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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen Übertragungstechniken für Trockenfarben
und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Übertragungsfilms
für Trockenfarben,
indem eine pigmentierte Farbschicht, die zufällig orientierte metallische Schuppen
bzw. Flocken enthält,
sich stark an das Aussehen von traditionellen sprühlackierten
Oberflächen
von Automobilen mit Metalliclackierung anpasst.
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Hintergrund
der Erfindung
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Kraftfahrzeugdesign-
und Herstellung präsentieren
einen einzigartigen Satz von Problemen in der Auswahl von Materialien
und Verfahren, die bei der Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserie
verwendet werden. Neueste Trends in der Auswahl von Konstruktionsmaterialien
für Kraftfahrzeugkarosserien und
ihre Komponenten umfassen die Verwendung von Kunststoffmaterialien
für viele
Komponenten, während
die Hauptkarosseriebestandteile weiterhin prinzipiell aus Blech
hergestellt werden. Die Verwendung von Kombinationen von Materialien
für die
Konstruktion der unterschiedlichen Komponenten eines Kraftfahrzeugs
liefern einzigartige Problem in dem Anpassen der Farboberflächen der
unterschiedlichen Komponenten. Das Anpassen der Oberflächen mit Metalliklackierung
war insbesondere problematisch.
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Zum
Beispiel umfassen die Farbauftragungsverfahren für Komponenten der Kraftfahrzeugkarosserie,
die aus Blech hergestellt sind, im Allgemeinen entweder das Spritzen
der Karosserieplatte oder manchmal das Tauchen der Karosserieplatte oder
sogar das Tauchen einer teilweise zusammengesetzten Fahrzeugkaros serie.
In jedem Fall wird die gefärbte
Oberfläche
dann bei hoher Temperatur ofengetrocknet, um die Farboberfläche gründlich auszuhärten. Die
meisten derartigen Farbauftragungssysteme verwenden Acryl- oder
Urethanlackierungen, die sich chemisch während des Ofentrocknungsschrittes
vernetzen, um eine harte, glänzende, dauerhafte
Farbbeschichtung zu bilden.
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Beim
Entwickeln derartiger aufgetrockneter Farbauftragungsverfahren hat
man erkannt, dass verschiedene visuelle Effekte durch das Variieren
der Orientierung der metallischen Schuppen bzw. Flocken erzeugt
werden können,
die in einer metallischen Farboberfläche verwendet werden. Manchmal sind
die metallischen Schuppen derart orientiert, dass sie im Wesentlichen
parallel zu der äußeren Oberfläche der
Farbschicht sind. Diese metallischen Farboberflächen haben, was im Allgemeinen
als hoher "Flop" bekannt ist, und
schaffen leuchtende, oft wünschenswerte
visuelle Effekte. Andere Male ist eine mehr zufällige Orientierung der metallischen Schuppen
gefragt, um ein anderes, ansprechenderes metallisches Aussehen zu
erzielen. Eine derartige zufällige
Orientierung der metallischen Schuppen in einer ofengetrockneten
und vernetzten Farboberfläche
aus einer Acryl- oder Urethanlackierung wurde durch traditionelle
Farbauftragungstechniken durch Spritzen erzielt. Manchmal wurde
die zufällige Schuppenorientierung
durch die Zugabe von Mikrokugeln zur Farbe verbessert, wie es in
dem US-Patent mit der Nr. 4,403,003 von Backhouse offenbart ist.
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In
der jüngeren
Vergangenheit hat der Trend zur Verwendung von mehr Kraftfahrzeugkarosseriekomponenten
aus Kunststoff zu der Entwicklung von neuen Techniken zur Farbauftragung
geführt.
Ein anfänglich
zu überwindendes
Problem bestand darin, dass die Autokarosserieplatten und -teile
aus Kunststoff nicht hohen Temperaturen zum Verdampfen von Lösungsmitteln
und zum Aushärten
ausgesetzt werden können,
wie es in traditionellen Farbauftragungsverfahren für Blech
durchgeführt
wird.
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Um
dieses Problem zu überwinden,
wurden Verfahren zum Herstellen von warmformbaren Farbfilmen entwickelt.
Gemäß diesen
Verfahren wird eine Farbschicht, die ein polymerisches Materials
umfasst, in Form eines dünnen
Films auf einer flexiblen hitzebeständigen temporären Bildungsfläche gebildet.
Die Farbschicht wird dann getrocknet, in dem die Fläche durch
einen Ofen läuft,
gefolgt von dem Entfernen der Farbschicht von der Bildungsfläche und dem Übertragen
der Farbschicht auf eine warmformbare Trägerlage. Die Farbschicht auf
der warmformbaren Lage behält
die Dauerhaftigkeit, den Glanz und viele andere Eigenschaften des
Aussehens, die für äußere Kraftfahrzeuganwendungen
erforderlich sind. Die warmformbaren Farblagen können dann warmgeformt werden
in komplexe dreidimensionale Formen der Kraftfahrzeugteile oder
-platten aus Kunststoff, ohne negative Effekte auf die Eigenschaften des
Aussehens der Farboberfläche
zu haben. Die warmformbare Lage kann dann in eine Karosserieplatte
oder ein Karosserieteil aus einem Kunststoffsubstrat in einer Spritzform
gebildet werden. Dies ist als ein "Einsetz-Form"-Verfahren bekannt. Alternativ kann
die warmformbare Lage in der Form durch das Formmaterial selbst
in einem "Einpress"-Verfahren geformt
werden.
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Derartige
Verfahren waren erfolgreich beim Erzielen von Farbschichten mit
hohen Glanzniveaus, einer hohen Klarheit der Abbildung (Distinctness-Of-Image),
einer exzellenten Dauerhaftigkeit und anderen wünschenswerten Eigenschaften.
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Im
Allgemeinen umfassen die Farbschichten eine klare Schicht und eine
getrennte pigmentierte Farbschicht. Die pigmentiere Farbschicht
kann ebenfalls reflektierende Schuppen aufweisen, um der Farbe ein
wünschenswertes
metallisches Aussehen zu verleihen. Die klare Schicht und die Farbschicht
können
als getrennte dünne
Filmschichten gebildet werden, die getrocknet und miteinander verbunden
werden. Während
die Verwendung einer klaren Schicht optional ist, ist sie im allgemeinen
erwünscht,
weil sie zu einem höheren
Glanz des fertigen Farbfilms sowie zu einer besseren Dauerhaftigkeit
und Wetterbeständigkeit
beiträgt.
