EP3794081A1 - Mehrschichtige, farb- und/oder effektgebende lackierung sowie verfahren zur bildung einer basislackschicht - Google Patents

Mehrschichtige, farb- und/oder effektgebende lackierung sowie verfahren zur bildung einer basislackschicht

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Publication number
EP3794081A1
EP3794081A1 EP19717800.7A EP19717800A EP3794081A1 EP 3794081 A1 EP3794081 A1 EP 3794081A1 EP 19717800 A EP19717800 A EP 19717800A EP 3794081 A1 EP3794081 A1 EP 3794081A1
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EP
European Patent Office
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basecoat
film
layer
control particles
pigments
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19717800.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helge Warta
Heiko VETH
Peter FÄRBER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PPG Industries Ohio Inc
Original Assignee
Karl Woerwag Lack und Farbenfabrik GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Karl Woerwag Lack und Farbenfabrik GmbH and Co KG filed Critical Karl Woerwag Lack und Farbenfabrik GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention described below relates to a multi-layer, color and / or effect coating comprising a clearcoat and a basecoat and a method for forming the basecoat.
  • Color and / or effect coatings usually comprise several layers of paint, which are applied over each other and have different properties.
  • a primer layer (primer) and / or a surfacer coat a basecoat film and a clearcoat film are frequently applied in succession.
  • the primer layer can be deposited, for example, electrically, in particular by means of electrocoating. It is often used to improve the adhesion of the paint on the substrate. In metallic substrates such as the aforementioned motor vehicle body, it also continues to serve corrosion protection.
  • the filler layer serves to cover unevennesses of the substrate surface to be painted and, because of its elasticity, can improve a coating with regard to its resistance to chipping.
  • the filler layer can serve to enhance the opacity and to deepen the color of the paint.
  • the basecoat layer carries colors and / or angle-dependent optical effects of the finish. Both the brightness and the color of the reflected light can vary as a function of the viewing angle, which is also referred to as brightness and / or color flop.
  • the clearcoat film serves to enhance the optical effects and protect the paint from mechanical and chemical damage.
  • the color and the flop behavior of the basecoat film can depend very much on the conditions under which the basecoat film is applied to a substrate. This is particularly relevant if platelet-shaped dye and / or effect pigments are incorporated in the basecoat film. Their orientation within the basecoat layer can strongly influence the optical properties of the coating. If a basecoat layer is formed approximately by means of a coating method such as rolling or doctoring, the platelet-shaped pigments within the basecoat layer are oriented predominantly in a preferred direction, namely in the direction of the application. Basically, one speaks in the coating in all application processes in which the pigments are arranged without further action in a preferred direction of directed application process, in contrast to non-directionalMapver drive, in which the pigments are not arranged in a preferred direction.
  • the basecoat layer resulting from the directional application then has pigments in an anisotropic arrangement. This means that the optical properties of the basecoat film and therewith the paint are dependent on the viewing angle. In practice, this may necessitate expensive measures for color matching of painted components, which, for example, directly abut each other as parts of a motor vehicle body (color matching).
  • EP 1 423 299 B1 discloses a procedure which makes it possible to produce coatings with basecoat films which contain platelet-shaped dye and / or effect pigments, but whose optical properties are nevertheless independent of the viewing angle.
  • a comparatively thick first basecoat partial layer is first applied to a substrate with the aid of a directed application method.
  • This is covered in a subsequent step with a comparatively thin second basecoat partial layer, wherein the formation of the second base partial paint layer by means of a non-directional application method, for example by means of spraying. It has surprisingly been found that the overall optical effect of the multilayer basecoat layer produced in this way is dominated exclusively by the second basecoat film.
  • a comparatively thin base coat partial layer with pigments in an isotropic arrangement on a comparatively thick base coat partial layer with pigments in an anisotropic arrangement causes the same optical impression as a single-coat base coat layer which has exclusively pigments in an isotropic arrangement.
  • a disadvantage of this procedure is that the application of the basecoat film in several stages makes the coating process more expensive and the use of the non-directional coating method can lead to an uneven surface of the basecoat film.
  • the present invention has for its object, basecoat films containing pigments and / or effect pigments, and to provide coatings with such basecoat films, without being confronted with the problems of the prior art.
  • the invention proposes the coating with the features of claim 1 and the method with the features of claim 6. Further developments of the invention are the subject of dependent claims.
  • the coating according to the invention is a multi-layered, applied to a substrate, color and / or effect paint. It is always characterized by a combination of the following features:
  • the coating comprises a clearcoat film having a dry film thickness in the range from 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, in particular from 25 ⁇ m to 40 ⁇ m, and
  • the coating comprises a basecoat film having a dry film thickness in the range from 6 pm to 35 pm, in particular from 10 pm to 20 pm, into which colorants and / or effect pigments are incorporated whose orientation within the basecoat film influences the optical properties of the paint.
  • the coating is characterized in that the base coat layer for controlling the Ori ent mich of the color and / or effect pigments contains so-called control particles, which control particles in turn by a dlO value of at least 50%, preferably of at least 60%, especially preferably at least 70%, the rock layer thickness of the basecoat layer and
  • a d50 value in the range of 80% to 120% of the dry layer thickness of the basecoat layer, in particular in the range of 80% to 100% of the dry layer thickness of the basecoat layer, and
  • dl00 value of not more than 200%, preferably of not more than 150%, in particular not more than 120%, of the rocking layer thickness of the basecoat film.
  • the stated numerical values relate to the totality of all control particles contained in the basecoat film.
  • the d50 value of the control particles (which subdivides the control particles contained in the basecoat into two equal partial fractions) is at least 80% and at most 120% of the dry layer thickness, at most 10% of the total control particles contained in the layer Having diameters less than 0.5 times, preferably 0.6 times, more preferably 0.7 times, the dry film thickness of the basecoat film, and the basecoat film is free of control particles having a diameter, which exceeds the dry layer thickness of the basecoat by more than 100%, preferably by more than 50%, especially before more than 20%.
  • the diameters of the control particles are usually in the double-digit pm range.
  • dlO, d50 and d100 values can be determined very reliably, in particular according to ISO 13320_2009 in conjunction with DIN ISO 9276-l_2004 (presentation of the results of particle size analyzes - Part 1: Graphical representation) and ISO 9276-2_2014 (Presentation of the results of particle size analyzes - Part 2: Calculation of mean particle sizes / diameters and moments from particle size distributions). Numerical data on the diameter of control particles are values determined using these standards.
  • control particles defined in this way means that even when the basecoat film is applied by means of a directed application process, an isotropic arrangement of the dye and / or effect pigments can be achieved.
  • the essential part of the control particles has a diameter which corresponds approximately to the T rocken Anlagendicke the base lacquer layer. This forces some of the color and / or effect pigments to be tangent to the surface of the control particles and thus at an angle, for example perpendicular, to the direction of the job.
  • the control particle used can control the visual appearance of the basecoat film.
  • the control particles exclusively control the angular dependence of the hue and no optical effects, such as color. the gloss of the paint.
  • the dry layer thickness of the clearcoat layer and the basecoat layer in each case means the thickness of these layers after drying, ie if no solvent is contained in the layers. Dry layer thicknesses can be determined in particular according to DIN EN ISO 2808. In this case, numerical data for dry layer thicknesses are values determined by this standard. Particularly preferably, the clearcoat layer and the basecoat layer each have a substantially uniform T rocken harshdicke on. This is to be understood in particular that the average deviation of the dry layer thickness is preferably less than 10% of the value determined, for example, according to DIN EN ISO 2808.
  • clearcoat film and the basecoat film of a erfindungsge MAESSEN paint although by definition are dried, but in no case must be cured already zwin quietly.
  • the substrate can basically be any object, for example the motor vehicle body mentioned at the beginning or a piece of furniture.
  • the substrate is particularly preferably a film, in particular a plastic film.
  • a laminate of the carrier film and the coating layer (s) to be transferred is generally provided, in particular as a web material, for example with a web width of 600 mm and a web length of 700 m.
  • the laminate is pressed with the paint layer or layers ahead on the workpiece to be painted.
  • an adhesion-promoting layer can be applied beforehand to the lacquer side of the laminate and / or the workpiece to be lacquered.
