能通过转向辊引导新鲜涂布的基材。因此对于特定应用领域来说可能非常有利的是，可以在基材上获得相似印象的三维效果，其中预先制备的带图案的基材可以在更长的距离上运输、以缠绕形式储存并且可以在任意时刻设置三维效果涂层。
通过现有技术还已知可以为基材设置三维图案的其它结构化方法。例如通过EP 0115 038已知一种用于制备有色装饰纸膜的方法，其中通过为第一印刷层设置面漆从而为膜设置三维表面结构，所述第一印刷层包含斥漆制剂并且具有图案。斥漆制剂造成面漆中的厚度差异，所述厚度差异最终产生可察觉的三维图案。
通过US 3,811,915还已知一种印刷方法，其中通过在底漆层上印刷作为图案层的印刷油墨从而产生三维木纹，所述印刷油墨除了常见的有色颜料和印刷油墨载体之外还包含斥漆硅酮化合物。由于含硅酮层的斥漆作用，施加在其上的覆盖层不仅具有包括木质结构的可见的三维图案，而且涂层表面还具有可感觉的三维变形。
US 6,150,009中描述了一种装饰制品，所述装饰制品在基材上具有由斥漆材料制成的图案，所述斥漆材料由蜡、油或硅酮组成，并且其中基材的未被斥漆材料涂布的表面部分用有色树脂涂布，所述有色树脂具有比斥漆材料更大的表面应力。由于斥漆材料排斥之后的树脂涂层，使得基材的被斥漆介质涂布的位置上不粘附树脂层，所以获得具有不同厚度和因此可感觉的三维结构的漆表面。树脂层中可以包含薄片状效果颜料。
本发明的目的是提供一种在基材上的包含效果颜料的涂层中制备三维外观图案的方法，通过所述方法可以在涂层中产生无需辅助工具直接良好可见的三维外观图案，其中涂层具有光滑未压花的表面并且涂层中所使用的效果颜料的光学效果有效，即使在涂层的极小层厚度下也可以获得源自深处的吸引人的三维外观图案，并且所述方法简单，即使在多个分开的步骤中也可以通过常规涂布方法以批量生产的方式进行。
本发明的另一个目的是在未压花基材上提供涂层，其中涂层具有光滑未压花的外表面和由薄片状效果颜料形成的三维外观图案。
本发明的另一个目的是指明这样制得的涂层的用途。
通过在基材上的包含效果颜料的涂层中制备三维外观图案的方法实现本发明的目的，其中用包含薄片状效果颜料的涂层组合物涂布基材的表面并且使涂层组合物凝固，所述基材的表面在局部区域中设置有呈现二维图案的平面元件，其中基材的设置平面元件的局部区域和基材的未设置平面元件的局部区域具有彼此不同的表面应力σ1和σ2，并且其中包含薄片状效果颜料的涂层组合物具有表面应力σ3，所述表面应力σ3小于表面应力σ1和σ2。此外，通过基材上的包含薄片状效果颜料的涂层实现本发明的目的，所述涂层具有可见的三维外观图案并且根据上述方法制得。
此外还通过所述涂层在装饰材料、包装材料、工艺制品和安全制品中的用途实现本发明的目的。
在根据本发明的方法中使用基材，所述基材的表面(平面基材的至少一个表面)在局部区域中设置有呈现二维图案的平面元件。
这样预处理的基材可以在进行根据本发明的方法之前才制备，但是也可以已经预先制得。由于所使用的基材以及施加在基材上的平面元件为固体并且干燥，通过这种方式预先制得的基材可以在需要时以卷状形式储存和运输，而无需担心施加的平面元件被损坏。
对于在进行根据本发明的方法之后希望以三维形式存在的图案，由平面元件形成的二维图案本身已经呈现二维基础图案。
通过在基材上施加流动性的第一涂层组合物并且使其凝固从而产生平面元件。所述涂层组合物包含至少一种粘结剂，所述粘结剂在施加至基材之后通过各种方法硬化和/或干燥，所述涂层组合物也可以包含溶剂和各种助剂和/或添加剂。
可以通过各种常见的涂布方法施加所述涂层组合物，但是特别通过常见的印刷方法施加从而能够制备批量制品。
