用於含有白色珠光塗料製劑的白色顏料的製作方法
2023-05-24 15:49:06
專利名稱：用於含有白色珠光塗料製劑的白色顏料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於塗料、漆和底漆中的白色顏料，及其在用於塗漆或上漆表面上形成白色「珠光」表面塗層改進方法中的用途。
在機動車工業中，珠光白色表面塗層是希望的，而且對於汽車和卡車是高度受歡迎的一種表面塗層顏色。與無光的白色漆相比，珠光白色漆已經更多地受到購買者的喜愛。
通常，為在機動車上形成珠光白色表面塗層，在暴露的金屬部件用一道或多道底漆上底漆後，三步的施加過程是必要的。使用如下的步驟以形成珠光白色表面塗層施加白色塗料的底層，隨後塗布通常含有雲母的珠光材料，但該材料未被顏料化，但卻含有可提供「珠光」表面塗層的高度反射性材料的粒子。最後，施加透明塗層以密封底塗層。每一個塗層必須分別施加，而且必須提供適當的乾燥時間，如果必要，進行焙烘，之後施加每一個隨後的層。結果，形成這樣的珠光表面塗層是一種勞動密集和耗時的工作。不論何時將兩種不同類型漆的塗層施加到製品上，比施加同一類型漆的多個塗層之間需要更長的乾燥時間。為適當地促進固化三個塗漆層的塗層，需要一定的乾燥時間以固化底漆、珠光塗層和透明塗層的每一種。通過將塗漆的製品在裝配線上放置另外的時間以實現較長的乾燥時間。不能簡單地操作裝配線緩慢通過機動車裝配工廠的塗漆部分以在施加漆之間形成較長的時間。相反，整個裝配線必須延長時間以提供另外的穿行時間，期間發生漆乾燥。應遵循這樣的原則，為使裝配線時間更長，需要更長的物理工廠空間，通過此空間運行裝配線。在製造工廠其中的物理空間是非常寶貴的，不可能將另外的裝配線長度置於一旁以加速施加多個塗層之間的多個時間段。因此不可能在一些較小的製造工廠中在製造的機動車上提供特定漆的表面塗層。
Jaffe等的US 5,871,827(該發明的整個發明主題在此引入作為參考)公開了兩塗層和三塗層的機動車表面塗層及製造該表面塗層的方法，其中通過將不透明光幹涉顏料加入表層或中間層而得以實現色彩裝飾。Jaffe教導的方法包括使用兩個塗層，第一個塗層含有不透明的白色、黑色或有色顏料以實現總的蓋底，第二層是光幹涉顏料，這樣其不遮蓋第一塗層。透明的表層仍然可施加在有顏色的塗層上以完成表面塗層。而且，教導的不透明的光幹涉粒子是多層的粒子，具有用透明介電層塗布的不透明塗層，所述的介電層本身又塗布有半透明的層。這樣導致施用相對複雜而且昂貴的塗布工藝，這樣工藝的結果是多色塗料的效果。
Sada等的US 5,350,509(該發明的整個發明主題在此引入作為參考)公開了一種塗層構造，該構造包括有色底塗層，置於有色底塗層上的第一塗層，和包含於第一塗層中的透明的鮮明的組分，每一個鮮明的組分包括至少兩種聚合物交替的層壓材料，所述的兩種聚合物具有不同的折射率而且可控制來自由交替層壓材料產生的反射幹涉及除幹涉光之外的透射光的幹涉光。
Panush的US 4,499,143(該發明的整個發明主題在此引入作為參考)公開了透明的表層組合物，該組合物含有包膠於雲母粒子中的低的顏料/粘合劑比例的氧化鐵。Panush的教導尤其在於解決這樣的問題，即，產生具有一定深度、清晰度和色度的有色表面塗層。儘管該發明聲稱雲母包膠的氧化鐵顏料除了具有珠光之外還有固有的遮蓋能力，據稱它們是加色。這些希望的色彩結果聲稱利用金屬(如鋁)和以前的珠光顏料(天然的或合成的)是不能得到的。這些所謂的無色和不透明的顏料降低了真色顏料的亮度，導致灰色-無光澤-低色度的色彩。從集中於有色表面塗層的觀點看，本發明沒有意識到，而且教導在珠光白色漆中作為顏料和遮蓋物的鋁的亮度。