Die mehrschichtige Farbschicht kann durch das schrittweise Aufbringen
von zuerst einer klaren Schicht und dann einer Farbschicht auf die temporäre Bildungsfläche gebildet
werden. Die Farbschichten werden in dieser Reihenfolge aufgebracht, weil
die glatte Bildungsflächenoberfläche dem
Bestandteil einen hohen Glanz verleiht, der schlussendlich die äußerste Oberfläche des
Farbfilms sein wird, sobald er von der Bildungsfläche entfernt
und auf ein Substrat aufgebracht worden ist. In einem Verfahren, dass
in dem US-Patent mit der Nr.: 4,931,324 von Allison et al. offenbart
ist, wird eine klare Schicht durch Walzenauftragung aufgebracht
und eine pigmentiere Farbschicht, die Schuppen enthält, wird
durch konventionelle Spritz-Farbauftragungstechniken aufgebracht.
Die offenbarten Spritz-Farbauftragungstechniken
und die polymerischen Materialien, die in der Farbschicht verwendet
werden, erzeugen, was als eine im wesentlichen parallele Orientierung
der reflektierenden Schuppen beschrieben ist. Das US-Patent mit
der Nr.: 4,769,100 von Short offenbart ein anderes Verfahren, dass
eine dekorative Lage beinhaltet, die auf ein Profilsubstrat durch
Schrumpf-Umhüllungs-Verfahren
aufgebracht wird, in dem metallische Kraftfahrzeugfarbfilme auf
einen dehnbaren Träger durch
Spritz-Farbauftragungstechniken aufgebracht werden. Die Schuppen
sind angeblich im Wesentlichen parallel und bleiben im Wesentlichen
parallel nach dem Vakuumformen, um sich an die Oberfläche des
Substrats anzupassen.
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Verfahren,
die Farbübertragungsfilme
zum Ausbringen von Kraftfahrzeugfarben auf geformte Kunststoffplatten
und -teile nutzen, wurden erfolgreich unter Verwendung thermoplastischer
Farbfilme durchgeführt,
die aus einer Legierung aus Fluorpolymer- und Acrylharzen bestehen.
Derartige Verfahren beinhalteten einen ersten Schritt, in dem eine
klare Schicht durch das Anfertigen einer Lösung aus einem fluorierten
Polymer, wie beispielsweise Vinyliden-Polyfluorid (PVDF), einem
Acrylharz, beispielsweise Polymethyl-Methacrylat, und einem Lösungsmittel hergestellt
wird. Alternativ kann das PVDF als eine Dispersion in einer Lösung von
Acrylharz und dem Lösungsmittel
vorhanden sein. Das polymerische Material wird auf eine Bildungsfläche aufgetragen und
getrocknet, in dem es durch einen Ofen läuft. Eine Farbschicht wird
dann über
der klaren Schicht aufgebracht. Die Farbschicht enthält grundsätzlich die
gleichen polymerischen Mate rialien wie die klare Schicht ausgenommen,
dass sie ebenfalls das Pigment enthält und dass reflektierende
Schuppen ebenfalls hinzugefügt
werden können,
um eine metallische Farboberfläche
zu erzielen. Die Farbschicht wird dann getrocknet und Schichten
optionaler Größe und/oder
Trägerlagen
können
durch die zuvor beschriebenen Verfahren auf die Farbschicht aufgebracht
werden.
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Es
ist bedeutend zu erkennen, dass diese thermoplastischen Farbfilme,
obwohl sie durch einen Wärmeprozesse
getrocknet und gehärtet
sind, von den harten, Ofenaufgetrockneten Acryl- und Urethanlackierungen
sehr verschieden sind, die auf vorgeformte Komponenten durch Standard
Spritz-Farbgebungstechniken für
Bleche aufgetragen werden. Da sich diese thermoplastischen Farbfilme
nicht vernetzen, sind sie nicht hart und spröde wie die wärmehärtenden
Filme, sondern können
sich eher während des
Warmformens ohne Reißen,
Trüben
oder anderweitiges Resultieren in inakzeptable Farboberflächen verlängern.
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Beim
Herstellen der warmformbaren Farbfilme, die für Übertragungsfilme von Trockenfarben
bevorzugt sind, die beim Beschichten von Kraftfahrzeugkomponenten
aus Kunststoff verwendet werden, neigt das traditionelle Bilden
von Lösungsmittel-basierten
flüssigen
Farbschichten, wie beispielsweise in Walzauftragungsverfahren, dazu,
eine parallele Orientierung der reflektierenden Schuppen zu erzeugen.
Derartige Beschichtungstechniken erzielen nicht die zufälligere
Orientierung der reflektierenden Schuppen, die zu einem bevorzugten
metallischen Aussehen geworden ist und die charakteristisch ist für die gespritzten
harten, dauerhaften wärmehärtenden
Farbschichten, die im Stand der Technik verwendet werden. Das Spritzbeschichten
von warmformbaren Farbfilmen auf einer Trägerlage produziert eine im
Wesentlichen parallele Orientierung der Schuppen, wie es in dem
US-Patent mit der Nr.: 4,931,324 von Allison et al. und in dem US-Patent
mit der Nr.: 4,769,100 von Short offenbart ist, die bereits zuvor erwähnt worden
ist.
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Das
US-Patent mit der Nr.: 5,132,148 von Reafler offenbart ebenfalls
ein Verfahren zum Herstellen eines dekorativen Übertragungsfilms für äußere Kraftfahrzeugkarosserieplatten.
In diesem Verfahren wird eine Lösungsmittel-basierte
polymerische Farbschicht mit dispergierten reflektierenden Schuppen
auf einer dehnbaren Trägerlage
extrudiert. Dieses Verfahren richtet die Schuppen in einer allgemein
parallelen Orientierung aus und produziert einen hohen "Flop".
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Die
Farbgebung durch Spritzen ist kein wünschenswerter Ansatz beim Herstellen
von dekorativen Übertragungsfilmen,
weil es Farbschichten mit niedriger Viskosität, einem niedrigen Festkörperanteil
und einem hohen Prozentsatz an Lösungsmittel erfordert.
Sorgfältige
und teure Umgebungsüberwachungen
sind erforderlich, um die Lösungsmittelemissionen
während
des Beschichtungsverfahrens zu reduzieren. Die Walzauftragungsverfahren
waren bisher erfolglos im Erzielen einer zufälligen Orientierung der reflektierenden
Schuppen in einem metallischen Farbfilm, um die gewünschten
Effekte des metallischen Aufsehens zu erzeugen. Die Extrusion von Farbschichten
mit Pigmenten ist ein schwieriges Verfahren, um eine gleichmäßige Farbgebung
in dem fertigen Film zu erzielen.
