DE102018211786A1

DE102018211786A1 - Particles for producing a paint with a metallic or mineral effect, use of these particles and paint with a metallic or mineral effect

Info

Publication number: DE102018211786A1
Application number: DE102018211786.1A
Authority: DE
Inventors: Teresa Bonfig; Jörg Hain
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2020-01-16

Abstract

Der erfindungsgemäße Partikel zur Herstellung eines Lackes mit Metallic- oder Mineraleffekt hat einen Grundkörper aus Kunststoff oder Glas. Dieser ist mit einer metallischen oder mineralischen Beschichtung versehen. Die Beschichtung ist dabei so dünn wie möglich ausgeführt, um die Permittivität so wenig wie möglich einzuschränken, sollte jedoch deckend sein, um den gewünschten optischen Effekt zu erzielen. Die Größe der Partikel entspricht dabei der Partikelgröße von bekannten Partikeln in Lacken mit Metallic- oder Mineraleffekt.Vorteilhaft werden so Partikel geschaffen, die analog zu herkömmlichen Partikeln zur Herstellung von Lacken mit Metallic- oder Mineraleffekt einsetzbar sind.Bevorzugt ist der Grundkörper eine Glaskugel, eine Hohlglaskugel oder ein Kunststoffpartikel. Das Kunststoffpartikel kann dabei verschiedenste Formen aufweisen, beispielsweise kugel-, blättchen-, oviod- oder quaderförmig. Die konkrete Form der Grundkörper spielt zur Erzielung des erfindungsgemäßen Effektes keine übergeordnete Rolle, so stellen die Grundkörper einen Träger für die den optischen Effekt erzielende metallische oder mineralische Beschichtung dar.Bevorzugt besteht die Beschichtung aus Aluminium, einer Messinglegierung, Gold, Kupfer, Silizium- oder Metalloxiden, Blei, Zink, Zinn oder Bronze.The particle according to the invention for producing a lacquer with a metallic or mineral effect has a base made of plastic or glass. This is provided with a metallic or mineral coating. The coating is made as thin as possible in order to limit the permittivity as little as possible, but should be opaque in order to achieve the desired optical effect. The size of the particles corresponds to the particle size of known particles in paints with a metallic or mineral effect. Advantageously, particles are created that can be used in the same way as conventional particles for producing paints with a metallic or mineral effect. The base body is preferably a glass ball, one Hollow glass ball or a plastic particle. The plastic particle can have a wide variety of shapes, for example spherical, flake, ovoid or cuboid. The concrete shape of the base body does not play a major role in achieving the effect according to the invention, so the base body is a carrier for the metallic or mineral coating which achieves the optical effect. The coating preferably consists of aluminum, a brass alloy, gold, copper, silicon or Metal oxides, lead, zinc, tin or bronze.

Description

Die Erfindung betrifft Partikel zur Herstellung eines Lackes mit Metallic- oder Mineraleffekt, eine Verwendung dieser Partikel und einen Lack mit Metallic- oder Mineraleffekt.The invention relates to particles for producing a lacquer with a metallic or mineral effect, the use of these particles and a lacquer with a metallic or mineral effect.

Insbesondere zur Realisierung des autonomen Fahrens aber auch für Fahrerassistenzsysteme zum Abstandhalten, Spurwechseln und weiteres muss in moderne Fahrzeuge zunehmend Radar-Sensorik integriert werden. Häufig werden die Sensoren hinter Kunststoffblenden angeordnet, wobei nachteilig eine Beschichtung dieser Kunststoffblenden mit Metallic-Lacken mit hohem Metallpigment- oder Mineralpigmentanteil nicht möglich ist, da die Transmissionsfähigkeit für die Radarstrahlung zu gering ist. Zur Erzielung eines Metallic-Effekts ist die Lackierung nur mit bestimmten Lacken und geringen Schichtdicken möglich. Dies ist technisch sehr aufwendig, kostenintensiv und für bestimmte Farben nicht realisierbar, was die Designfreiheit nachteilig einschränkt. Auch eine Pigmentierung von Kunststoffen verursacht einen hohen Reflexionsanteil und ist daher ohne Weiteres nicht einsetzbar.Radar sensors have to be increasingly integrated into modern vehicles, especially for realizing autonomous driving, but also for driver assistance systems for keeping a distance, changing lanes and more. The sensors are often arranged behind plastic screens, disadvantageously coating these plastic screens with metallic lacquers with a high proportion of metal pigment or mineral pigment, since the transmissibility for the radar radiation is too low. To achieve a metallic effect, painting is only possible with certain paints and thin layers. This is technically very complex, expensive and not feasible for certain colors, which adversely limits the freedom of design. Pigmentation of plastics also causes a high proportion of reflection and can therefore not be used without further ado.

