DE69913218T2

DE69913218T2 - Beschichtungszusammensetzungen mit einheitlichem Erscheinungsbild

Info

Publication number: DE69913218T2
Application number: DE69913218T
Authority: DE
Inventors: Valerie L. Monroe Crumley; Daniel W. Anne Arbor Johnson
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 1998-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: EP0939110B1; JP2000204298A; AU1840999A; CA2262090C; EP0939110A1; CN1242006C; CA2262090A1; CN1233635A; DE69913218D1; ES2212399T3; AU735510B2; US5863321A; JP4233669B2; BR9900833A; ATE255622T1; KR19990072923A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Echtfarbenbeschichtungszusammensetzungen oder Beschichtungszusammensetzungen mit einheitlichem Erscheinungsbild, besonders Zusammensetzungen für Hochglanzdeckbeschichtungen, insbesondere für Grundlacke von Farb- und Klarlackkompositbeschichtungen.
Allgemeiner Stand der Technik
Deckbeschichtungszusammensetzungen, überwiegend härtbare (wärmehärtbare) Deckbeschichtungszusammensetzungen werden weithin in der Beschichtungstechnik verwendet, vornehmlich in der Kraftfahrzeug- und Industrielackindustrie. Es ist bei einer Deckbeschichtung wichtig, daß sie haltbar ist und den beschichteten Gegenstand schützt oder zum Schutz des Gegenstands durch die darunterliegenden Lackschichten beiträgt. Eine primäre Funktion einer Deckbeschichtung ist es jedoch einen ästhetischen Reiz zu vermitteln. Die Kraftfahrzeugindustrie hat diese Beschichtungen ausgiebig für Kraftfahrzeuggehäuseverkleidungen verwendet, sowohl als Metallfarben wie auch als einheitliche Farben. Farb- und Klarlackkompositbeschichtungen sind besonders als Deckbeschichtungen nützlich, die außergewöhnlichen Glanz, Farbtiefe und ein bestimmtes Erscheinungsbild vermitteln.
Metallfarben werden im Stand der Technik im allgemeinen als Farben mit gonioapparenten Effekten definiert. Beispielsweise definiert das Dokument F284 der American Society of Testing Methods (ASTM) Metallic als "die Erscheinung eines gonioapparenten Materials, das Metallschuppen enthält". Metallfarben enthalten somit spezielle Schuppenpigmente, die metallische Schuppenpigmente wie Aluminiumpigment oder perlende Schuppenpigmente, die behandelte Glimmer wie Titandioxid- oder Eisenoxid-beschichtete Glimmerpigmente einschließen, um den Beschichtungen ein unterschiedliches Aussehen zu verleihen, wenn sie aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden. Herkömmliche Metallfarben sind heller, wenn sie aus einem der Reflexionsebene näheren Winkel, allgemein als "Flash"-Winkel bezeichnet, betrachtet werden und dunkler, wenn sie aus einem signifikant weiter von der Reflexionsebene entfernten Winkel, allgemein als "Flop"-Winkel bezeichnet, betrachtet werden. Beispielsweise würden Metallfarben im Farbwert heller erscheinen, wenn sie aus Winkeln von 5 bis 15 Grad Abweichung von der Reflexionsebene und als im Farbwert dunkler, wenn sie aus Winkeln von 75 bis 110 Grad Abweichung von der Reflexionsebene betrachtet werden. Dieser Unterschied im Farbwert, der durch das Vorhandensein von Schuppenpigmenten in der Beschichtung hervorgerufen wird, vermittelt dem beschichteten Gegenstand ein allgemein metallisches Aussehen. Zusätzlich zu einem Unterschied im Farbwert kann eine Veränderung der Buntheit und des Farbtons der Farbe durch Bewegung von einem der Reflexionsebene nahen, zu einem signifikant von der Reflexionsebene entfernten Blickwinkel beobachtet werden. Gefärbtes Aluminium wurde in Metallbeschichtungen verwendet, um auf diese Weise den gonioapparenten Effekt einer Beschichtung zu verändern oder die Buntheit der Beschichtung zu erhöhen.
Echtfarben (oder einheitliche Farben) sollten andererseits dieselbe oder annähernd dieselbe Farbe, aus einem beliebigen Winkel betrachtet, aufweisen und besitzen keine scheinbar metallische Erscheinung. Einheitliche Farben haben in der Vergangenheit überhaupt keine Schuppenpigmente enthalten. Beispielsweise beschreibt ASTM E284 eine Echtfarbe als "keine Schuppen- oder gonioapparenten Pigmente enthaltend". Die Echtfarben sind auf Farbpigmente angewiesen, um Farben mit hoher Buntheit wie Rot, Blau, Orange und Gelb anzufertigen, als auch Versionen mit geringerer Buntheit in vielen verschiedenen Farbtönen. In den vergangenen Jahrzehnten wurden viele der besten Pigmente für Farbechtheit und hohe Buntheit der Farbe aufgrund von potentiellen Gesundheitsbedenken oder aus regulativen Betrachtungen nicht mehr für Kraftfahrzeugqualitätsbeschichtungen verwendet. Besonders Cadmium-, Blei- und Chromatpigmente werden allgemein nicht mehr verwendet. Die Ersatzstoffe für diese Pigmente weisen Unzulänglichkeiten auf, die die Entwicklung von Farben hoher Buntheit oder reinen Pastellfarben erschweren. Die in Frage kommenden anorganischen Pigmente, die gegenwärtig Verwendung finden, haben eine gute Haltbarkeit aber unzureichende Farbintensität. Um Farben mit hoher Buntheit zu erhalten, werden herkömmlicherweise die farbintensiveren organischen Pigmente verwendet. Während die organischen Pigmente genügend Buntheit bereitstellen, weisen sie oftmals nicht genügend Lichtundurchlässigkeit (auch Deckung genannt), für an normale Kraftfahrzeug- oder Industriebeschichtungen gestellte Anforderungen auf. Die organischen Pigmente müssen daher in der Beschichtung zu einem höher als gewünschten Gehalt beinhaltet sein und für gewöhnlich müssen ebenso andere, lichtundurchlässigere Pigmente, die die Buntheit beeinträchtigen, verwendet werden, um eine Beschichtung von hoher Buntheit und genügend Deckung bei vorgegebener Schichtdicke zu erreichen.