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Es
besteht daher die Notwendigkeit für ein Verfahren zum Herstellen
eines Übertragungsfilms für Trockenfarbe,
in dem eine pigmentierte metallische Kraftfahrzeugfarbschicht eine
ausreichend zufällige
Orientierung der reflektierenden Schuppen erzielt, um dem metallischen
Aussehen von konventionellen gespritzten metallischen Farbschichten
genau zu entsprechen. Ein derartiges Verfahren, das Walzauftragungstechniken
verwendet, ist wünschenswert, um
die Nachteile der Farbgebung durch Spritzen und durch Extrusion
von pigmentierten Filmen mit Schuppen zu verhindern.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Kurz
gesagt, überwindet
die Erfindung die Unfähigkeit
des Standes der Technik, Farbfilme effektiv durch Walzauftragungstechniken
herzustellen, die der zufälli gen
Orientierung der reflektierenden Schuppen einer traditionellen gespritzten
Farboberfläche
entsprechen. Gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung wird eine zufällige
Orientierung der reflektierenden Schuppen in einer pigmentierten
Kraftfahrzeug Farbschicht durch das Hinzugeben der reflektierenden
Schuppen und eines Pigments zu einer Fahrzeugfarbe erzielt, in der
ein fluoriertes Polymer als eine Dispersion in einer Lösung eines
Lösungsmittels
oder einer Mischung von Lösungsmitteln
und einem Acrylharz gebildet wird. Die dadurch gebildete Farbschicht
kann durch Walzauftragung auf eine Trägerlage aufgebracht werden
und wird dann geschmolzen und getrocknet durch das Verdampfen des
Lösungsmittels,
um einen metallischen Farbfilm zu bilden, in dem die dispergierte
Form des fluorierten Polymers die parallele Orientierung der Schuppen
verhindert. Der auf diese Weise produzierte Farbfilm weist keine
optische Trübung
auf, und eine zufällige
Orientierung der reflektierenden Schuppen, die genau der zufälligen Orientierung
und dem metallischen Aussehen der reflektierenden Schuppen in einer
gespritzten aufgetrockneten und vernetzten Acryllackierung oder
Urethanfarboberfläche
als ein Beispiel entspricht. Die Ähnlichkeit in der Schuppenorientierung
kann durch das Vergleichen des "Travel-Index" und/oder die "Spektralkurve" des Farbfilms mit
dem Film, dem er anzupassen ist, wie es im Folgenden beschrieben
ist, quantifiziert werden.
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Die
Eigenschaften der metallischen Farbschichten sind als variierend
mit der Orientierung der reflektierenden Schuppen in der fertigen
Farbschicht definiert worden. Bestimmte Versuche wurden entwickelt,
um die physikalischen Eigenschaften und Charakteristika derartiger
metallischer Farbschichten zu messen und sie sind äußerst nützlich im
Bestimmen, ob zwei unterschiedliche Farbschichten zueinander passen.
Diese Versuche messen im Allgemeinen die Eigenschaft, auf die zuvor
als "Flop" Bezug genommen worden
ist, die eine Fähigkeit
der metallischen Farbschicht misst, scheinbar die Farben und/oder
die Helligkeit und die Dunkelheit in Abhängigkeit von dem Winkel, von
dem aus eine farbige Oberfläche betrachtet
wird, zu ändern.
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Ein
derartiger Test bestimmt, worauf als der Travel-Index einer Farbschicht
Bezug genommen wird. Gemäß diesem
Test wird ein Mehrwinkelspektrofotometer, wie beispielsweise ein
X-Ride® Modell MA68
Mehr-Winkel-Spektrofotometer, verwendet, um die Stärke der
Reflektion einer Lichtquelle an verschiedenen Blickwinkeln zu messen.
Die Lichtquelle ist derart orientiert, dass ein Spiegelungswinkel
von 45° erzielt
wird und der Prozentsatz der Reflektion automatisch an verschiedenen
Winkeln von der Spiegelung gemessen wird. Im Allgemeinen werden
Messungen bei 15°,
25°, 45°, 75° und 110° von dem
Spiegelungswinkel vorgenommen. Ein derartiges Testverfahren zeigt
im Allgemeinen den Grad an, bis zu welchem die Helligkeits- und
Dunkelheitsänderungen
als ein Ergebnis des Betrachtens einer metallischen Farboberfläche von
unterschiedlichen Winkeln stattfinden. Diese Messung ist nützlich zum
Vergleichen von zwei verschiedenen Farbschichten, um zu bestimmen,
ob ihre reflektierenden Schuppen ähnlich orientiert sind, und
ob sie daher ein ähnliches
metallisches Aussehen aufweisen.
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Ein
zweiter Test bestimmt eine "Spektralkurve" für eine gegebene
Lackfarbe. Gemäß dieses Tests
für einen
speziellen Sichtwinkel wird der Prozentsatz der Reflektion über die
verschiedenen Wellenlängen
des Lichtes gemessen, dass von der Farbschicht reflektiert wird.
Dies ist ebenfalls ein effektiver Weg, um zwei Farbschichten abhängig von
der Orientierung der reflektierenden Schuppen für die Farbanpassung miteinander
zu vergleichen.
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Wieder
bezugnehmend auf das Verfahren dieser Erfindung ist das fluorierte
Polymer bevorzugt ein Polyvinylidenfluorid-Copolymer (PVDF) mit
einem niedrigen Molekulargewicht. Bevorzugte Acrylharze sind Polymethylmetacrylat
(PMMA), Polyethylmetacrylat (PEMA) oder Mischungen von beiden. Das
PVDF-Copolymer hat
eine mittlere Teilchengröße von weniger
35 μm (micron).
Größere Teilchengrößen neigen
dazu, eine optische Trübung
zu bewirken, wenn die Farbschicht unter der Anwendung von Wärme geschmolzen
wird. Die Copolymere des PVDF sind gegenüber Homopolymeren bevorzugt, weil
sie eine Dispersion mit guten Flusscharakteristika ohne die Notwendigkeit
für aggressive
Lösungsmittel bereitstellen.
Aggressive Lösungsmittel
sind unerwünscht,
weil sie dazu neigen können,
die klare Schicht anzugreifen, Fehler in dem fertigen Farbfilm zu
erzeugen und am auffälligsten,
weil sie die Klarheit in der Abbildung reduzieren.
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Der
durch diese Erfindung hergestellte Farbfilm kann in verschiedene
Formen durch bekannte Warmformtechniken warmgeformt werden. Die
Oberfläche
des warmgeformten Produkts hat gezeigt, dass sie genau der Oberfläche der
traditionellen harten dauerhaften Ofen-getrockneten gespritzten,
metallischen Fahrzeugfarbfilmen entspricht. Wenig der zufälligen Orientierung
der reflektierenden Schuppen geht in dem Warmformschritt verloren,
wenn überhaupt.