作为添加剂，除了通常用在涂料组合物中的助剂之外还可以考虑例如炭黑、填料、紫外线稳定剂、抑制剂、阻燃剂、润滑剂、分散剂、再分散剂、消泡剂、流动控制剂、成膜剂、助粘剂、干燥促进剂、干燥延迟剂、光引发剂等，特别还有着色颜料或染料。作为颜料，可以使用有机或无机的吸收颜料和/或效果颜料，特别是薄片状效果颜料。有机和无机的吸收颜料如同染料可以许多具体形式市售获得。由于根据本发明所述颜料和染料的使用不受特别限制，只要凝固的第一涂层组合物的表面应力满足根据本发明的要求即可，因此本文不再对其进行讨论。下文进一步描述合适的薄片状效果颜料。
为了在基材上施加平面元件，根据本发明优选使用通常使用的底漆组合物，所述底漆组合物通常用于预处理例如纸、纸板、墙纸等的基材。底漆组合物可以从各种供应商市售获得并且通常包含至少一种粘结剂并且通常还包含溶剂，所述溶剂可以是水或有机溶剂或溶剂混合物。
适合作为粘结剂的是通常用在各种涂布方法中的常见粘结剂或粘结剂体系，例如基于硝基纤维素、聚酰胺、丙烯酸酯、聚乙烯基丁缩醛、PVC、PUR的水性或含溶剂的粘结剂或其合适的混合物，只要由此制得的平面元件满足根据本发明的关于表面应力的条件，表面应力可以通过简单的初步试验容易地确定。被证明特别合适的是基于丙烯酸酯的水性粘结剂体系，例如由瑞士Schmid Rhyner AG公司以名称销售的那些。
除了水之外，在用于施加表面元件的第一涂层组合物中还可以使用有机溶剂，例如支化或非支化的醇、芳族化物或烷基酯，例如乙醇、1-甲氧基-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯或包含其的混合物。优选使用水。然而第一涂层组合物还可以含有少量或完全不含溶剂。
在根据本发明的第一个实施方案中，第一涂层组合物不包含颜料，特别是不包含着色颜料。
在本发明的第二个实施方案中，第一涂层组合物包含染料、吸收颜料和/或效果颜料，所述染料、吸收颜料和/或效果颜料具有着色作用并且因此决定基材上的平面元件的光学可察觉有色印象，因为在凝固状态下通常使用无色和透明的粘结剂体系。
虽然根据第一个实施方案的基材上的平面元件无色或者在最好情况下呈现为基材上的白色覆层，第二个实施方案的平面元件具有由所使用的染料和/或颜料及其相互作用决定的可见颜色。
根据本发明，上述实施方案没有哪个是特别优选的。不如说，使用本发明的第一个实施方案还是第二实施方案在基材上施加平面元件，取决于三维外观图案的希望的颜色。
作为基材通常使用可以用常见涂布方法涂布的平面基材，例如各种品质的纸、纸板、墙纸、层压件、纸巾材料、木材、塑料体、塑料膜、金属体、金属膜、玻璃或包含由多种所述物质构成的成分的材料。基材可以任选通过静电进行预处理或者通过施加底漆层或釉层(Satinierschichten)进行预处理。
常见的底漆层或釉层通常具有浅色或白色。这种预涂布的基材本身适合作为用于根据本发明的方法的基材，但是由此实现的涂层中的三维外观效果难以捉摸并且不容易察觉。
因此优选地，基材具有黑色、深色或有色表面。可以根据所使用的基材材料和最终产品的目标应用通过基材材料的批量着色(例如在塑料膜的情况下)或者借助用黑色、深色或有色涂层涂布基材从而获得所述基材的颜色。黑色、深色或有色涂层可以在底漆层或釉层的基础上额外施加或取而代之地施加。深色涂层例如被理解为仅具有较低亮度的灰色、褐色、蓝色、红色、紫色或绿色范围，通常也被称为深灰色、深褐色、深蓝色、深红色、深紫色或深绿色。正如有色涂层那样，可以通过在相应涂层组合物中加入常见着色剂(任选结合炭黑或其它黑色着色剂)从而获得这些颜色。优选地，基材的整个待涂布表面设置有所述黑色、深色或有色涂层。
在根据本发明的方法之前的步骤中，通过施加第一涂层组合物(优选底漆组合物)在上述基材的表面的局部区域中涂布平面元件并且使涂层凝固。平面元件在基材上形成二维图案。每个平面元件本身可以已经呈现图案和/或全部或一部分平面元件可以相互呈现图案。图案的类型并不重要，例如可以是抽象图案、无规图案、点状图案或线状图案、字符图案、具体物体的图案或其两者或多者的组合。