Panush的US 4,615,940(該發明的整個發明主題在此引入作為參考)公開了使用多層體系乳白色效果對底材的影響，在多層體系中有色底漆施加到表面上，隨後施加透明的底塗層，然後是透明塗層。所述的透明底塗層應往往具有差的遮蓋質量，及具有相對高的透射率。為補償底塗層的該特徵，將需要具有非常有效的黑色和白色遮蓋力的底漆，而且需要進一步的措施以阻擋UV光的水平，否則，由於透明的底塗層而會有明顯的電泳塗層降解。另外，使用透明的底塗層需要必須仔細地施加底漆層而且要徹底地用砂紙打磨，因為透明的底塗層沒有掩蔽底漆塗層中的缺陷。
在常規的二氧化鈦白色塗料的情況下，必須將非常大量的二氧化鈦顏料加入到塗料介質中以合理的薄膜厚度實現充分的遮蓋能力，對於常規的塗漆應用一般為30～50μm。塗料製劑具有非常小的持留更多固體顆粒的能力，因此在塗料混合物中留有很少的空間以加入珠光材料例如雲母粒子。已經熟知的是，將雲母加入到常規的白色二氧化鈦塗料中不能改變白色塗料的可視外觀。常規的二氧化鈦基白色塗料，是這樣的一種塗料，含有的鈦含量超過顏料部分的90％，儘管加入珠光材料但仍有「無光澤」的白色外觀。
溶劑基塗料可含有40～60％的顏料。另一方面，水基塗料和底漆也不能使顏料霧化。因此，最大的顏料含量應更少，例如為20～35％。在每一種情況下，對於常規的白色塗料，90％的顏料必須是白色顏料，即，二氧化鈦。
相信雲母片可浸漬於大量的二氧化鈦顏料中，需要所述的顏料以形成常規的白色塗料，而且看不到雲母珠光化的外觀。
為形成通常的具有白色珠光塗漆的面層，在將白色的二氧化鈦塗料固著在適當的位置以防止珠光材料的「被淹沒」，施加雲母或另外珠光材料的珠光塗層是必要的。傳統的珠光塗層不具有隱藏其本身的能力。為了塗層的遮蓋性能需要顏料化的基底塗層，以遮蓋製品上的砂眼等，從而顯示塗漆製品的真色。珠光塗層僅給出了使「無光」塗層轉化為「珠光」塗層的光澤特徵。二氧化鈦白色底塗層和珠光塗層是兩種類型的塗層，其需要不同的晾乾時間以固定塗層，之後將其他物質施加到表面上。如果在施加顏料化底塗層和珠光塗層之間沒有晾乾時間，在塗層間會發生塗料穿透。所述的塗料穿透是一種塗漆缺陷，當來自前面塗層的染料或顏料溶解在剛施加材料溶劑中，並滲過改變了剛施加材料的塗層顏色時，就發生了塗料穿透。這種穿透是由於在施加兩種不同類型塗層時，而在施加兩種塗層之間沒有足夠長的晾乾時間引起的。施加另外的雲母珠光塗層必須進行另外的施加步驟，這需要有效的自動化生產線的適應性，從而引起生產的每一輛機動車塗漆成本的大幅上升。
暴露於陽光下的影響是大多數材料耐氣候性變差的主要原因。耐氣候塗料的主要成分發生了光降解。
到達地球表面太陽光的波長分布是重要的，因為相對的影響是由每一種波長區域引起的。
太陽光可分為三種主要的區域紫外線(UV)、可見光和紅外線(IR)。每一種區域具有其自己不同的波長區域。
1、UV的波長小於400nm佔太陽光6.1％的組成。
2、可見光波長為400～700nm，佔太陽光51.8％的組成。
