DE3334961C2

DE3334961C2 -

Info

Publication number: DE3334961C2
Application number: DE3334961A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Uji Kyoto Jp Abe; Masaaki Kariya Aichi Jp Koyama
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1983-05-21
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1992-12-24
Also published as: DE3334961A1; JPH0236307B2; GB2139920A; GB2139920B; AU1962783A; GB8325654D0; JPS59216659A; US4546007A; AU558697B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Beschichtung, wobei man auf eine weiße oder graue Zwischenbeschichtung eine gefärbte Deckbeschichtung unvollständig deckend aufträgt, so daß sich eine der Farbe der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung sehr ähnliche Farbe ergibt. Die Erfindung schafft auch eine sehr einfache Methode zur Bestimmung einer geeigneten Farbe für die Zwischenbeschichtung bei gegebener Deckbeschichtung.

Bei zu beschichtenden Flächen wird die Deckschicht üblicherweise deckend auf eine Zwischenbeschichtung (oder Grundbeschichtung) aufgetragen. Da das Deckvermögen von Pigment zu Pigment stark verschieden ist, variiert die tatsächliche Stärke der Deckbeschichtung in einem weiten Bereich. Wenn eine schwach deckende Farbzusammensetzung, deren Deckvermögen, ausgedrückt durch diejenige Filmstärke, die zum Decken der JIS-Kontrasttafel erforderlich ist (Reflexion des weißen Substrats: R_w = 80±1%; Reflexion des schwarzen Substrats: RB2%) bei visueller Beurteilung im Bereich von 50-250 µm liegt, als Deckbeschichtung aufgetragen wird, sind stets wiederholte und relativ komplizierte Beschichtungen erforderlich. Diese sind außerdem sehr zeitraubend und insgesamt gesehen nicht praktikabel.

Selbst bei Verwendung einer stärker deckenden Lackzusammensetzung ist diese bei einem Substrat komplizierter Struktur und bei Vorhandensein schwer zugänglicher Stellen, an denen eine sorgfältige Beschichtung ziemlich schwierig anzubringen ist, nicht in der Lage, die gesamte Fläche gleichmäßig zu decken und ergibt häufig eine an manchen Stellen unvollständig deckende Beschichtung. Wenn eine vollständig deckende Beschichtung erwünscht ist, stellt sich aufgrund übermäßigen Beschichtungsauftrags das Problem der Läuferbildung an den anderen Teilen. Es ist deshalb sehr schwierig, die Zwischenbeschichtung mit einem Überzug üblicher Dicke von 30 bis 40 µm sorgfältig deckend zu versehen.

Andererseits wurde in den letzten Jahren eine stark chromatische Beschichtung vom Markt gut angenommen. Da die meisten, in derartigen Beschichtungen verwendeten organischen Pigmente ziemlich schwach deckend sind, müssen beträchtliche Mengen dieser Pigmente den Deckbeschichtungsmassen zugesetzt werden, um eine vollständig deckende Beschichtung mit einer Filmstärke von 30-40 µm auf der Zwischenbeschichtung zu erzielen. Die Verwendung größerer Pigmentmengen kann jedoch unter üblichen Bedingungen weitere Probleme verursachen, wie z. B. Mangel an Glanz beim Lackfilm, ein hochviskoses Beschichtungsmittel und schlechte Wetterbeständigkeit der Beschichtung. In diesem Fall ist es deshalb besser, in bestimmtem Ausmaß eine schlecht deckende Beschichtung in Kauf zu nehmen, so daß man gezwungen ist, bei einer gegebenen Deckbeschichtung eine gleich oder weitgehend ähnlich gefärbte Zwischenbeschichtung zu wählen. Es gibt jedoch keine Auswahlkriterien für eine derartige Zwischenbeschichtung, so daß man deshalb bei jedem einzelnen Pigment, das in der Zwischenbeschichtung und in der Deckbeschichtung zur Anwendung kommen soll, sich auf zeitraubende und ineffiziente empirische Methoden zur Bestimmung einer geeigneten Farbkombination verlassen muß.

Da darüber hinaus in der gefärbten Zwischenbeschichtung größere Pigmentmengen des gleichen oder im wesentlichen gleichen Farbtons wie in der Deckschicht vorliegen, kommt es zu einem beträchtlichen Kostenanstieg. Wenn deshalb eine geeignete Zwischenbeschichtungsfarbe, die beim Auftragen einer schwach deckenden Deckbeschichtung in einer Stärke von 30-40 µm, d. h. einer unvollständig deckenden Beschichtung, auf die Zwischenbeschichtung einen ebenso geringen Farbunterschied zwischen dieser Verbundbeschichtung und derjenigen Verbundbeschichtung, die unter Verwendung der gleichen, deckend aufgetragenen Deckbeschichtung erhalten wurde, ergibt, leicht aus einem weiten Farbbereich bestimmt werden könnte, könnte die Farbe der Deckbeschichtung vorteilhafterweise aus einer breiteren Farbskala gewählt werden. Dies würde einen Weg zur Verwendung derjenigen schwach deckenden Pigmente eröffnen, von denen man bisher angenommen hat, daß sie zur Anwendung in einer Deckbeschichtung ungeeignet seien, weil keine entsprechende Farbe für die Zwischenbeschichtung bekannt ist. Darüber hinaus würde dies z. B. vorteilhafterweise die - bei einer gegebenen Deckbeschichtung - für die Auswahl einer geeigneten Zwischenbeschichtungsfarbe erforderliche Zeit verkürzen, die Kosten für die Zwischen- und Deckbeschichtungen aufgrund der Einsparungen an Pigmenten verringern und die Applikationszeit verkürzen.

