DE60112327T2

DE60112327T2 - Zweilagiges beschichtungssystem mit verbessertem visuellem effekt

Info

Publication number: DE60112327T2
Application number: DE60112327T
Authority: DE
Inventors: Daniel Johnson
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2021-10-11
Also published as: US6663951B2; EP1352035A1; DE60112327D1; BR0114968A; WO2002050192A1; CA2424876C; EP1352035B1; JP2004516137A; JP4414651B2; CA2424876A1; AU2002211904A1; US20020076546A1; MXPA03002094A; ES2247176T3; ATE300585T1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft härtbare effektgebende Beschichtungssysteme und insbesondere zweischichtige effektgebende Beschichtungssysteme.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Anfällige oder exponierte Substrate werden schon seit geraumer Zeit durch Überzüge geschützt. Derartige Systeme verleihen in der Regel Schutz vor den Auswirkungen von Bewitterungseinflüssen und Gebrauch und Beständigkeit gegenüber Korrosion und Chemikalien, wie Säuren, Lösungsmitteln und dergleichen. Insbesondere in der Automobilindustrie ist jedoch der von einer Beschichtungszusammensetzung gelieferte ästhetische visuelle Eindruck und Effekt von ebenso großer Bedeutung.
Früher gab man sich bei Basis- und Decklacken für Autos mit einem einzigen Farbeffekt zufrieden, aber in neuerer Zeit wurden Metallic-, Perlglanz- und Opaleszenz-Farbeffekte eingeführt. Metalliceffekte, bei denen einem fertigen Film metallische Brillanz verliehen wird, erzielt man durch Einführung von feinteiligen Metallplättchen oder Glimmerteilchen in eine oder mehrere Schichten des Beschichtungssystems. Typische Systeme dieser Art werden in den US-Patentschriften 4,048,136, 4,499,143 und 4,605,687 beschrieben. Perlglanz- oder Opalezenz-Farbeffekte sind durch Einführung von zuvor in einer dünnen Metalloxidschichteingekapselten Glimmerteilchen in eine oder mehrere Schichten des Beschichtungssystems erzielt worden. Typische Systeme dieser Art werden in den US-Patentschriften 4,530,258, 4,457,410, 4,551,491, 4,598,015, 4,498,020 und 4,615,940 beschrieben.
Zwar liefern viele dieser Systeme einzigartige und wünschenswerte Farbeffekte und optische Spezialeffekte, aber es wird ununterbrochen nach Verbesserungen des visuellen Eindrucks gesucht. Gewünscht sind Verbesserungen und neue Effekte mit noch glänzenderem, seidigerem oder flüssigkeitsartigerem Aussehen, insbesondere mit verbesserter Tiefe und Klarheit sowie speziellen Farbhighlights, Bunttönen und Farbänderungen. Am wünschenswertesten sind diejenigen optischen Effekte, die traditionelle Farben, wie Weiß, Beige, Grau und dergleichen, für den Verbraucher interessanter und attraktiver machen.
So werden insbesondere dramatischere Bunttonänderungen gewünscht, insbesondere im Betrachtungswinkel bei beiläufiger Beobachtung, d.h, einem Betrachtungswinkel von 25° bis 75°. Beispielsweise würde ein Beobachter einer beschichteten Oberfläche bei Betrachtung in einem Winkel von 0°, d.h. senkrecht zum Auge des Beobachters oder direkt gegenüber der Blicklinie des Beobachters, eine erste Farbe oder einen ersten Effekt wahrnehmen. Beim langsamen Abkippen der beschichteten Oberfläche gegen die Blicklinie des Beobachters, d.h. bei einem Betrachtungswinkel von 25° bis 75°, würde der Beobachter jedoch gerne eine dramatische Buntton- oder Farbänderung gegenüber der ersten wahrgenommenen Farbe oder dem ersten wahrgenommenen Effekt sehen. Gewünscht ist also ein besonderer Farbeffekt, der vom Betrachtungswinkel abhängt. Derartige besonders erwünschte Bunttonänderungen können einem Beschichtungssystem Rot, Blau, Grün, Gold, Violett oder Orange als Highlightfarben verleihen und zu einem ästhetisch ansprechenderen Aussehen und Effekt führen.
Die Verwendung von metalloxidbeschichteten Glimmern in Beschichtungen ist zwar bekannt (siehe die US-Patentschriften 3,087,829, 4,456,486, 4,551,491, 4,598,015 und 5,741,355), jedoch waren mit derartigen Zusammensetzungen keine dramatischen Farbänderungen bei den verschiedenen Betrachtungswinkeln erhältlich. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf einzigartige optische Effekte in weißen und/oder pastellfarbenen Autokarosseriefarben.
Außerdem ist es im Stand der Technik bisher noch nicht gelungen, derartige Verbesserungen visueller Effekte in kommerziell gangbaren effektgebenden Beschichtungssystemen bereitzustellen. Diejenigen Spezialeffekt-Beschichtungssysteme, die optische Effekte des Standes der Technik liefern, müssen im allgemeinen mehrschichtig aufgebracht werden. Im Stand der Technik hat man sich derartiger Mehrschichtsysteme bedient, um eine Balance zwischen Aussehensüberlegungen und Dauerhaftig keits- und Schutzanforderungen zu erzielen.
So wird beispielsweise in den US-Patentschriften 4,539,258 und 4,615,940 ein mehrschichtiges Beschichtungssystem beschrieben, bei dem zur Bereitstellung der gewünschten Opaleszenzeffekte mindestens drei Überzugsschichten notwendig sind. Bei derartigen Systemen ergibt sich der Opaleszenzeffekt aus der Verwendung einer metalloxidverkapselte Glimmerteilchen enthaltenden Grundierungs- oder Zwischenschicht zusätzlich zu einem Basislack und einem Klarlack. Die gewünschten visuellen Effekte werden nur bei Verwendung der offenbarten dritten Schicht erhalten. Bei Verzicht auf die Verwendung der erforderlichen dritten Schicht in Verbindung mit einem Basislack sowie einem transparenten Decklack ergibt sich ein nicht wünschenswerter visueller Eindruck.
Von der BASF Corporation, Southfield, MI, USA, wird ein im Handel erhältliches elfenbeinfarbenes dreischichti ges Beschichtungssystem angeboten, bei dem ein transparenter Decklack über einer metalloxidverkapselte Glimmer enthaltenden Zwischenschicht aufgebracht wird. Die Zwischenschicht wird über einem pigmentierten Basislack aufgebracht, welcher durch Tönung an den Flop bzw. die Bunttonänderung der Zwischenschicht angepaßt ist.
Die Aufbringung einer dritten effektgebenden Überzugsschicht ist jedoch angesichts praktischer Fertigungserwägungen sehr ungünstig. Die Aufbringung eines dreischichtigen effektgebenden Beschichtungssystems erfordert einen größeren Raum-, Geräte-, Zeit- und/oder Kostenaufwand als die Aufbringung eines zweischichtigen effektgebenden Beschichtungssystems. Sie kann auch zur Abgabe größerer Mengen flüchtiger organischer Lösungsmittel infolge des zusätzlichen Aufbringungsschritts führen. Daher fordern die meisten Autohersteller die Verwendung eines höchstens zweischichtigen effektgebenden Beschichtungssystems. Demzufolge muß das gewünschte Aussehen entweder durch einen einzigen Decklack oder ein Zweischicht-Verbundsystem bereitgestellt werden, wobei letzteres stark bevorzugt wird und am häufigsten aus einem pigmentierten Basislack gefolgt von einem transparenten Klarlack besteht.