3、紅外線波長大於700nm佔太陽光42.1％的組成。
可見光區域提供了最大部分總的太陽能，但是太陽能中的UV部分是最具破壞性的要素。紫外線其本身可分為三種不同的波長區域，僅UVA和UVB可到達地球的表面。
範圍波長(nm)UVC 小於280UVB 280～320UVA 320～400地球表面沒有UVC，因為波長小於293～300nm的光被大氣過濾掉了。UV的波長越短，其對材料影響的損害越大。UVA和較短波長的UVB是大多數光降解的原因。因此，含有最少百分含量太陽光譜的太陽光的範圍是材料降解的主要原因。
光降解是由於光能使暴露材料中的化學鍵發生斷裂的結果，引起了物理性質的變差。當波長變得較短時，每一單個包的能量變得更大，使光子逐漸斷裂更強的分子鍵。因此能夠抗350nm輻射的化學結構可能不能抗320nm的輻射。但是當光子的能級增加時，可得到的數量減少了。
光化學第一定律稱僅有吸收的光可引起損害。因此，如果可以阻止或減少損害性UV能量的吸收，可減慢變差性。這樣的前提構成了許多塗料製劑研究的基礎。
太陽光能譜中的可見光部分是有限量物理降解的原因，僅有幾種材料容易發生。一些染料和顏料對於可見光譜中的較低區域的波長敏感。這表明對於大多數的材料發生變色而不改變其他的物理性質。
該紅外區域引起受輻射樣品上的熱累積，但不與引起發生明顯劣化的其他因素有關。IR是劣化的因素，因為這些波長的吸收引起樣品溫度上升，其隨後導致光降解速率的增加。
儘管這些年已經取得了重大的進展改進UV塗層的防護林性，但仍然需要改進具有UV過濾能力的珠光塗層。
因此本發明的目的是解決至少一些上述的缺點。
發明內容
根據本發明的一個方面，本發明提供一種含有一種或多種選自如下顏料組分的白色顏料Al、Zn、Cu/Zn合金、不鏽鋼、Ni和選擇的金屬鹽。特別是，提供的白色顏料含有一種或多種選自如下的鹽氧化鋁、矽酸鋁、水合矽酸鋁鎂(滑石)、矽石、雲母(K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O)、矽酸鋁、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、偏矽酸鈣、無水矽酸鋁鈉鉀、矽酸鋁鈉、三水合氧化鋁、硫酸鋇。更特別的，白色顏料由氧化鋁組成，作為塗料、漆或底漆的顏料製劑由其組成。珠光白色漆可通過提供塗料製劑而形成，所述的製劑中加入白色顏料和珠光材料。根據本發明一種在目標物上形成珠光白色塗層的方法包括如下步驟在目標物上施加至少一種珠光白色漆製劑的底塗層，固化該底塗層，及在該底塗層上施加透明塗層並固化透明塗層。
在一個實施方式中，氧化鋁的百分重量含量的範圍為約0.1％～約50％。用於底塗層漆的顏料製劑的氧化鋁百分重量含量範圍為約0.1％～約20％。用於底漆的顏料製劑的氧化鋁百分重量含量範圍為約0.1％～約10％。
在一個實施方式中，顏料包括氧化鈦部分，優選以一種或多種鹽的形式例如二氧化鈦。
在本發明的另一個方面，提供一種形成珠光白色塗料的方法，包括如下步驟a、提供一種塗料製劑；b、向其中加入白色顏料，其包括一種或多種選自如下的鹽氧化鋁、矽酸鋁、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇；及c、向其中加入一種珠光材料。