In der japanischen Patentanmeldung Nr. 49 632/82 vom 27. März 1982 ist ein Verfahren zur Herstellung einer stark chromatischen, mehrschichtigen Beschichtung roter (Farbton der R-Reihe gemäß dem Munsell-Neuwerte- System), gelber (Farbton der Y-Reihe gemäß dem Munsell-Neuwerte-System) oder oranger Farbe (Farbton der YR-Reihe gemäß dem Munsell-Neuwerte-System) beschrieben, wobei man auf eine gefärbte Zwischenbeschichtung eine schwach deckende Deckbeschichtung unvollständig deckend aufträgt, so daß die Farbdifferenz im Vergleich zu der Farbe der gleichen, jedoch deckend aufgetragenen Deckbeschichtung weniger als 1,0 beträgt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Farbe der Zwischenbeschichtung so auswählt, daß sie:

a) der Bedingung: Σ | ΔRλ | 0,5wobei Σ|ΔRλ| für die Summe der absoluten Werte von ΔRλ steht und ΔRλ die Differenz ist zwischen der spektralen Reflexion (RMλ) der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung und der spektralen Reflexion (RGλ) der vollständig deckend aufgetragenen Zwischenbeschichtung bei der jeweiligen Wellenlänge (λ) in 20-nm-Intervallen innerhalb des gewählten Wellenlängenbereichs, der von dem Punkt, an dem der Reflexionsunterschied bei gleicher Wellenlänge in den spektralen Reflexionskurven der Deckbeschichtung, welche unvollständig deckend in definierter Filmstärke auf die weißen und schwarzen Substrate der JIS-Kontrasttafel aufgetragen wurde, mehr als 1% beträgt, bis 700 nm reicht, und
b) außerdem der Bedingung genügt, daß die Reflexionskurven der vollständig deckenden Deckbeschichtung und der vollständig deckenden Zwischenbeschichtung einander in dem erwähnten Wellenlängenbereich möglichst nahe kommen.

Wenn, wie bereits erwähnt, verschiedene Pigmente in der Zwischen- und Deckbeschichtung zur Anwendung kommen sollen, gibt es keine verläßliche Methode zur Auswahl einer geeigneten Farbe für die Zwischenbeschichtung, welche gleich oder sehr ähnlich der Farbe der Deckbeschichtung sein kann, so daß man auf eine zeitraubende und wenig effiziente empirische Auswahl angewiesen war. Das obenerwähnte Verfahren ist eine äußerst wichtige und brauchbare Erfindung, weil es die Auswahl einer geeigneten Farbe für die Zwischenbeschichtung aus einer Reihe von Farben bei gegebener Deckbeschichtungsfarbe erlaubt. Da jedoch die Auswahl einer Zwischenbeschichtungsfarbe, die ähnlich derjenigen der Deckbeschichtung ist, Voraussetzung für die obige Erfindung ist, ist es wesentlich, daß die Farbe derjenigen der Deckbeschichtung möglichst nahekommt. Andererseits ist für Zwischenbeschichtungen im allgemeinen ein stark deckendes Pigment erforderlich. Es ist also häufig so, daß die Verbundbeschichtung aus einer schwach deckenden Deckbeschichtung und einer stark deckenden Zwischenbeschichtung besteht. Da jedoch die Anstrichmittel für Zwischen- und Deckbeschichtung sich in diesem Fall beträchtlich hinsichtlich der Pigmentzusammensetzung und des Mengenverhältnisses unterscheiden, können Schwierigkeiten bei der Auswahl der optimalen Farbe für die Zwischenbeschichtung auftreten. Es wäre deshalb von größtem Vorteil, wenn es gelänge, für die Zwischenbeschichtung eine universale Farbe zu verwenden, die in keiner Beziehung zur Farbe der Deckbeschichtung steht und auf diese Weise eine mehrschichtige Beschichtung zu erhalten, wobei eine gefärbte Deckbeschichtung unvollständig deckend auf eine Zwischenbeschichtung aufgetragen und die daraus resultierende Farbe dennoch sehr ähnlich derjenigen der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung ist.