根据本发明重要的是，呈现二维图案的平面元件仅存在于基材的局部区域上，此外基材的其它局部区域未被平面元件涂布，其中被平面元件涂布的局部区域和未被平面元件涂布的局部区域彼此相邻，使得两种局部区域之间形成分界线。由平面元件形成的二维图案在基材的表面上以规则、不规则或统计学分布的方式存在，并且可以限制于基材的局部区域(例如位于中心)也可以扩展存在于基材的整个表面上。
由平面元件形成的二维图案为宏观图案，其中单个平面元件具有至少0.1mm2，特别是至少1mm2的尺寸，但是根据涂布技术也可以具有数百平方厘米的尺寸。
平面元件在凝固状态下仅具有0.5至10μm，特别是1至5μm范围内的较小层厚度。
根据本发明重要的是，基材(所述基材经过预处理和/或可以预涂布成黑色、深色或有色，但是下文被称为未涂布基材)在固体状态下的表面应力σ1和平面元件同样在固体状态下的表面应力σ2具有用单位mN/m表示的彼此不同的值。
为了确定设置有平面元件的基材的不同局部区域的表面应力，可以使用适合确定固体表面上的表面应力的任何常用方法，前提是分别使用相同方法确定表面应力，使得获得的表面应力σ1和σ2的值可以直接相互对比。特别适合的是可以确定总表面应力以及总表面应力的分散分量和极性分量(disperse und polare Anteil)的方法，其中对于每个局部平面适用如下等式：
σ总＝σ分散+σ极性
为此特别适合的是例如Owens、Wendt、Rabel和Kaelbe方法。
根据本发明，基材的未被平面元件涂布的局部区域或基材的被平面元件涂布的局部区域是否具有标称的更高的表面应力并不太重要。根据本发明重要的是，基材的被涂布局部区域或未涂布局部区域之间存在各自的总表面应力σ总之间的可测量的差值，并且所述差值为至少1mN/m。总表面应力之间的差值可以为1至20mN/m，优选1至10mN/m，特别优选1至5mN/m。
特别优选地，基材的被平面元件涂布的局部区域的总表面应力大于基材的未涂布局部区域的总表面应力。
特别优选的是，除了总表面应力的差值之外，基材的被涂布局部区域和未涂布局部区域的各个极性表面应力σ极性之间也存在可测量的差值。在此特别优选的是，各个表面应力的极性分量σ1极性和σ2极性之间的差值在数值上大于用mN/m表示的各个总表面应力σ1总和σ2总之间的差值。可以例如通过在用于涂布平面元件的涂层组合物中加入表面活性剂针对性地调节各个总表面应力σ1总和σ2总之间的差值，所述表面活性剂使得固体表面元件的总表面应力的极性分量减小。相比于局部区域的总表面应力的极性分量，表面活性剂的加入对在表面元件凝固之后获得的标称总表面应力产生明显更少的影响。
根据本发明，极性表面应力σ1极性和σ2极性之间的差值同样在1至20mN/m的范围内，但是优选在5至10mN/m的范围内，并且特别大于总表面应力σ1总和σ2总之间的差值。
然而用于在基材上施加平面元件的液体或流动性第一涂层组合物在该情况下具有表面应力σ2a，所述表面应力σ2a小于未涂布基材的表面应力σ1(σ1总)，从而实现涂层组合物在基材上的良好分布，实现待产生平面元件的清晰界限及其在基材上的良好粘附。表面应力σ2a的确定与表面应力σ3的确定以相同方式进行，如下所述。
作为根据本发明的方法的基础使用的基材在其至少一个表面上具有可见或几乎不可见的二维图案，所述二维图案由表面的被平面元件涂布的局部区域形成并且与基材表面的未涂布局部平面之间具有分界线，其中未涂布局部平面的表面应力σ1不同于被平面元件涂布的局部平面的表面应力σ2。
σ1和σ2各自表示总表面应力σ1总和σ2总。
此时在这样准备的基材上施加包含薄片状效果颜料的涂层组合物，所述涂层组合物的用mN/m表示的表面应力σ3小于表面应力σ1和σ2(σ1总和σ2总)。