Schließlich leiden viele der effektgebenden Beschichtungssysteme unter „Mottling", einem visuellen Mangel, der das Aussehen des fertigen Films verschlechtert. Das Mottling kann ganz allgemein als unerwünschte Variation des visuellen Eindrucks und der Farbe bei einem bestimmten Betrachtungswinkel beschrieben werden. Es wird angenommen, daß das Mottling eine Funktion der unterschiedlichen Orientierung blättchenförmiger Pigmente in einem Überzug, in der Regel einem Basislack, ist, wobei es infolge von verschiedenen Verarbeitungsproblemen oder eines an sich schon schwachen Basislackrheologiesystems auftreten kann.
Das Mottling kann zuweilen durch Verbesserung der Basislackaufbringung oder -rheologie behoben werden. In anderen Systemen besteht die einzige Möglichkeit darin, das Blättchen- oder Pigmentsystem des Basislacks oder umgegebender Beschichtungen, insbesondere transparenter oder halbtransparenter blättchenhaltiger Beschichtungen, zu wechseln. Es wäre vorteilhaft, ein effektgebendes Beschichtungssystem bereitzustellen, das für ein perlglänzendes oder leuchtendes Aussehen sorgt und für Mottling weniger anfällig ist als effektgebende Beschichtungsysteme des Standes der Technik.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit in der Bereitstellung eines zweischichtigen Beschichtungssystems, das einen vorher nur mit einem dreischichtigen effektgebenden Beschichtungssystem erhältlichen visuellen Eindruck und Effekt liefert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines zweischichtigen Beschichtungssystems, das Verbesserungen des visuellen Eindrucks und Effekts gegenüber dem vorher mit einem dreischichtigen effektgebenden Beschichtungssystem erhältlichen visuellen Eindruck und Effekt liefert.
Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines zweischichtigen Beschichtungssystems, das dramatische Verbesserungen der Bunttonänderung bei Betrachtungswinkeln von 25° bis 75° liefert.
Eine andere gewünschte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von dramatischen Bunttonänderungen in Verbindung mit traditionellen Farben, wie Weiß, Beige, Grau und dergleichen, um bisher unbekannte visuelle Effekte in einem zweischichtigen Beschichtungssystem bereitzustellen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese und andere Aufgaben sind mit der vorliegenden Erfindung gelöst worden. Es wurde unerwarteterweise gefunden, daß die Verwendung bestimmter metalloxidverkapselter Glimmerpigmente in einem speziellen zwei schichtigen Beschichtungssystem unter Beibehaltung der Leistungsanforderungen und Merkmale eines kommerziell annehmbaren zweischichtigen effektgebenden Beschichtungssystems zu neuen und verbesserten visuellen Effekten führt.
Das erfindungsgemäße härtbare effektgebende zweischichtige Beschichtungssystem besteht aus einer getönten ersten Schicht, in der die Pigmente der ersten Beschichtungszusammensetzung (a)(i) mindestens 95 Gewichtsprozent Titandioxidpigment und (ii) höchstens 5 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Tönungspigmente aus der Gruppe bestehend aus opakem Oxidgelb, opakem Oxidrot, Schwarz, Bismutvanadat, Isoindolinen, Chinacridonen, Indanthronen, Phthalocyaninen, Nickelazoverbindungen und Benzimidazolon und Mischungen davon umfassen, und einer direkt auf der ersten Schicht aufgebrachten transparenten zweiten Schicht aus einer zweiten Beschichtungszusammensetzung (b), die eine wirksame Menge eines metalloxidbeschichteten Interferenzglimmers mit einem Δh-Wert von mindestens 100° enthält, wobei die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) außer dem metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer keine weitere Pigmentierung enthält.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Beschichtungszusammensetzung (a) so getönt, daß sich ein farbliches Aussehen ergibt, das an die in der transparenten zweiten Schicht (b) bei Betrachtung in einem Winkel von 110°C zur Vertikale beobachteten Farbe angepaßt ist.
NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft effektgebende Beschichtungssysteme. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich „effektgebend" auf eine oder meherere Beschichtungszusammensetzungsschichten, die in erster Linie für die Farbe der beschichteten Oberfläche verantwortlich sind. Als solche werden herkömmliche Grundierungen und/oder Vorlacke, die zwecks Erzielung spezieller Leistungsparameter, wie Korrosion, Haftung und/oder Glätte, pigmentiert sind, im allgemeinen nicht als Teil eines „effektgebenden" Beschichtungssystems betrachtet. Wenn jedoch derartige Grundierungen und/oder Vorlacke zwecks Erzielung eines Effekts oder einer Farbe, der bzw. die Teil der Endfarbe oder des Endaussehens insgesamt bilden, pigmentiert sind, so werden sie als Teil des „effektgebenden" Beschichtungssystems betrachtet.
Das erfindungsgemäße zweischichtige effektgebende Beschichtungssystem umfaßt eine pigmentierte erste Schicht aus einer ersten Beschichtungszusammensetzung (a) und eine direkt auf der ersten Schicht aufgebrachte transparente zweite Schicht aus einer zweiten Beschichtungszusammensetzung (b), die eine wirksame Menge eines metalloxidbeschichteten Interferenzglimmers mit einer Bunttonänderung Δh bei Betrachtungswinkeln von 15° bis 75° von mindestens 100° enthält.
Die transparente zweite Schicht ergibt sich aus der Aufbringung einer zweiten Beschichtungszusammensetzung (b). Bei der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) handelt es sich vorzugsweise um eine transparente Klarlackzusammensetzung, die einen metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer mit einer minimalen Bunttonänderung (Δh) bei Betrachtungswinkeln von 15° bis 75° von mindestens 100° enthält. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich „transparent" auf eine gehärtete oder härtbare Beschichtungszusammensetzung, die für Strahlen des sichtbaren Spektrums durchlässig ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich „metalloxidbeschichteter Interferenzglimmer" auf eine spezielle Klasse von metalloxidbeschichteten Glimmern, die bei einem speziellen Betrachtungswinkel einen bestimmten visuellen Effekt ergeben. Bei einem metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer handelt es sich im allgemeinen um ein Glimmerteilchen mit einem speziellen Aspektverhältnis, das mit einer speziellen Dicke eines Metalloxids so überzogen ist, daß es bei „Flash" eine chromatische, reflektive Farbe ergibt und bei „Face" oder „Flop" eine opake komplementäre Farbe ergibt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich „Face", „Flash" und „Flop" auf das Aussehen eines beschichteten Blechs bei einem speziellen Betrachtungswinkel sowie auf den angegebenen Betrachtungswinkel. „Face" ist die Farbe und der Effekt eines lackierten Blechs bei Betrachtung in einem Winkel von 0°, d.h. senkrecht zum Auge des Beobachters und diesem zugewandt. „Flash" ist die beim Halten und Betrachten des lackierten Blechs in einem Winkel von 25° bis 30° von der Senkrechten zum Auge wahrgenommene Farbe und der dabei wahrgenommene Effekt des lackierten Blechs. Bei dem Flash handelt es sich im allgemeinen um das leuchtendste Aussehen und den leuchtendsten Winkel. „Flop" ist die beim Halten und Betrachten des lackierten Blechs in einem Winkel von 110° bis 120° von der Senkrechten zum Auge wahrgenommene Farbe und der dabei wahrgenommene Effekt des lackierten Blechs.