Die Messungen des Travel-Index und der Spektralkurve und die Vergleiche
zeigen sehr genaue Übereinstimmung
in dem metallischen Aussehen über
ein breites Spektrum der Betrachtungswinkel.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung werden besser verstanden durch
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden
Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1a ist eine schematische
Querschnittsansicht, die einen pigmentierten metallischen Kraftfahrzeugfarbfilm
des Standes der Technik illustriert, der mit Walzauftragung aufgebracht
wurde;
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1b ist eine schematische
Querschnittsansicht, die eine harte, dauerhaft aufgetrocknete metallische
Fahrzeugfarbschicht des Standes der Technik illustriert, die durch
Spritztechniken auf ein Metallblech aufgebracht worden ist;
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2 ist eine schematische
Querschnittsansicht, die einen mit Walzauftragung des Standes der Technik
beschichteten pigmentierten metallischen Kraftfahzeugfarbfilm der
vorliegenden Erfindung illustriert;
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3 ist ein schematisches
Diagramm, das eine bevorzugte Walzauftragungstechnik für das Ausbringen
der Farbschicht und der klaren Schicht auf eine Trägerlage
gemäß der vorliegenden
Erfindung illustriert;
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4 ist ein schematisches
Diagramm, das die Messwinkel illustriert, die beim Messen des Travel-Index
für eine
Farbschicht verwendet werden;
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5 ist ein Diagramm, das
den Travel-Index für
den metallischen Farbfilm illustriert, der durch die im Beispiel
1 beschriebene Erfindung hergestellt worden ist, und vergleicht
seinen Travel-Index mit jenen für
einen konventionellen metallischen Farbfilm hergestellt mit Walzauftragung
und für
eine gespritzte metallische Farboberfläche, für die eine Entsprechung in
dem metallischen Aussehen gewünscht
ist;
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6 ist ein Diagramm, das
die Spektralkurve für
den Farbfilm illustriert, der durch die im Beispiel 2 beschriebene
Erfindung hergestellt worden ist, und dass seine Spektralkurve mit
jenen für
einen konventionellen metallischen Farbfilm hergestellt durch Walzauftragung
und für
eine gespritzte metallische Farboberfläche vergleicht, für die eine
Entsprechung der metallischen Oberfläche gewünscht ist; und
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die 7 und 8 sind Travel-Index-Kurven, die einen
Vergleich eines lösungsbasierten
Farbfilms und eines dispersionsbasierten Farbfilms dieser Erfindung
zeigen, wenn sie an einen metallischen Farbstandard angepasst sind.
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Detaillierte
Beschreibung
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Bezugnehmend
auf 1a umfasst ein Farbfilm,
der mit Walzauftragung aufgebracht worden ist, eine Farbschicht 10,
die reflektierende Schuppen bzw. Flocken 12 und ein gleichmäßig verteiltes
Pigment aufweist. Eine äußere klare
Schicht 14, die über die
Farbschicht geschichtet wird, stellt eine verbesserte Beständigkeit
bzw. Dauerhaftigkeit, Wetterbeständigkeit
und einen besseren Glanz der Farboberfläche bereit. Die gesamte Farbschicht
ist mit einer geformten Kunststoffsubstratplatte 16 verbunden,
die das Kraftfahrzeugteil repräsentiert,
mit der die Farboberfläche
verbunden worden ist. Eine warmformbare Trägerschicht (nicht gezeigt)
wird häufig
zwischen der Farbschicht und dem Substrat verwendet. Wie es in dieser
Figur der Zeichnung dargestellt ist, sind die reflektierenden Schuppen 12 derart
orientiert, dass sie im Allgemeinen parallel zu der äußeren Oberfläche der
Farboberfläche
angeordnet sind.
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Im
Gegensatz und gemäß 1b umfasst eine aufgetrocknete
Farbschicht des harten und dauerhaften in Wärme ausgehärteten Typs des Standes der
Technik eine Farbschicht 18 mit einem gleichmäßig dispergierten
Pigment und reflektierenden Schuppen 20. Eine äußere klare
Schicht 22 stellt den gewünschten Glanz und die Beständigkeit
der Farboberfläche
bereit. Dieser Film wird im Allgemein direkt auf ein Karosserieteil 24 in
Form eines Bleches durch Spritz-Farbauftragungstechniken
aufgetragen, die im Hinblick auf die metallischen Schuppen bewirken, dass
sie eher zufällig
als parallel zu der Farboberfläche
orientiert sind.
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Aufgrund
der großen
Differenz in der Orientierung der metallischen Schuppen der zwei
Farbschichten, die in den 1a und 1b dargestellt sind, haben
die zwei Farbschichten nicht das gleiche Gesamtaussehen, obwohl
die verwendeten Mengen des Pigments und der reflektierenden Schuppen identisch
sind. Im Allgemeinen hat der durch Walzauftragung erzeugte warmformbare
Farbfilm der 1a mit
seiner parallelen Orientierung der Schuppen ein leuchtendes Aussehen,
wenn er aus den annähernden
Spiegelwinkeln und den Spiegelwinkeln betrachtet wird, aber ihm
fehlt der Glanz und das Funkeln der harten, dauerhaft aufgetrockneten
Farbschicht gemäß 1b, in der die Schuppen
mehr zufällig
verteilt sind. Man sollte erkennen, dass sich der Begriff "Ofen-getrocknet", wie er in dieser
Anmeldung verwendet wird, auf Farbschichten bezieht, die direkt auf
einen bereits ge formten Gegenstand aufgebracht und dann im Ofen
getrocknet werden, um eine harte vernetzte fertige Farbschicht zu
bilden. Im Gegensatz dazu beziehen sich warmformbare und thermoplastische
Farbfilme auf Farbschichten, die auf einer Trägerlage gebildet werden und
einer Verlängerung ausgesetzt
sind, wenn sie später
auf eine gewünschte
dreidimensionale Form geformt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können Farbschichten
mit zufällig
orientierten metallischen Schuppen ähnlich dem standardmäßig gespritzten im
Ofen aufgetrockneten Kraftfahrzeugfarben durch Walzauftragungstechniken
erzielt werden. Als ein Ergebnis kann das gewünschte metallische Aussehen derartiger
gespritzter Kraftfahrzeugfarbschichten, die bisher auf Blechteile
aufgebracht worden sind, in dekorativen Oberflächenfilmen erzeugt werden,
die auf Kunststoffkarosserieteile ohne die Nachteile der spritzenden
Farbgebung aufgebracht werden. Wie es in 2 dargestellt ist, kann eine Farbschicht 26 einer
metallischen Kraftfahrzeugfarbe durch derartige Walzauftragungstechniken
mit zufällig
orientierten reflektierenden Schuppen 28, die gleichmäßig in der Farbschicht
verteilt sind, gebildet werden. Eine äußere klare Schicht 30 und
eine Basisplatte 32 aus einem Kunststoffsubstrat sind ebenfalls
in 2 gezeigt. Die klare
Schicht 30 kann auf eine Trägerlage durch Walzauftragungstechniken
aufgebracht werden oder die klare Schicht kann durch Extrusionstechniken
gebildet werden.