在此需要注意的是，相比于表面应力σ1和σ2必须借助于另一种方法确定表面应力σ3，因为表面应力σ3是流动性涂层组合物的值。为了确定液体体系的表面应力，本领域技术人员可以使用各种方法，例如Du Nouy环状法、悬滴法和各种其它方法。根据本发明指明的表面应力σ3由涂层组合物的沉淀出薄片状效果颜料之后的上清液使用Du Nouy环状法确定。
根据本发明，包含薄片状效果颜料的涂层组合物的表面应力σ3也小于用于制备平面元件的第一涂层组合物的借助于相同方法确定的表面应力σ2a。涂层组合物的表面应力的差值能够实现包含薄片状效果颜料的涂层组合物的良好分布及其在基材的设置有平面元件的局部区域和未涂布局部区域上的良好粘附。
根据本发明，两个涂层组合物的表面应力σ2a和σ3之间的差值(σ2a-σ3)在1至12mN/m的范围内，优选在3至8mN/m的范围内，特别是在4至7mN/m的范围内。
包含薄片状效果颜料的涂层组合物(下文也被称为效果漆)包含至少一种粘结剂以及至少一种类型的薄片状效果颜料。效果漆中还可以包含上述助剂和添加剂。作为粘结剂，同样可以使用上文针对第一涂层组合物所述的粘结剂体系，其中需要注意的是，效果漆的表面应力σ3必须小于第一涂层组合物的表面应力σ2a。因此必须选择效果漆的成分，使其符合根据本发明的条件。两种涂层组合物的表面应力可以根据上述方法在初步试验中容易地确定。
对于效果漆，根据本发明可以选择含溶剂、水性以及辐射硬化的漆体系。然而优选使用辐射硬化的漆，特别是紫外线硬化的漆，因为其可以非常迅速地硬化。在此特别有利地使用具有相对低粘度的漆体系。根据本发明特别合适的是紫外线硬化的丙烯酸类的漆，例如由瑞士Schmid Rhyner AG公司以名称销售的那些。其中同样优选的是具有相对更低粘度(例如根据DIN EN ISO 2431在4mm液流杯中在23℃下确定的粘度<30秒)的漆体系。
效果漆还包含薄片状效果颜料。在此，薄片状效果颜料或任选地各种效果颜料的混合物的具体类型由涂层中所得的三维外观图案的希望的光学效果决定，任选地还由基材上存在的平面单元中已经包含的着色剂决定。
作为薄片状效果颜料，根据本发明的包含薄片状效果颜料的涂层组合物中可以使用选自如下的颜料：珠光颜料、干涉颜料、金属效果颜料、液晶颜料(Liquid CrystalPigments)、薄片状功能性颜料、薄片状结构化颜料或其两者或多者的混合物。
所述效果颜料由一层或多层任选不同的材料形成并且以薄片状形式存在。
薄片状表示颜料或载体材料的外部形状对应于平面形状，其正面和反面具有两个几乎彼此平行的表面，其长度和宽度上的尺寸是颜料或载体材料的最大尺寸。上述表面之间的距离为片的厚度，具有较小尺寸。
优选地，颜料具有薄片状载体，所述薄片状载体任选包括至少一个由金属、金属氧化物、水合金属氧化物或其混合物、金属混合氧化物、金属次氧化物、金属氮氧化物、金属氟化物或聚合物制成的涂层。
珠光颜料由具有高折射率的透明片组成并且在平行定向的情况下由于多次反射而显示出特征性珠光。还显示出干扰色的这种珠光颜料被称为干涉颜料。
尽管典型珠光颜料例如TiO2片、碱性碳酸铅、BiOCl颜料或银色颜料原则上当然适合，但是在本发明的意义上，作为效果颜料优选使用在薄片状载体上具有至少一个由金属、金属氧化物、水合金属氧化物或其混合物、金属混合氧化物、金属次氧化物、金属氮氧化物、金属氟化物或聚合物制成的涂层的薄片状干涉颜料或金属效果颜料。
金属效果颜料优选具有至少一个金属载体或金属层。
薄片状载体优选由如下组成：天然或合成云母、高岭土或其它层状硅酸盐、玻璃、硼硅酸铝钙、SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3、聚合物片、石墨片或金属片，例如由铝、钛、青铜、银、铜、金、钢或各种金属合金制成的金属片。