在一個實施方式中，施加底塗層的厚度達到約7～25μm，可通過環境涼幹脫水和/或爐中烘焙。也可施加透明塗層厚度到達約35～45μm。
在本發明的再一個方面，本發明提供一種在目標物上形成珠光白色塗層的方法，包括如下步驟在目標上施加至少一種含有選自如下的一種或多種顏料的珠光白色漆製劑的底塗層矽酸鋁、水合矽酸鋁鎂、矽石、雲母、矽酸鋁、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、偏矽酸鈣、無水矽酸鋁鈉鉀、矽酸鋁鈉、三水合氧化鋁、硫酸鋇。
在本發明的又一個方面，本發明提供一種形成預定顏色機動車的表面塗漆層的方法，包括如下步驟a、形成至少一個底塗層，至少一個具有色彩特徵的底塗層，所述的色彩特徵是至少能夠部分地確定機動車表面塗漆層的顏色；b、在至少一個底塗層上形成珠光層，所述的珠光層含有可賦予機動車表面塗漆層上珠光效果的至少一種珠光組分，及至少一種遮蓋至少一種粗糙度不大於500grit底塗層上的物理缺陷的至少一種遮蓋物理缺陷的組分。
在本發明的另一實施方式中，提供一種形成預定顏色的機動車表面塗漆層的方法，包括如下步驟a、形成至少一個底塗層，至少一個具有色彩特徵的底塗層，所述的色彩特徵是至少能夠部分地確定機動車表面塗漆層的顏色；b、在至少一個底塗層上形成珠光層，所述的珠光層含有可賦予機動車表面塗漆層上珠光效果的至少一種第一珠光組分，及第二組分，沒有所述的第二組分，在機動車表面塗漆層上可見至少一個底塗層上中的物理缺陷。
在本發明的又一實施方式中，本發明提供一種特定漆料色的機動車珠光塗層，包括電泳塗層和施加到電泳塗層上的外塗層部分，所述的外塗層部分包括至少一種施加到電泳塗層上的含有色彩的底漆層和施加到底漆層上的珠光塗層，所述的外塗層部分能夠吸收到達塗層的約85％的UV輻射。
在本發明的另一實施方式中，提供一種特定漆料色的機動車珠光塗層，包括電泳塗層和施加到電泳塗層上的外塗層部分，所述的外塗層部分包括至少一種施加到電泳塗層上的含有色彩的底漆層和施加到底漆層上的珠光塗層，所述的底漆層的厚度為約15～35μm，所述的珠光層的厚度為約11～20μm，其中所述的外塗層部分能夠吸收到達塗層的約85％的UV輻射。
在本發明的另一實施方式中，提供一種特定漆料色的機動車珠光塗層，包括電泳塗層和施加到電泳塗層上的外塗層部分，所述的外塗層部分包括至少一種施加到電泳塗層上的含有色彩的底漆層和施加到底漆層外表面上的珠光塗層，其中珠光塗層能夠遮蓋外表面上由於砂紙形成的粗糙度不大於約500grit的物理缺陷。在本發明的另一實施方式中，提供一種特定漆料色的機動車珠光塗層，包括電泳塗層和施加到電泳塗層上的外塗層部分，所述的外塗層部分包括至少一種施加到電泳塗層上的含有色彩的底漆層和施加到底漆層外表面上的珠光塗層，所述的外塗層具有至少一種利用粗糙度為500～800grit的砂紙通過砂紙打磨形成的局部的補救修復區域，其中珠光塗層能夠遮蓋肉眼可見的局部的補救修復區域。
在本發明的再一個方面，提供一種形成預定顏色的機動車表面塗漆層的方法，包括如下步驟--形成至少一個底塗層，至少一個具有色彩特徵的底塗層，所述的色彩特徵是至少能夠部分地確定機動車表面塗漆層的顏色；及--在至少一個底塗層上形成珠光層，所述的珠光層含有可賦予表面塗漆層上珠光效果的至少一種珠光組分，及至少一種可遮蓋至少一個底塗層上存在的物理缺陷的至少一種遮蓋物理缺陷的組分。
在一個實施方式中，使用水基載體實施上述的形成步驟。