Ein Beobachter einer mit einer Beschichtungszusammensetzung mit einer eine Körperfarbekonzentration eines metalloxidbeschichteten Interferenzglimmers enthaltenden Beschichtungszusammensetzung beschichteten Oberfläche nimmt die „Farbe" der beschichteten Oberfläche bei Betrachtungswinkeln von 0° bis 25° im allgemeinen als kreidigen rosastichigen Pastellton wahr. Bei Betrachtung von Flash bis Flop erscheint dieselbe beschichtete Oberfläche jedoch in einer anderen „Farbe".
Ein körperfarbebeschichtetes Blech kann man beispielsweise herstellen, indem man eine härtbare Beschich tungszusammensetzung mit einem maximalen Pigment/Bindemittel-Verhältnis (P/B) verwendet, in der als Pigment ausschließlich ein metalloxidbeschichtetes Glimmerinterferenzpigment vorliegt. Diese Körperfarbebeschichtungszusammensetzung wird dann bis zur Deckung aufgespritzt, d.h. die Beschichtungszusammensetzung wird in einer so großen Filmdicke aufgebracht, daß eine auf dem zu beschichtenden Substrat angebrachte schwarzweiße Figur vollständig verdeckt wird. Dann kann man die vom Betrachtungswinkel abhängigen Farbunterschiede spektralphotometrisch identifizieren und quantifizieren.
Diese Farbänderung von Flop bis Flash kann anhand von L*a*b-Ablesungen und insbesondere anhand von Δ*a- und Δ*b-Werten, die die Bunttonänderung wiedergeben, beschrieben werden. 1 zeigt einen vereinfachten Schnitt durch das (L*,a*,b*)-Farbraumdiagramm gemäß CIE 1976, das auf dem von Richard S. Hunter, "Photoelectric Tristimulus Colorimetry with Three Filters", National Bureau of Standards Circular 429, United States Government Printing Office, 1942, Nachdruck in J. Opt. Soc. Am., 32, 509–538 (1942), eingeführten Farbmessungssystem basiert. Eine spezielle Farbe kann durch Definition ihres Werts (Helligkeit), Bunttons („Hue") und Chromas (Farbsättigungsgrad) vollständig beschrieben werden. In diesem System liegt der Wert einer Farbe L*, der ihrer Helligkeit entspricht, im Bereich von null (schwarz) bis einhundert (weiß). Der Buntton einer Farbe wird durch die Werte von a* und b* bezeichnet, wobei a* bei positivem Wert dem Rotanteil bzw. bei negativem Wert dem Grünanteil und b* bei positivem Wert dem Gelbanteil bzw. bei negativem Wert dem Blauanteil entspricht. Das Chroma der Farbe wird als C* bezeichnet und ist gleich der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate von a* und b*. Δ*a bzw. Δ*b beziehen sich auf die Farbänderung zwischen speziellen Blickwinkeln. Die Werte von Δ*a und Δ*b können spektralphotometrisch bestimmt werden.
In 1 wird der Wert (L*) einer Farbe auf der vertikalen Achse gemessen, wohingegen a* und b* als Punkte in einem rechtwinkligen Koordinatensystem in der zur L*-Achse horizontalen Ebene gemessen werden. Das Chroma (C*) wird durch den senkrechten Abstand von der L*-Achse zu dem durch a* und b* festgelegten Punkt gemessen. So hat beispielsweise in 1 die durch den Punkt A wiedergegebene Farbe einen Wert L* = 44 und einen durch a* = 45 und b* = 10 wiedergegebenen Buntton. Das Chroma bzw. der Sättigungsgrad dieser Farbe beträgt daher (45² + 10²)^0,5 = 46,10.
Weiterhin ist der 1 zu entnehmen, daß sich die gängigen Beschreibungen von Farben aus dem Wert und dem Chroma einer Farbe ableiten lassen. Beispielsweise können Farben eines bestimmten Bunttons "leuchtend" (hoher L-Wert und hohes Chroma), "lebhaft" (hohes Chroma, mittlerer L-Wert), "tief" (geringer L-Wert und hohes Chroma), "dunkel" (geringer L-Wert und geringes Chroma), "schwach" (geringes Chroma, mittlerer L-Wert), "blaß" (hoher L-Wert und geringes Chroma) oder "hell" (hoher L-Wert, mäßiges Chroma) sein. Farben mit mittlerem Wert neigen mit sinkendem Chroma zu Grauheit oder Schwäche.
2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch das (L*,a*,b*)-Farbraumdiagramm gemäß CIE 1976 bei konstantem L*. Die gängigen Bezeichnungen der Farben sind am Rand des Diagramms angegeben.
Im vorliegenden Fall kann die Bunttonänderung Δh der zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer als der Δh-Wert aus Messungen bei 15° und 75° auf einem Mehrwinkel-Goniospektralphotometer, wie einem XRite^TM Modell MA68II, beschrieben werden. "h" ist die Bunttonmessung im L*a*b-System und wird in Grad um die L-Achse angegeben, wobei Rot bei 0°, Gelb bei 90°, Grün bei 180° und Blau bei 270° liegt. Die Bunttonmessung ist eine Messung des von einer Geraden vom Punkt 0,0 der a*,b*-Ebene zu einem Satz von a*,b*-Koordinaten und einer willkürlich als 0° definierten, entlang der positiven a*-Achse verlaufenden Geraden gebildeten Winkels.
Zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete metalloxidbeschichtete Interferenzglimmer haben im allgemeinen eine Bunttonänderung Δh von mindestens 100°, besonders bevorzugt mindestens 130° und ganz besonders bevorzugt größer gleich 180°. Δh-Werte von 130–180° sind bevorzugt. Es versteht sich, daß metalloxidbeschichtete Glimmer ohne Interferenz im allgemeinen Δh-Werte von weniger als 10 aufweisen. Ganz besonders bevorzugte metalloxidbeschichtete Interferenzglimmer zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben beispielsweise Δh-Werte von 139°, 164°, 208° und 166°. Derartige Werte entsprechen jeweils den in einer Körperfarbezusammensetzung des metalloxidbeschichteten Interferenzglimmers bei Betrachtungswinkeln von 15–75° wahrgenommenen Highlight-„Farben", d.h. Grün, Gold, Rot, Violett und Blau. Wie oben angegeben, wird die Körperfarbezusammensetzung im allgemeinen über einem weißen oder hell gefärbten Basislack aufgetragen und auf einem Mehrwinkel-Goniospektralphotometer, wie es hier beschrieben wird, beurteilt.
Bei den zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten metalloxidbeschichteten Glimmern kann es sich um natürliche oder synthetische Glimmer handeln. Synthetische Glimmer sind ganz besonders bevorzugt. Beispiele für synthetische Glimmer sind Aluminiumoxid, Fluorphlogopit, Fluortetrasiliciumglimmer, Fluortaeniolith und isomorphe Ersatzstoffe davon, wobei Aluminiumoxid (Al₂O₃) ganz besonders bevorzugt ist.
Zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Glimmerteilchen haben im allgemeinen einen Durchmesser von 10–40 Mikron und eine Dicke von weniger als 0,4 Mikron. Außerdem haben derartige Glimmerteilchen im allgemeinen ein Aspektverhältnis, d.h. Länge dividiert durch Dicke, von 50 bis 80 oder mehr. Besonders bevorzugt haben Glimmerteilchen zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Länge von 10 bis 40 Mikron und eine Dicke von 0,1 bis 0,3 Mikron bei einem Aspektverhältnis von 70 bis 90. Ganz besonders bevorzugte Glimmerteilchen haben eine Länge von 20 bis 30 Mikron und eine Dicke von 70 bis 90 und ein Aspektverhältnis von 70 bis 90.