Während es somit oftmals erforderlich ist, mehr Pigmente in die Zusammensetzung einzuschließen, um die gewünschte Farbintensität zu erhalten, wäre ein niedrigeres Pigment-Bindemittel-Verhältnis aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Beschichtung bevorzugt. Zusätzlich, da die Pigmentkombination bei der gewählten Buntheit ungenügende Deckung aufweisen könnte, kann die Beschichtungszusammensetzung in höheren als idealen Schichtdicken angewendet werden müssen, was zu zusätzlichen Kosten und potentiellen Problemen, wie etwa Durchhängen, durch Lösemittel bedingtes Aufplatzen und suboptimale Eigenschaften für die Reparatur von Defekten führt. Wie die obige ASTM-Definition einer Echtfarbe beweist, wurden die Metall- oder Glimmerpigmente allgemein nur in Kraftfahrzeugbeschichtungen aufgenommen, wenn der gonioapparente Effekt oder metallische Effekt gewünscht wurde. Kleine Mengen von ungefärbtem Aluminiumschuppenpigment wurden in einen weißen Grundlack aufgenommen, um teilweise die signifikante Menge von Titandioxid zu verringern, die für Farbe und Deckung benötigt wird. Der Zusatz eines Aluminiumpigments war unerwünscht, da es die Buntheit der weißen Grundbeschichtung verringerte, ähnlich wie andere Trübungsmittel, wie etwa Carbonschwarz.
Es wäre daher wünschenswert, die Lichtundurchlässigkeit erhöhen und/oder die Buntheit einer einheitlichen Farbe bei vorgegebenen Schichtdicken verbessern zu können, um diese Probleme zu vermeiden. Es wäre ebenso wünschenswert, die Gesamtmenge des erforderlichen Pigments zu verringern, um eine kostengünstigere Beschichtung mit verbesserten physikalischen Eigenschaften bereitzustellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Farbbeschichtungszusammensetzung mit einheitlichem Erscheinungsbild und die daraus angefertigte einheitliche Farbbeschichtung bereit, die ein farbiges Metallpigment und vorzugsweise ein farbiges Aluminiumpigment, enthalten.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Farbbeschichtungszusammensetzung mit einheitlichen Erscheinungsbild, die wenigstens ein farbiges Metallschuppenpigment und wenigstens ein Farbpigment umfaßt, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Beschichtung bewirkt, die keine wahrnehmbaren gonioapparenten Effekte aufweist, wobei das farbige Metall schuppenpigment einen durchschnittlichen Durchmesser von 30 μm (30 Mikron) oder weniger aufweist und nicht mehr als 3 Gew.-% des Gesamtgewichts der Farbpigmente ausmacht.
In den Beschichtungen und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ist das farbige Metallpigment zu einem Gehalt eingeschlossen, der ausreichend niedrig ist, so daß keine gonioapparenten Effekte in der Beschichtung bewirkt werden. Zusätzlich wird das farbige Metall- oder farbige Aluminiumschuppenpigment zur Erhöhung der Buntheit und gegebenenfalls zur Veränderung des Farbtons bei gleichbleibender Deckung oder zur Erhöhung der Deckung bei gleicher Buntheit ausgewählt. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das farbige Metallpigment ein farbiges Aluminiumpigment.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen können so formuliert werden, daß eine größere Deckung bei geringeren Schichtdicken und geringere Pigment-Bindemittel-Verhältnisse bereitgestellt werden, ohne Verlust von Buntheit, die mit der Aufnahme von vormals bekannten Trübungsmitteln, wie etwa lichtundurchlässigem Titandioxid, lichtundurchlässigem Eisenoxid und schwarzen Pigmenten einhergeht. Die Erfindung ermöglicht die Formulierung kräftigerer, reinerer Farben und reinerer Pastellfarben, die anderenfalls nicht den technischen Daten der Autohersteller für die Deckung entsprechen oder die Formulierung von Farben gebräuchlichen Buntheitsgehalts mit weniger Farbpigment.
Ausführliche Beschreibung
Die erfindungsgemäße Farbbeschichtungszusammensetzung mit einheitlichem Erscheinungsbild beinhaltet wenigstens ein farbiges Metallschuppenpigment, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Beschichtung ohne wahrnehmbare gonioapparente Effekte bewirkt.