附圖簡述通過僅僅的幾個實施例並參考附圖以下詳細描述本發明的幾個優選的實施方式。
圖1a是兩個塗層示意性的代表；圖1～7是對幾個塗層的波長對光吸收率的變化曲線；圖8是顯示一個樣板塗層橫截面的顯微圖；圖9是顯示另一個樣板塗層橫截面的另一顯微圖；及圖10是塗布方法的流程示意圖。
發明的詳細描述以下，提及顏料的含量或顏料的百分含量。為簡明起見，顏料含量假定為塗料的100％，但實際上考慮對於溶劑、粘合劑等的需要不是100％。
「遮蓋力」是一個定量的因子，其在確定塗料的組成時很關鍵。遮蓋能力可定量地定義為塗料的一種能力，其可使塗料完全遮蓋任何的其上噴塗所述塗料的本底。一般地說，在塗料行業中接受的標準是當在黑色本底上施加塗料的反射係數值為在白色本底上施加同樣厚度塗料反射係數值的0.98時，認為實現了完全的遮蓋。這意味著遮蓋能力是本底和塗料厚度的對比度，其需要使對比差減少到0.02。標準的數值0.02是基於Weber-Fechner對比定律得到的，其表明小於2％(0.02)在中等照度條件下對於人眼是覺察不到的。
遮蓋能力是通過當施加到塗漆表面上時，塗料在薄膜中的顏料粒子的光吸收性能產生的。如果從塗漆膜表面的頂部射出許多光時，基底不會模糊，那麼塗漆膜的遮蓋能力很差。大多數的顏料本質上是晶體。特別是，白色顏料當分散於塗料介質中時往往強烈地分散光。如果白色顏料的單晶生長地足夠大，其被認為是一種閃光和透明的玻璃狀晶體。這種光散射特徵導致大量的光從塗漆膜的表面射出，相應的遮蓋能力很差。
二氧化鈦(TiO2)是一種最通常的用於塗料的白色顏料。不幸的是，該塗料的遮蓋能力相對差。為保持白色，任何其他定義為具有更強遮蓋能力的有色顏料不能加入其中以改進遮蓋性能。因此，通常的白色底塗層載滿厚厚的二氧化鈦顏料。這意味著為實現具有黑白遮蓋性能粒度小於35μm白色塗料的色彩時，所述的塗料必須含有至少90wt％的二氧化鈦。這樣的顏料含量接近塗料製劑中可允許的最大顏料含量，其仍可使塗料流動並有效地在表面上進行噴塗。與此對照，其他的含有更有效遮蓋能力顏料的彩色塗料可含有約5wt％的顏料。
根據本發明的一個實施方式，已經確定，氧化鋁(Al2O3)可有利的用作白色顏料。氧化鋁顏料可有效地製劑為塗料、漆和底漆。取而代之二氧化鈦，進行氧化鋁的替換可使製劑的總顏料含量為0.1wt％～50wt％。這樣的百分含量可改變相對需要的遮蓋能力希望的塗料色彩位置。形成白色基底塗層塗料製劑的氧化鋁顏料的含量為0.1wt％～20wt％。如果氧化鋁含量超過20wt％，塗料總的顏色開始呈現帶藍色/灰色的脫落物。在特定的情況下，可以調節透明表面塗層略微區域黃色以或多或少地補償藍/灰色調。對於底漆優選的氧化鋁顏料的含量為0.01wt％～50wt％。優選的白色氧化鋁顏料含量為0.01wt％～25wt％。
當與傳統的白色二氧化鈦顏料相比，本發明一個實施方式的顏料可以用更低的顏料含量(以塗料的百分重量確定)替換的理由是，本發明一個實施方式的顏料，特別是氧化鋁，比二氧化鈦具有更多改進的遮蓋能力。因此，需要更少的顏料可實現相同的「遮蓋」能力。
最希望的取代二氧化鈦作為顏料的是氧化鋁。氧化鋁比二氧化鈦便宜而且具有更高的遮蓋能力。