Bei dem zur Einkapselung der Glimmerteilchen verwendeten Metalloxid handelt es sich um Titandioxid.
Die Dicke der Metalloxidüberzugsschicht trägt zu den von einem metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer erzeugten speziellen Interferenzfarben bei. Demgemäß sollte die Metalloxiddicke im allgemeinen 40 bis 175 nm, besonders bevorzugt 50 bis 160 nm und ganz besonders bevorzugt 60 bis 150 nm betragen, wobei Dicken von 75 bis 95 nm insbesondere bevorzugt sind.
Als Beispiele für geeignete metalloxidbeschichtete Interferenzglimmer zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung seien die im Handel von Engelhard Corporation, Iselin, NJ, USA; erhältlichen Interferenzglimmer genannt. Besonders gut geeignet sind Xirallic^TM-Interferenzglimmer, die im Handel von EM Industries, Hawthorne, NY, USA, erhältlich sind.
Die metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer zur Verwendung in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) liegen im allgemeinen in Zusammensetzung (b) in einer zur Hervorrufung des gewünschten visuellen Effekts wirksamen Menge vor, aber nicht in einer so großen Menge, daß die Transparenz der Beschichtung (b) beeinträchtigt oder die physikalischen Leistungsparameter des fertigen transparenten Films negativ beeinflußt werden. Die Eigenschaften des fertigen Films, wie Glanz und Abbildungsschärfe (DOI) sind besonders wichtig und werden durch die Pigmentkonzentration beeinflußt. Daher ist es ganz besonders wünschenswert, die Konzentration des metalloxidbeschichteten Interferenzglimmers auf ein Minimum zu beschränken. Im allgemeinen liegen die metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) in einer Menge von weniger als 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamten filmbildenden Feststoffe der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b), vor. „Filmbildende Feststoffe" bezieht sich auf den gesamten prozentualen Anteil nichtflüchtiger Feststoffe aller harzartigen, polymeren und/oder oligomeren Komponenten, die zur Bildung des fertigen Films beitragen. Zur Minimierung jeglicher negativer Auswirkungen auf die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) verwendet man die metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer im allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 5,0%, besonders bevorzugt von 0,1 bis 1,5% und ganz besonders bevorzugt von 0,1 bis 0,8%, jeweils bezogen auf die gesamten filmbildenden Feststoffe der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b). Die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) enthält außer den metalloxidbeschichteten Glimmern keine weitere Pigmentierung.
Bei der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) kann es sich um eine beliebige der bekannten Klarlackzusammensetzungen handeln. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) um eine härtbare hitzehärtende Beschichtungszusammensetzung, die eine Komponente (b)(i) mit mehreren aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen und einen Härter (b)(ii) mit gegenüber den funktionellen Gruppen von Komponente (b)(i) reaktiven funktionellen Gruppen enthält. Bei der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) kann es sich um eine einkomponentige oder zweikomponentige Zusammensetzung handeln.
Beispiele für geeignete Komponenten (b)(i) sind u.a. Acrylpolymere, modifizierte Acrylpolymere, Polyester, Polyepoxide, Polycarbonate, Polyurethane, Polyamide, Polyimide und Polysiloxane, die alle an sich gut bekannt sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Polymer um ein Acrylpolymer, ein modifiziertes Acrylpolymer, einen Polyester, ein Polyurethan oder ein Polyester-Polyurethan-Copolymer. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Polymer um ein Acrylpolymer. Aktiven Wasserstoff enthaltende funktionelle Gruppen in Polymerharzen sind an sich gut bekannt. Beispiele für derartige Gruppen sind u.a. Carbamatgruppen, insbesondere primäre Carbamatgruppen, Hydroxylgruppen, Aminogruppen, Thiolgruppen, Hydrazidgruppen und aktivierte Methylengruppen. Bevorzugte aktiven Wasserstoff enthaltende Gruppen sind Carbamatgruppen, Hydroxylgruppen und Mischungen davon.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Komponente (b)(1) um ein Acrylpolymer. Geeignete Acrylpolymere können ein Molekulargewicht von 500 bis 1.000.000 und besonders bevorzugt von 1500 bis 50.000 aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter Molekulargewicht das zahlenmittlere Molekulargewicht zu verstehen, das nach der GPC-Methode unter Verwendung eines Polystyrol-Standards bestimmt werden kann. Derartige Polymere sind an sich gut bekannt und können aus Monomeren wie Methylacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat und dergleichen hergestellt werden. Die aktiven Wasserstoff enthaltende funktionelle Gruppe, z.B. Hydroxyl, kann im Esterteil des Acrylmonomers enthalten sein. So kann man als hydroxyfunktionelle Acrylmonomere zur Herstellung derartiger Polymere beispielsweise Hydroxyethylacrylat, Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat und dergleichen verwenden. Beispiele für aminofunktionelle Acrylmonomere wären t-Butylaminoethylmethacrylat und t-Butylaminoethylacrylat. In Betracht kommen auch andere Acrylmonomere mit aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen im Esterteil des Monomers.
Modifizierte Acrylverbindungen kommen ebenfalls zur Verwendung als Komponente (b)(1) in Betracht. Dabei kann es sich um polyester- oder polyurethanmodifizierte Acrylverbindungen handeln, wie an sich gut bekannt ist. Mit ε-Caprolacton modifizierte polyestermodifizierte Acrylverbindungen werden in der US-PS 4,546,046 von Etzell et al. beschrieben. Polyurethanmodifizierte Acrylverbindungen sind auch an sich gut bekannt und werden beispielsweise in der US-PS 4,584,354 beschrieben.
Als Komponente (b)(1) in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann man auch Polyester mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Gruppen, wie Hydroxylgruppen, verwenden. Derartige Polyester sind an sich gut bekannt und können durch Polyveresterung von organischen Polycarbonsäuren (z.B. Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Adipinsäure, Maleinsäure) oder deren Anhydriden mit organischen Polyolen mit primären oder sekundären Hydroxylgruppen (z.B. Ethylenglykol, Butylenglykol, Neopentylglykol) hergestellt werden.
Polyurethane mit aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen sind ebenfalls an sich gut bekannt. Ihre Herstellung erfolgt durch Kettenverlängerungsreaktion zwischen einem Polyisocyanat (z.B. Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, MDI usw.) und einem Polyol (z.B. 1,6-Hexandiol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol, Trimethylolpropan). Sie können mit aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen versehen werden, indem man die Polyurethankette mit einem Überschuß an Diol, Polyamin, Aminoalkohol oder dergleichen endgruppenverschließt.