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Die
zufällige
Orientierung der reflektierenden Schuppen wird in einer Ausführungsform
dadurch erzielt, dass die Farbschicht aus einer Kombination eines
Acrylharzes und eines thermoplastischen fluorierten Polymers gebildet
wird, wobei das fluorierte Polymer eher als eine Dispersion als
eine Lösung
in dem Acrylharz vorhanden ist. Die Legierung des fluorierten polymerischen
Materials und des Acrylharzes weist thermoplastische Eigenschaften
auf und sie ist warmformbar in eine gewünschte dreidimensionale Form.
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Als
eine Alternative kann ein Polyvinylchloriddispersionsharz anstelle
des Fluorpolymers verwendet werden.
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Der
Ansatz der Farbschicht wird zubereitet durch Mixen des Acrylharzes
mit einem passenden organischen Lösungsmittel und durch Anwenden
von Wärme,
um das Acrylharz im Lösungsmittel
zu lösen. Der
Mischung wird dann gestattet, ausreichend abzukühlen, bevor die fluorierte
Polymerkomponente hinzugegeben wird, so dass sich das fluorierte
Polymer nicht auflöst,
aber als eine Dispersion in der Acryl-Lösungsmittel-basierten Mischung
erhalten bleibt. Das Pigment kann dann der Mischung in geeigneten
Mengen hinzugegeben werden, um die gewünschte gleichmäßig verteilte
Farbe zu erzielen. Die Schuppen werden ebenfalls gleichmäßig in dem Ansatz
der Farbschicht dispergiert. Durch das Aufrechterhalten der fluorierten
Polymerkomponente als eine Dispersion in der Acrylharzlösung werden
die reflektierenden Schuppen des resultierenden Films durch die
verteilte Form der Teilchen der Fluorkomponente zufällig orientiert,
die die Schuppen trennt und dadurch eine parallele Orientierung
verhindert, wie beispielsweise die Charakteristik der Schuppen in
dem lösungsbasierten
Ansatz des Standes der Technik.
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Die
resultierende Dispersion kann auf eine Trägerlage durch traditionelle
Bildungstechniken, wie beispielsweise durch Walzauftragungstechniken, aufgebracht
bzw. geschichtet werden. Im Allgemeinen ist eine Umkehr-Walzbeschichtungs-Technik bevorzugt.
Die klare Schicht und die Farbschicht werden auf die Trägerlage
durch ein Umkehr-Walzbeschichtungs-Verfahren, das in 3 dargestellt ist, geschichtet,
obwohl die klare Schicht und die Farbschicht durch Tiefdruck oder
andere konventionelle Beschichtungstechniken aufgebracht werden
können,
die ein Flüssigkeits-
oder Lösungsmittelbeschichten
beinhalten, bei dem die Farbschicht in flüssiger Form auf dem Träger verläuft und
die resultierende Farbschicht als molekular unorientiert charakterisiert
werden kann. Bezugnehmend auf das Umkehr-Walz-Beschichtungsverfahren
gemäß 3 ist das Farbschichtmaterial
in einer Streichfarbenwanne 30 mit einem Lackeinlass 32 in
dem Hauptbereich der Wanne und einem Lackabfluss 34 an
einer gegenüberliegenden
Seite eines Überlaufs 36 enthalten.
Eine Auftragungswalze 38 dreht sich, um den Lack aus der
Wanne aufzunehmen und ihn auf den Trägerfilm 40 zu schichten,
der über
eine Führungsrolle 42 läuft und
dann zwischen der Auftragungswalze und einer Stützwalze 44 aus Gummi
hindurch läuft.
Wie zuvor erwähnt
worden ist, wird zunächst die
klare Schicht aufgebracht und dann getrocknet, gefolgt durch das
Bilden der Farbschicht auf der klar beschichteten Trägerlage. 3 repräsentiert das Aufbringen bzw.
Beschichten durch eine klare Schicht oder eine Farbschicht mit Schuppen
auf die Trägerlage 40 aus
Polyester. Eine Dosierwalze 46 angrenzend an die Auftragwalze
dreht sich in der gleichen Richtung wie die Auftragwalze. Ein Rakel 48 wischt
die Oberfläche
der Dosierwalze ab, um geeignet die Dicke der Beschichtung auf der
Auftragwalze zu steuern. Der einstellbare Spalt zwischen der Dosierwalze
und der Auftragwalze steuert die Dicke der Beschichtung auf der
Oberfläche
der Auftragwalze. Die Beschichtung, die durch die Auftragwalze aufgenommen
wird, wird dann auf den Trägerfilm
aus Polyester aufgebracht, wenn der Film mit der umgekehrt rotierenden
Auftragwalze in Kontakt tritt. Die aufgebrachte Beschichtung auf
dem Film ist an dem Bezugszeichen 50 gezeigt. Der aufgebrachte
bzw. beschichtete Film läuft
dann zu einem Trocknungsofen. Der resultierende Farbfilm kann verwendet
werden, um Kraftfahrzeugkomponenten durch traditionelle Warmformtechniken
zu beschichten. Es ist wichtig zu erkennen, dass selbst nach dem
Warmformen die Filme die zufällige
Orientierung der reflektierenden Schuppen des Farbfilms beibehalten.
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Die
fluorierte Polymerkomponente ist bevorzugt ein thermoplastisches
Fluorpolymer, wie beispielsweise Polyvinyliden Fluorid (PVDF). Kopolymere
sind gegenüber
Homopolymeren besonders bevorzugt, weil sie zu einer geringeren
Trübung
des resultierenden Farbfilms führen.
Kopolymere aus Vinylidenfluorid und aus Tetrafluorethylen und Kopolymere
aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen haben gezeigt, dass sie
gut geeignet sind. Die bevorzugten PVDF-Kopolymere weisen mittleres bis geringes
Molekulargewicht auf, was durch eine Schmelzviskosität unter
ungefähr
20.000 centipoise charakterisiert wird.
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Die
Teilchengröße des dispergierten
fluorierten Polymers ist ebenfalls ein bedeutender Faktor beim Herstellen
der zufälligen
Orientierung der Schuppen. Eine maximale Teilchengröße von mehr als
35 μm neigt
dazu, zu einem Verlust der Klarheit und zu einer Trübung in
dem resultierenden Farbfilm zu führen,
wenn der Film während
des Trocknungsschritts geschmolzen wird. Es wurde ebenfalls herausgefunden,
dass, wenn die mittlere Teilchengröße zu klein ist, die Zufälligkeit
der Orientierung der reflektierenden Teilchen größtenteils verlorengeht. In einer
Ausführungsform
ist die Verteilung der Teilchengröße wie folgt: Im Wesentlichen
hat keines der Teilchen eine Teilchengröße von größer als 35 μm und mehr bevorzugt von ungefähr 25 μm. Die Verteilungskurve
der Teilchengröße folgt
im Allgemeinen einer standardmäßigen Glockenkurvenform,
wobei im Wesentlichen alle Teilchen in dem Bereich von ungefähr 1 bis
21 μm fallen.