Aus diesen Gründen wird der Verbau von Radarsensorik hinter lackierten Blenden vermieden. Die Radarsensorik wird derzeit bevorzugt mit kleineren Bauteilen, beispielsweise dem Emblem des Fahrzeugherstellers oder Ähnlichem, verkleidet, die mit dünnen metallischen Schichten oder beschichteten Folien kaschiert sind. Diese dünnen metallischen Schichten sind jedoch aufgrund hoher Kosten beziehungsweise nicht vorhandener Fertigungstechnik nicht auf Strukturbauteile übertragbar. Zudem sind auch diese metallischen Schichten nicht unproblematisch in der Verwendung und verursachen häufig Fehlermeldungen der Sensorik.For these reasons, the installation of radar sensors behind painted panels is avoided. The radar sensor system is currently preferably clad with smaller components, for example the emblem of the vehicle manufacturer or the like, which are laminated with thin metallic layers or coated foils. However, these thin metallic layers cannot be transferred to structural components due to high costs or the lack of manufacturing technology. In addition, these metallic layers are also not unproblematic to use and often cause error messages from the sensors.

In der KR 10-2017-0047070 A wird hierzu eine dekorative Beschichtung vorgeschlagen, die Unterbrechungen aufweist, um die Funktionalität eines darunter angeordneten Radarsensors zu gewährleisten. Auch diese Lösung ist für großflächigere Strukturbauteile nicht anwendbar und schränkt die Designfreiheit erheblich ein.In the KR 10-2017-0047070 A a decorative coating is proposed for this purpose, which has interruptions in order to ensure the functionality of a radar sensor arranged underneath. This solution, too, cannot be used for large structural components and considerably limits the freedom of design.

In der DE 10 2008 036 012 A1 wird ein Radom vorgeschlagen, dass auf einer Seite der Wand oder zwischen zwei Kunststoffschichten wenigstens eine induktiv oder kapazitiv wirkende Vorrichtung aufweist. Die Vorrichtung soll dabei eine von der Lackschicht hervorgerufene Reflexion der elektromagnetischen Strahlung des Radarsensors wenigstens teilweise kompensieren. Nachteilig ist diese Lösung ebenfalls kostenintensiv und stellt trotzdem Anforderungen an die Dicke und Beschaffenheit der Lackschicht, damit eine einwandfreie Funktion sichergestellt ist.In the DE 10 2008 036 012 A1 a radome is proposed that has at least one inductive or capacitive device on one side of the wall or between two plastic layers. The device is intended to at least partially compensate for a reflection of the electromagnetic radiation from the radar sensor caused by the lacquer layer. This solution is also disadvantageous in terms of cost and nevertheless places demands on the thickness and nature of the lacquer layer, so that proper functioning is ensured.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Partikel zur Herstellung eines Lackes mit Metallic- oder Mineraleffekt sowie eine Verwendung dieser Partikel und einen Lack mit Metallic- oder Mineraleffekt vorzuschlagen, die geeignet sind, eine ausreichende Permittivität für Radarstrahlung von Lackschichten auf Verblendungen von Radarsensorik zu gewährleisten.The invention is based on the object of proposing particles for producing a lacquer with a metallic or mineral effect and the use of these particles and a lacquer with a metallic or mineral effect which are suitable for ensuring sufficient permittivity for radar radiation from lacquer layers on veneers of radar sensors ,

Das erfindungsgemäße Partikel zur Herstellung eines Lackes mit Metallic- oder Mineraleffekt hat einen Grundkörper aus Kunststoff oder Glas. Dieser ist mit einer metallischen oder mineralischen Beschichtung versehen. Die Beschichtung ist dabei so dünn wie möglich ausgeführt, um die Permittivität so wenig wie möglich einzuschränken, sollte jedoch deckend sein, um den gewünschten optischen Effekt zu erzielen. Die Größe der Partikel entspricht dabei der Partikelgröße von bekannten Partikeln in Lacken mit Metallic- oder Mineraleffekt. So haben die Partikel bevorzugt eine Größe zwischen 2 µm und 100 µm, besonders bevorzugt zwischen 4 µm und 80 µm, weiterhin besonders bevorzugt zwischen 5 µm und 60 µm. Die Beschichtung weist bevorzugt eine Dicke von wenigen nm bis 1 µm auf, besonders bevorzugt zwischen 50 nm bis 300 nm und weiterhin besonders bevorzugt zwischen 50 nm und 150 nm.The particle according to the invention for producing a lacquer with a metallic or mineral effect has a base made of plastic or glass. This is provided with a metallic or mineral coating. The coating is made as thin as possible in order to limit the permittivity as little as possible, but should be opaque in order to achieve the desired optical effect. The size of the particles corresponds to the particle size of known particles in paints with a metallic or mineral effect. The particles preferably have a size between 2 μm and 100 μm, particularly preferably between 4 μm and 80 μm, furthermore particularly preferably between 5 μm and 60 μm. The coating preferably has a thickness of a few nm to 1 μm, particularly preferably between 50 nm to 300 nm and furthermore particularly preferably between 50 nm and 150 nm.