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete carbamatfunktionelle Komponenten (b)(i) können auf verschiedenen Wegen hergestellt werden. Ein Weg zur Herstellung derartiger Polymere besteht in der Herstellung eines Acrylmonomers mit einer Carbamatfunktionalität im Esterteil des Monomers. Derartige Monomere sind an sich gut bekannt und werden beispielsweise in den US-Patentschriften 3,479,328, 3,674,838, 4,126,747, 4,279,833 und 4,340,497 5,356,669 und WO 94/10211 beschrieben. Bei einem Syntheseverfahren setzt man einen Hydroxyester mit Harnstoff zum Carbamyloxycarboxylat (d.h. zur carbamatmodifizierten Acrylverbindung) um. Bei einem anderen Syntheseverfahren setzt man einen Ester einer α,β-ungesättigten Säure mit einem Hydroxycarbamatester zum Carbamyloxycarboxylat um. Bei noch einem anderen Verfahren stellt man durch Umsetzung eines primären oder sekundären Amins oder Diamins mit einem cyclischen Carbonat, wie z.B. Ethylencarbonat, ein Hydroxyalkylcarbamat her. Danach wird die Hydroxylgruppe des Hydroxyalkylcarbamats mit Acrylsäure oder Methacrylsäure verestert, wobei man das Monomer erhält. Andere im Stand der Technik beschriebene Verfahren zur Herstellung von carbamatmodifizierten Acrylmonomeren kommen ebenfalls in Betracht. Das Acrylmonomer kann dann gegebenenfalls zusammen mit anderen ethylenisch ungesättigten Monomeren nach an sich gut bekannten Verfahren polymerisiert werden.
Bei einem anderen Weg zur Herstellung von carbamatfunktionellen Komponenten (b)(i), die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden, setzt man ein bereits vorgebildetes Polymer, wie z.B. ein Acrylpolymer, mit einer anderen Komponente um, wobei sich eine an die Polymerhauptkette gebundene carbamatfunktionelle Gruppe bildet, wie es in der US-PS 4,758,632 beschrieben wird. Bei einem Verfahren zur Herstellung von als Komponente (b)(i) verwendbaren carbamatfunktionellen Polymeren wird Harnstoff in Gegenwart eines hydroxyfunktionellen Acrylpolymers thermisch in Ammoniak und HNCO gespalten, wobei dann ein carbamatfunktionelles Acrylpolymer entsteht. Bei einem anderen Verfahren setzt man die Hydroxylgruppe eines Hydroxyalkylcarbamats mit der Isocyanatgruppe eines isocyanatfunktionellen Acryl- oder Vinylmonomers zur carbamatfunktionellen Acrylverbindung um. Isocyanatfunktionelle Acrylverbindungen sind an sich bekannt und werden beispielsweise in der US-PS 4,301,257 beschrieben. Zu den isocyanathaltigen Vinylmonomeren, die an sich gut bekannt sind, gehört ungesättigtes m-Tetramethylxylolisocyanat (das von American Cyanamid unter der Bezeichnung TMI^® vertrieben wird). Bei noch einem anderen Verfahren setzt man die cyclische Carbonatgruppe einer mit cyclischem Carbonat funktionalisierten Acrylverbindung mit Ammoniak zur carbamatfunktionellen Acrylverbindung um. Mit cyclischem Carbonat funktionalisierte Acrylpolymere sind an sich bekannt und werden beispielsweise in der US-PS 2,979,514 beschrieben. Bei einem anderen Verfahren wird ein hydroxyfunktionelles Acrylpolymer mit einem Alkylcarbamat umcarbamyliert. Ein schwierigerer, aber durchaus gangbarer Weg zur Herstellung des Polymers bestünde in der Umesterung eines Acrylatpolymers mit einem Hydroxyalkylcarbamat.
Die carbamatfunktionellen Komponenten (b)(i) weisen im allgemeinen ein Molekulargewicht von 2000 bis 20.000 und bzw von 3000 bis 6000 auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter Molekulargewicht das zahlenmittlere Molekulargewicht zu verstehen, das nach der GPC-Methode unter Verwendung eines Polystyrol-Standards bestimmt werden kann. Der Carbamatgehalt des Polymers, ausgedrückt als Molekulargewicht pro Äquivalent Carbamatfunktionalität, liegt im allgemeinen zwischen 200 und 1500 und vorzugsweise zwischen 300 und 500. Die Glasübergangstemperatur T_g der Komponenten (A) und (B) kann so eingestellt werden, daß man einen gehärteten Überzug mit der T_g für die jeweilige Anwendung erhält.
Die carbamatfunktionellen Komponenten (b)(i) können durch die statistisch angeordneten Wiederholungseinheiten der folgenden Formel:
worin wiedergegeben werden.
In der obigen Formel steht R₁ für H oder CH₃. R₂ steht für H, Alkyl, vorzugsweise mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, oder Cycloalkyl, vorzugsweise mit bis zu 6 Ringkohlenstoffatomen. Es versteht sich, daß die Begriffe Alkyl und Cycloalkyl auch substituiertes Alkyl und Cycloalkyl, wie z.B. halogensubstituiertes Alkyl oder Cycloalkyl, miteinschließen. Substituenten, die sich nachteilig auf die Eigenschaften des gehärteten Materials auswirken, sind jedoch zu vermeiden. So gelten beispielsweise Etherbindungen als hydrolyseempfindlich und sollten an Stellen vermieden werden, an denen die Etherbindung in der Vernetzungsmatrix zu liegen käme. Die Werte x und y sind Gewichtsprozente, wobei x für 10 bis 90% und vorzugsweise für 40 bis 60% steht und y für 90 bis 10% und vorzugsweise für 60 bis 40% steht.
In der Formel steht A für Wiederholungseinheiten, die sich von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren ableiten. Derartige Monomere für die Copolymerisation mit Acrylmonomeren sind im Stand der Technik bekannt. Dazu gehören Alkylester von Acryl- oder Methacrylsäure, z.B. Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Butylmethacrylat, Isodecylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat und dergleichen, und Vinylmonomere, wie ungesättigtes m-Tetramethylxylolisocyanat (das von American Cyanamid unter der Bezeichnung TMI^® vertrieben wird), Styrol, Vinyltoluol und dergleichen.
L steht für eine zweiwertige Brückengruppe, vorzugsweise eine aliphatische Brückengruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder eine cycloaliphatische oder aromatische Brückengruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen. Beispiele für L sind
-(CH₂)-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄- und dergleichen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird -L- durch -COO-L'-wiedergegeben, worin L' für eine zweiwertige Brückengruppe steht. Somit wird die Polymerkomponente (a) nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch statistisch angeordnete Wiederholungseinheiten der folgenden Formel:
worin wiedergegeben.
In dieser Formel haben R₁, R₂, A, x und y die oben angegebene Bedeutung. Bei L' kann es sich um eine zweiwertige aliphatische Brückengruppe, vorzugsweise mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, z. B. -(CH₂)-, -(CH₂)₂-, -(CH₂)₄-, und dergleichen oder eine zweiwertige cycloaliphatische Brückengruppe, vorzugsweise mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen, z.B. Cyclohexyl, und dergleichen handeln. Es kommen aber je nach der zur Herstellung des Polymers angewandten Technik auch noch andere zweiwertige Brückengruppen in Betracht. So würde die Brückengruppe L' beispielsweise bei Addition eines Hydroxyalkylcarbamats an ein isocyanatfunktionelles Acrylpolymer als Überrest der Isocyanatgruppe eine -NHCOO-Urethanbrücke aufweisen.
Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Komponente (b)(i) aus der Gruppe bestehend aus carbamatfunktionellen Acrylpolymeren, carbamatfunktionellen modifizierten Acrylpolymeren, hydroxyfunktionellen Acrylpolymeren, hydroxyfunktionellen modifizierten Acrylpolymeren, Polyurethanen, Polyestern und Mischungen davon ausgewählt, wobei carbamatfunktionelle Acrylpolymere und hydroxyfunktionelle modifizierte Acrylpolymere insbesondere bevorzugt sind.