Im Sinne der Erfindung, ist unter einer einheitlichen Farbe oder Echtfarbe eine Farbe zu verstehen, die keinen wahrnehmbaren gonioapparenten Effekt oder eine metallische Erscheinung aufweist. Das Ausmaß des durch das Auge bei Licht wahrgenommenen Unterschieds bei einem Blickwinkel von 5 bis 15 Grad Abweichung von der Reflexionsebene, sowie bei einem Blickwinkel von 75 bis 110 Grad Abweichung von der Reflexionsebene für ein Metallic, kann grob durch Messung der ΔL* für Beleuchtungswinkel von 45° und 75° mit einem Spektralphotometer quantifiziert werden. Beschichtungen mit absoluten ΔL* Werten von ungefähr 0,5 oder weniger (d. h. zwischen +0,5 und –0,5) weisen keine scheinbar metallische Erscheinung auf, während Beschichtungen, für die der absolute ΔL* Wert von ungefähr 0,5 bis ungefähr 0,6 beträgt, können, in Abhängigkeit vom Buntheitsgrad der Beschichtung, eine visuell erkennbare metallische Erscheinung aufweisen oder nicht. Beschichtungen, bei denen der absolute ΔL* Wert zwischen diesen Winkeln mehr als ungefähr 0,6 beträgt, würden allgemein als Metallfarbe betrachtet. Zusätzlich wird es gewöhnlicherweise bevorzugt, daß eine einheitliche Farbe keine visuell erkennbare Körnung aufweist, wie sie etwa auftreten könnte, wenn Aluminiumschuppen visuell erkennbar, aber nicht in einem ausreichenden Gehalt vorhanden oder nicht genügend orientiert sind, um einen gonioapparenten Effekt zu bewirken.
Vorzugsweise ist das farbige Metallschuppenpigment ein farbiges Aluminiumpigment. Die Aufnahme eines farbigen Metall- oder Aluminiumpigments ermöglicht es, eine Farbe mit erhöhter Buntheit bereitzustellen. Unter "erhöhter Buntheit" wird verstanden, daß die Beschichtung die Buntheit mit einer Deckung bei äquivalenter Schichtdicke erhöht, im Vergleich zu früheren Beschichtungszusammensetzungen von äquivalentem Farbton, in denen bei gleicher Schichtdicke eine Deckung mit nicht-farbigen Aluminiumtrübungsmitteln erreicht wird. Solche früher verwendeten Trübungsmittel schließen Titandioxid, lichtundurchlässiges Eisenoxid und Carbonschwarz ein. Zusätzlich zur Erhöhung der Buntheit kann das farbige Aluminiumpigment auch zur Veränderung des Farbtons der Beschichtungszusammensetzung und der daraus angefertigten Beschichtung verwendet werden.
Die Aufnahme des farbigen Metall- oder Aluminiumpigments ermöglicht es auch, eine Beschichtung und Beschichtungszusammensetzung mit erhöhtem Deckvermögen bereitzustellen. Das Deckvermögen einer Beschichtung wird gewöhnlicherweise gemessen durch Anwendung der Beschichtungszusammensetzung auf einen Keil von ansteigender Dicke in einer Schachbrettkarte, wie etwa eine Schwarz-Weiß-Karte oder eine Schwarz-Grau-Karte, und Messung der Beschichtungsdicke an der Stelle, wo die zugrundeliegende Karte nicht mehr erkennbar ist. Unter "erhöhtem Deckvermögen" wird verstanden, daß die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen eine bessere Deckung aufweisen, das heißt, sie decken bei geringerer Schichtdicke im Vergleich zu früheren Beschichtungszusammensetzungen ähnlichen Farbtons und Buntheit, die kein farbiges Metall- oder Aluminiumpigment enthalten. Alternativ kann das erhöhte Deckvermögen dadurch gezeigt werden, daß die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu früheren Beschichtungszusammensetzungen in einem geringeren Pigment-Bindemittel-Verhältnis bei gleicher, für die Deckung erforderlicher Schichtdicke formuliert werden können. Beispielsweise kann das farbige Aluminiumpigment nicht nur früher verwendete Trübungsmittel ersetzen, sondern auch einen Teil des Hauptpigments, um eine Beschichtungszusammensetzung zu erzeugen, die dieselbe Buntheit bei der zur Deckung gewünschten Schichtdicke aufweist, welche schließlich aber ein geringeres Pigment-Bindemittel-Verhältnis besitzt.
Metallschuppenpigmente sind im Stand der Technik bekannt und schließen Schuppenpigmente aus Aluminium, Kupfer, Bronze, Zink, Edelstahl usw. ein. Metallschuppenpigmente können gemäß im Stand der Technik bekannten Verfahren gefärbt werden: Das farbige Metallschuppenpigment ist vorzugsweise ein farbiges Aluminiumpigment. Während die Beschreibung der Erfindung gewöhnlicherweise besonderen Bezug auf farbige Aluminiumpigmente nimmt, aus dem Grunde, daß farbiges Aluminiumpigment in veschiedenen Farben im Handel erhältlich und das zur Herstellung von Beschichtungszusammensetzungen vornehmlich verwendete farbige Metallschuppenpigment ist, können verständlicherweise andere farbige Metallschuppenpigmente in gleicher Weise verwendet werden. Für Kraftfahrzeugbeschichtungen verwendetes farbiges Aluminiumschuppenpigment ist vorzugsweise farbiges nicht schuppendes Aluminiumpigment.
Im allgemeinen werden Metallschuppenpigmente entsprechend verschiedener Feinheitsgrade eingeordnet. Allgemein werden solche Pigmente als grob, mittel und fein eingeordnet. In der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise feingradige Aluminiumpigmente verwendet, um eine bessere Deckung mit einem geringeren Gewichtsprozent an Aluminiumpigment in der Zusammensetzung zu erreichen. Zusätzlich zeigen sich im Vergleich zu feineren Schuppen gonioapparente Effekte schon bei geringeren Gehalten an größeren Schuppen. Feinschuppige Pigmente können dadurch charakterisiert werden, daß sie einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 30 Mikron oder weniger aufweisen. Vorzugsweise weist das Aluminiumpigment einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 25 Mikron oder weniger, insbesondere von etwa 20 Mikron oder weniger, noch besser von etwa 15 Mikron oder weniger und besonders bevorzugt von etwa 10 Mikron oder weniger auf. Das Aluminiumpigment sollte eine Teilchengrößenverteilung aufweisen, die eng genug ist, so daß bei der eingesetzten Menge kein metallischer Effekt in der Beschichtungszusammensetzung bewirkt wird.