  • the carrier film is peeled off, with the lacquer layer or the lacquer layers remaining on the workpiece.
  • Such procedures are known for example from DE 10 2007 040376 Al.
  • the coating according to the invention is particularly preferably part of such a transfer-lacquer film and, for this purpose, applied to a corresponding carrier film which serves as a substrate. If this is the case, the transfer-coated film preferably has the sequence carrier film / clearcoat / basecoat.
  • a basecoat and / or clearcoat it may be advantageous to dry a basecoat and / or clearcoat, but not to cure it.
  • the coating can be converted into a non-sticky state by drying the clearcoat layer, yet still have a high mechanical flexibility due to curing that has not yet occurred.
  • Suitable films which can be used as substrate are known, for example, from DE 10 2007 040 376 A1.
  • Particularly suitable films consist of polymers such as fluoropolymers (eg ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE)), polyethylene terephthalate, polyolefin, polycarbonate, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), acrylic-styrene-acrylonitrile (ASA), acrylonitrile-butadiene-styrene / polycarbonate ( ABS / PC), acrylic styrene-acrylonitrile / polycarbonate (ASA / PC), polyacrylate, polystyrene, polycarbonate / polybutylene terephthalate (PC / PBT) and / or polymethyl methacrylate.
  • fluoropolymers eg ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE)
  • ETS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • ASA acrylic-styrene-acrylonitrile
  • ABS / PC acrylic styrene
  • the coating according to the invention may comprise, in addition to the clearcoat layer and the basecoat layer, further lacquer layers, for example the filler layer mentioned at the outset.
  • a transfer lacquer film with the lacquer coating according to the invention may have the sequence carrier foil / clear lacquer layer / base lacquer layer / surfacer coat.
  • Suitable clearcoats for the production of the clearcoat film are, in addition to all customary and known one-component (1K), two-component (2K) or multi-component (3K, 4K) clearcoat materials, clear powder coatings.
  • Suitable 1K, 2K, 3K or 4K clearcoats are known, for example, from the patent applications DE 4204518 A1, EP 0594068 A1, or EP 0596460 A1.
  • 1K clearcoats contain known hydroxyl-containing binders and crosslinking agents such as blocked polyisocyanates, tris (alkoxycarbonylamino) triazines and / or aminoplast resins.
  • crosslinking agents such as blocked polyisocyanates, tris (alkoxycarbonylamino) triazines and / or aminoplast resins.
  • they contain as binders polymers with pendant carbamate and / or allophanate groups and carbamate- and / or allophanate-modified aminoplast resins as cross-linking agents (see American patents US 5474811 A or US 5605965 A or European patent applications EP 0594068 A1 or EP 0594 142 A1.
  • 2K, 3K or 4K clearcoats contain, as essential constituents, hydroxylgrup pen inconvenience binders and polyisocyanates as crosslinking agents, which are stored separately until their use.
  • Suitable powder clearcoats are known, for example, from German patent application DE 4222194 A1.
  • the paints described in WO 2009/024310 A2 comprising a double bond-containing, OH-functional component A, a double bond-containing, NCO-functional component B and optionally a component C containing double bonds are particularly suitable.
  • component A is preferably a polyol and in the case of components B and C are preferably urethane acrylates.
  • the setting of the solids content of the clearcoats influences the wet film thickness in which the clearcoat is applied as well as the dry film thickness that sets after the clearcoat has dried taken.
  • basecoats for the preparation of the basecoat are basically all known letteatorihal term and aqueous basecoats in question. Suitable examples can be found in US 5114789 A (column 7, line 41 to column 8, line 33, column 11, lines 24-50, and column 13, lines 30-40), EP 0 352 298 B1 (page 9, Line 19, to page 12, line 38), EP 0 089 497 A1, EP 0 256 540 A1, EP 0 260 447 A1, EP 0 297 576 A1, WO 96/12747, EP 0 523 610 Al, EP 0 228 003 A1, EP 0 397 806 A1, EP 0 574417 A1, EP 0 531 510 A1, EP 0 581 211 A1, EP 0 708 788 A1, EP 0 593 454 A1, DE 4328092 A1, EP 0 299 148 A1, EP 0 394 737 A1, EP 0 590 484 A1, EP 0 234 362 A1, EP 0 234 3
  • the clearcoat and / or the basecoat are cured thermally and / or by radiation after their application and, where appropriate, after a drying step. If appropriate, the clearcoat and basecoat can be cured in one step, ie simultaneously.
  • color and / or effect pigments is intended here to encompass all pigments which can impart an angle-dependent hue and / or an angle-dependent optical effect to a lacquer layer applied by means of a conventional directional application method in which they are embedded.
  • the color and / or effect pigments are particularly preferably platelet-shaped.
  • the ratio of the extent of the platelet-shaped color and / or effect pigments in a main dimension to the thickness of the platelet-shaped dye and / or effect pigments is preferably more than 3 and in particular more than 5.
  • the coloring and / or effect pigments are preferably selected from the group consisting of organic and inorganic, colored, optically effecting, electrically conductive, magnetically shielding or fluorescent pigments and metal powders.
  • the dye and / or effect pigments particularly preferably have an aspect ratio, ie a ratio of average diameter to the mean thickness of the platelets, of> 1, more preferably in the range from 2 to 2000, in particular in the range from 3 to 1000, particularly preferably in Range of 3 to 100, more preferably in the range of 3 to 50, on.
  • effect pigments which can be used according to the invention are platelet-shaped aluminum flakes having an aspect ratio in the range from 3 to 10.
  • suitable effect pigments are metal flake pigments, such as commercially available aluminum bronzes, aluminum chromates chromated according to DE 3636183, commercial stainless steel bronzes, non-metallic effect pigments, such as pearlescent or interference pigments, platelet-shaped effect pigments based on iron oxide or liquid-crystalline effect pigments.
  • Suitable inorganic color pigments are white pigments such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone; Black pigments such as carbon black, iron manganese black or spinel black; Colored pigments such as chromium oxide, chromium oxide hydrate green, cobalt green or ultramarine green, cobalt blue, ultramarine blue or manganese blue, ultramarine violet or cobalt and manganese violet, iron oxide red, cadmium sulfoselenide, molybdate red or ultra marin red; Iron oxide brown, mixed brown, spinel and corundum phases or chrome orange; or iron oxide yellow, nickel titanium yellow, chromium titanium yellow, cadmium sulfide, cadmium zinc sulfide, chrome yellow or bismuth vanadate.
  • white pigments such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone
  • Black pigments such as carbon black, iron manganese black or spinel black
  • Colored pigments such
  • suitable organic colored elements are monoazo pigments, disazo, anthraquinone nonpigmente, benzimidazole pigments, quinacridone pigments, quinophthalone pigments, Diketopyrro- lopyrrolpigmente, te dioxazine pigments, indanthrone pigments, isoindoline pigments, Isoindolinonpigmen, azomethine pigments, thioindigo pigments, metal complex pigments, perinone pigments, perylene pigments, phthalocyanine pigments or aniline black.
  • Suitable electrically conductive pigments are carbon black and carbon nanotubes.
  • suitable magnetically shielding pigments are pigments based on iron oxides or chromium dioxide.
  • suitable metal powders are powders of aluminum, zinc, copper, bronze or brass.
  • control particles which can be used in the context of the invention are preferably characterized by at least one of the following, particularly preferably by all three of the following properties:
  • control particles are spherical or at least approximately spherical in shape: By approximately spherical it should be understood here that they have no corners and no edges and have a maximum and a minimum diameter, where at the ratio of maximum to minimum diameter not more than 1.5 , preferably not more than 1.2, more preferably not more than 1.1. By contrast, spherical means that they have only one diameter.
  • control particles consist of a plastic, in particular a plastic resistant to organic solvents such as ethyl, methyl alcohol, xylene, butyl acetate, methoxypropyl acetate.
  • the control particles consist of a plastic that is thermally stable up to 140 ° C.
  • control particles The material nature of the control particles is basically not important for the invention tion. On the other hand, what is important is the above-defined relative size of the control particles in relation to the core layer thickness of the basecoat film.
  • control particles may consist of an acrylate such as polymethylmethacrylate.
  • control particles even the basecoat layer in which they are embedded can give neither an angle-dependent hue nor an angle-dependent optical effect.