Vorteilhaft werden so Partikel geschaffen, die analog zu herkömmlichen Partikeln zur Herstellung von Lacken mit Metallic- oder Mineraleffekt einsetzbar sind. Die Partikel sind kostengünstig in der Herstellung und Lacke, die diese Partikel aufweisen, können wie herkömmliche Lacke mit Metallic- oder Mineraleffekt verarbeitet werden. Zudem entsprechen die Optik und Schutzeigenschaften der so hergestellten Lacke ohne Einschränkungen den herkömmlichen Lacken. Durch den Einsatz eines Grundkörpers aus einem Material mit geringer relativer Permittivität gelingt es vorteilhaft, den Anteil an metallischem oder mineralischem Material mit hoher relativer Permittivität und somit auch den polaren Anteil und den Anteil freier Ladungsträger gering zu halten.In this way, particles are advantageously created which can be used analogously to conventional particles for the production of lacquers with a metallic or mineral effect. The particles are inexpensive to manufacture and paints containing these particles can be processed like conventional paints with a metallic or mineral effect. In addition, the optics and protective properties of the paints produced in this way correspond without restriction to conventional paints. By using a base body made of a material with low relative permittivity, it is advantageously possible to keep the proportion of metallic or mineral material with high relative permittivity, and thus also the polar proportion and the proportion of free charge carriers, low.

Bevorzugt ist der Grundkörper eine Glaskugel, eine Hohlglaskugel oder ein Kunststoffpartikel. Das Kunststoffpartikel kann dabei verschiedenste Formen aufweisen, beispielsweise kugel-, blättchen-, oviod- oder quaderförmig. Die Kunststoffpartikel könnten dabei ebenfalls hohl sein. Es sind auch andere Formen aus Glas, beispielsweise ebenfalls quader-, blättchenförmige Grundkörper oder auch unregelmäßige Formen einsetzbar. Die konkrete Form der Grundkörper spielt zur Erzielung des erfindungsgemäßen Effektes keine übergeordnete Rolle, so stellen die Grundkörper ein Träger für die den optischen Effekt erzielende metallische oder mineralische Beschichtung dar. Entscheidend für die Eignung ist, ob das Material sich als Haftgrund für eine gleichmäßige metallische oder mineralische Beschichtung eignet. Hierfür spielt bekannterweise die Oberflächenenergie des Materials eine Rolle. Gegebenenfalls kann diese auch durch eine der Beschichtung vorgelagerte Oberflächenbehandlung angepasst werden.The base body is preferably a glass ball, a hollow glass ball or a plastic particle. The plastic particle can have a wide variety of shapes, for example spherical, flake, ovoid or cuboid. The plastic particles could also be hollow. Other shapes made of glass can also be used, for example also cuboid, platelet-shaped base bodies or irregular shapes. The concrete shape of the base body does not play a major role in achieving the effect according to the invention, so the base body is a carrier for the metallic or mineral coating which achieves the optical effect. The decisive factor for the suitability is whether the material is an adhesive base for a uniform metallic or mineral Coating is suitable. The surface energy of the material is known to play a role in this. If necessary, this can also be adapted by means of a surface treatment preceding the coating.

Bevorzugt besteht die Beschichtung aus Aluminium, einer Messinglegierung, Gold, Kupfer, Silizium- oder Metalloxiden, Blei, Zink, Zinn oder Bronze. Vorteilhaft sind diese Stoffe bereits in herkömmlichen Lacken erprobt.The coating preferably consists of aluminum, a brass alloy, gold, copper, silicon or metal oxides, lead, zinc, tin or bronze. These substances have already been successfully tested in conventional paints.