Zusätzlich können Schuppenpigmente von unterschiedlicher Gestalt sein. Bei der Herstellung von Aluminiumschuppenpigmenten kann flüssiges Aluminium atomisiert und in einzelnen Kügelchen verfestigt werden. Ein Kügelchen kann anschließend gemahlen oder verarbeitet werden, um entweder mehrere dünne, gewellte Schuppen ("Cornflake-Schuppen") oder eine dickere, rundere, flache Schuppe ("Silberdollarschuppe") zu erzeugen. Cornflake-Schuppen sind billiger, weniger gonioapparent, dünner, leichter abbaubar und orientieren sich mehr zufällig in der Beschichtungsfilmschicht im Vergleich zu Silberdollar-Schuppen. Die Cornflake-Schuppe tendiert auch mehr als die Silberdollarschuppe dazu, Licht zu brechen und zu streuen. Die dünneren, zufälliger verteilten, brechungsstärkeren Cornflake-Schuppen werden bevorzugt, weil sie pro Gramm eine höhere Deckung bereitstellen und in der Beschichtung zu höheren Gehalten enthalten sein können, ohne einen wahrnehmbaren gonioapparenten Effekt zu bewirken. Selbstverständlich können Pigmente anderer Gestalt und/oder andere Herstellungsverfahren Verwendung finden. Metallschuppenpigmente können durch zermahlen feiner Metallstücke oder -körnchen durch ein mechanisches Hilfsmittel, beipielsweise in einer Prägemühle, Trockentyp-Kugelmühle, Naßtyp-Kugelmühle oder vibrierender Kugelmühle angefertigt werden. Weitere Gesichtspunkte der Herstellung von Metallschuppen können der Literatur entnommen werden, zum Beispiel der US-Patentschrift Nr. 4,565,716 verliehen am 21. Januar 1986 an Williams Jr. et al.
Die Farbe kann den Metall- oder Aluminiumpigmenten durch eine der verschiedenen im Stand der Technik bekannten Verfahren vermittelt werden. Beispielsweise kann das Pigment durch Dampf auf der Oberfläche der Aluminiumschuppe abgelagert werden. Die farbige Pigmentschuppe kann in einer Harzschicht eingelagert sein. In einem weiteren Verfahren kann die Farbe der Schuppe mittels eines Oxidationsprozesses der Oberfläche des Aluminiums bereitgestellt werden, zum Beispiel durch Anodisierung. Nadkarni, US-Patentschrift Nr. 5,261,955 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur Färbung von Metallschuppen, wie etwa Aluminiumschuppenpigmente, mit einer Sol-Gel-Beschichtung, die ein anorganisches Metalloxidfarbpigment enthält. Schmid und Mronga, US-Patentschrift Nr. 5,662,738 beschreiben eine Metallpigmentbeschichtung mit einer 3-lagigen Beschichtung, mit einer ersten und dritten Lage von farblosem oder selektiv absorbierendem Metalloxid und einer zweiten Lage von nicht selektiv absorbierendem Kohlenstoff, Metall oder Metalloxid.
Das Metallschuppenpigment kann unter Verwendung praktisch jedes organischen oder anorganischen Farbpigments gefärbt werden. Insbesondere kann Aluminiumpigment in jedem beliebigen Farbton, einschließlich Rot, Blau, Grün, Gelb oder Gold, Orange, Violett, Weiß oder Schwarz gefärbt werden. Beispiele geeigneter Klassen organischer Pigmente, die verwendet werden können schließen ohne Einschränkung metallisierte und nicht metallisierte Azopigmente, Azomethinpigmente, Methinpigmente, Anthrachinonpigmente, Phthalocyaninpigmente, Perinonpigmente, Perylenpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente, Thioindigopigmente, Iminoisoindolinpigmente, Iminoisoindolinonpigmente, Quinacridonpigmente, wie etwa Quinacridonrot und -violett, Flavanthronpigmente, Indanthronpigmente, Anthrapyrimidinpigmente, Carbazolpigmente, Monoarylid- und Diarylidgelb, Benzimidazolongelb, Tolylorange, Naphtholorange und Quinophthalonpigmente ein. Beispiele nützlicher Farbpigmente schließen ohne Einschränkung Quinacridonpigmente, wie etwa C.I. Pigment Rot 202, C.I. Pigment Violett 19 und C.I. Pigment Rot 122; Perylenpigmente, wie etwa C.I. Pigment Rot 179; Azokondensationspigmente, wie etwa C.I. Pigment Rot 170, C.I. Pigment Rot 144 und C.I. Pigment Braun 23; Isoindolinonpigmente, wie etwa C.I. Pigment Orange 61, C.I. Pigment Gelb 109 und C.I. Pigment Gelb 110; Diketopyrrolopyrrolpigmente, wie etwa C.I. Pigment Rot 254, C.I. Pigment Rot 255, C.I. Pigment Rot 264, C.I. Pigment Orange 71 und C.I. Pigment Orange 73; Kupferphthalocyaninpigmente, wie etwa C.I. Pigment Blau 15 und Anthrachinonpigmente, wie etwa C.I. Pigment Blau 60, C.I. Pigment Rot 177 und C.I. Pigment Gelb 147 ein.