特别优选的是由云母、玻璃、硼硅酸铝钙、石墨、SiO2、Al2O3或铝制成的薄片状载体。
薄片状载体的尺寸并不关键。载体通常具有0.01和5μm之间，特别是0.05和4.5μm之间，特别优选0.1至1μm的厚度。长度或宽度上的尺寸通常为1至500μm，优选1至200μm，特别是5至125μm。其通常具有2:1至25000:1，优选3:1至1000:1，特别是6:1至250:1的纵横比(平均直径与平均粒子厚度的比例)。
薄片状载体的上述尺寸原则上还适用于根据本发明所使用的经涂布的效果颜料，因为额外的涂层通常仅在数百纳米的范围内，因此不会明显影响颜料的厚度或长度或宽度(粒径)。
优选地，施加在载体上的涂层由金属、金属氧化物、金属混合氧化物、金属次氧化物或金属氟化物组成，特别是由选自如下的无色或有色金属氧化物组成：TiO2、次氧化钛、氮氧化钛、Fe2O3、Fe3O4、SnO2、Sb2O3、SiO2、Al2O3、ZrO2、B2O3、Cr2O3、ZnO、CuO、NiO或其混合物。
金属涂层优选由铝、钛、铬、镍、银、锌、钼、钽、钨、钯、铜、金、铂或包含其的合金制成。
作为金属氟化物优选使用MgF2。
特别优选的是包括薄片状载体和位于载体上的至少一个涂层的效果颜料，所述薄片状载体选自云母、玻璃、硼硅酸铝钙、石墨、SiO2、Al2O3或铝，所述涂层选自TiO2、次氧化钛、氮氧化钛、Fe2O3、Fe3O4、SnO2、Sb2O3、SiO2、Al2O3、MgF2、ZrO2、B2O3、Cr2O3、ZnO、CuO、NiO或其混合物。
效果颜料可以具有多层结构，其中金属或非金属载体上重叠存在多个层，所述多个层优选由上述材料制成并且具有不同折射率，使得载体上交替存在至少两个具有不同折射率的层，其中各个层的折射率彼此相差至少0.1，优选至少0.3。在此，载体上存在的层可以无色或有色、基本透明、半透明或不透明。
根据所使用的载体材料和施加的层的类型，因此获得的效果颜料也无色或者具有本色，或基本透明、半透明或不透明。然而由于载体上的单层体系或多层体系，还能够产生或多或少强烈且有光泽的干扰色。
同样可以使用由交联、定向、胆甾相液晶组成的所谓的LCP(Liquid CrystalPigments)以及被称为全息颜料的聚合物片或金属片作为效果颜料。
上述效果颜料可以单独地或者以两种或多种的混合物的形式存在于根据本发明所使用的涂层组合物(效果漆以及任选地用于平面元件的第一涂层组合物)中。其同样可以与有机和/或无机的染料或有色颜料混合使用和/或与未涂布云母混合使用。在此，薄片状效果颜料在各个包含粘结剂的涂层组合物中的重量份数通常在1和20重量百分比之间，优选在3和15重量百分比之间，以涂层组合物的总重量计。
作为效果颜料，可以例如使用以Merck KGaA公司的名称 和或销售的市售获得的功能性颜料、干涉颜料或珠光颜料，Mearl公司的Eckart公司的金属效果颜料以及光学可变效果颜料例如BASF公司的Flex ProductsInc.公司的Wacker公司的Spectratec公司的全息颜料以及其它市售获得的效果颜料。
可以通过效果颜料实现的各个颜色效果和/或光泽效果对于本发明的成效本身来说并不是决定性的。相反，在包含薄片状效果颜料的涂层组合物与基材上的形成二维图案的平面元件和未涂布基材之间的分界线相遇的涂层位置处，通过薄片状效果颜料的目视可察觉效果的变化实现本发明的成效。在所述分界线处，涂层组合物中的薄片状效果颜料由其定向方向偏转(否则所述薄片状效果颜料在涂层中平行于基材表面定向)，使得其随后相对于基材表面以相对于基材倾斜或垂直的一定角度存在。尽管颜料转向的原因不完全清楚，但猜测颜料从其通常优先方向转向是因为分界线处的平面元件和未涂布基材的表面应力的区别。因此基材上由平面元件形成的二维图案的形状被复制作为包含薄片状效果颜料的涂层组合物中由效果颜料形成的三维图案的基础形状，并且还有由薄片状效果颜料的上述转向产生的三维效果。