In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Beschichtung mittels des PVD-Verfahrens oder eines Sprühverfahrens. Letztlich spielt auch das konkrete Verfahren für die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabenstellung keine Rolle. Das Verfahren sollte es ermöglichen, sehr dünne aber deckende Schichten auf Kunststoff oder Glas abzuscheiden und es sollte kostengünstig sein. Neben dem PVD (physikalische Gasphasenabscheidung, beispielsweise Sputtern oder thermisches Verdampfen) sind auch das CVD-Verfahren (chemische Gasphasenabscheidung, auch plasmaunterstützt), thermisches Spritzen, CSD (chemical solution deposition, Beschichten in Lösung), Coating-Verfahren (Wirbelschicht-Coating, Top-Spray Coating, Wurster-Verfahren) oder auch Kunststoffgalvanisieren (Aufbringen einer elektrischen Schicht als erster Schritt) einsetzbar.In a preferred embodiment, the coating is carried out by means of the PVD process or a spray process. Ultimately, the specific method for solving the problem according to the invention also plays no role. The process should make it possible to deposit very thin but covering layers on plastic or glass and it should be inexpensive. In addition to the PVD (physical vapor deposition, e.g. sputtering or thermal evaporation) are also the CVD (chemical vapor deposition, also plasma-supported), thermal spraying, CSD (chemical solution deposition, coating in solution), coating method (fluidized bed coating, top Spray coating, Wurster process) or plastic electroplating (application of an electrical layer as the first step) can be used.

Die Beschichtung ist dabei bevorzugt vollflächig auf dem Grundkörper aufgebracht. Vorteilhaft erreicht ein Partikel so den maximalen optischen Metallic- oder Mineraleffekt. Der Grundkörper kann jedoch auch nur teilweise beschichtet sein, dies kann beispielsweise in der Beschichtungstechnologie begründet sein. Durch die nur teilweise Beschichtung kann sich aber auch die Beweglichkeit der freien Ladungsträger verringern und die Transmission somit weiter verbessert werden. Falls die vollflächige Beschichtung zu kostenintensiv ist, kann es vorteilhaft sein, die Grundkörper nur teilweise zu beschichten und dafür den Anteil der Partikel im Lack zu erhöhen, um den gleichen optischen Effekt zu erzielen.The coating is preferably applied over the entire surface of the base body. A particle thus advantageously achieves the maximum optical metallic or mineral effect. However, the base body can also be only partially coated, for example, this can be due to the coating technology. Due to the only partial coating, the mobility of the free charge carriers can also be reduced and the transmission can thus be further improved. If the full-surface coating is too expensive, it can be advantageous to coat the base body only partially and to increase the proportion of particles in the paint in order to achieve the same optical effect.

Erfindungsgemäß werden die Partikel zur Herstellung eines Lackes mit einem metallischen oder mineralischen Effekt verwendet. Der Einsatz der Partikel erfolgt dabei analog zu bekannten Partikeln, die Lacken für einen metallischen oder mineralischen Effekt zugesetzt werden.According to the invention, the particles are used to produce a lacquer with a metallic or mineral effect. The particles are used analogously to known particles which are added to paints for a metallic or mineral effect.

Der erfindungsgemäße Lack weist die oben beschriebenen Partikel auf. Bevorzugt beträgt der Volumenanteil der Partikel zwischen 1 % und 40 %, besonders bevorzugt zwischen 5 % und 30 %.Dieser Volumenanteil stellt vorteilhaft den gewünschten optischen Effekt vollständig her.The paint according to the invention has the particles described above. The volume fraction of the particles is preferably between 1% and 40%, particularly preferably between 5% and 30%. This volume fraction advantageously produces the desired optical effect completely.

Weiterhin bevorzugt ist der Lack wasserbasiert. Dies ist vorteilhaft der beispielsweise in der Automobilindustrie vordergründig eingesetzte Lack.The paint is also preferably water-based. This is advantageous, for example, in the automotive industry.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.

Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.Unless otherwise stated in the individual case, the various embodiments of the invention mentioned in this application can advantageously be combined with one another.

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Partikels,
2 eine Schnittdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Partikels und
3 ebenfalls eine Schnittdarstellung eines weiteren Partikels.