Die Aluminiumpigmente können auch unter Verwendung anorganischer Pigmente gefärbt werden. Beispiele geeigneter anorganischer Pigmente schließen ohne Einschränkung Oxidpigmente, wie etwa Titandioxid, Carbonschwarz, Eisenoxide einschließlich Eisenoxidrot, Eisenoxidschwarz und Eisenoxidbraun, Chromoxidgrün, Eisenferrocyanid (Preußisch Blau), Ultramarin, Bleichromat, usw ein.
Das genaue zur Färbung der Aluminiumschuppe gewählte Pigment wird entsprechend der gewünschten Farbe und Eigenschaften, wie im Stand der Technik bekannt, ausgesucht.
Farbige Aluminiumpigmente sind im Handel von veschiedenen Herstellern erhältlich, einschließlich BASF Corporation, Mt. Oline, NJ unter dem Handelsnamen PALIOCROM; Eckart, in der Bundesrepublik Deutschland unter den Handelsnamen ALUCOLOR und ALOXAL; U.S. Aluminum, Inc., Flemington, NJ; Showa in Japan, Toyo Aluminum KK, Higashiku, Osaka, Japan und Silberline Manufacturing Co., Inc. Tamaque, PA.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen beinhalten auch wenigstens ein Farbpigment. Beispiele von Farbpigmenten schließen ohne Einschränkung die im obigen als zur Färbung des Metallschuppenpigments geeignet gelisteten anorganischen und organischen Pigmente ein. Die Farbpigmente werden ausgewählt und kombiniert gemäß im Stand der Technik hinlänglich bekannter Verfahren. Im allgemeinen werden die Farbpigmente in einer Pigmentpaste dispergiert, bevor sie der Beschichtungszusammensetzung zugefügt werden. Typischerweise enthält eine Pigmentpaste ein Harz oder Dispergiermittel, ein oder mehrere Pigmente und ein flüssiges Medium, wie etwa ein organisches Lösemittel oder Wasser zusammen mit einem polaren Co-Lösemittel.
Die Erfindung kann zur Anfertigung jeglicher Beschichtungsfarbe verwendet werden. In der Farbtechnik kann das verfügbare Farbspektrum als in Sektoren eingeteilt betrachtet werden, in denen die Farben grundsätzlich Rot, Orange, Gelb, Cyan, Grün, Blau und Violett sind. Unter "grundsätzlich" ist zu verstehen, daß darin alle Farben inbegriffen sind, die als dem jeweiligen Farbsektor zugehörig erachtet würden. Beispielsweise würden Farben, die grundsätzlich rot sind, blaustichiges Rot und gelbstichiges Rot beinhalten, Farben, die grundsätzlich gelb sind, grünstichiges Gelb und rotstichiges Gelb enthalten usw. Natürlich gibt es einen Grenzbereich zwischen den Sektoren, so daß beispielsweise rotstichiges Gelb und gelbstichiges Orange nebeneinander liegen. Die Erfindung kann zur Herstellung von Farben jeglichen Farbtons verwendet werden, beispielsweise Farben, die grundsätzlich rot, grundsätzlich orange, grundsätzlich gelb, grundsätzlich Cyan, grundsätzlich grün, grundsätzlich blau und grundsätzlich violett sind, als auch Weiß und Schwarz. Die Erfindung ist insbesondere zur Anfertigung reiner Farben von hoher Buntheit nützlich.
Wie bereits ausgeführt kann das Aluminiumpigment nicht nur zur Bereitstellung eines erhöhten Deckvermögens sondern auch zur Erhöhung der Buntheit und/oder zur Veränderung des Farbtons der Beschichtung ausgewählt werden. Das Aluminiumpigment kann bei gleichem Farbton die Buntheit erhöhen, oder den Farbton verschieben und gleichzeitig die Buntheit erhöhen. Beispielsweise kann STAPA ALOXRL PM 3010 Aluminium, ein anodisiertes, beigegefärbtes Aluminium, das von Eckart erhältlich ist, einer gelben Zusammensetzung zugefügt werden, die mit einem halblichtdurchlässigen, anorganischen Gelb, so wie Bismutvanadat gefärbt ist, um strahlendes, chromgrünstichiges Gelb zu erhalten. Bei gelben Zusammensetzungen, die mit einem halblichtdurchlässigen, anorganischen rot- oder blaustichigen Gelb gefärbt sind, erzeugt der Zusatz von SBT 353YG, einem gelbgefärbten Aluminium erhältlich von Silberline, ein strahlendes grünstichiges Gelb mit verbesserter Deckung und Buntheit. PALIOCROME L2022, eine goldgefärbte Aluminiumschuppe erhältlich von BASF Corporation, kann mit roten Zusammensetzungen einschließlich DPP-, Quinacridon- und Eisenoxidpigmenten verwendet werden, um ein strahlendes, chromatisches gelbstichiges Rot mit verbesserter Deckung zu erzeugen, oder mit gelben Zusammensetzungen einschließlich halblichtdurchlässigem anorganischem Gelb, wie etwa Bismutvanadat, zur Erzeugung von strahlendem, chromatischem rotstichigem Gelb. Andere rote Zusammensetzungen, die DPP-, Quinacridon- und Eisenoxidpigmente einschließen, können mit PALIOCROME L2800, einer von BASF Corporation erhältlichen, orange-gefärbten Aluminiumschuppe modifiziert werden, um ein leuchtendes, chromatisches echtbis-gelbstichiges Rot zu erzeugen; oder mit einem rotgefärbten Aluminiumpigment, wie etwa SBT 554RD, erhältlich von Silberline, oder 97-4071 RE von Toyo, um ein leuchtendes, chromatisches blaustichiges Rot zu erzeugen. Blaue Zusammensetzungen, die Phthalocyanin, Indolinon und anorganische blaue Pigmente und deren Mischungen mit weißen Pigmenten einschließen, können zu einem leuchtenden Blau mit erhöhter Deckung und verringertem UV-Transmissionsvermögen verschoben werden durch Zugabe eines blau gefärbten Aluminiumpigments, wie etwa Toyos 97 4077 BL. Andere Farben können in ähnlicher Weise mit einem passenden gefärbten Aluminium im Farbton verschoben werden.