Um den Wellenlängenbereich herauszufinden, in dem die Farbe der Zwischenbeschichtung Auswirkungen auf die Farbe der Deckbeschichtungen hat, wurde nun eine Deckbeschichtung unvollständig deckend in definierter Filmstärke (30 bis 40 µm) auf weiße und schwarze Substrate der JIS-Kontrasttafel aufgetragen. Dann wurde die spektrale Reflexion (Rwλ) an dem weißen Substrat und die spektrale Reflexion (RBλ) an dem schwarzen Substrat sowie die spektrale Reflexion (RMλ) der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung bei den jeweiligen Punkten und in 20-nm-Intervallen innerhalb eines Wellenlängenbereiches von 400 bis 700 nm (sichtbarer Wellenlängenbereich) bestimmt. Die so erhaltenen Daten wurden dann zusammen in Form von Kurven aufgetragen. Diese Kurven sind in Fig. 1 gezeigt, wobei (A) die Ergebnisse für einen Farbton der R-Reihe (gemäß dem Munsell-Neuwerte-System; die nachfolgenden Bedeutungen beziehen sich ebenfalls auf dieses System), (B) die Ergebnisse für einen Farbton der GY-, G-, BG- oder B-Reihe und (C) die Ergebnisse für einen Farbton der PB-Reihe wiedergibt.

In jeder Figur bedeutet die Kurve 1 die spektrale Reflexionskurve der vollständig deckend aufgetragenen Beschichtung, während die Kurven 2 und 3 die spektralen Reflexionskurven der gleichen Deckbeschichtung bedeuten, die jeweils unvollständig deckend auf die weißen und schwarzen Substrate aufgetragen wurde. Für jede Farbe ergibt sich eine eigene Kurve, es ist jedoch verständlich, daß die spektrale Reflexionskurve (1) der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung immer zwischen den Kurven (2) und (3) der gleichen Deckbeschichtungen liegt, die unvollständig deckend auf die weißen und schwarzen Substrate aufgetragen wurden. Dies bedeutet, daß, wenn man die Deckbeschichtung auf eine Zwischenbeschichtung grauer Farbe, die eine Mischung aus Schwarz und Weiß darstellt, unvollständig deckend aufträgt, die entsprechenden spektralen Reflexionskurven der Kurve (1) sehr nahekommen müssen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Beschichtung, wobei man auf eine Zwischenbeschichtung eine Deckbeschichtung unvollständig deckend aufträgt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Farbe der Zwischenbeschichtung aus weißen oder grauen Farbtönen auswählt, deren spektrale Reflexion dem maximalen Wert der spektralen Reflexionskurve für eine vollständig deckende Deckbeschichtung möglichst nahekommt, so daß sich eine Farbe ergibt, die der Farbe der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung sehr ähnlich ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Deckbeschichtung eine Farbe auf, deren größter und maximaler Peak in den spektralen Reflexionskurven in einem Wellenlängenbereich von <640 nm liegt, wobei, wenn die Deckbeschichtung in der halben, für eine vollständig deckende Beschichtung erforderlichen Schichtdicke aufgetragen wird, der Farbabstand weniger als 1,0 beträgt, verglichen mit der Farbe der vollständig deckenden Deckbeschichtung und wobei der Ausdruck "der spektralen Reflexion möglichst nahekommt" die spektrale Reflexion der Deckbeschichtung bedeutet, die innerhalb von ±28% der maximalen Reflexion liegt, gemessen bei der Wellenlänge, bei der die spektrale Reflexionskurve der vollständig deckenden Deckbeschichtung den maximalen Wert besitzt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Deckbeschichtung eine Farbe auf, deren größter und maximaler Peak in den Reflexionskurven in einem Wellenlängenbereich von <640 nm liegt, wobei, wenn die Deckbeschichtung in der halben, für eine vollständig deckende Beschichtung erforderlichen Schichtdicke auf die Zwischenbeschichtung aufgetragen wird, der Farbabstand weniger als 1,0 beträgt, verglichen mit der Farbe der vollständig deckenden Deckbeschichtung und wobei der Ausdruck "der spektralen Reflexion möglichst nahekommt" eine mittlere Reflexion bedeutet, die innerhalb von ±25% der Reflexion der vollständig deckenden Deckbeschichtung liegt, ausgedrückt als Mittelwert der spektralen Reflexionen, die an vier Punkten in 20-nm-Intervallen in dem Wellenlängenbereich von 640 bis 700 nm gemessen werden.

Ausgehend von den obenerwähnten Untersuchungen wurde nun gefunden, daß man beim unvollständig deckend Auftragen einer gefärbten Deckbeschichtung auf eine graue Zwischenbeschichtung eine spektrale Reflexionskurve erhält, die näher an der Kurve für eine vollständig deckende Deckbeschichtung liegt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, daß die tatsächliche Lage dieser Kurve sich in Abhängigkeit von dem grauen Farbton der Zwischenbeschichtung zwischen den Kurven (2) und (3) bewegt.