  • their presence merely controls the hues or optical effects caused by the dye and / or effect pigments.
  • the mean diameters of the control particles are generally in the two-digit range pm.
  • the use of coming color and / or effect pigments is preferably characterized by d.sub.50 and d.sub.50 values which amount to a maximum of 5 times, preferably 3 times, more preferably 2 times, the d.sub.50 and d.sub.10 values of the control particles ,
  • the d50 and d100 values of the control particles used are 0.1-fold to 5-fold, in particular 0.1-fold to 3-fold.
  • the coating according to the invention is preferably characterized by at least one of the following features, particularly preferably by a combination of the following two features:
  • the basecoat film contains the control particles in a proportion of from 2% by weight to 15% by weight (based on the solids content of the basecoat from which the basecoat film is formed, based on the basecoat film in the dried state).
  • the basecoat film contains the color and / or effect pigments in a proportion of 0.15% by weight to 15% by weight (based on the basecoat film in the dried state, ie based on the solids content of the basecoat from which the basecoat film is formed becomes).
  • the process according to the invention is used for the production of a basecoat film, particularly preferably for the production of the basecoat film of the above-described multilayer coating. Accordingly, the components necessary for the preparation of the basecoat film (basecoat, color and / or effect pigments, control particles) are also selected from those described above.
  • the procedure always includes the following three steps:
  • the basecoat always contains the color and / or effect pigments whose orientation within the basecoat affects their optical properties
  • control particles for controlling the orientation of the dye and / or effect pigments in the base coat layer to be delivered.
  • the basecoat contains a solvent in addition to the components mentioned.
  • the solids content of the basecoat and / or the thickness of the basecoat film are adjusted such that the basecoat film is obtained with a dry film thickness in the range from 6 .mu.m to 35 .mu.m.
  • the control particles used are those which have a d10 value of at least 50% of the dry film thickness of the basecoat film and a d50 value in the range of 80% to 120% of the dry film thickness of the basecoat material layer, in particular in the range of 80% to 100% of the dry layer thickness of the basecoat layer, and
  • dl00 value of not more than 200%, preferably of not more than 150%, in particular not more than 120%, of the rocking layer thickness of the basecoat film.
  • control particles used by no means necessarily have to have a mono-modal distribution. Rather, it may even be advantageous to use two or more STEU particulate fractions, each having a different d50 value, optionally also a different dlO and / or dl00 value.
  • the d50 value of the entirety of the control particles in the basecoat film would then be 90% of the T rocker layer thickness of the basecoat film.
  • the substrate is preferably one of the above-mentioned substrates.
  • the substrate is a film to which a clearcoat has already been applied. In general, however, it is preferred if initially the basecoat film is applied to the film and then the clearcoat film.
  • the application of the basecoat takes place with the aid of a directed application method.
  • a directed application method in particular an order by means of casting, knife coating, rolling or Extrusionsbe layers in question.
  • customary and known devices such as casting devices, doctor blades, rolls, in particular counter-rotating rolls, or extruders, in particular Folienex trudern.
  • FIG. 1 schematically shows, in cross section, a basecoat film 101 applied to a substrate 100.
  • the basecoat film 101 was applied by means of knife coating, ie by means of a directed order procedure.
  • Platelet-shaped metal flakes 102 are embedded in the basecoat film 101 as color and / or effect pigments. These are all arranged in a preferred direction, namely in the direction of the job (arrow), as a result of the directed application method. Incident light is reflected by all metal flakes 102 similarly.
  • the color and optical appearance of the basecoat film 101 is therefore strongly dependent on the angle.
  • FIG. 2 shows schematically in cross section a basecoat film 201 applied to a substrate 200.
  • the basecoat film 201 was formed by means of spray application, ie by means of a non-directional application process.
  • Platelet-shaped metal flakes 202 are embedded in the basecoat film 201 as color and / or effect pigments. These are substantially more disordered than the metal flakes according to FIG. 1 as a result of the non-registered application method.
  • Incident light is not uniformly reflected by all metal flakes 202.
  • the color and optical appearance of the basecoat layer 201 is therefore significantly less dependent on the angle than in the case of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows schematically in cross-section a basecoat film 301 applied to a substrate 300.
  • the basecoat film 301 was formed by means of knife coating, that is to say by means of a directed application process.
  • the base lacquer layer 301 In the base lacquer layer 301 are plate-shaped metal flakes 302 embedded as a color and / or effect pigments. Despite the directed order procedure, these are not all arranged in a preferred direction, namely in the direction of the order. This is prevented by the ku gelförmigen control particles 303, which are like the metal flakes 302 embedded in the base coat layer 301.
  • the control particle 303 has a diameter which corresponds approximately to the thickness of the basecoat film 301.
  • a portion of the metal flakes 302 is forced to be parallel to the surface of the control particles 303 and thus to be skewed or even perpendicular to the direction of the job (arrow).
  • the color and optical appearance of the basecoat film 301 is therefore significantly less dependent on the angle than in the case of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a detail from a photomicrograph of a section through a basecoat film 401 formed on a substrate 400 according to the invention by means of a directed application process, which is covered by a clearcoat film 404.
  • the base coat layer 401 as metal and / or effect pigments metal flakes 402 and the control particles 403 are embedded.
  • the control particle 403 has a diameter which corresponds approximately to the thickness of the base coat layer 401. It will be appreciated that the metal flakes 402 are forced into an oblique orientation by the control particle.
  • a base paint having a solid content of 25% was applied by means of a doctor blade in a wet film thickness of 60 ⁇ m.
  • the basecoat included a polyurethane-based binder, an additive mixture, and water as a dispersant.
  • the mean diameter (d50) of the aluminum flakes was 10 ⁇ m.
  • the particles of the organic color pigment consistently had sizes below 1 ⁇ m.
  • a base paint having a solid content of 35% by means of a doctor blade was also applied in a wet film thickness of 60 ⁇ m.
  • the basecoat had an identical composition to the basecoat used under A, with one exception: in addition to the aluminum flakes, it contained spheres of polymethylmethacrylate having an average diameter (d50) of 15 pm in a proportion of 1% by weight Weight refers to the basecoat in total, that is, including the dispersing agent and / or solvent). These serve in the sense of the present application as control particles.

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Abstract

Eine mehrschichtige, farb- und/oder effektgebende Lackierung auf einem Substrat umfasst eine Klarlackschicht mit einer Trockenschichtdicke im Bereich von 10 µm bis 50 µm und eine Basislackschicht mit einer Trockenschichtdicke im Bereich von 6 µm bis 35 µm. Die Basislackschicht enthält Farb- und/oder Effektpigmente, deren Orientierung die optischen Eigenschaften der Lackierung beeinflussen, sowie zur Steuerung der Orientierung der Farb- und/oder Effektpigmente Steuerpartikel. Die Steuerpartikel zeichnen sich durch einen d10-Wert von mindestens 50 % der Trockenschichtdicke der Basislackschicht und einen d50-Wert im Bereich von 80 % bis 120% der Trockenschichtdicke der Basislackschicht und einen d100-Wert von maximal 200% der Trockenschichtdicke der Basislackschicht aus. Zur Herstellung der Basislackschicht wird ein Basislack bereitgestellt, der die Farb- und/oder Effektpigmente sowie die Steuerpartikel umfasst. Der Basislack wird unter Ausbildung eines Basislackfilms auf das Substrat aufgetragen. Dann wird der Basislackfilm unter Ausbildung der Basislackschicht getrocknet und/oder ausgehärtet.

Description

Mehrschichtige, färb- und/oder effektgebende Lackierung sowie Verfahren zur Bildung einer Basis lackschicht
Die nachfolgend beschriebene Erfindung betrifft eine mehrschichtige, färb- und/oder effektgebende Lackierung umfassend eine Klarlackschicht und eine Basislackschicht sowie ein Verfahren zur Bildung der Basislackschicht.
Färb- und/oder effektgebende Lackierungen umfassen in der Regel mehrere Lackschichten, die über einander appliziert werden und unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So werden beispielsweise bei der Lackierung einer Kraftfahrzeugkarosserie häufig nacheinander eine Primerschicht (Grundie rung) und/oder eine Füllerschicht, eine Basislackschicht und eine Klarlackschicht aufgebracht.