Die Hauptteilchengröße ist ungefähr 6 bis
7 μm und
die mittlere Teilchengröße ist ungefähr 6,5 μm. Ungefähr 10% aller
Teilchen sind kleiner als 3 μm
und ungefähr
90 % aller Teilchen sind kleiner als 11 μm. Dies definiert einen mittleren Bereich
der Teilchengrößenverteilung
von ungefähr
3 bis 11 μm.
Mehr bevorzugt befinden sich ungefähr 75% aller Teilchen innerhalb
eines mittleren Bereichs der Teilchengrößenverteilung von ungefähr 6 bis
10 μm. Obwohl
die Kurve der Teilchengrößenverteilung ein
bisschen variieren kann, ist es bevorzugt, dass die mittlere Teilchengröße in einem
Bereich von ungefähr
3 bis 11 μm
und mehr bevorzugt von ungefähr 6
bis 10 μm
fällt.
Wenn es erforderlich ist, wird das fluorierte Polymermaterial an
Luft aufgemahlen, um die Teilchengröße auf den gewünschten
Bereich zu reduzieren. Man sollte erkennen, dass durch Variieren der
Teilchengröße verschiedene
unterschiedliche visuelle Aussehensformen des fertigen Farbfilms
erzielt werden können.
Zum Beispiel kann der Grad, zudem die reflektierenden Schuppen zufällig orientiert
sind, zwischen einer stark orientierten, d.h. einer im Allgemeinen
parallelen Orientierung, und einer hauptsächlich zufälligen Orientierung variiert
werden, indem die Teilchengröße des dispergierten
Fluorpolymers kontrolliert wird.
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Die
bevorzugten Acrylharze, die in der Erfindung verwendet werden, sind
Acryle wie beispielsweise Polymethylmetacrylat (PMMA) und Polyethylmetacrylat
(PEMA)-Harze oder Mischungen davon einschließlich Metacrylatcopolymerharze
und kleine Mengen von anderen Komonomeren. Das Acrylharz ist nützlich zum
Hinzufügen
von Klarheit zu dem System sowie zum Verteilen des Pigments und
der Schuppen.
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Die
Lösungsmittel,
die beim Bilden der Dispersion verwendet werden, sind bevorzugt
nicht-aggressive Lösungsmittel,
wie beispielsweise Heptylacetat. Wenn es jedoch notwendig ist, ein
gutes Verschmelzen des Fluorpolymers und der Acrylharze zu erzielen,
kann ein aggressiveres Lösungsmittel,
wie beispielsweise Butylaceton (BLO), verwendet werden. Im Allgemeinen
ist eine Mischung aus Heptylacetat und BLO bevorzugt. Wenn jedoch
ein Homopolymer als das fluorierte Polymer verwendet wird, ist eine
höhere
Konzentration des aggressiveren Lösungsmittels erforderlich.
Der Grund, warum die Menge des aggressiven Lösungsmittels minimiert werden
sollte, besteht darin, zu vermeiden, dass das Lösungsmittel in der Dispersion
die klare Schicht des Farbfilms angreift. Auch wenn die klare Schicht
letztendlich die äußerste Lage
auf dem gefärbten
Substrat bildet, wird sie im Allgemeinen auf dem Bildungsfilm vor
der Farbschicht gebildet. Wenn zuviel von einem aggessiven Lösungsmittel
verwendet wird, kann die Farbschicht zu tief in die klare Schicht
eindringen und unerwünschte
visuelle Effekte bewirken.
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Die
bevorzugten Verhältnisse
des flourinierten Polymers zu dem Acrylharz in den Dispersionen der
vorliegenden Erfindung liegen im Allgemeinen zwischen ungefähr 0,25
bis 4,0 Anteilen PVDF zu einem Anteil Acrylharz für eine PVDF
und PEMA-Dispersion gemessen in Gewichtsanteilen bezogen auf den
Gesamtfestkörpergehalt,
der in der PVDF/Acrylmischung enthalten ist. Am meisten bevorzugt
ist ein PVDF zu Acryl-Verhältnis
von ungefähr
50 – 70
Gewichtsprozent PVDF zu ungefähr
30 bis 50 Gewichtsprozent Acrylharz. Größere Mengen von PVDF führen im
Allgemeinen zu einer verringerten Klarheit der resultierenden Farbfilme.
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Eine
Anforderung für
die reflektierenden Schuppen und das Pigment, das in der Dispersion verwendet
wird, besteht darin, dass sie zu dem speziellen fluorierten Polymer
und Acrylharz, die in der Dispersion verwendet werden, kompatibel
sein müssen.
Eine metallische Masse, die Aluminiumschuppen in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel
umfasst, wird im Allgemeinen als die Quelle der reflektierenden
Schuppen verwendet. Glimmerschuppen können jedoch ebenfalls verwendet
werden. Die äußeren Kraftfahrzeugpigmente
werden im Allgemeinen in einem Träger aus Acrylharz und Lösungsmittel bereitgestellt.
Es ist bedeutend, dass das Acrylharz in dem Träger für das Pigment kompatibel ist
zu der Harzmischung der Farbschichtdispersion. Im Allgemeinen werden
ungefähr
88 – 90
Gewichtsanteile des Dispersionsträgermittels (Polymermischung
und Lösungsmittel)
mit ungefähr
10 bis 12 Gewichtsanteilen der metallischen Masse und Pigmente umfassend
den Träger
kombiniert, um die Dispersion herzustellen.
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Im
Allgemeinen hat die klare Schicht die Dicke des trockenen Films
von ungefähr
1,0 bis 2,0 Mils und die Farbschicht hat eine Dicke des trockenen Films
von ungefähr
0,7 bis 1,4 Mils.