因此只能通过由于效果颜料而可见的光学效果来感知涂层中可见的三维图案。这比薄片状效果颜料在分界线处的实际转向所预期的情况更明显，因为薄片状效果颜料即使从平行位置仅转向较小角度也已经能造成其反射性能的明显变化，这种变化能够作为三维外观图案的可视深度而在视觉上显现出来。
然而当然优选使用可以实现视觉上非常吸引人的印刷结果(仅使用传统的有机或无机染料或有色颜料不能获得所述印刷结果)的效果颜料。因此特别是在包装印刷中，非常希望在倾斜时显示变彩和/或印象深刻的深浅效果(光学可变印刷)的具有光泽的强烈的干涉色、金属效果或印刷图像。通常地，效果颜料的粒径越大，印刷图像的闪光效果也越强。所述颜色印象和光泽印象只能通过薄片状效果颜料实现。
如果所使用的薄片状效果颜料显示光学可变行为，则不仅在相对于整个经涂布表面的观察角变化时而且在从唯一观察角观察经涂布基材的表面时，在根据本发明制备的图案化涂层中当然都能察觉所述光学可变行为，从而以不同颜色和/或不同亮度显示所产生的三维图案。
薄片状效果颜料还可以与其它非薄片状颜料混合使用，只要薄片状效果颜料的份额足够大使得仍然可以看到涂层中的由此产生的三维图案。为此，包含薄片状效果颜料的涂层组合物中的薄片状效果颜料的份额应对应于各个涂层组合物的总颜料负载量的至少50％，优选至少70％。
可以用包含薄片状效果颜料的涂层组合物对基材进行全面涂布(由于方法的简单性这也是优选的)，至少是在基材的带有平面元件构成的二维图案的平面区域上进行涂布。但是还有利的或希望的是，用包含薄片状效果颜料的涂层组合物对基材进行局部涂布。然而在局部涂布时需要注意的是，用包含薄片状效果颜料的涂层组合物涂布在基材的设置平面元件的局部区域和基材的未设置平面元件的局部区域之间形成的分界线的至少一部分，更确切说是使得分界线被重叠涂布，由此邻近分界线的相邻局部区域也被涂布。分界线的重叠涂布是必须的，从而可以在最终涂层中看到由薄片状效果颜料产生的三维图案。
进行全面涂布还是局部涂布取决于制成产品的希望的光学效果。
可以通过各种合适的涂布方法将包含薄片状效果颜料的涂层组合物施加在预处理基材上。合适的方法例如为常见涂布方法，包括通常用于在基材上引入涂层的常用印刷方法。在此提及特别的印刷方法例如丝网印刷、凹版印刷、柔版印刷、胶版印刷、胶版套印涂漆法、纸涂布法、棒涂布或凹雕印刷法，但是也可以使用其它涂布方法例如刮涂、刷涂、冲印、浇注、流动法、辊涂法或网板施加法或通过空气刷施加。
特别优选使用印刷方法，特别是柔版印刷方法或凹版印刷方法。即使通过所述方法获得的凝固涂层具有数微米(1-20μm，优选2-10μm)范围内的较小层厚度，根据本发明产生的涂层中的三维外观图案仍然清楚可见并且在视觉上吸引人。
本发明的主题还有根据上述方法制得的基材上的包含薄片状效果颜料并且具有三维外观图案的涂层。
关于可使用基材、用于形成平面元件的第一涂层组合物的涂层组合物的物质组成以及关于根据本发明合适的薄片状效果颜料和包含薄片状效果颜料的涂层组合物的物质组成方面的细节已经在上文详细解释。
如上所述，根据本发明的涂层中的三维图案外观仅通过包含的薄片状效果颜料相对于基材表面以各种角度定向而产生。由于薄片状效果颜料在平面元件的分界线处的非平行定向而改变的效果颜料的反射行为显著增强了视觉可察觉的三维效果。基材和施加在基材上的涂层都没有三维变形。特别地，涂层具有平坦表面。
根据本发明的涂层中包含的三维图案外观为宏观图案，其中涂层中可见的各个平面元件具有至少0.1mm2，特别是至少1mm2的尺寸，但是也可以具有数百平米厘米的尺寸。在此，可见的三维外观平面元件的尺寸和外部形状直接取决于基材上形成的二维平面元件的尺寸和外部形状。