Die Primerschicht kann beispielsweise elektrisch abgeschieden werden, insbesondere mittels Elekt rotauchlackierung. Sie dient oft zur Verbesserung der Haftung der Lackierung auf dem Substrat. Bei metallischen Substraten wie der erwähnten Kraftfahrzeugkarosserie dient sie weiterhin auch dem Korrosionsschutz.
Die Füllerschicht dient der Abdeckung von Unebenheiten der zur lackierenden Substratfläche und kann aufgrund ihrer Elastizität eine Lackierung hinsichtlich ihrer Steinschlagbeständigkeit verbessern. Gegebenenfalls kann die Füllerschicht noch zur Verstärkung des Deckvermögens und zur Vertiefung des Farbtons der Lackierung dienen.
Die Basislackschicht trägt Farben und/oder winkelabhängige optische Effekte der Lackierung. Dabei können sowohl die Helligkeit als auch die Farbe des reflektierten Lichts in Abhängigkeit des Betrach tungswinkels variieren, was auch als Helligkeits- und/oder Farbflop bezeichnet wird.
Die Klarlackschicht dient der Verstärkung der optischen Effekte und dem Schutz der Lackierung vor mechanischer und chemischer Schädigung.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass die Farbe und das Flopverhalten der Basislackschicht sehr stark von den Bedingungen abhängen können, unter denen die Basislackschicht auf ein Substrat auf gebracht wird. Dies ist insbesondere dann von Relevanz, wenn in die Basislackschicht plättchenförmi ge Färb- und/oder Effektpigmente eingelagert werden. Deren Orientierung innerhalb der Basislack- schicht kann die optischen Eigenschaften der Lackierung stark beeinflussen. Wenn eine Basislack schicht etwa mittels eines Auftragsverfahrens wie Walzen oder Rakeln gebildet wird, so orientieren sich die plättchenförmigen Pigmente innerhalb der Basislackschicht mehrheitlich in einer Vorzugs richtung, nämlich in der Richtung des Auftrags. Grundsätzlich spricht man in der Lackiertechnik bei allen Auftragsverfahren, bei denen die Pigmente ohne weitere Maßnahmen in einer Vorzugsrichtung angeordnet werden, von gerichteten Auftragsverfahren, im Gegensatz zu ungerichteten Auftragsver fahren, bei denen die Pigmente nicht in einer Vorzugsrichtung angeordnet werden.
Die aus dem gerichteten Auftrag resultierende Basislackschicht weist dann Pigmente in einer aniso tropen Anordnung auf. Das bedeutet, dass die optischen Eigenschaften der Basislackschicht und da mit auch der Lackierung vom Betrachtungswinkel abhängig sind. Dies kann in der Praxis aufwendige Maßnahmen zum Farbtonangleich von lackierten Bauteilen notwendig machen, die beispielsweise als Teile einer Kraftfahrzeugkarosserie unmittelbar aneinanderstoßen (colour matching).
Der Auftrag einer Basislackschicht mittels eines ungerichteten Auftragsverfahrens wie einem Spritz oder Sprühauftrag würde eine einfache Lösung für dieses Problem darstellen. Derartige Auftragsver fahren haben allerdings ebenfalls ihre Nachteile. Bei einem Spritz- oder Sprühauftrag ist es grundsätz lich schwieriger, Lackschichten mit gleichmäßiger Dicke zu bilden. Außerdem weisen die hergestellten Lackschichten oft eine unebene Oberfläche auf.
Aus der EP 1 423 299 Bl ist eine Vorgehensweise bekannt, die die Herstellung von Lackierungen mit Basislackschichten ermöglicht, die plättchenförmige Färb- und/oder Effektpigmente enthalten, deren optische Eigenschaften aber dennoch unabhängig vom Betrachtungswinkel sind. Gemäß dieser Vor gehensweise wird zunächst eine vergleichsweise dicke erste Basislackteilschicht mit Hilfe eines ge richteten Auftragsverfahrens auf ein Substrat aufgebracht. Diese wird in einem Folgeschritt mit einer vergleichsweise dünnen zweiten Basislackteilschicht überdeckt, wobei die Bildung der zweiten Basis lackteilschicht mittels eines ungerichteten Auftragsverfahren erfolgt, beispielsweise mittels Sprühen. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass die optische Gesamtwirkung der so hergestellten mehr lagigen Basislackschicht ausschließlich von der zweiten Basislackschicht dominiert wird. Eine ver gleichsweise dünne Basislackteilschicht mit Pigmenten in einer isotropen Anordnung auf einer ver gleichsweise dicken Basislackteilschicht mit Pigmenten in einer anisotropen Anordnung ruft den glei chen optischen Eindruck hervor wie eine einlagige Basislackschicht, die ausschließlich Pigmente in einer isotropen Anordnung aufweist. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass das Aufbringen der Basislackschicht in mehreren Schrit ten den Lackierungsprozess verteuert und der Einsatz des ungerichteten Auftragsverfahrens zu einer unebenen Oberfläche der Basislackschicht führen kann.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Basislackschichten, die Färb- und/oder Effekt pigmente enthalten, und Lackierungen mit solchen Basislackschichten bereitzustellen, ohne dabei mit den Problemen des Standes der Technik konfrontiert zu werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Lackierung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Lackierung ist eine mehrschichtige, auf ein Substrat aufgebrachte, farb- und/oder effektgebende Lackierung. Sie zeichnet sich stets durch eine Kombination der folgenden Merkmale aus:
Die Lackierung umfasst eine Klarlackschicht mit einer Trockenschichtdicke im Bereich von 10 pm bis 50 pm, insbesondere von 25 pm bis 40 pm, und
die Lackierung umfasst eine Basislackschicht mit einer Trockenschichtdicke im Bereich von 6 pm bis 35 pm, insbesondere von 10 pm bis 20 pm, in die Färb- und/oder Effektpigmente einge lagert sind, deren Orientierung innerhalb der Basislackschicht die optischen Eigenschaften der Lackierung beeinflussen.
Besonders zeichnet sich die Lackierung dadurch aus, dass die Basislackschicht zur Steuerung der Ori entierung der Färb- und/oder Effektpigmente sogenannte Steuerpartikel enthält, wobei diese Steuer partikel sich wiederum durch einen dlO-Wert von mindestens 50 %, bevorzugt von mindestens 60 %, besonders bevor zugt von mindestens 70 %, der T rockenschichtdicke der Basislackschicht und
durch einen d50-Wert im Bereich von 80 % bis 120 % der Trockenschichtdicke der Basislack schicht, insbesondere im Bereich von 80 % bis 100 % der Trockenschichtdicke der Basislack schicht, und
durch einen dl00-Wert von maximal 200 %, bevorzugt von maximal 150 %, insbesondere von maximal 120 %, der T rockenschichtdicke der Basislackschicht auszeichnen. Die genannten Zahlenwerte beziehen sich auf die Gesamtheit aller in der Basislackschicht enthalte nen Steuerpartikel. Das bedeutet also, dass der d50-Wert der Steuerpartikel (der die in der Basislack schicht enthaltenen Steuerpartikel in zwei gleich große Teilfraktionen unterteilt) wenigstens 80 % und maximal 120 % der Trockenschichtdicke beträgt, maximal 10 % der insgesamt in der Schicht enthal tenen Steuerpartikel einen Durchmesser aufweisen, der weniger als das 0,5-fache, bevorzugt als das 0,6-fache, insbesondere als das 0,7-fache, der Trockenschichtdicke der Basislackschicht beträgt, und die Basislackschicht frei von Steuerpartikeln ist, die einen Durchmesser aufweisen, der die Trocken schichtdicke der Basislackschicht um mehr als 100 %, bevorzugt um mehr als 50 %, besonders bevor zugt um mehr als 20 %, überschreitet.