Das Aluminiumpigment kann direkt in die Beschichtungszusammensetzung eingerührt werden; gewöhnlicherweise wird es jedoch vor der Zugabe in einem Lösemittel oder einer Harzlösung suspendiert. Das Aluminiumpigment wird in genügender Menge zugegeben, um das Deckvermögen oder die Buntheit der Zusammensetzung zu erhöhen, aber in einer ausreichend kleinen Menge, so daß die Beschichtung keine gonioapparenten Effekte zeigt, d. h. daß die Farbe keine Metallfarbe ist. Daher ist das Aluminiumschuppenpigment gewöhnlich in einer Menge von etwa 3% oder weniger, vorzugsweise etwa 2,5% oder weniger, insbesondere 2% oder weniger, bezogen auf das Gesamtgewicht der Farbpigmente, enthalten. Unter "Gesamtgewicht der Farbpigmente" werden alle Materialien verstanden, die üblicherweise als zur Farbe der Beschichtungszusammensetzung beitragend erachtet werden. Diese Materialien schließen in erster Linie die Farbpigmente und die Schuppenpigmente ein. Andere unlösliche Bestandteile der Beschichtungszusammensetzung, wie etwa Streckmittel oder rheologische Zusätze, wie Ton oder Silikate, sind von dieser Kalkulation bewußt ausgeschlossen.
Das farbige Aluminiumpigment und Farpigmente werden gewöhnlich in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,25% bis 110% verwendet, bezogen auf das Gesamtfest stoffgewicht der Bindemittelbestandteile (d. h. ein Farbpigment-Bindemittel-Verhältnis von 0,025 bis 1.1).
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen können beispielsweise als Originallack- oder Reparaturlackbeschichtungen für Kraftfahrzeuge Verwendung finden.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen können jegliches geeignete Harz oder Harzkombinationen enthalten. Vorzugsweise sind Beschichtungszusammensetzungen für Kraftfahrzeuge wärmehärtend. Solche Zusammensetzungen können ein selbsthärtendes oder selbstquervernetzendes Harz enthalten, enthalten jedoch für gewöhnlich ein quervernetzbares Harz, das wenigstens zwei quervernetzende Gruppen aufweist und ein Quervernetzungsmittel oder Härtungsmittel, das mehr als zwei mit dem quervernetzbaren Harz reagierende Gruppen aufweist. Beispiele nützlicher, quervernetzbarer, funktioneller Gruppen schließen beispielsweise und ohne Einschränkung Hydroxy-, Isocyanat-, Amin-, Oxiran-(Epoxid-), ethylenisch ungesättigte, Silan-, Säure-, terminale Carbamat- oder Harnstoff- und Acetoacetatgruppen ein. Typische Beispiele von Harzen schließen ohne Einschränkung Acryle, Vinyle, Polyurethane, Polyester, Alkyde, Polycarbonate, Polysiloxane und Epoxyharze ein. Bevorzugte Harze schließen Acryle und Polyurethane ein. Das Harz kann eine wäßrige Dispersion oder ein wasser-dispergierbares Harz sein. Beispiele geeigneter wasser-dispergierbarer Polymere für Deckbeschichtungen sind in den US-Patentschriften Nr. 4,794,147; 4,791,168 und 4,518,724 enthalten. Typische Beispiele von Quervernetzungsmitteln schließen ohne Einschränkung Aminoplastharze, wie etwa Melaminformaldehydharze, Polyamine, Polysäuren, Polyepoxide, Polyisocyanate und geschützte Polyisocyanate ein. Selbstverständlich wird das Quervernetzungsmittel so gewählt, daß es mit den quervernetzbaren, funktionellen Gruppen des Harzes reagierende Gruppen aufweist.
Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung auch ein Lösemittel. Dieses Lösemittel sollte als Lösemittel für die Bestandteile der Zusammensetzung dienen. Allgemein kann das Lösemittel jedes beliebige organische Lösungsmittel und/oder Wasser sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lösemittel ein organisches Lösemittel und die Beschichtungszusammensetzung ist eine lösemittelhaltige Beschichtungszusammensetzung. Vorzugsweise wird das Lösemittel ausgewählt aus polaren aliphatischen Lösemitteln oder polaren aromatischen Lösemitteln. Insbesondere ist das Lösemittel ein Keton, Ester, Acetat, aprotisches Amid, aprotisches Sulfoxid, aprotisches Amin oder eine Kombination dieser. Beispiele nützlicher Lösemittel schließen ohne Einschränkung ein Methylethylketon, Methylisobutylketon, Amylacetat, Ethylenglykolmonobutyletheracetat, Propylenglykolmonomethyletheracetat, Xylen, N-Methylpyrrolidon, Mischungen aromatischer Kohlenwasserstoffe und Gemische davon. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Lösemittel Wasser oder ein Gemisch von Wasser mit geringen Mengen von Co-Lösemitteln. Geeignete Co-Lösemittel für wäßrige Systeme sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt und schließen beispielsweise Ethylen- und Propylenglykolether und -etheracetate, Alkohole und N-Methylpyrrolidon ein.