Es stellt sich nun die Frage, wie der optimale Grauton der Zwischenbeschichtung bei gegebener Deckbeschichtung bestimmt werden kann.

Aus den Fig. 1 (A), (B) und (C) ist ersichtlich, daß die Kurven in zwei Klassen eingeteilt werden können, nämlich in Kurven ohne Maximum und Minimum (Maxima und Minima), die den größten oder maximalen Peak im Wellenlängenbereich oberhalb 640 nm aufweisen und in Kurven mit Maximum und Minimum (Maxima und Minima), die den (oder die) größten und maximalen Peak(s) im Wellenlängenbereich unterhalb 640 nm aufweisen. Erstere sind in (A) dargestellt und entsprechen den Farben der R-, Y-, YR- und RP-Reihe gemäß dem Munsell-Neuwerte-System, während letztere in (B) und (C) dargestellt sind, und den Farben der GY-, G-, BG-, B- und PB-Reihe entsprechen. Darüber hinaus unterscheiden sich erstere von letzteren etwas in der Kurvenform am unteren Ende der Kurve. Im Hinblick auf den jeweiligen Typ der Deckbeschichtungsfarben wurden nun folgende Untersuchungen vorgenommen.

(1) Deckbeschichtungsfarben, deren spektrale Reflexionskurven einen größten und maximalen Peak im Wellenlängenbereich unterhalb 640 nm aufweisen:

Bei diesem Farbentyp liegt die Reflexionskurve der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung immer zwischen den Kurven für die gleiche Deckbeschichtung, die unvollständig deckend auf weiße und schwarze Substrate aufgetragen wurde (vgl. Fig. 1 (B) und (C)). Die optimale Farbe der Zwischenbeschichtung würde deshalb ein grauer Farbton sein, wobei ein derartiger grauer Farbton eine Reflexionskurve hätte, die derjenigen für die vollständig deckende Deckbeschichtung in dem Wellenlängenbereich, in dem der größte und maximale Peak auftritt, nahekommt. Im Hinblick darauf wurden folgende Versuche durchgeführt.

Man verwendet als Deckbeschichtungsfarbe Medium Green (Munsell-Neuwerte-System Farbton 9.22 GY/Value 7.83/ Chroma 9.15; Deckvermögen 126 µm).

Für die in einer Schichtdicke von 27 µm unvollständig deckend auf die weißen und schwarzen Substrate der JIS-Kontrasttafel aufgetragenen Deckbeschichtungen und für die vollständig deckend aufgetragene Deckbeschichtung wurden die spektralen Reflexionen an den jeweiligen Punkten in 20-nm-Intervallen im sichtbaren Wellenlängenbereich (400 bis 700 nm) gemessen und aufgetragen, wobei man die in Fig. 2 dargestellten Kurven erhält.

Daraus ist ersichtlich, daß jede Kurve ein Maximum bei ungefähr 540 nm aufweist und die Kurve (1) für die vollständig deckende Deckbeschichtung zwischen den Kurven (2) und (3) für die auf die weißen und schwarzen Substrate unvollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtungen liegt. Es ist verständlich, daß der Wellenlängenbereich, innerhalb dessen die Farbe der Zwischenbeschichtung einen wesentlichen Einfluß auf den Farbton der Deckbeschichtung ausübt, bei und um 540 nm liegt. Unter Berücksichtigung dieser Wellenlänge wurden verschiedene Grautöne, die anhand der spektralen Reflexion bei 540 nm voneinander unterscheidbar sind, für die Zwischenbeschichtung ausgewählt und darauf Deckbeschichtungen der obenerwähnten Farbe in unterschiedlicher Filmstärke unvollständig deckend aufgetragen. Im Anschluß daran wurde der Farbabstand zwischen den jeweiligen Verbundbeschichtungen und der vollständig deckenden Deckbeschichtung gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 und in Fig. 3 zusammengestellt.