Die Durchmesser der Steuerpartikel liegen in aller Regel im zweistelligen pm-Bereich. In diesem Be reich lassen sich dlO-, d50- und dl00-Werte sehr zuverlässig bestimmen, insbesondere gemäß ISO 13320_2009 in Verbindung mit DIN ISO 9276-l_2004 (Darstellung der Ergebnisse von Partikelgrößen analysen - Teil 1: grafische Darstellung) und ISO 9276-2_2014 (Darstellung der Ergebnisse von Parti kelgrößenanalysen - Teil 2: Berechnung von mittleren Partikelgrößen/- durchmessern und Momenten aus Partikelgrößenverteilungen). Bei numerischen Angaben zum Durchmesser von Steuerpartikeln handelt es sich vorliegend um mit Hilfe dieser Normen ermittelte Werte.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass der Zusatz so definierter Steuerpartikel dazu führt, dass auch bei Applikation der Basislackschicht mittels eines gerichteten Auftragsverfahrens eine isotrope Anordnung der der Färb- und/oder Effektpigmente erreicht werden kann. Der wesentliche Teil der Steuerpartikel weist einen Durchmesser auf, der näherungsweise der T rockenschichtdicke der Basis lackschicht entspricht. Das zwingt einen Teil der Färb- und/oder Effektpigmente dazu, sich tangential zur Oberfläche der Steuerpartikel und damit in einem Winkel, beispielsweise senkrecht, zur Richtung des Auftrags anzuordnen. Je weniger Färb- und/oder Effektpigmente sich innerhalb der Basislack schicht in einer Vorzugsrichtung, nämlich in der Richtung des Auftrags, orientieren, desto weniger sind die optischen Eigenschaften der Basislackschicht und damit auch der Lackierung vom Betrachtungs winkel abhängig. So lässt sich durch die eingesetzten Steuerpartikel das optische Erscheinungsbild der Basislackschicht steuern. Im Idealfall steuern die Steuerpartikel dabei ausschließlich die Win kelabhängigkeit des Farbtons und keine optischen Effekte wie z.B. den Glanz der Lackierung.
Die Trockenschichtdicke der Klarlackschicht und der Basislackschicht meint jeweils die Dicke dieser Schichten nach Trocknung, wenn also kein Lösungsmittel mehr in den Schichten enthalten ist. Tro ckenschichtdicken lassen sich insbesondere gemäß DIN EN ISO 2808 bestimmen. Bei numerischen Angaben zu Trockenschichtdicken handelt es sich vorliegend um mittels dieser Norm ermittelte Wer te. Besonders bevorzugt weisen die Klarlackschicht und die Basislackschicht jeweils eine im Wesentli chen gleichmäßige T rockenschichtdicke auf. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die mittle re Abweichung der Trockenschichtdicke bevorzugt weniger als 10 % von dem beispielsweise gemäß DIN EN ISO 2808 bestimmten Wert beträgt.
Zu betonen ist an dieser Stelle, dass die Klarlackschicht und die Basislackschicht einer erfindungsge mäßen Lackierung zwar definitionsgemäß getrocknet vorliegen, dabei aber keinesfalls bereits zwin gend ausgehärtet sein müssen. Es kann in vielen Fällen zweckmäßig sein, Klarlacke und/oder Basisla cke einzusetzen, bei denen einem Trocknungsschritt ein separater Härtungsschritt, beispielsweise in Form einer Strahlungshärtung, folgt.
Bei dem Substrat kann es sich im Grunde um einen beliebigen Gegenstand, beispielsweise um die eingangs erwähnte Kraftfahrzeugkarosserie oder ein Möbelstück, handeln. Besonders bevorzugt han delt es sich bei dem Substrat allerdings um eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie.
In den letzten Jahren werden an Stelle klassischer Lackierverfahren unterVerwendung lösemittelhal tiger Flüssiglacke zur Lackierung von Gegenständen zunehmend Transferlack-Techniken eingesetzt, bei denen Lackschichten von einer Trägerfolie auf ein Werkstück übertragen werden. Hierzu wird in der Regel ein Laminat aus der T rägerfolie und der oder den zu übertragenden Lackschichten, die so genannte Transferlackfolie, bereitgestellt, insbesondere als Bahnmaterial, beispielsweise mit einer Bahnbreite von 600 mm und einer Bahnlänge von 700 m. Zur Applikation wird das Laminat mit der oder den Lackschichten voran auf das zu lackierende Werkstück gepresst. Gegebenenfalls kann zuvor auf die Lackseite des Laminats und/oder das zu lackierende Werkstück eine haftvermittelnde Schicht aufgebracht werden. Anschließend wird die Trägerfolie abgezogen, wobei die Lackschicht oder die Lackschichten auf dem Werkstück Zurückbleiben. Derartige Vorgehensweisen sind beispielsweise aus der DE 10 2007 040376 Al bekannt.
Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Lackierung Bestandteil einer solchen Transferlackfolie und zu diesem Zweck auf eine entsprechende Trägerfolie, die als Substrat dient, aufgebracht. Wenn dies der Fall ist, so weist die Transferlackfolie bevorzugt die Sequenz Trägerfolie / Klarlackschicht / Basislackschicht auf.
Insbesondere bei Transferlackfolien kann es vorteilhaft sein, eine Basislackschicht und/oder Klarlack schicht zu Trocknen, noch nicht aber auszuhärten. So kann beispielsweise die Lackierung durch Trocknung der Klarlackschicht in einen nicht klebrigen Zustand überführt werden, aufgrund noch nicht erfolgter Aushärtung aber noch eine hohe mechanische Flexibilität aufweisen. Geeignete Folien, die als Substrat diesen können, sind beispielsweise aus der DE 10 2007 040 376 Al bekannt. Besonders geeignete Folien bestehen aus Polymeren wie Fluorpolymeren (z.B. Ethylen- Tetrafluorethylen (ETFE)), Polyethylenterephthalat, Polyolefin, Polycarbonat, Acrylnitril-Butadien- Styrol (ABS), Acryl-Styrol-Acrylnitril (ASA), Acrylnitril-Butadien-Styrol/Polycarbonat (ABS/PC), Acryl- Styrol-Acrylnitril/Polycarbonat (ASA/PC), Polyacrylat, Polystyrol, Polycarbo- nat/Polybutylenterephthalat (PC/PBT) und/oder Polymethylmethacrylat.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Lackierung neben der Klarlackschicht und der Basislack schicht noch weitere Lackschichten umfassen, beispielsweise die eingangs erwähnte Füllerschicht. So kann eine Transferlackfolie mit der erfindungsgemäßen Lackierung beispielsweise die Sequenz Trä gerfolie / Klarlackschicht / Basislackschicht / Füllerschicht aufweisen.
Als Klarlacke zur Herstellung der Klarlackschicht kommen neben allen üblichen und bekannten Ein komponenten (1K)-, Zweikomponenten (2K)- oder Mehrkomponenten (3K, 4K)-Klarlacke auch Pulver- klarlacke in Betracht.
Geeignete 1K-, 2K-, 3K- oder 4K-Klarlacke sind beispielsweise aus den Patentanmeldungen DE 4204518 Al, EP 0594068 Al, oder EP 0596460 Al bekannt.
1K-Klarlacke enthalten bekanntlich hydroxylgruppenhaltige Bindemittel und Vernetzungsmittel wie blockierte Polyisocyanate, Tris(alkoxycarbonylamino)triazine und/oder Aminoplastharze. In einer weiteren Variante enthalten sie als Bindemittel Polymere mit seitenständigen Carbamat- und/oder Allophanatgruppen und carbamat- und/oder allophanatmodifizerte Aminoplastharze als Vernet zungsmittel (vgl. die amerikanischen Patentschriften US 5474811 A, oder US 5605965 A oder die euro päischen Patentanmeldungen EP 0594068 Al oder EP 0594 142 Al.
2K-, 3K- oder 4K-Klarlacke enthalten als wesentliche Bestandteile bekanntermaßen hydroxylgrup penhaltige Bindemittel und Polyisocyanate als Vernetzungsmittel, welche bis zu ihrer Verwendung getrennt gelagert werden.
Geeignete Pulverklarlacke sind beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 4222194 Al bekannt.
Besonders gut sind die in der WO 2009/024310 A2 beschriebenen Lacke umfassend eine doppelbin dungshaltige, OH-funktionelle Komponente A, eine doppelbindungshaltige, NCO-funktionelle Kom ponente B und gegebenenfalls eine doppelbindungshaltige Komponente C geeignet. Bei Komponente A handelt es sich bevorzugt um ein Polyol und bei den Komponenten B und C bevorzugt um Uretha- nacrylate.