Eine in der Ausübung der Erfindung verwendete wärmegehärtete Beschichtungszusammensetzung kann einen Katalysator zur Steigerung der Härtungsreaktion enthalten. Beispielsweise kann ein starker Säurekatalysator zur Steigerung der Härtungsreaktion eingesetzt werden, wenn Aminoplastverbindungen, besonders monomere Melamine als Härtungsmittel verwendet werden. Solche Katalysatoren sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt und schließen ohne Einschränkung p-Toluensulfonsäure, Dinonylnaphthalendisulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, Phenylsäurephosphat, Monobutylmaleat, Butylphosphat und Hydroxyphosphatester ein. Starke Säurekatalysatoren sind oft geschützt, z. B. mit einem Amin. Andere Katalysatoren, die für die erfindungsgemäße Zusammensetzung nützlich sein können, schließen Lewissäuren, Zinksalze und Zinnsalze ein.
Andere Ingredienzien, die gemeinhin Beschichtungszusammensetzungen zugegeben werden, können in den vorliegenden Zusammensetzungen enthalten sein. Üblicherweise zugegebene Materialien schließen beispielsweise Tenside, Füllmittel, Stabilisatoren, Benetzungsmittel, Dispergiermittel, Adhäsionsbeschleuniger, UV-Absorbiermittel, HALS, rheologische Kontrollmittel, Weichmacher, usw. ein.
Die erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen können auf den Gegenstand mit einer Anzahl von im Stand der Technik hinlänglich bekannter Techniken aufgebracht werden. Diese schließen beispielsweise Sprühbeschichtung, Tauchbeschichtung, Rollbeschichtung, Vorhangbeschichtung und ähnliche ein. Für Kraftfahrzeuggehäuseverkleidungen wird Sprühbeschichtung bevorzugt.
Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung wird vorzugsweise als einlagige Hochglanzdeckbeschichtung und/oder als Grundlack einer Hochglanzkomposit Farb- und Klarlackbeschichtung eingesetzt. Die hier verwendeten Hochglanzbeschichtungen sind Beschichtungen, die einen 20° Glanz (ASTM D523-89) oder ein DOI (ASTM E430-91) von wenigstens 80 aufweisen. Eine einlagige Deckbeschichtung kann eine Schichtdicke von etwa 12,7 (0,5) bis 88,9 μm (3,5 mils), vorzugsweise von etwa 35,56 (1,4) bis etwa 71,12 μm (2,8 mils) und besonders bevorzugt von etwa 38,1 (1,5) bis etwa 63,5 μm (2,5 mils) aufweisen.
Wenn die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung als Grundlack einer Farb- und Klarlackbeschichtung verwendet wird, kann die Klarlackzusammensetzung eine beliebige einer Anzahl im Stand der Technik hinlänglich bekannter Typen sein und muß hier nicht im Einzelnen erläutert werden. Klarlackpolymere können thermoplastisch sein, sind aber vorzugsweise quervernetzbar und umfassen eine oder mehrere Arten quervernetzbarer funktioneller Gruppen, so wie die oben angegebenen. Im Stand der Technik zur Verwendung in solchen Zusammensetzungen bekannte Polymere und Quervernetzungsmittel schließen die oben in Verbindung mit dem Harz und dem Quervernetzungsmittel der erfindungsgemäßen Farbbeschichtungszusammensetzungen angegebenen ein. Bevorzugte Polymere schließen Acryle und Polyurethane ein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung macht die Klarlackzusammensetzung von einem Carbamatfunktionellen Acrylpolymer Gebrauch.
Eine Grundlackbeschichtung kann eine Schichtdicke von etwa 10,16 (0,4) bis 50,8 μm (2,0 mils), vorzugsweise von etwa 10,16 (0,4) bis etwa 38,1 μm (1,5 mils) und insbesondere von etwa 12,7 bis etwa 30,48 μm (1,2 mils) aufweisen. Eine Klarlackbeschichtung kann eine Schichtdicke von etwa 12,7 bis 88,9 μm (3,5 mils), vorzugsweise von etwa 35,56 (1,4) bis etwa 71,21 μm (2,8 mils) und insbesondere von etwa 38,1 μm (1,5) bis etwa 63,5 μm (2, 5 mils) aufweisen.
Die hierin beschriebenen Beschichtungszusammensetzungen werden vorzugsweise Bedingungen unterworfen, die zur Härtung der Lackschichten führen. Obwohl verschiedene Härtungsverfahren verwendet werden können, wird Hitzehärtung bevorzugt. Allgemein wird eine Hitzehärtung dadurch bewirkt, daß der beschichtete Gegenstand er höhten Temperaturen ausgesetzt wird, die in erster Linie durch Hitzestrahlungsquellen bereitgestellt wird. Die Härtungstemperaturen variieren in Abhängigkeit von den einzelnen in den Quervernetzungsmitteln verwendeten Schutzgruppen, jedoch bewegen sie sich im Allgemeinen zwischen 93°C und 177°C. Die ersten erfindungsgemäßen Zusammensetzungen sind vorzugsweise reaktiv, sogar bei relativ niedrigen Härtungstemperaturen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt somit die Härtungstemperatur vorzugsweise zwischen 115°C und 150°C und insbesondere bei Temperaturen zwischen 115°C und 138°C für ein geschütztes säurekatalysiertes System. Für ein nicht geschütztes säurekatalysiertes System liegt die Härtungstemperatur vorzugsweise zwischen 82°C und 99°C. Die Härtungszeit variiert in Abhängigkeit von den einzelnen verwendeten Komponenten sowie physikalischen Parametern, wie etwa der Dicke der Schichten, jedoch bewegen sich die Härtungszeiten für gewöhnlich zwischen 15 und 60 Minuten und vorzugsweise 15–25 Minuten für geschützte säurekatalysierte Systeme, sowie 10–20 Minuten für nicht geschützte säurekatalysierte Systeme.