本发明的主题还有基材上的包含薄片状效果颜料的涂层的用途，所述涂层具有三维外观图案并且根据上述方法制得。
特别是当使用印刷方法施加涂层组合物时，由于上述方法特别适合批量产品的制备，所以这样产生的涂层在经济上特别有利地用于装饰材料、包装材料、工艺制品或安全制品。
装饰材料应被理解为特征在于特殊光学效果的所有应用，例如零散印刷品、日历、首饰册、广告材料、贺卡、专刊、墙纸、用于家具层合体和地板层合体的装饰纸等。可以通过用根据本发明的方法产生的吸引人的三维外观效果使所述产品大幅升值，因为其同时还显示光泽效果和闪光效果并且任选还显示所使用的薄片状效果颜料的光学可变性能。
各种包装材料以及安全制品的情况也是如此，它们除了功能性特征之外还希望显示具有高吸引力的视觉上容易察觉的效果。
由于根据本发明制备的具有三维外观图案的涂层还可以产生视错觉，其也可以有利地用于制备工艺制品。
总之，根据本发明制备的具有三维外观图案的涂层具有可见三维图案的可见的视觉深度以及包含薄片状效果颜料的涂层的光学优点。所使用的基材和涂层都无需为此目的而进行压花。此外，预先涂布并且因此预图案化的基材还可以以卷状形式储存并且在更长的距离上运输，这造成生产场所和可能施涂方法的高度灵活性。根据本发明的涂层因此特别适合借助于简单和常见的方法步骤以低成本和批量生产的方式制备各种具有高价值外观的产品。
下文通过实施例更详细地解释本发明而不限制本发明。
实施例
实施例1：
使用单面涂布并且具有70g/m2的单位面积重量的SappiAlgroFiness型纸，所述纸的整个经涂布侧面上还设置有黑色底漆层。这样处理的基材具有41.9mN/m的总表面应力σ总，所述总表面应力σ总由34.6mN/m的分散表面应力σ分散和7.3mN/m的极性表面应力σ极性组成。
用第一涂层组合物涂布基材，从而在基材上形成由经涂布局部平面和未涂布局部平面形成的图案。在凹版印刷方法中使用凹版印刷筒以70L/cm网板、MSGI、45μm全色调进行涂布。第一涂层组合物包含Schmid Rhyner AG公司的水性漆82.431.01和以涂层组合物计8重量％的表面活性添加剂并且不包含其它成分。通过这种方式在基材表面上产生的图案几乎不可见。
用Du Nuoy环状法确定的用于第一涂层组合物的液体漆组合物的表面应力为26.7mN/m。通过干燥使平面元件凝固之后，平面元件具有43.4mN/m的总表面应力σ总，所述总表面应力σ总由42.4mN/m的分散表面应力σ分散和1.0mN/m的极性表面应力σ极性组成。
此时，在通过这种方式预图案化的基材上施加第二涂层组合物(凹版印刷方法，具有70L/cm网板、MSGI、45μm全平面的凹版印刷筒，印刷速度为10m/min、30m/min、40m/min)并且通过紫外线使其凝固。第二涂层组合物包含Schmid Rhyner AG公司的紫外线漆Wessco37.380.02和以涂层组合物计5重量％的德国Merck KGaA公司的325型干涉颜料。用Du Nuoy环状法确定的液体漆组合物的上清液的表面应力为20.8mN/m。涂层组合物具有在DIN 4mm液流杯中测得的20秒的粘度。
在10和30m/min的印刷速度下，在通过紫外线凝固的最终涂层中可以观察到明显的三维外观图案，所述三维外观图案由包含的效果颜料形成并且具有用底漆预印刷的平面元件的二维基本形状。经涂布的表面平滑并且不具有变形。涂层的特征在于高光泽和视觉上吸引人的外观。在40m/min的印刷速度下，同样可以察觉涂层中的三维外观图案，但是相比于在10和30m/min的印刷速度下获得的涂层，所述三维外观图案不太明显。

Claims (20)