Bei Verwendung von 1K-, 2K-, 3K- oder 4K-Klarlacken wird über die Einstellung des Feststoffantei Is der Klarlacke Einfluss sowohl auf die Nassfilmdicke, in der der Klarlacklack appliziert wird, als auch auf die Trockenschichtdicke, die sich nach Trocknung des Klarlacks einstellt, genommen.
Als Basislacke zur Herstellung der Basislackschicht kommen im Grunde alle bekannten lösemittelhal tigen und wässrigen Basislacke in Frage. Geeignete Beispiele finden sich in der US 5114789 A (Spalte 7, Zeile 41 bis Spalte 8, Zeile 33, Spalte 11, Zeilen 24 - 50, und Spalte 13, Zeilen 30 - 40), der EP 0 352 298 Bl (Seite 9, Zeile 19, bis Seite 12, Zeile 38), der EP 0 089 497 Al, der EP 0 256 540 Al, der EP 0 260 447 Al, der EP 0 297 576 Al, der WO 96/12747, der EP 0 523 610 Al, der EP 0 228 003 Al, der EP 0 397 806 Al, der EP 0 574417 Al, der EP 0 531 510 Al, der EP 0 581 211 Al, der EP 0 708 788 Al, der EP 0 593 454 Al, der DE 4328092 Al, der EP 0 299 148 Al, der EP 0 394 737 Al, der EP 0 590 484 Al, der EP 0 234 362 Al, der EP 0 234 361 Al, der EP 0 543 817 Al, der WO 95/14721, der EP 0 521 928 Al, der EP 0 522 420 Al, der EP 0 522 419 Al, der EP 0 649 865 Al, der EP 0 536 712 Al, der EP 0 596 460 Al, EP 0 596 461 Al, der EP 0 584 818 Al, der EP 0 669 356 Al, der EP 0 634 431 Al, der EP 0 678 536 Al, der EP 0 354 261 Al, der EP 0 424 705 Al, der WO 97/49745, der WO 97/49747, der EP 0 401 565 Al, der EP 0 496 205 Al, der EP 0 358 979 Al, der DE 2446442 Al, der DE 3409080 Al, der DE 19547944 Al oder der DE 19741554 Al.
Falls erforderlich, werden der Klarlack und/oder der Basislack nach ihrer Applikation sowie gegebe nenfalls nach einem Trocknungsschritt thermisch und/oder mittels Strahlung gehärtet. Gegebenen falls können der Klarlack und der Basislack in einem Schritt, also gleichzeitig, gehärtet werden.
Der Begriff Färb- und/oder Effektpigmente soll vorliegend alle Pigmente umfassen, die einer mittels eines herkömmlichen gerichteten Auftragsverfahrens applizierten Lackschicht, in die sie eingebettet sind, einen winkelabhängigen Farbton und/oder einen winkelabhängigen optischen Effekt verleihen können.
Die Färb- und/oder Effektpigmente sind besonders bevorzugt plättchenförmig ausgebildet. Das Ver hältnis aus der Erstreckung der plättchenförmigen Färb- und/oder Effektpigmente in einer Hauptdi mension zur Dicke der plättchenförmigen Färb- und/oder Effektpigmente beträgt bevorzugt mehr als 3 und insbesondere mehr als 5.
Bevorzugt sind die Färb- und/oder Effektpigmente aus der Gruppe bestehend aus organischen und anorganischen, farbigen, optisch effektgebenden, elektrisch leitfähigen, magnetisch abschirmenden oder fluoreszierenden Pigmenten und Metallpulvern ausgewählt. Besonders bevorzugt weisen die Färb- und/oder Effektpigmente ein Aspektverhältnis, d.h. ein Ver hältnis von mittlerem Durchmesser zur mittleren Dicke der Plättchen, von > 1, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 2000, insbesondere im Bereich von 3 bis 1000, besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 100, weiter bevorzugt im Bereich von 3 bis 50, auf.
Ein besonders bevorzugten Beispiel erfindungsgemäß einsetzbarer Effektpigmente sind plättchen förmige Aluminium-Flakes mit einem Aspektverhältnis im Bereich von 3 bis 10.
Beispiele geeigneter Effektpigmente sind Metallplättchenpigmente, wie handelsübliche Aluminium bronzen, gemäß DE 3636183 Al chromatierte Aluminiumbronzen, handelsübliche Edelstahlbronzen, nichtmetallische Effektpigmente, wie zum Beispiel Perlglanz- bzw. Interferenzpigmente, plättchen förmige Effektpigmente auf der Basis von Eisenoxid oder flüssigkristalline Effektpigmente. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 176, »Effektpig mente« und Seiten 380 und 381 »Metalloxid-Glimmer-Pigmente« bis »Metallpigmente«, und die Pa tentanmeldungen und Patente DE 3636156 Al, DE 3718446 Al, DE 3719804 Al, DE 3930601 Al, EP 0 068 311 A 1, EP 0 264 843 A 1, EP 0 265 820 A 1, EP 0 283 852 A 1, EP 0 293 746 Al, EP 0 417 567 A 1, US 4828826 A oder US 5244649 A verwiesen.
Beispiele für geeignete anorganische Farbigmente sind Weißpigmente wie Titandioxid, Zinkweiß, Zinksulfid oder Lithopone; Schwarzpigmente wie Ruß, Eisen-Mangan-Schwarz oder Spinellschwarz; Buntpigmente wie Chromoxid, Chromoxidhydratgrün, Kobaltgrün oder Ultramaringrün, Kobaltblau, Ultramarinblau oder Manganblau, Ultramarinviolett oder Kobalt- und Manganviolett, Eisenoxidrot, Cadmiumsulfoselenid, Molybdatrot oder Ultra marin rot; Eisenoxidbraun, Mischbraun, Spinell- und Korundphasen oder Chromorange; oder Eisenoxidgelb, Nickeltitangelb, Chromtitangelb, Cadmi umsulfid, Cadmiumzinksulfid, Chromgelb oder Bismutvanadat.
Beispiele für geeignete organische Farbigmente sind Monoazopigmente, Bisazopigmente, Anthrachi- nonpigmente, Benzimidazolpigmente, Chinacridonpigmente, Chinophthalonpigmente, Diketopyrro- lopyrrolpigmente, Dioxazinpigmente, Indanthronpigmente, Isoindolinpigmente, Isoindolinonpigmen te, Azomethinpigmente, Thioindigopigmente, Metallkomplexpigmente, Perinonpigmente, Perylen- pigmente, Phthalocyaninpigmente oder Anilinschwarz.
Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 180 und 181, »Eisenblau-Pigmente« bis »Eisenoxidschwarz« bis »Pigmentvolumenkonzentration«, Seite 563 »Thioindigo-Pigmente«, Seite 567 »Titandioxid-Pigmente«, Seiten 400 und 467, »Natürlich vor kommende Pigmente«, Seite 459 »Polycyclische Pigmente«, Seite 52, »Azomethinpigmente«, »Azopigmente«, und Seite 379, »Metallkomplex-Pigmente«, verwiesen. Beispiele für geeignete fluoreszierende Pigmente (Tagesleuchtpigmente) sind Bis(azomethin)- Pigmente.
Beispiele für geeignete elektrisch leitfähige Pigmente sind Ruß und Kohlenstoff-Nanotubes.
Beispiele für geeignete magnetisch abschirmende Pigmente sind Pigmente auf der Basis von Eisen oxiden oder Chromdioxid.
Beispiele für geeignete Metallpulver sind Pulver aus Aluminium, Zink, Kupfer, Bronze oder Messing.
Die im Rahmen der Erfindung einsetzbaren Steuerpartikel zeichnen sich bevorzugt durch mindestens eine der folgenden, besonders bevorzugt durch alle drei der folgenden Eigenschaften aus:
Die Steuerpartikel sind kugelförmig oder zumindest näherungsweise kugelförmig ausgebildet: Unter näherungsweise kugelförmig soll hierbei verstanden werden, dass sie keine Ecken und keine Kanten aufweisen und einen maximalen und einen minimalen Durchmesser besitzen, wo bei das Verhältnis aus maximalem zu minimalem Durchmesser nicht mehr als 1,5, bevorzugt nicht mehr als 1,2, besonders bevorzugt nicht mehr als 1,1, beträgt. Kugelförmig bedeutet dage gen, dass sie nur einen Durchmesser besitzen.