Tabelle 1

Die Beziehung zwischen der Filmstärke der Deckbeschichtung und dem tatsächlich gemessenen Farbabstand ist in Fig. 3 gezeigt. Zur Schaffung einer mehrschichtigen Beschichtung, wobei man eine Deckbeschichtung unvollständig deckend auf eine Zwischenbeschichtung aufträgt und wobei die Beschichtung einen möglichst kleinen Farbabstand von weniger als 1,0 aufweist, verglichen mit der Farbe der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung, ist insbesondere die Filmstärke der Deckbeschichtung zu beachten, die gemäß Fig. 3 einen Farbabstand (ΔE* ab) von 1,0 aufweist. Für den jeweiligen Grauton wird dann die Filmstärke der Deckbeschichtungsfarbe beim Farbabstand 1,0 abgelesen und in Fig. 4 übertragen. In Fig. 4 ist auf der Abszisse die spektrale Reflexion R (%) des bei 540 nm gemessenen grauen Farbtones und auf der Ordinate die Filmstärke (µm) der Deckbeschichtung bei einem Farbabstand (ΔE* ab) von 1,0 aufgetragen. Dieser Figur ist die Filmstärke der Deckbeschichtung zu entnehmen, in der diese auf die graue Zwischenbeschichtung aufgetragen werden muß, um einen Farbabstand von 1,0 zu erzielen. Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß die beste Zwischenbeschichtung, auf die die Deckbeschichtung mit der geringsten Filmstärke aufgetragen werden kann, diejenige mit dem grauen Farbton G-67,6 ist, d. h. einem grauen Farbton, dessen spektrale Reflexion bei 540 nm 67,6% beträgt, wobei dieser Wert der maximalen Reflexion von 70% für die Deckbeschichtung annähernd entspricht. Je dicker dabei die zur Erfüllung der Gleichung ΔE* ab = 1 erforderliche Filmstärke der Deckbeschichtung ist, um so größer ist die zulässige Reflexion der bei 540 nm gemessenen geeigneten grauen Farbe.

Wenn die unvollständig deckend aufzutragende Filmstärke der Deckbeschichtung auf die Hälfte der für vollständig deckenden Auftrag erforderlichen Filmstärke festgesetzt wird (im vorliegenden Fall 126 µm), besitzen diejenigen grauen Farbtöne, die einen Farbabstand (ΔE* ab) von 1,0 ergeben, bei 540 nm Reflexionen von 48% und 83%. Um deshalb die Bedingung ΔE* ab 1,0 zu erfüllen, sollte die spektrale Reflexion der Grautöne im Bereich von 48 bis 83% liegen, was einem Bereich von -22% bis +13% der obenerwähnten maximalen Reflexion R₀ der Deckbeschichtung entspricht, d. h. 70%.

Ähnliche Versuche wurden mit weiteren, typischen, zur angegebenen Kategorie zählenden Farbtönen durchgeführt, wobei man die in Tabelle 2 zusammengestellten Ergebnisse erhielt.

Tabelle 2

Aus diesen Versuchen ist folgendes ersichtlich:
Wenn man bei diesem Typ von Deckbeschichtungsfarben die Farbe der Zwischenbeschichtung unter grauen Farbtönen auswählt, deren Reflexion im Bereich von ±28%, vorzugsweise ±15% der maximalen Reflexion der Deckbeschichtungsfarbe liegt, gemessen bei der Wellenlänge, bei der die spektrale Reflexionskurve der vollständig deckenden Beschichtung den größten und maximalen Peak zeigt, so ergibt sich daraus eine Farbe, die sehr ähnlich derjenigen der vollständig deckenden Deckbeschichtung ist, d. h. der Farbabstand ist geringer als 1,0. Dies gilt selbst dann, wenn die Deckbeschichtung unvollständig deckend und in der halben Stärke (T) aufgetragen wird, die für eine völlig deckende Beschichtung erforderlich ist. Die Erfindung betrifft deshalb ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Beschichtung, wobei man auf eine Zwischenbeschichtung eine Deckbeschichtung unvollständig deckend aufträgt, so daß sich eine Farbe ergibt, die sehr ähnlich der Farbe der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Deckbeschichtung eine Farbe aufweist, deren spektrale Reflexionskurve einen größten und maximalen Peak im Wellenlängenbereich von <640 nm aufweist und die Farbe der Zwischenbeschichtung aus weißen oder grauen Farbtönen ausgewählt wird, deren spektrale Reflexion innerhalb des Bereiches von ±28% der maximalen Reflexion der erwähnten Deckbeschichtung beträgt, gemessen bei der Wellenlänge, bei der die spektrale Reflexionskurve der vollständig deckenden Deckbeschichtung den maximalen Wert zeigt, wodurch der Farbabstand, verglichen mit der Farbe der vollständig deckenden Deckbeschichtung, weniger als 1,0 beträgt, selbst wenn die Deckbeschichtung in der halben, für eine vollständig deckende Beschichtung erforderlichen Filmstärke aufgetragen wird.

(2) Deckbeschichtungsfarben, deren spektrale Reflexionskurven den größten oder maximalen Peak im Wellenlängenbereich oberhalb 640 nm aufweisen:

Bei diesem Farbtyp liegt der größte oder maximale Peak anders als bei den im vorausgehenden Abschnitt (1) beschriebenen Farben.