1.制备在基材上的包含效果颜料的涂层中三维外观图案的方法，其中用包含薄片状效果颜料的涂层组合物涂布基材的表面并且使涂层组合物凝固，所述基材的表面在局部区域中设置有呈现二维图案的平面元件，其中基材的设置平面元件的局部区域和基材的未设置平面元件的局部区域具有彼此不同的表面应力σ1和σ2，并且其中包含薄片状效果颜料的涂层组合物具有表面应力σ3，所述表面应力σ3小于表面应力σ1和σ2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，平面元件由凝固的第一涂层组合物组成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一涂层组合物不包含颜料。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一涂层组合物包含染料、吸收颜料和/或效果颜料。
5.根据权利要求1至4一项或多项所述的方法，其特征在于，使用黑色、深色或有色基材。
6.根据权利要求1至5一项或多项所述的方法，其特征在于，通过施加第一涂层组合物并且使其凝固产生平面元件，所述第一涂层组合物具有表面应力σ2a，所述表面应力σ2a小于基材的表面应力σ1并且大于包含薄片状效果颜料的涂层组合物的表面应力σ3。
7.根据权利要求1至6一项或多项所述的方法，其特征在于，第一涂层组合物的表面应力σ2a和包含薄片状效果颜料的涂层组合物的表面应力σ3之间的差值在1至12mN/m的范围内。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，差值在3至8mN/m的范围内。
9.根据权利要求1至8一项或多项所述的方法，其特征在于，基材被包含薄片状效果颜料的涂层组合物完全涂布。
10.根据权利要求1至8一项或多项所述的方法，其特征在于，基材被包含薄片状效果颜料的涂层组合物局部涂布，其中在设置平面元件的局部区域和未设置平面元件的局部区域之间形成的界限被包含薄片状效果颜料的涂层组合物至少局部涂布。
11.根据权利要求1至10一项或多项所述的方法，其特征在于，通过印刷方法在基材上施加包含薄片状效果颜料的涂层组合物。
12.根据权利要求1至11一项或多项所述的方法，其特征在于，基材为纸、纸板、墙纸、层压件、纸巾材料、木材、塑料体、塑料膜、金属体、金属膜、玻璃或包含由多种所述物质构成的成分的材料，并且其中基材任选进行预处理。
13.根据权利要求1至12一项或多项所述的方法，其特征在于，薄片状效果颜料选自珠光颜料、干涉颜料、金属效果颜料、液晶颜料(Liquid Crystal Pigments)、薄片状功能性颜料、薄片状结构化颜料或包含其的混合物。
14.根据权利要求1至13一项或多项所述的方法，其特征在于，涂层中的三维外观图案具有二维基本形状，所述二维基本形状与由基材上的平面元件形成并且被包含薄片状效果颜料的涂层涂布的二维图案的形状一致。
15.基材上的包含薄片状效果颜料的涂层，所述涂层具有可见的三维外观图案并且通过根据权利要求1至14一项或多项所述的方法制得。
16.根据权利要求15所述的包含薄片状效果颜料的涂层，其中三维外观图案为宏观图案并且具有尺寸为至少0.1mm2的平面元件。
17.根据权利要求15或16所述的包含薄片状效果颜料的涂层，其中通过使涂层中的薄片状效果颜料相对于基材以不同角度定向从而形成三维外观图案。
18.根据权利要求15至17一项或多项所述的包含薄片状效果颜料的涂层，其特征在于，涂层具有平坦外表面。
19.根据权利要求15至18一项或多项所述的包含薄片状效果颜料的涂层在装饰材料、包装材料、工艺制品或安全制品中的用途。
20.装饰材料、包装材料、工艺制品或安全制品，其包括根据权利要求15至18一项或多项所述的包含薄片状效果颜料的涂层。
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