Die Steuerpartikel bestehen aus einem Kunststoff, insbesondere einem gegenüber organischen Lösemitteln wie Ethyl-, Methylalkohol, Xylol, Butylacetat, Methoxypropylacetat beständigen Kunststoff.
Die Steuerpartikel bestehen aus einem Kunststoff, der bis 140 °C thermisch stabil ist.
Die stoffliche Beschaffenheit der Steuerpartikel ist grundsätzlich für die Erfindung nicht von Bedeu tung. Wichtig ist hingegen die oben definierte relative Größe der Steuerpartikel im Verhältnis zur T ro ckenschichtdicke der Basislackschicht.
Beispielsweise können die Steuerpartikel aus einem Acrylat wie Polymethylmethacrylat bestehen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Steuerpartikel selbst der Basislackschicht, in die sie eingebettet sind, weder einen winkelabhängigen Farbton noch einen winkelabhängigen optischen Effekt verlei hen können. Vorzugsweise werden durch ihre Anwesenheit lediglich die durch die Färb- und/oder Effektpigmente bedingten Farbtöne oder optischen Effekte gesteuert.
Wie bereits erwähnt, liegen die mittleren Durchmesser der Steuerpartikel in aller Regel im zweistelli gen pm-Bereich. Bevorzugt zeichnen sich die Einsatz kommenden Färb- und/oder Effektpigmente durch d50- und dlOO-Werte aus, welche maximal das 5-fache, bevorzugt das 3-fache, weiter bevorzugt das 2-fache der d50- und dlOO-Werte der Steuerpartikel betragen. In einigen besonders bevorzugten Ausführungs formen betragen die d50- und die dlOO-Werte der verwendeten Steuerpartikel das 0,1-fache bis 5- fache, insbesondere das 0,1-fache bis 3-fache.
Bevorzugt zeichnet sich die erfindungsgemäße Lackierung durch mindestens eines der folgenden Merkmale, besonders bevorzugt durch eine Kombination der beiden folgenden Merkmale, aus:
Die Basislackschicht enthält die Steuerpartikel in einem Anteil von 2 Gew.-% bis 15 Gew.-% (be zogen auf die Basislackschicht in getrocknetem Zustand, also bezogen auf den Feststoffantei l des Basislacks, aus dem die Basislackschicht gebildet wird).
Die Basislackschicht enthält die Färb- und/oder Effektpigmente in einem Anteil von 0,15 Gew.-% bis 15 Gew.-% (bezogen auf die Basislackschicht in getrocknetem Zustand, also bezogen auf den Feststoffantei l des Basislacks, aus dem die Basislackschicht gebildet wird).
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Basislackschicht, besonders bevorzugt zur Herstellung der Basislackschicht der oben beschriebenen mehrschichtigen Lackierung. Entspre chend werden die zur Herstellung der Basislackschicht notwendigen Komponenten (Basislack, Farb- und/oder Effektpigmente, Steuerpartikel) auch aus den oben beschriebenen ausgewählt. Das Verfah ren umfasst stets die folgenden drei Schritte:
Bereitsteilung eines Basislacks,
Auftrag des Basislacks auf ein Substrat unter Ausbildung eines Basislackfilms und
Trocknung und/oder Aushärtung des Basislackfilms unter Ausbildung der Basislackschicht.
Der Basislack enthält dabei in der Regel immer die Färb- und/oder Effektpigmente, deren Orientierung innerhalb der Basislackschicht deren op tischen Eigenschaften beeinflusst, und
die Steuerpartikel zur Steuerung der Orientierung der Färb- und/oder Effektpigmente in der her zustellenden Basislackschicht.
In den meisten Fällen, insbesondere bei Verwendung der beschriebenen 1K-, 2K-, 3K- oder 4K- Klarlacke, enthält der Basislack neben den genannten Komponenten ein Lösemittel.
Erfindungsgemäß werden der Feststoffanteil des Basislacks und/oder die Dicke des Basislackfilms derart eingestellt, dass die Basislackschicht mit einer Trockenschichtdicke im Bereich von 6 pm bis 35 pm erhalten wird. Weiterhin werden in Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Lackie rung als Steuerpartikel solche eingesetzt, die sich durch einen dlO-Wert von mindestens 50 % der Trockenschichtdicke der Basislackschicht und durch einen d50-Wert im Bereich von 80 % bis 120 % der Trockenschichtdicke der Basislack schicht, insbesondere im Bereich von 80 % bis 100 % der Trockenschichtdicke der Basislack schicht, und
durch einen dl00-Wert von maximal 200 % bevorzugt von maximal 150 %, insbesondere von maximal 120 %, der T rockenschichtdicke der Basislackschicht auszeichnen.
Zu betonen ist an dieser Stelle, dass die eingesetzten Steuerpartikel keinesfalls zwingend eine mono modale Verteilung aufweisen müssen. Vielmehr kann es sogar vorteilhaft sein, zwei oder mehr Steu erpartikelfraktionen einzusetzen, die jeweils einen unterschiedlichen d50-Wert, gegebenenfalls auch einen unterschiedlichen dlO- und/oder dl00-Wert, aufweisen. Beispielsweise wäre es möglich, eine erste Steuerpartikelfraktion mit einem d50-Wert von 80 % der Trockenschichtdicke der Basislack schicht und eine zweite, gleich große Steuerpartikelfraktion mit einem d50-Wert von 100 % der Tro ckenschichtdicke der Basislackschicht einzusetzen. Der d50-Wert der Gesamtheit der Steuerpartikel in der Basislackschicht läge dann bei 90 % der T rockenschichtdicke der Basislackschicht.
Bei dem Substrat handelt es sich bevorzugt um eines der oben genannten Substrate. In einer bevor zugten Ausführungsform ist das Substrat eine Folie, auf die bereits eine Klarlackschicht aufgetragen wurde. In der Regel ist es allerdings bevorzugt, wenn zunächst die Basislackschicht auf die Folie auf gebracht wird und dann die Klarlackschicht.
Besonders bevorzugt erfolgt der Auftrag des Basislacks mit Hilfe eines gerichteten Auftragsverfahrens. Als solches kommen insbesondere ein Auftrag mittels Gießen, Rakeln, Aufwalzen oder Extrusionsbe schichten in Frage. Diese können mit üblichen und bekannten Vorrichtungen wie Gießvorrichtungen, Rakeln, Walzen, insbesondere gegenläufig drehenden Walzen, oder Extrudern, insbesondere Folienex trudern, durchgeführt werden.
Figurenbeschreibung
Das Konzept der Erfindung lässt sich anhand der Figuren 1 bis 3 veranschaulichen.
In Fig. 1 (Stand der Technik) ist schematisch im Querschnitt eine auf ein Substrat 100 aufgebrachte Basislackschicht 101 dargestellt. Die Basislackschicht 101 wurde mittels Rakelauftrags, also mittels eines gerichteten Auftragsverfahrens gebildet. In die Basislackschicht 101 sind als Färb- und/oder Effektpigmente plättchenförmige Metallflakes 102 eingebettet. Diese sind als Resultat des gerichteten Auftragsverfahrens alle in einer Vorzugsrichtung, nämlich in Richtung des Auftrags (Pfeil), angeordnet. Einfallendes Licht wird von allen Metallflakes 102 gleichartig reflektiert. Das farbliche und optische Erscheinungsbild der Basislackschicht 101 ist daher stark winkelabhängig.
In Fig. 2 (Stand der Technik) ist schematisch im Querschnitt eine auf ein Substrat 200 aufgebrachte Basislackschicht 201 dargestellt. Die Basislackschicht 201 wurde mittels Spritzauftrags, also mittels eines ungerichteten Auftragsverfahrens gebildet. In die Basislackschicht 201 sind als Färb- und/oder Effektpigmente plättchenförmige Metallflakes 202 eingebettet. Diese sind als Resultat des ungerichte ten Auftragsverfahrens wesentlich ungeordneter als die Metallflakes gemäß Fig. 1. Einfallendes Licht wird nicht von allen Metallflakes 202 gleichartig reflektiert. Das farbliche und optische Erscheinungs bild der Basislackschicht 201 ist daher deutlich weniger stark winkelabhängig als im Fall von Fig. 1.