In der Fig. 1 kennzeichnet die Zahl 1 die spektrale Reflexionskurve der vollständig deckend aufgetragenen roten Deckbeschichtung (RED S1). Die Zahl 2 kennzeichnet die gleiche Deckbeschichtung, die unvollständig deckend auf weiße Substrate in einer Schichtdicke von ungefähr 34 µm aufgetragen wurde. Die Zahl 3 kennzeichnet die gleiche Deckbeschichtung, die unvollständig deckend auf schwarze Substrate in einer Schichtdicke von ungefähr 34 µm aufgetragen wurde. Es ist verständlich, daß sich die drei Kurven im Bereich der Lichtabsorption praktisch überlappen und durch folgende Beziehung beschrieben werden können:

R_Mλ Rwλ R_Bλ

worin, jeweils bei der Wellenlänge R_Mλ die spektrale Reflexion der vollständig deckenden Deckbeschichtung bedeutet, Rwλ die spektrale Reflexion der auf weiße Substrate unvollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung und R_Bλ die spektrale Reflexion der unvollständig deckend auf schwarze Substrate aufgetragenen Deckbeschichtung bedeutet.

Im Bereich der Lichtreflexion jedoch weichen diese drei Kurven voneinander ab und können durch die Beziehung:

Rwλ<R_Mλ<R_Bλ

beschrieben werden. Die Zwischenbeschichtung wird demnach die Farbe der Deckbeschichtung im Lichtreflexionsbereich beeinflussen, d. h. ab dem Verzweigungspunkt bis 700 nm. Unter der Annahme, daß die Reflexionsdifferenz von kleiner 1% bei gleicher Wellenlänge in den Reflexionskurven an den weißen und schwarzen Substraten keinen signifikanten Unterschied ausdrückt, reicht der Wellenlängenbereich, in dem die Zwischenbeschichtung einen wesentlichen Einfluß auf die Farbe der Deckbeschichtung hat, von dem Punkt, an dem die Reflexionsdifferenz mehr als 1% beträgt, bis maximal 700 nm. Insbesondere liegt dieser Bereich für RED R bei 620 bis 700 nm, für ORANGE YR bei 600 bis 700 nm und für Yellow Y bei 540 bis 700 nm.

Wie anderseits aus Fig. 5 ersichtlich, verlaufen die spektralen Reflexionskurven der grauen Farbtöne parallel zu der Abszisse und fallen etwas in Richtung auf 700 nm ab. Die Kurven laufen auch untereinander in Abhängigkeit vom Grauton beinahe parallel.

Um nun die spektrale Reflexionskurve der Deckbeschichtung, die unvollständig deckend auf eine graue Zwischenbeschichtung aufgetragen wurde, in die unmittelbare Nähe für die Kurve der vollständig deckenden Deckbeschichtung zu bringen, sollte die Zwischenbeschichtung vorzugsweise einen Grauton aufweisen, dessen Reflexionskurve bei vollständig deckender Beschichtung im Wellenlängenbereich von 640 bis 700 nm, in dem die Reflexionskurve beinahe eine Gerade ist, nahe derjenigen für die vollständig deckende Deckbeschichtung liegen. Mit anderen Worten die mittlere Reflexion in diesem Bereich ist beinahe identisch mit der entsprechenden mittleren Reflexion für die vollständig deckende Deckbeschichtung. Der Ausdruck "mittlere spektrale Reflexion" bedeutet den Mittelwert der spektralen Reflexionen, gemessen an 4 Punkten in 20-nm-Intervallen im Wellenlängenbereich von 640 bis 700 nm.

Die obigen Ausführungen basieren auf der Idee, daß der Einfluß der Farbe der Zwischenbeschichtung auf die Farbe der Deckbeschichtung am ausgeprägtesten in dem Wellenlängenbereich ist, in dem der größte oder maximale Peak der spektralen Reflexionskurve vorliegt. Wenn nun die Reflexionskurve des grauen Farbtons derjenigen der vollständig deckenden Deckbeschichtung in diesem Wellenlängenbereich nahekommt, dann würde auch die Reflexionskurve der Verbundbeschichtung, die durch unvollständig deckendes Auftragen der Deckbeschichtung auf die graue darunterliegende Beschichtung erhalten wurde, sehr nahe bei der Reflexionskurve der vollständig deckenden Deckbeschichtung bei einem anderen Wellenlängenbereich liegen.

Wenn nun eine Deckbeschichtung auf eine Zwischenbeschichtung unvollständig deckend aufgetragen wird (beispielsweise in der halben Filmstärke der vollständig deckenden Beschichtung), ist es ziemlich schwierig und sogar unnötig, die im wesentlichen gleiche Farbe wie bei der vollständig deckenden Beschichtung zu erhalten. Ein Farbabstand von weniger als 1,0 reicht in vielen Fällen aus, um die gewünschten Ziele zu erreichen. Da nun eine "Farbabstandstoleranz" existiert, ist es verständlich, daß auch eine gewisse Toleranz hinsichtlich der für die Zwischenbeschichtung brauchbaren Grautöne besteht.