The invention is explained below in exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 2 shows a sectional illustration of a particle according to the invention,
2 a sectional view of a further particle according to the invention and
3 also a sectional view of another particle.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Partikel 1 in Form eines Ovoids. Der Partikel 1 hat einen Grundkörper 3 aus Polyamid 6 (PA6). Der Partikel 1 hat eine Höhe von 4 µm und eine Länge von 16 µm. Der Grundkörper 3 hat eine vollflächige Beschichtung 2 aus Aluminium mit einer Dicke von 50 nm. Die Beschichtung 2 wurde mit dem PVD-Verfahren (Sputtern) aufgebracht. 1 shows a particle according to the invention 1 in the form of an ovoid. The particle 1 has a basic body 3 made of polyamide 6 (PA6). The particle 1 has a height of 4 µm and a length of 16 µm. The basic body 3 has a full-surface coating 2 made of aluminum with a thickness of 50 nm. The coating 2 was applied with the PVD process (sputtering).

2 zeigt ebenfalls einen erfindungsgemäßen Partikel 1, hier mit einer Hohlkugel aus Glas als Grundkörper 3. Der Partikel 1 hat einen Durchmesser von circa 8 µm und wurde im PVD-Verfahren mit einer Beschichtung 2 versehen, prozessbedingt jedoch nicht vollflächig. Die Beschichtung 2 besteht aus einer Messinglegierung, um einen goldähnlichen Effekt zu erzielen, und hat eine Dicke von circa 100 nm. 2 also shows a particle according to the invention 1 , here with a hollow sphere made of glass as the main body 3 , The particle 1 has a diameter of approximately 8 µm and was coated with a PVD process 2 provided, but not due to the process over the entire area. The coating 2 consists of a brass alloy to achieve a gold-like effect and has a thickness of approximately 100 nm.

3 zeigt einen weitestgehend quaderförmigen Partikel 1 mit einem Grundkörper 3 aus Polyamid 6 (PA6), der zur Verbesserung der Haftungseigenschaften noch einmal oberflächenbehandelt wurde. Der Partikel 1 hat eine Größe von circa 12 µm × 20 µm × 65 µm und weist eine vollflächige Beschichtung 2 mit einem Kupferlack auf. Die Beschichtung 2 wurde mittels eines Wirbelschicht-Coatings aufgebracht und hat eine Dicke von 350 nm. 3 shows a largely cuboid particle 1 with a basic body 3 made of polyamide 6 (PA6), which has been surface-treated again to improve the adhesive properties. The particle 1 has a size of approximately 12 µm × 20 µm × 65 µm and has a full-surface coating 2 with a copper varnish. The coating 2 was applied using a fluidized bed coating and has a thickness of 350 nm.

Die Partikel 1 der verschiedenen Ausführungsbeispiele werden in einen Acryllack nach dem Stand der Technik anstelle bekannter Metallpartikel zur Herstellung von Lack mit Metalliceffekt eingebracht. Die einzubringende Menge entspricht ebenfalls den Mischungsverhältnis nach dem Stand der Technik für Metalliclacke von circa 10 Vol.-%. Bei den nicht vollflächig beschichteten Partikeln 1 wird eine etwas höhere Menge eingesetzt, um die geringere beschichtete Oberfläche auszugleichen.The particles 1 of the various exemplary embodiments are introduced into an acrylic lacquer according to the prior art instead of known metal particles for producing lacquer with a metallic effect. The amount to be introduced also corresponds to the mixing ratio according to the prior art for metallic paints of approximately 10% by volume. In the case of particles that are not fully coated 1 becomes a slightly higher amount used to compensate for the smaller coated surface.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Partikelparticle
22: Beschichtungcoating
33: Grundkörperbody

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

KR 1020170047070 A [0004]
DE 102008036012 A1 [0005]

Claims

Particles (1) for producing a lacquer with a metallic or mineral effect, comprising a base body (3) made of plastic or glass with a metallic or mineral coating (2), the particle (1) being between 2 µm and 100 µm in size Coating (2) has a thickness of 50 nm to 100 nm.

Particle (1) after Claim 1 , characterized in that the base body (3) is a glass ball or a hollow glass ball.

Particle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (3) is a cuboid, spherical, ovoid, platelet-shaped or irregular plastic particle.

Particle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (2) consists of aluminum, a brass alloy, gold, copper, silicon or metal oxides, lead, zinc, tin or bronze.

Particle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (2) is applied by means of the PVD or CSD process or a spray process.

Particle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coating (2) is applied only over part of the surface.

Use of particles (1) according to one of the preceding claims for producing a lacquer with a metallic or mineral effect.

Paint having particles (1) according to one of the Claims 1 to 6 ,

Paint after Claim 8 , characterized in that the volume fraction of the particles (1) is between 1% and 40%.

Paint according to one of the Claims 8 or 9 , characterized in that the paint is water-based.