Die im Rahmen der Erfindung verwendete zweite Beschichtungszusammensetzung (b) wird durch Reaktion der Komponente (b)(1) mit aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen mit einem Härter (b)(ii) mit mehreren gegenüber den aktiven Wasserstoff enthaltenden Gruppen von Komponente (b)(i) reaktiven funktionellen Gruppen gehärtet. Geeignete reaktive Gruppen sind u.a. aktive Methylol- oder Methylalkoxygruppen von Aminoplast-Vernetzern und von anderen Verbindungen, wie z.B. Phenol-Formaldehyd-Addukten, Isocyanatgruppen, Siloxangruppen, cyclische Carbonatgruppen und Anhydridgruppen. Beispiele für Härter (b)(ii) sind u.a. Melamin-Formaldehyd-Harz (einschließlich monomerem oder polymerem Melaminharz und teil- oder vollalkyliertem Melaminharz), blockierte oder unblockierte Polyisocyanate (z.B. TDI, MDI, Isophorondiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Isocyanurattrimere davon, die beispielsweise mit Alkoholen oder Oximen blockiert sein können), Harnstoffharze (z.B. Methylolharnstoffe, wie z.B. Harnstoff-Formaldehyd-Harz, Alkoxyharnstoffe, wie z.B. butyliertes Harnstoff-Formaldehyd-Harz), Polyanhydride (z.B. Polybernsteinsäureanhydrid) und Polysiloxane (z.B. Trimethoxysiloxan). Zur Verwendung als Härter (b)(ii) bevorzugt sind insbesondere Aminoplastharze, wie z.B. Melamin-Formaldehyd-Harz oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz.
Bei der Ausübung der vorliegenden Erfindung kann man in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b)(ii) ein oder mehrere Lösungsmittel benutzen. Dieses Lösungsmittel bzw. diese Lösungsmittel wirkt bzw. wirken vorzugsweise sowohl hinsichtlich der Komponente (b)(i) als auch hinsichtlich der Komponente (b)(ii) der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) als Lösungsmittel. Im allgemeinen kann es sich bei dem Lösungsmittel je nach den Löslichkeitseigenschaften der Komponenten (A) und (B) um ein beliebiges organisches Lösungsmittel und/oder Wasser handeln. Nach einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Lösungsmittel um ein polares organisches Lösungsmittel. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Lösungsmittel um ein polares aliphatisches Lösungsmittel oder polares aromatisches Lösungsmittel. Noch weiter bevorzugt handelt es sich bei dem Lösungsmittel um ein Keton, einen Ester, ein Acetat, ein aprotisches Amid, ein aprotisches Sulfoxid oder ein aprotisches Amin. Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Methylethylketon, Methylisobutylketon, m-Amylacetat, Ethylenglykolbutyletheracetat, Propylenglykolmonomethyletheracetat, Xylol, N-Methylpyrrolidon oder Gemische von aromatischen Kohlenwasserstoffen. Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Lösungsmittel um Wasser oder ein Gemisch aus Wasser mit geringen Mengen an Cosolventien.
Die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) kann zur Beschleunigung der Härtungsreaktion außerdem auch noch einen Katalysator enthalten. Bei Verwendung von Aminoplastverbindungen, insbesondere von monomeren Melaminen, als Komponente (b)(ii) kann man beispielsweise zur Beschleunigung der Härtungsreaktion einen stark sauren Katalysator einsetzen. Zu derartigen Katalysatoren, die an sich gut bekannt sind, gehören beispielsweise p-Toluolsulfonsäure, Dinonylnaphthalindisulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure, saures Phenylphosphat, Maleinsäuremonobutylester, Butylphosphat und Hydroxyphosphatester. Stark saure Katalysatoren werden häufig blockiert, beispielsweise mit einem Amin. Als andere Katalysatoren, die sich zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eignen, sind u.a. Lewis-Säuren, Zinksalze und Zinnsalze zu nennen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Lösungsmittel in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 99 Gewichtsprozent, bevorzugt von etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 60 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt von etwa 34 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent vor.
In die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) können auch alle verwendeten zusätzlichen Mittel eingearbeitet werden, beispielsweise Tenside, Füllstoffe, Stabilisatoren, Netzmittel, Dispergiermittel, Haftvermittler, UV-Absorber, HALS-Verbindungen usw. Zwar sind die Mittel an sich gut bekannt, jedoch muß man die Einsatzmenge genau steuern, damit die Beschichtungseigenschaften nicht beeinträchtigt werden.
Die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) wird über der pigmentierten ersten Beschichtungszusammensetzung (a) aufgebracht. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der erfindungsgemäßen pigmentierten ersten Beschichtungszusammensetzung um einen als Basislack oder Farblack einer Farblack-Klarlack- Verbundbeschichtung verwendeten Hochglanzlack. Unter Hochglanzlacken sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Lacke mit einem Glanz bei 20° (ASTM D523-89) oder einem DOI (ASTM E430-91) von mindestens 80 zu verstehen.
Die erste Beschichtungszusammensetzung (a) enthält ganz besonders bevorzugt ein oder mehrere Pigmente. Als die in der pigmentierten ersten Beschichtungszusammensetzung (a) verwendeten Pigmente kommen beliebige organische oder anorganische Verbindungen oder farbige Materialien, Füllstoffe, Metall- oder andere anorganische plättchenförmige Materialien, wie z.B. Glimmer- oder Aluminiumplättchen, und andere Materialien dieser Art, die im Stand der Technik normalerweise als Pigmente bezeichnet werden, in Betracht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erste Beschichtungszusammensetzung (a) mindestens ein oder mehrere farbgebende Pigmente. Derartige Pigmente können im allgemeinen als diejenigen Pigmente beschrieben werden, die bei einer Filmdicke von 7 bis 40 μ einen gewünschten Farbeffekt und genügend Opazität zur Deckung eines schwarzgrauen Schachbretts liefern. Beispiele für geeignete Pigmente sind u.a. Weißpigmente, opakes gelbes Eisenoxid, opakes rotes Eisenoxid, Schwarz, Bismutvanadat, Isoindoline, Chinacridone, Indanthrone, Phthalocyanine, Nickelazoverbindungen und Benzimidazolone und Mischungen davon. Pigmente werden in der Zusammensetzung in der Regel in einer Menge von 0,1 bis 100, bezogen auf das Feststoffgesamtgewicht der filmbildenden Komponenten (a)(i) und (a)(ii) oder (b)(i) und (b)(ii) (d.h. einem P/B-Verhältnis von 0,1 bis 1), vorzugsweise einem P/B-Verhältnis von 0,5 bis 3,0 und ganz besonders bevorzugt einem P/B-Verhältnis von 0,6 bis 1,5 verwendet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die in der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) verwendeten Pigmente so beschaffen, daß die erste Beschichtungszusammensetzung (a) weiß oder pastellfarben ist. Weiß und Pastell können als Farben im L*a*b-Raum mit hohen L-Werten und niedrigen a- und b-Werten definiert werden. Ein echtes Weiß hätte a- und b-Werte von 0. Insbesondere umfassen die Pigmente der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) 95% oder mehr TiO₂ und 5% oder weniger andere Nicht-TiO₂-Pigmente, vorzugsweise 95,0 bis 97,0% TiO₂ und 5,0 bis 3,0% Nicht-TiO₂-Pigmente und ganz besonders bevorzugt 99,0 bis 99,9% TiO₂ und 1,0 bis 0,1% Nicht-TiO₂-Pigmente. Nicht-TiO₂-Pigmente werden im allgemeinen unter denjenigen nichtweißen Pigmenten ausgewählt, die bei einer Filmdicke von 7 bis 40 μ einen gewünschten Farbeffekt und genügend Opazität zur Deckung eines schwarzgrauen Schachbretts liefern. Bevorzugte Beispiele können aus der Gruppe bestehend aus opakem gelbem Eisenoxid, opakem rotem Eisenoxid, Schwarz, Bismutvanadat, Isoindolinen, Chinacridonen, Indanthronen, Phthalocyaninen, Nickelazoverbindungen und Benzimidazolonen und Mischungen davon ausgewählt werden.
Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Beschichtungszusammensetzung (a) so pigmentiert, daß die Farbe der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) der Farbe der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) bei Betrachtung beim Flop bzw. 110–120° von der Senkrechten zum Auge des Beobachters angepaßt ist oder fast angepaßt ist. Es wurde gefunden, daß die Anpassung dieser Farben der ersten und zweiten Beschichtungszusammensetzung (a) und (b) das Auftreten von Mottling im fertigen effektgebenden Beschichtungssystem verringert. Somit weist die erste Beschichtungszusammensetzung (a) im allgemeinen einen Δh-Wert auf, der im Bereich von –50° bis +50° des in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) verwendeten titandioxidbeschichteten Interferenzglimmers liegt, wenn Δh bei 110° gemessen wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Beschichtungszusammensetzung (a) einen Δh-Wert auf, der im Bereich von –30° bis +30° des in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) verwendeten titandioxidbeschichteten Interferenzglimmers liegt, wenn Δh bei 110° gemessen wird. Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist die erste Beschichtungszusammensetzung (a) einen Δh-Wert auf, der im Bereich von –10° bis +10° des in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) verwendeten titandioxidbeschichteten Interferenzglimmers liegt, wenn Δh bei 110° gemessen wird.
Bei der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) kann es sich um eine beliebige der bekannten Basislackzusammensetzungen handeln. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) um eine härtbare hitzehärtende Beschichtungszusammensetzung, die eine Komponente (a)(i) mit mehreren aktiven Wasserstoff enthaltenden funktionellen Gruppen und einen Härter (a)(ii) mit gegenüber den funktionellen Gruppen von Komponente (b)(i) reaktiven funktionellen Gruppen enthält. Bei der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) kann es sich um eine einkomponentige oder zweikomponentige Zusammensetzung handeln.
Bei den filmbildenden Komponenten (a)(i) und (a)(ii) der pigmentierten ersten Beschichtungszusammensetzung (a) kann es sich um beliebige aus einer ganzen Reihe von Typen pigmentierter Basislackzusammensetzungen handeln, welche an sich bekannt sind und/oder oben in bezug auf die filmbildenden Komponenten (b)(i) und (b)(ii) besprochen wurden. Als Polymere, die sich bekanntlich zur Verwendung in Basislackzusammensetzungen besonders eignen, seien Acrylpolymere, Vinylpolymere, Polyurethane, Polycarbonate, Polyester, Alkyde und Polysiloxane genannt. Zu den bevorzugten Polymeren gehören Acrylpolymere und Polyurethane. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kommt in der Basislackzusammensetzung (a) ein carbamatfunktionelles Acrylpolymer gemäß den obigen Ausführungen zur Anwendung. Basislackpolymere können thermoplastisch sein, sind aber bevorzugt vernetzbar und enthalten somit einen oder mehrere Typen vernetzbarer funktioneller Gruppen. Als Beispiele für derartige Gruppen seien Hydroxyl-, Isocyanat-, Amin-, Epoxid-, Acrylat-, Vinyl-, Silan- und Acetoacetatgruppen genannt. Diese Gruppen können so maskiert bzw. blockiert sein, daß sie erst unter den. gewünschten Härtungsbedingungen, im allgemeinen bei erhöhten Temperaturen, entblockt werden und für die Vernetzungsreaktion zur Verfügung stehen. Als vernetzbare funktionelle Gruppen eignen sich u.a. Hydroxyl-, Epoxid-, Säure-, Anhydrid-, Silan- und Acetoacetatgruppen. Zu den bevorzugten vernetzbaren funktionellen Gruppen gehören hydroxyfunktionelle Gruppen und aminofunktionelle Gruppen.
Basislackpolymere können thermoplastisch oder selbstvernetzend sein oder einen separaten Vernetzer erfordern, welcher gegenüber den funktionellen Gruppen des Polymers reaktiv ist. Enthält das Polymer beispielsweise hydroxyfunktionelle Gruppen, so kann es sich bei dem Vernetzer um ein Aminoplastharz, Isocyanat und blockierte Isocyanate (einschließlich Isocyanuraten) sowie säure- oder anhydridfunktionelle Vernetzer handeln. Zur Verwendung als filmbildende Komponente (a)(ii) der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) sind Aminoplaste, Isocyanate und blockierte Isocyanate ganz besonders bevorzugt.
Die erste Beschichtungszusammensetzung (a) kann ferner Lösungsmittel, Katalysatoren und/oder Additive enthalten, wie sie oben in bezug auf die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) beschrieben worden sind. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) um einen wäßrigen pigmentierten Basislack, insbesondere ein auf hydroxyfunktionellem Acrylpolymer oder Polester/Melamin basierendes System.
Die ersten und zweiten Beschichtungszusammensetzungen (a) und (b) können nach einer Reihe von an sich gut bekannten Methoden auf den Gegenstand aufgebracht werden. Dazu gehören u.a. Spritz-, Tauch-, Walzen- und Vorhangbeschichtung und dergleichen. Für Autokarosseriebleche ist die Spritzbeschichtung bevorzugt. Zu beschichtende Gegenstände können aus Metall, Kunststoff und Mischungen davon bestehen.
Die hier beschriebene erste und zweite Beschichtungszusammensetzung (a) und (b) werden vorzugsweise Bedingungen unterworfen, bei denen die Lackschichten aushärten. Zwar können die erste und zweite Beschichtungszusammensetzung (a) und (b) unabhängig voneinander gehärtet werden, jedoch bringt man nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) auf eine "nasse" oder weitgehend ungehärtete erste Beschichtungszusammensetzung (a) auf und führt danach ein einziges oder gemeinsames Härtungsprogramm durch. Zwar kommen verschiedene Härtungsmethoden in Betracht, jedoch ist die Hitzehärtung bevorzugt. Dazu setzt man den lackierten Gegenstand im allgemeinen erhöhten Temperaturen aus, die hauptsächlich von Strahlungswärmequellen geliefert werden. Die Härtungstemperaturen variieren dabei je nach den jeweiligen funktionellen Gruppen und den gegebenenfalls in den Vernetzern vorliegenden Blockierungsgruppen, liegen jedoch im allgemeinen im Bereich zwischen Umgebungstemperatur und 205°C und betragen vorzugsweise 93°C bis 177°C. Die Härtungszeit variiert je nach den jeweils eingesetzten Komponenten und physikalischen Parametern, wie z.B. der Dicke der Schichten. Typische Härtungszeiten liegen jedoch im Bereich von 15 bis 60 Minuten, vorzugsweise bei 15–25 Minuten und ganz besonders bevorzugt bei 10–20 Minuten.