Es wurden folgende Tests durchgeführt:

In der ersten Versuchsreihe wurden RED SI (Farbstoff aus der Reihe der roten Farbstoffe) als Farbstoff für die Deckbeschichtung und verschiedene graue Farben (Nr. 1 bis 5) für die Zwischenbeschichtung verwendet.

Eine Standardprobe wurde hergestellt, indem eine RED SI Beschichtungsmasse (Deckvermögen 135 µm) vollständig deckend auf das Substrat aufgetragen wurde. Die spektralen Reflexionen wurden mit Hilfe eines Spektrophotometers bei 640, 660, 680 und 700 nm bestimmnt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 zusammengestellt.

Wellenlänge (nm)
spektrale Reflexion (%)
640
37,56
660	40,25
680	40,46
700	40,23
mittlere Reflexion	39,63

Für die verschiedenen, vollständig deckend aufgetragenen Grautöne wurden dann die Reflexionen im sichtbaren Bereich von 400 bis 700 nm in 20-nm-Intervallen gleicherweise gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 4

In dieser Tabelle ist die mittlere Reflexion der Mittelwert aus den Reflexionen bei 640, 660, 680 und 700 nm. Wenn man diese Daten mit den obigen mittleren Reflexionswerten für die vollständig deckende Deckbeschichtung vergleicht, ergibt sich, daß lediglich der Grauton Nr. 3 für die beabsichtigten Zwecke geeignet ist, weil nur dessen Reflexionswert nahe bei dem anderen Reflexionswert liegt. Zur Bestätigung wurden die folgenden Versuche durchgeführt.

Beschichtungsmassen mit den zu testenden grauen Farbtönen (Nr. 1 bis 5) wurden jeweils vollständig deckend auf Testplatten aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde eine RED SI-Deckbeschichtung jeweils in einer Schichtdicke von 10, 15, 23, 28, 37 und 45 µm (im Trockenzustand) aufgebracht.

Jede Verbundbeschichtung wurde mit der vollständig deckenden Deckbeschichtung verglichen. Der Farbabstand wurde anhand der Formel von Hunter ermittelt, die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 5 zusammengestellt. Die Ergebnisse sind auch in Fig. 6 gezeigt, wobei auf der Ordinate der Farbabstand und auf der Abszisse die Filmstärke der Deckbeschichtung aufgetragen sind.

Tabelle 5

Die Versuchsergebnisse führen zu dem Schluß, daß lediglich die Zwischenbeschichtungsfarbe Nr. 3 einen Farbabstand von weniger als 1,0 ergibt, wenn man die Farbe der Verbundbeschichtung, für die die RED SI-Deckbeschichtung in einer Schichtdicke von 30 bis 40 µm (d. h. unvollständig deckend) auf die Zwischenbeschichtung aufgetragen wurde, mit der Farbe der gleichen, vollständig deckenden Deckbeschichtung vergleicht.

Ähnliche Versuche wurden mit den schwach deckenden Deckbeschichtungsfarben RED S2 (Deckvermögen 110 µm) und ORANGE SI (Deckvermögen 165 µm) und verschiedenen Grautönen durchgeführt. In Tabelle 6 sind die jeweiligen Reflexionen bei 640, 660, 680 und 700 nm für jeden vollständig deckend aufgetragenen Farbton und deren mittlere Reflexion zusammengestellt.

Wenn man die mittleren spektralen Reflexionen vergleicht, ergibt sich, daß die mit dem Grauton Nr. 6 gefärbte Zwischenbeschichtung für die RED S2-Deckbeschichtung und die mit dem Grauton Nr. 9 gefärbte Zwischenbeschichtung für die ORANGE S1-Deckbeschichtung brauchbar ist.

Tabelle 6

Die beiden Deckbeschichtungen wurden dann auf die jeweiligen grauen Zwischenbeschichtungen in verschiedener Filmstärke aufgetragen. Der Farbabstand zwischen den erhaltenen Verbundbeschichtungen und der entsprechenden vollständig deckenden Deckbeschichtung wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in die Fig. 7 und 8 und in Tabelle 7 gezeigt. Die Figuren zeigen die Korrelation zwischen der Filmstärke der Deckbeschichtung und dem Farbabstand des Verbundmaterials, bestehend aus der jeweiligen grauen Zwischenbeschichtung, auf die die Deckbeschichtung unvollständig deckend aufgetragen wurde, im Vergleich zu der Farbe der vollständig deckenden Deckbeschichtung. Dabei sind die Ergebnisse für die RED S2-Deckbeschichtung in Fig. 7 und die Ergebnisse für die ORANGE S1-Deckbeschichtung in Fig. 8 gezeigt.

Tabelle 7

(Farbabstand ΔE)

Die Ergebnisse zeigen, daß die optimale Farbe der Zwischenbeschichtung, die einem Farbabstand von weniger als 1,0 zwischen der Farbe der Verbundbeschichtung, für die die angegebene Deckbeschichtung auf die graue Zwischenbeschichtung in einer Filmstärke von 30 bis 40 µm aufgetragen wurde, ergibt und der Farbe der vollständig deckenden Deckbeschichtung für RED S2 die Grautöne Nr. 6 und 7 und für ORANGE S1 der Grauton Nr. 9 ist. Diese Ergebnisse bestätigen die obigen Ausführungen.