In Fig. 3 ist schematisch im Querschnitt eine auf ein Substrat 300 aufgebrachte Basislackschicht 301 dargestellt. Die Basislackschicht 301 wurde mittels Rakelauftrags, also mittels eines gerichteten Auf tragsverfahrens gebildet. In die Basislackschicht 301 sind als Färb- und/oder Effektpigmente plätt chenförmige Metallflakes 302 eingebettet. Trotz des gerichteten Auftragsverfahrens sind diese nicht alle in einer Vorzugsrichtung, nämlich in Richtung des Auftrags, angeordnet. Dies wird durch die ku gelförmigen Steuerpartikel 303 unterbunden, die wie die Metallflakes 302 in die Basislackschicht 301 eingebettet sind. Der Steuerpartikel 303 weist einen Durchmesser auf, der näherungsweise der Dicke der Basislackschicht 301 entspricht. Ein Teil der Metallflakes 302 ist dazu gezwungen, sich parallel zur Oberfläche der Steuerpartikel 303 und damit schief oder sogar senkrecht zur Richtung des Auftrags (Pfeil) anzuordnen. Das farbliche und optische Erscheinungsbild der Basislackschicht 301 ist daher deutlich weniger stark winkelabhängig als im Fall von Fig. 1.
Bei Fig. 4 handelt es sich um einen Ausschnitt aus einer mikroskopischen Aufnahme eines Schnitts durch eine gemäß der Erfindung auf einem Substrat 400 mittels eines gerichteten Auftragsverfahrens gebildete Basislackschicht 401, die von einer Klarlackschicht 404 abgedeckt ist. In die Basislackschicht 401 sind als Färb- und/oder Effektpigmente Metallflakes 402 sowie der Steuerpartikel 403 eingebettet. Der Steuerpartikel 403 weist einen Durchmesser auf, der näherungsweise der Dicke der Basislack schicht 401 entspricht. Es ist gut zu erkennen, dass die Metallflakes 402 von dem Steuerpartikel in eine schiefe Orientierung gezwungen werden. Ausführungsbeispiel
(A) Auf einem grundierten Metallsubstrat wurde ein Basislack mit einem Feststoffanteil von 25 % mittels eines Rakels in einer Nassfilmdicke von 60 pm aufgetragen. Der Basislack umfasste ein po lyurethanbasiertes Bindemittel, eine Additivmischung und Wasser als Dispergiermittel. Daneben ent hielt er einen Anteil von 2 Gew.-% eines organischen Farbpigments sowie 2 Gew.-% Aluminiumflakes als Effektpigment (Die Gewichtsangaben beziehen sich hierbei jeweils auf den Basislack insgesamt, also einschließlich enthaltenen Dispergier- und/oder Lösungsmittels). Der mittlere Durchmesser (d50) der Aluminiumflakes betrug 10 pm. Die Partikel des organischen Farbpigments wiesen durchweg Grö ßen unterhalb von 1 pm auf. Nach T rocknung wurde eine Basislackschicht mit einer T rockenschicht dicke von 15 pm erhalten.
(B) Auf einem grundierten Metallsubstrat wurde ein Basislack mit einem Feststoffanteil von 35 % mittels eines Rakels gleichfalls in einer Nassfilmdicke von 60 pm aufgetragen. Der Basislack wies eine identische Zusammensetzung wie der unter A verwendete Basislack auf, mit einer Ausnahme: Zusätz lich zu den Aluminiumflakes enthielt er Kugeln aus Polymethylmethacrylat mit einem mittleren Durchmesser (d50) von 15 pm in einem Anteil von 1 Gew.-% (Auch diese Gewichtsangabe bezieht sich auf den Basislack insgesamt, also einschließlich enthaltenen Dispergier- und/oder Lösungsmittels). Diese dienen im Sinne der vorliegenden Anmeldung als Steuerpartikel.
Ein optischer Vergleich der gemäß A und B erhaltenen Basislackschichten ergab, dass die gemäß A hergestellte Basislackschicht erwartungsgemäß einen stark winkelabhängigen Farbton zeigte. Die gemäß B hergestellte Basislackschicht zeigte hingegen eine deutlich reduzierte Winkelabhängigkeit.

Claims

Patentansprüche
1. Mehrschichtige, färb- und/oder effektgebende Lackierung auf einem Substrat mit den Merkma len a. Die Lackierung umfasst eine Klarlackschicht mit einer T rockenschichtdicke im Bereich von 10 pm bis 50 pm und
b. Die Lackierung umfasst eine Basislackschicht mit einer Trockenschichtdicke im Be reich von 6 pm bis 35 pm, in die Färb- und/oder Effektpigmente eingelagert sind, deren Orientierung innerhalb der Basislackschicht die optischen Eigenschaften der Lackie rung beeinflussen, und
c. die Basislackschicht enthält zur Steuerung der Orientierung der Färb- und/oder Ef fektpigmente Steuerpartikel, wobei die Steuerpartikel sich d. durch einen dlO-Wert von mindestens 50 % der Trockenschichtdicke der Basislack schicht und
e. durch einen d50-Wert im Bereich von 80 % bis 120 % der Trockenschichtdicke der Ba sislackschicht und
f. durch einen dl00-Wert von maximal 200 % der Trockenschichtdicke der Basislack schicht auszeichnen.
2. Lackierung nach Anspruch 1 mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Das Substrat ist eine Folie.
b. Die Folie ist eine Kunststofffolie.
3. Lackierung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit mindestens einem der folgenden Merkmale: a. Die Steuerpartikel sind kugelförmig ausgebildet.
b. Die Steuerpartikel bestehen aus einem gegenüber organischen Lösemitteln wie Ethyl-, Methylalkohol, Xylol, Butylacetat, Methoxypropylacetat beständigen Kunststoff.
C. Der Kunststoff ist bis 140 °C thermisch stabil.
4. Lackierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden
Merkmale: a. Die Basislackschicht enthält die Steuerpartikel in einem Anteil von 2 Gew.-% bis 15 Gew.-%.
b. Die Basislackschicht enthält die Färb- und/oder Effektpigmente in einem Anteil von 0,15 Gew.-% bis 15 Gew.-%.
5. Lackierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mindestens einem der folgenden
Merkmale: a. Die mittlere Partikelgröße (d50) der Färb- und/oder Effektpigmente beträgt maximal das 5-fache der mittleren Partikelgröße (d50) der Steuerpartikel.
6. Verfahren zur Bildung einer Basislackschicht mit den Schritten a. Bereitstellung eines Basislacks enthaltend
Färb- und/oder Effektpigmente, deren Orientierung innerhalb der Basislack schicht ihre optischen Eigenschaften beeinflusst, und
Steuerpartikel zur Steuerung der Orientierung der Färb- und/oder Effektpig mente in der herzustellenden Basislackschicht,
b. Auftrag des Basislacks auf ein Substrat unter Ausbildung eines Basislackfilms, und c. Trocknung und/oder Aushärtung des Basislackfilms unter Ausbildung der Basislack schicht, wobei d. der Feststoffanteil des Basislacks und/oder die Dicke des Basislackfilms derart einge stellt werden, dass die Basislackschicht mit einer Trockenschichtdicke im Bereich von 6 miti bis 35 miti erhalten wird und
e. als Steuerpartikel solche eingesetzt werden, die sich
durch einen dlO-Wert von mindestens 50 % der Trockenschichtdicke der Basis lackschicht und
durch einen d50-Wert im Bereich von 80 % bis 120 % der T rockenschichtdicke der Basislackschicht und
durch einen dlOO-Wert von maximal 200 % der Trockenschichtdicke der Basis lackschicht auszeichnen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag des Basislacks mit Hilfe eines gerichteten Auftragsverfahrens erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder nach Anspruch 7, dadu rch gekennzeichnet, dass die Steuerpar tikel zugesetzt werden, um eine isotrope Anordnung der der Färb- und/oder Effektpigmente in der Basislackschicht zu bewirken, insbesondere mit dem Ziel, den Einfluss des Betrachtungs winkels auf das optische Erscheinungsbild der Basislackschicht zu minimieren.
9. Lackierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Farb- und/oder Effektpigmente in der Basislackschicht in einer isotropen Anordnung enthält, so dass der Einfluss des Betrachtungswinkels auf das optische Erscheinungsbild der Basislackschicht minimiert ist.
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