Beispiel I
Herstellung von erfindungsgemäßen zweiten Beschichtungszusammensetzungen (b)
Drei verschiedene im Handel erhältliche Produktionsklarlacke (A, B und C) wurden gemäß den Spezifikationen des Herstellers auf die empfohlene Viskosität verdünnt. Bei Klarlack A handelte es sich um einen standardmäßigen Klarlack vom Acryl/Melamin-Typ, der im Handel von der BASF Corporation, Southfield, MI, USA, unter der Bezeichung E126CE012A erhältlich ist. Bei Klarlack B handelte es sich um einen Klarlack vom Typ blockiertes Isocyanat/Polyurethan, der im Handel von der BASF Corporation, Southfield, MI, USA, unter der Bezeichung R126CG2020 erhältlich ist. Bei Klarlack C handelte es sich um einen Isocyanat/Polyurethan-Zweikomponentenlack, der im Handel von der BASF Corporation, Southfield, MI, USA, unter der Bezeichung E10CE008S erhältlich ist. (Für Klarlack C handelte es sich bei den gesamten verwendeten filmbildenden Feststoffen um die Kombination von Komponenten A und B, so daß das Gewicht von A + B sich nach dem Kombinieren auf 3500 g belief.)
3500 g jedes Klarlacks wurden in einen Behälter gefüllt und mit einem an einem Luftmotor angebrachten Rührblatt gerührt. Dann wurde jede Probe auf der Basis der gesamten filmbildenden Feststoffe des Klarlacks mit verschiedenen Mengen eines handelsüblichen Gold-Interferenzglimmers (Gold-Interferenzglimmer Xirallic^TM von EM Industries, Hawthorne, NY, USA) versetzt. Es wurden Proben mit den folgenden P/B-Verhältnissen hergstellt: (1) P/B 0,005, (2) P/B 0,010, (3) P/B 0,015, (4) P/B 0,025 und (5) P/B 0,050.
Herstellung von erfindungsgemäßen zweischichtigen effektgebenden Beschichtungssystemen
Ein feststoffreicher weißer Basislack vom Acryl/Melamin-Typ, der im Handel von der BASF Corporation, Southfield, MI, USA, unter der Bezeichung E17WJ614 erhältlich ist, wurde als erste Beschichtungszusammensetzung (a) auf grundierte Aluminiumbleche aufgebracht und 5 Minuten bei Umgebungstemperatur abgelüftet. Über dem ungehärteten weißen Klarlack wurden die Klarlackproben A(1)–(5), B(1)–(5) und C(1)–(5) aufgebracht. Die mit dem Klarlack versehenen Bleche wurden ungefähr 10 Minuten abgelüftet und dann 30 Minuten bei 129°C eingebrannt. Die gehärteten Bleche wurden hinsichtlich Glanz, DOI und Mottling beurteilt.
Es wurde ein zweiter Satz von Blechen hergestellt, jedoch handelte es sich in diesem Fall bei der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) um einen schwarzen Basislack auf Acryl/Melamin-Basis, der im Handel von der BASF Corporation, Southfield, MI, USA, unter der Bezeichung E174KJ606 erhältlich ist. Die mit dem weißen Basislack versehenen Bleche zeigten ein gutes Aussehen, aber die mit dem schwarzen Basislack versehenen Bleche zeigten unannehmbares Mottling. Bleche mit P/B 0,005, P/B 0,010 oder p/B 0,15 zeigten im Vergleich zu Blechen mit P/B 0,25 oder 0,50 gute DOI- und Glanzwerte.
Beispiel II
Herstellung von erfindungsgemäßen zweiten Beschichtungszusammensetzungen (b)
Die Klarlackproben 1, 2 und 3 mit P/B-Verhältnissen von 0,005, 0,010 und 0,015 wurden wie oben in Beispiel I hergestellt.
Herstellung von erfindungsgemäßen ersten Beschichtungszusammensetzungen (a)
Der weiße Basislack aus Beispiel I wurde mit den folgenden Pigmentmengen getönt: 0,2% Indanthronblau, 0,1% Schwarz und 0,5% Oxidgelb.
Herstellung von erfindungsgemäßen zweischichtigen effektgebenden Beschichtungssystemen
Unter Verwendung der Klarlack- und Basislackproben gemäß Beispiel II wurden wie in Beispiel I lackierte Bleche hergestellt. Die erhaltenen gehärteten Bleche wurden dann gegen die mit ungetöntem weißem Basislack versehenen Bleche gemäß Beispiel I auf Mottling beurteilt. In jedem Fall schnitt die Variante mit getöntem Basislack hinsichtlich Mottling besser ab.

Claims

Härtbares effektgebendes zweischichtiges Beschichtungssystem aus einer getönten ersten Schicht, in der die Pigmente der ersten Beschichtungszusammensetzung (a) (i) mindestens 95 Gewichtsprozent Titandioxidpigment und (ii) höchstens 5 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Tönungspigmente aus der Gruppe bestehend aus opakem Oxidgelb, opakem Oxidrot, Schwarz, Bismutvanadat, Isoindolinen, Chinacridonen, Indanthronen, Phthalocyaninen, Nickelazoverbindungen und Benzimidazolone und Mischungen davon umfassen, und einer direkt auf der ersten Schicht aufgebrachten transparenten zweiten Schicht aus einer zweiten Beschichtungszusammensetzung (b), die eine wirksame Menge eines titandioxidbeschichteten Interferenzglimmers mit einem Δh-Wert von mindestens 100° enthält, wobei die zweite Beschichtungszusammensetzung (b) außer dem metalloxidbeschichteten Interferenzglimmer keine weitere Pigmentierung enthält.
Beschichtungssystem nach Anspruch 1, bei dem die transparente zweite Schicht 0,1 bis 5,0% metalloxidbeschichtete Interferenzglimmer, bezogen auf die gesamten filmbildenden Feststoffe der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b), enthält.
Beschichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste Beschichtungszusammensetzung (a) weitgehend frei von Metallpigment ist.
Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste Schicht einen Δh-Wert aufweist, der im Bereich von –30° bis +30° des titandioxidbeschichteten Interferenzglimmers der zweiten Schicht liegt, wenn Δh bei 110° gemessen wird.
Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der titandioxidbeschichtete Interferenzglimmer ein Aspektverhältnis von mindestens 40 aufweist.
Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der titandioxidbeschichtete Interferenzglimmer ein Aspektverhältnis von mindestens 55 aufweist.
Beschichtungssystem nach Anspruch 1, bei dem der titandioxidbeschichtete Interferenzglimmer einen Δh-Wert von mindestens 130° aufweist.
Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die erste Beschichtungszusammensetzung einen Δh-Wert aufweist, der im Bereich von –10° bis +10° des titandioxidbeschichteten Interferenzglimmers in der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b) liegt, wenn Δh bei 110° gemessen wird.
Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die zweite Schicht 0,1 bis 1,5 Gew.-% eines titandioxidbeschichteten Interferenzglimmers, bezogen auf die gesamten filmbildenden Feststoffe der zweiten Beschichtungszusammensetzung (b), enthält.
Verfahren zur Bereitstellung eines beschichteten Substrats mit einem visuellen Effekt, bei dem man auf ein Substrat ein effektgebendes Beschichtungssystem, das im wesentlichen aus der Beschichtungszusammensetzung (a) gemäß Anspruch 1 als Basislack und einer zweiten, transparenten Schicht (b) gemäß Anspruch 1 besteht.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Substrat eine vorher aufgebrachte Überzugsschicht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die vorher aufgebrachte Überzugsschicht vor dem Aufbringen des effektgebenden Beschichtungssystems gehärtet worden ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Substrat elektrotauchlackiert worden ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem auf das Substrat eine Grundierungszusammensetzung aufgebracht worden ist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Substrat nicht vorbeschichtet worden ist.