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Andere
Zusatzstoffe, wie beispielsweise Flussverbesserer und Ultraviolettabsorbierer,
können ebenfalls
der Dispersion hinzugefügt
werden, um einen fertigen Farbfilm mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
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Folgend
den Schritten des Bildens der klaren Schicht und der metallischen
Farbschicht auf der Trägerlage
wird die Verbundfarbschicht von dem Träger entfernt und übertragungslaminiert
auf eine dünne halbfeste
warmformbare polymerische Trägerlage. Eine
bevorzugte Trägerlage
besteht aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder einem Polyolefin, wie beispielsweise
Polypropylen oder Polyethylen. Die bevorzugte Trägerlage ist ungefähr 20 Mils
dick, obwohl die Trägerlage
auch 10 bis 40 Mils dick sein kann. Die Trägerlage wird dann in die gewünschte dreidimensionale
Form warmgeformt, gefolgt durch das Formen der Substratplatte zu
einer warmgeformten Lage in einer Einspritzform. Dieses Verfahren,
dass als das "Einsetz-Form"-Verfahren bekannt
ist, ist zusammen mit der Übertragungslamination
und den Warmformschritten in größerem Detail
in der internationalen Patentanmeldung PCT/US88/00991 des Anmelders
beschrieben, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Alternativ
kann die übertragungslaminierte, warmformbare
Lage direkt in der Einspritzform platziert werden, ohne dass sie
außerhalb
der Form warmgeformt wird. In diesem Fall hat die Lage eine Dicke
von ungefähr
6 Mils. Die Lage wird dann mit Hilfe von Wärme und Druck in der Einspritzform durch
das Formmaterial in eine dem Körper
angepasste Form gebracht in einem Verfahren, auf das hierin als
das "Einpress"-Verfahren Bezug
genommen wird. Die polymerischen Materialien, die als Substratmaterialien
in beiden Verfahren verwendet werden, sind zu dem Polymermaterial
der Trägerlage kompatibel
und umfassen ABS, Polyolefin, Polycarbonat und ähnliche geformte polymerische
Materialien für
die Nutzung in Kraftfahrzeugen.
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Der
dekorative Übertragungsfilm,
der durch diese Erfindung hergestellt wird, kann eine Farboberfläche mit
starkem Glanz und einer hohen Klarheit der Abbildung erzeugen, die
ebenfalls andere äußere Kraftfahrzeugvorgaben
für die
Dauerhaftigkeit und die Wetterbeständigkeit erfüllt. Die Übertragungslage weist
eine Klarheit im Abbild von mehr als 60 vor dem Warmformen auf und
dieses Niveau wird über
das Warmformen und den nachfolgenden Ausformschritt beibehalten.
Wie erwähnt
worden ist, wird die metallische Farbentsprechung, die durch die
zufällige
Orientierung der Schuppen erzeugt wird, ebenfalls im Wesentlichen
nach dem Warmformen und den Ausformschritten beibehalten.
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Die
Erfindung wird vollständiger
durch die folgenden Beispiele erläutert.
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Beispiel 1
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Eine
metallische Farbbeschichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde mit dem Ziel hergestellt, der Standardfarboberfläche für die Farbe grau-metallic
für Trucks
von General Motors von 1994 (WAEM-8798) zu entsprechen. Zunächst wurde ein
Trägermittel
für das
Pigment durch das Kombinieren von 26,42 Gewichtsanteilen des Lösungsmittels Exxate® 700,
das von Exxon Chemicals hergestellt wird, und Heptoacetat in einer
Mischung von Estern umfasst, und 11,32 Gewichtsanteile von Butylaceton (BLO)
hergestellt. Dieser Mischung wurden 0,11 Gewichtsanteile des Additivs
Solspers 17000 hinzugefügt,
um die Fließeigenschaften
der Mischung zu verbessern, und 0,71 Gewichtsanteile eines Ultraviolettabsorbers
(UV), nämlich
Tinuvin 234. Während
des Mischens der obigen Mixtur wurden dann 18,87 Gewichtsanteile
des Acrylharzes Polyethylmethacrylat (PEMA) hinzugegeben. Das in
diesem Beispiel verwendet PEMA war Elvacite® 2043,
ein Produkt von DuPont. Die resultierende Mischung wurde gemischt und
erwärmt,
bis das PEMA vollständig
aufgelöst war.
Wenn es erforderlich war, wurde der Mischung das Abkühlen auf
weniger als 85° Grad
Fahrenheit gestattet.
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Während die
PEMA-Lösung
fortwährend
gemischt wurde, wurden nur nachdem die Lösung auf weniger als 85° Fahrenheit
abgekühlt
war, 28,31 Gewichtsanteile von PVDF hinzugegeben. In diesem Beispiel
wurde Kynar® 2821,
das durch Elf Atochem produziert wurde, als das PVDF verwendet.
Das PVDF wurde an Luft gemahlen, um eine Teilchengrößenverteilung ähnlich der
zuvor beschriebenen zu erzeugen. Die Mischung wurde bei hohen Geschwindigkeiten
gemischt, während
die Seiten des Containers abgekratzt wurden, um eine Dispersion
von PVDF in der PEMA-Lösung
zu erzielen. Während des
Mischens war es der Temperatur nicht gestattet, 100° Fahrenheit
zu übersteigen.
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Während das
PVDF in der PEMA-Lösung dispergiert
wurde, wurde eine Lösungsmittelmischung
von 7 Gewichtsanteilen Exxate® 700 mit 3 Gewichtsanteilen
von BLO vorgemixt. Ein Teil dieser Vormischung dieses Lösungsmittels
wurde hinzugegeben, um die Dispersion zu verdünnen, nachdem die Teilchengröße des dispergierten
PVDF reduziert worden war. Die Dispersion wurde mit dem vorgemischten
Lösungsmittel
verdünnt,
bis die Viskosität auf
einen Wert von 2000 + 200 Centipoise reduziert worden war. Eine
Gesamtmenge von 14,25 Gewichtsanteilen des vorgemischten Lösungsmittels war
erforderlich.
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Die
resultierende Dispersion wurde dann als ein Dispersionsträgermittel
für die
Farbbeschichtung der vorliegenden Erfindung verwendet.
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Ein
standardmäßiges Lösungsträgermittel wurde
dann durch konventionelle Verfahren hergestellt. Eine Lösungsmittelmischung
von 35,14 Gewichtsanteilen Methylpropylketon und 34,83 Gewichtsanteilen
Cyclohexanon wurde angefertigt und 22,52 Gewichtsanteile PVDF (Kynar® 7201)
wurden unter langsamem maschinellem Rühren mit 7,51 Gewichtsanteilen
PMMA (Elvacite® 2008)
hinzugefügt. Die
Mischdrehzahl wurde erhöht,
als sich die Mischung verdickte und das Mischen wurde fortgesetzt bis
das Harz vollständig
aufgelöst
war, wobei beachtet wurde, dass keine Luftblasen in die Lösung eingebracht
wurden.
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Durch
Hinzufügen
der folgenden Mischung zu 90,92 Anteilen des Dispersionsträgermittels
unter ständigem
Rühren
wurde die Pigmentdispersion angefertigt: 0,68 Anteile Phthaloblaudispersion
von Gibraltar Chemical Works (460-34550), 0,2 Anteile Carbazol-Violett-Dispersion
(Gibraltar 460-37450), 6,00 Anteile rabenschwarzer Kohlenstoffdispersion
(Gibralter 460-39350) und 1,00 Anteile Aluminiummasse Silberline
Manufacturing, Tamaqua, F1 (5271AR). Die Dispersion wurde über 20 Minuten
vermischt, um die Inhaltsstoffe verlässlich zu durchmischen.