Die Erfindung wird im weiteren in den nachstehenden Beispielen erläutert. Die Beispiele sind nur illustrativer Art und begrenzen in keiner Weise den Umfang der Erfindung wie beschrieben und beansprucht. Soweit nicht anders bezeichnet, sind alle Bestandteile als Bestandteile pro Gewicht angegeben.
BEISPIELE
Grundbeschichtungszusammensetzungen mit einheitlichem Erscheinungsbild
Verschiedene Grundbeschichtungszusammensetzungen wurden angefertigt. Die Grundbeschichtung war eine lösungsmittelhaltige Zusammensetzung mit einer Trägerver bindung bestehend aus einem Acrylharz und einem Melaminformaldehydquervernetzungsmittel. Die Farbpigmentierung und die Farbpigment-zu-Bindemittel Verhältnisse sind in der nachstehenden Tabelle angegeben. Beispiele 1–3 sind Beispiele der Erfindung, während Beispiele A–C Vergleichsbeispiele darstellen.
Die zum Erhalt einer Deckung benötigte Schichtdicke wurde für jede einzelne Grundbeschichtungszusammensetzung nach dem Testverfahren TF022 unter Verwendung einer Schwarz-Weiß-Karte bestimmt. Die Grundbeschichtungszusammensetzungen wurden anschließend auf ein grundiertes Stahlblech in einer für die Deckung ausreichenden Schichtdicke aufgetragen. Der Grundlack wurde für ungefähr 2 Minuten ablüften (trocknen) gelassen und anschließend wurde eine handelsübliche Klarlackzusammensetzung (erhältlich von BASF Corporation, Southfield, MI) auf den Grundlack in einer Dicke zwischen etwa 45,27 (1,8) und 50,8 μm (2,0 mils) aufgebracht und das Blech für etwa 30 Minuten bei ungefähr 121,19°C (250°F) gehärtet.
Die beschichteten Bleche wurden durch Messung der ΔL* zwischen Beleuchtungswinkeln von 45° und 75° unter Verwendung eines X-Rite Spektralphotometers ausgewertet. Die Resultate der Tests werden in der Tabelle aufgeführt.

L1112: ist ein Bismutvanadatpigment erhältlich von BASF Corporation.
L2020: is ein farbiges Aluminium erhältlich von BASF Corporation.
Aloxal 3010: ist ein farbiges Aluminium erhältlich von Eckart.
7000 AR: ist ein Aluminiumpigment erhältlich von Silberline.
Pigmentierung I: in Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel C setzt sich wie folgt zusammen: 8,5 Gewichtsanteile Rot BO von Ciba Geigy Corp., ein rotes Diketopyrrolopyrrol pigment; 6,67 Gewichtsanteile F2RK70 von BASF Corp., ein rotes Diketopyrrolopyrrolpigment; 5,9 Gewichtsanteile Quinacridonmagenta; 2,2 Gewichtsanteile lichtundurchlässiges Oxidrot und 2,16 Gewichtsanteile Titandioxid.
97-4071RE: ist ein rotgefärbtes Aluminium erhältlich von Toyo.

Claims

Farbbeschichtungszusammensetzung mit einheitlichem Erscheinungsbild, die wenigstens ein farbiges Metallschuppenpigment und wenigstens ein Farbpigment enthält, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Beschichtung ohne wahrnehmbare goniotropische Effekte bewirkt, wobei das farbige Metallschuppenpigment einen durchschnittlichen Durchmesser von 30 μm (30 Mikron) oder weniger aufweist und nicht mehr als 3 Gew.-% des Gesamtgewichts der Farbpigmente ausmacht.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das farbige Metallschuppenpigment ein farbiges Aluminiumpigment ist.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das farbige Metallpigment die Buntheit der Beschichtungszusammensetzung erhöht und/oder den Farbton der Beschichtungszusammensetzung verändert.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine lösungsmittelhaltige Grundlack-Beschichtungszusammensetzung oder eine wäßrige Grundlackzusammensetzung ist.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine Deckbeschichtungszusammensetzung für eine einlagige Deckbeschichtung ist.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das farbige Metallpigment einen durchschnittlichen Durchmesser von 25 μm (25 Mikron) oder weniger, vorzugsweise von 20 μm (20 Mikron) oder weniger, besonders von 15 μm (15 Mikron) oder weniger und am meisten bevorzugt von 10 μm (10 Mikron) oder weniger aufweist.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das farbige Metallpigment nicht mehr als 2,5 Gew.-%, am meisten bevorzugt 2 Gew.-% des Gesamtgewichts der Farbpigmente ausmacht.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Beschichtungszusammensetzung eine grundsätzlich blaue, grundsätzlich rote, grundsätzlich gelbe, grundsätzlich orange, grundsätzlich grüne, grundsätzlich cyane oder grundsätzlich violette Farbe aufweist.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zusammensetzung wenigstens zwei unterschiedlich gefärbte Metallpigmente, besonders zwei unterschiedlich gefärbte Aluminiumpigmente umfaßt.
Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zusammensetzung eine original Endbeschichtungszusammensetzung für Kraftfahrzeuge oder eine Reparaturbeschichtungszusammensetzung für Kraftfahrzeuge ist.