Als nächstes wurden verschiedene Deckbeschichtungsfarben unvollständig deckend auf graue Zwischenbeschichtungen aufgetragen. Die spektrale Reflexion R₀ (%) des optimalen Grautons, der Reflexionsbereich R (%) des zulässigen Grautons, der einen Wert für ΔE* ab 1,0 bei 1/2 T der Deckbeschichtung ergibt, und die zulässige Reflexion für den optimalen Grauton R₀ (%) wurden gemäß den im voranstehenden Absatz (1) beschriebenen Methoden bestimmt. In dieser Versuchsreihe wurde jedoch R₀ und R (%) durch den Reflexionsmittelwert ausgedrückt, gemessen an 4 Punkten in 20-nm-Intervallen im Bereich von 640 bis 700 nm.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 8 zusammengestellt.

Tabelle 8

Die vorstehenden Versuche zeigen deutlich, daß, wenn man für diese Art von Deckbeschichtungsfarben die Farbe der Zwischenbeschichtung aus denjenigen grauen Farbtönen auswählt, deren Reflexion, ausgedrückt in Form des an 4 Punkten in 20-nm-Intervallen im Bereich von 640 bis 700 nm gemessenen Reflexions-Mittelwerts, diese im Bereich von ±25% des entsprechenden Wertes für die vollständig deckende Deckbeschichtung liegt.

Die Erfindung wurde anhand von Beispielen erläutert, bei denen übliche Deckbeschichtungstypen, die eine übliche Pigmentkonzentration enthalten, in verringerter Filmstärke auf Zwischenbeschichtungen aufgetragen wurden. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern umfaßt auch Verfahren, bei denen ein Deckbeschichtungsmittel mit einem geringeren Pigmentgehalt in üblicher Filmstärke auf eine Zwischenbeschichtung aufgetragen wird, wodurch man eine ebenfalls unvollständig deckende Beschichtung erhält. Dies ist anhand der nachfolgenden Versuchsergebnisse ersichtlich.

Die Erfindung umfaßt auch Verfahren, bei denen für die Herstellung der Deckbeschichtung Metalleffekt-Beschichtungsmittel verwendet werden.

Der in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendete Ausdruck "Grauton" umfaßt aus weiß und schwarz gemischte Farben, sowie alle Farben mit einem Munsell-Chroma von weniger als 4, vorzugsweise weniger als 2.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Überzuges, wobei man auf eine Zwischenbeschichtung unvollständig deckend eine Deckbeschichtung aufträgt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Farbe der Zwischenbeschichtung aus weißen und grauen Farbtönen wählt, deren spektrale Reflexion dem maximalen Wert der spektralen Reflexionskurve für eine vollständig deckende Deckbeschichtung möglichst nahe kommt, so daß sich eine Farbe ergibt, die sehr ähnlich der Farbe der vollständig deckend aufgetragenen Deckbeschichtung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbeschichtung eine Farbe aufweist, deren spektrale Reflexionskurven den größten und maximalen Peak in dem Wellenlängenbereich von mehr als 640 nm aufweisen, wobei, wenn die Deckbeschichtung in der halben, für eine vollständig deckende Beschichtung erforderlichen Schichtdicke auf die Zwischenbeschichtung aufgetragen wird, der Farbabstand weniger als 1,0 beträgt, verglichen mit der Farbe der vollständig deckenden Deckbeschichtung und wobei der Ausdruck "der spektralen Reflexion möglichst nahekommt" eine mittlere Reflexion bedeutet, die innerhalb eines Bereiches von ±25% der Reflexion der vollständig deckenden Deckbeschichtung liegt, ausgedrückt als Mittelwert der spektralen Reflexionen, die an vier Punkten in 20-nm-Intervallen im Wellenlängenbereich von 640 bis 700 nm gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckbeschichtung eine Farbe aufweist, deren Reflexionskurven den größten und maximalen Peak in dem Wellenlängenbereich von <640 nm aufweisen, wobei, wenn die Deckbeschichtung in der halben, für eine vollständig deckende Beschichtung erforderlichen Schichtdicke aufgetragen wird, der Farbabstand weniger als 1,0 beträgt, verglichen mit der Farbe der vollständig deckenden Deckbeschichtung und wobei der Ausdruck "der spektralen Reflexion möglichst nahekommt" bedeutet, daß die spektrale Reflexion innerhalb eines Bereiches von ±28% der maximalen Reflexion liegt, gemessen bei der Wellenlänge, bei der die spektrale Reflexionskurve der vollständig deckenden Deckbeschichtung den maximalen Wert besitzt.