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Für das Lösungsträgermittel
wurden 82,92 Anteile des Trägermittels
mit 4 Anteilen Methylpropyl-Keton, vier Anteilen Cyslobexanon und
mit den gleichen Prozentsätze
der Farbdispersionen und Aluminium vermischt. Ein extra Lösungsmittel
wurde hinzugefügt,
um eine Anwendungsviskosität
von 1000 cps zu erhalten.
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Die
Dispersionsfarbbeschichtung und die Lösungsfarbbeschichtung wurde
jeweils auf eine Trägerlage
mit Hilfe einer Umkehr-Walzauftragungs-Technik aufgetragen, getrocknet
und von der Trägerlage
entfernt. Der dispersionsbeschichtete Farbfilm und der lösungsbeschichtete
Farbfilm wurden dann mit einem harten, dauerhaft aufgetrockneten
vernetzten Urethanlackfarbfilm der gleichen metallischen Farbe verglichen,
der mit Hilfe von Spritz-Farbgebungs-Techniken aufgetragen worden ist.
Während
sowohl der dispersionsbeschichtete Farbfilm und der lösungsbeschichtete
Farbfilm annähernde Übereinstimmung
in der Farbe mit dem Farbbeispiel zeigten, hatte der dispersionsbeschichtete Farbfilm
eine viel bessere Übereinstimmung
in dem gesamten metallischen Aussehen, insbesondere wenn der Flop
berücksichtigt
wurde.
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Um
die obigen Ergebnisse zu quantifizieren, wurden die drei Farbbeispiele
unter Verwendung eines Viel-Winkel-Spektrometers verglichen. Die
Verwendung eines derartigen Spektrofotometers ist schematisch in 4 dargestellt. Eine Lampe
wird ausgerichtet, um auf ein Farbbeispiel 20 zu leuchten, und Messungen
der Reflektion in den Winkeln 15°, 25°, 45°, 75° und 110° wurden ausgehend
von einem Spiegelwinkel von 45° durchgeführt. Die
resultierenden Kurven definieren einen "Travel-Index" jedes Farbfilms, der zuvor beschrieben
worden ist.
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Gemäß den Versuchsergebnissen,
die in 5 dargestellt
sind, weist der mit der Dispersion beschichtete Film, wie er durch
die vorliegende Erfindung hergestellt worden ist, eine nahezu perfekte Entsprechung
zu der standardmäßigen gespritzten und
im Ofen aufgetrockneten Urethanlacktestprobe auf. Im Gegensatz dazu
passte der durch Lösung
beschichtete Farbfilm, der durch die Verfahren der Walzauftragung
des Standes der Technik hergestellt worden ist, nicht sehr gut.
Er reflektierte zu viel von dem Licht der Lichtquelle bei großen und
kleinen Winkeln, jedoch zu wenig von der Lichtquelle bei mittleren Winkeln.
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Beispiel 2
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Gemäß diesem
Beispiel wurde eine Dispersionsfarbbeschichtung der vorliegenden
Erfindung angefertigt, um einer Probe der Metallicfarbe des Ford
Portofino von 1995 (KXQCWHA, M-6623) zu entsprechen. Eine Dispersionsfarbbeschichtung
wurde durch Mischen von 90,42 Gewichtsanteilen des Dispersionsträgermittels,
dass im Beispiel 1 angefertigt worden ist, mit 5,23 Gewichtsanteilen
einer 352-Sieb-Grad-Aluminiummasse
(352-Mesh-Grade-Aluminum-Paste) und 2,20 Gewichtsanteilen einer
400-Sieb-Grad-Aluminium-Masse (400-Mesh-Grade-Aluminum-Paste) angefertigt. Die 352-Sieb-Grad-Aluminium-Masse
war eine Masse, die von der Silberline Manufacturing Co., Inc. of
Tamaqua, Pennsylvania, hergestellt wird, und als Sparkle Silver® 3141-ST
bekannt ist und eine mittlere Teilchengröße von 32,8 μm aufweist.
Die 400-Sieb-Grad-Aluminium-Masse war ein Produkt, dass ebenfalls
durch die Silberline hergestellt wird und als Sparkle Silver® 5271-AR
verkauft wird, wobei es eine mittlere Teilchengröße von 17,8 μm aufweist. Dieser
Mischung wurden 0,23 Gewichtsanteile von Carbazol-Violett-Pigment,
0,23 Gewichtsanteile von rabenschwarzem Pigment und 1,7 Gewichtsanteile von
Indanthrone-Blue-Pigment hinzugefügt, wobei diese durch Gibraltar
Chemical Works, Inc. aus South Holland, Illinois verkauft werden.
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Eine
Lösungsfarbbeschichtung
wurde durch Ersetzen des Dispersionsträgermittels mit dem Standardlösungsträgermittel
hergestellt, wobei dann die gleichen Pigmente verwendet wurden,
um die bestmögliche Übereinstimmung
zu erzielen.
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Die
zwei Farbbeschichtungen wurden in Farbfilme geformt, in dem sie
mit Hilfe von Walzauftragungsbeschichtung auf Trägerlagen aufgebracht wurden
und die Beschichtungen getrocknet wurden. Die resultierenden Filme
wurden dann mit einer spritzlackierten, im Ofen aufgetrockneten
Urethanlackfarbprobe der glei chen metallischen Farbe verglichen.
Während
alle drei genau entsprechende Farbcharakteristika aufwiesen, zeigte
der dispersionsbeschichtete Film eine bessere Gesamtentsprechung zu
den Flop-Charakteristika der standardmäßigen spritzbeschichteten Urethanlackprobe.
Dies wurde durch das Zeichnen von Spektralkurven für jede der drei
Proben quantifiziert. Gemäß dieses
Testverfahrens wurde der Prozentsatz der Reflektion bei Wellenlängen zwischen
400 und 700 Nanometern (nm) gemessen und dargestellt, wie es in 6 gezeigt ist. Alle Messungen
wurden in einem Spektralwinkel von ungefähr 60° aufgenommen. Wie in 6 dargestellt ist, stimmt
der dispersionsbeschichtete Farbfilm mit der standardmäßigen Farbprobe
annähernd
identisch überein.
Im Gegensatz dazu weist der lösungsbeschichtete
Farbfilm konsistenterweise eine höhere Reflektion über alle
gemessenen Wellenlängen
auf, was eine viel stärkere
parallele Orientierung der metallischen Schuppen verglichen zu der
Standardfarbprobe anzeigt.
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Die 7 und 8 illustrieren einen Vergleich der lösungsbasierten
und der dispersionsbasierten Farbfilme bezüglich der Übereinstimmung mit einem metallischen
Farbstandard.