儘管根據本發明一個實施方式，氧化鋁是優選的用作白色顏料的材料，但其他的金屬和鹽也可用作白色顏料。更具體地說，選自如下的一種或多種金屬鹽可用作白色顏料氧化鋁、矽酸鋁、水合矽酸鋁鎂(滑石)、矽石、雲母(K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O)、矽酸鋁、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、偏矽酸鈣、無水矽酸鋁鈉鉀、矽酸鋁鈉、三水合氧化鋁、硫酸鋇。而且，在特定的情況下，上述所列的一種或多種金屬鹽可一起結合成含有優選顏料組分例如氧化鋁的白色顏料。上述所列的金屬鹽用作白色顏料的有效性是不同的。隨鹽的遮蓋能力的提高，其作為顏料的有效性也增加，因為需要更高含量的鹽以實現塗料、漆或底漆有效的遮蓋能力，其中所述的顏料形成進入所述的塗料、漆或底漆中。
上述金屬鹽中最不推薦使用硫酸鋇。不僅其具有更差的遮蓋能力，而且使用硫酸鋇作為顏料會使得到的塗料或底漆在特定的情況下呈現不吸引人的乳白色外觀。
儘管其他的物質比二氧化鈦具有更高的遮蓋能力，但出於環境或其他塗料製劑的原因，作為取代二氧化鈦白色顏料的技術方案它們並不理想。這種不太理想的替換物質包括鉛、鋅和銻的氧化物，及使用這些鹽是不優選的。
本發明一個實施方式的顏料的粒度也可以變化以改進塗料或底漆製劑中顏料的有效性和遮蓋能力。
根據本發明的一個實施方式，有利的是可通過替換底漆中通常使用的二氧化鈦顏料或另外置換其中部分的二氧化鈦顏料而形成底漆製劑。如果使用氧化鋁作為或用於白色顏料，用於形成底漆製劑的通常大量的顏料可減少約0.1～60％。也就是說，氧化鋁替換作為白色顏料取代部分或全部的二氧化鈦可降低達到底漆希望的遮蓋性能所需顏料總的重量百分數。顏料含量的減少具有改進底漆流動性能的有益效果，由於減少了製備底漆需要的研磨時間從而簡化了製造工藝。根據本發明一個實施方式，在取代顏料的情況下，可形成更稀的底漆。利用更稀的底漆形成的塗層導致被塗底漆製品更好的覆蓋度。當底漆中顏料的含量增加時，其遵循的是底漆中總的固體含量也降低，這樣在底漆容器中、噴嘴和口中固體顏料粒子作為淤渣累積的可能性更小。
也有這樣的情況，其中可形成這樣的白色顏料含有部分二氧化鈦和另外部分的氧化鋁。在這種情況下，氧化鋁起遮蓋的作用，而二氧化鈦往往抵消由於氧化鋁引起的色彩的藍/灰移，或由於其他顏料組分引起的色移。
在本發明一個實施方式中使用白色顏料取代底漆中的二氧化鈦可提供必要的底漆遮蓋性能，而在沒有大量顏料的情況下可實現。降低顏料含量因而可不必加入為使底漆充分流動以噴霧施加傳統的硬化延遲劑。除去硬化延遲劑是有利的，因為在底漆中使用硬化延遲劑形成了數種不希望的副效應，這樣的效應如果不使用延遲劑就可消除。硬化延遲劑使底漆用於施加的工作時限非常短。同樣，如果使用延遲劑，塗料流掛或爆孔及不均勻噴塗覆蓋度的危險性更大。流掛是一種塗漆缺陷，其由重力作用於施加到垂直表面上溼的塗層引起的。在塗漆的表面上流掛表現為塗料向下流。塗料內高密度水平的顏料及使用塗料厚的塗層加劇了流刮現象。爆孔是一種塗漆缺陷，其由接近施加到製品塗層表面的氣泡的形成和破裂引起的。當塗料的表面粘度增加到高水平而揮發性的物質殘留於塗漆膜下部處時發生爆孔。隨塗層厚度增加爆孔的機率也增加，因為在較厚的塗層溶劑內容物中產生差別的機會更大。為避免在噴塗覆蓋中這些缺陷，使用多個薄的底漆或塗料塗層，因此增加了處理時間及附加的成本。這種不希望的影響也可導致表面塗漆製品不合規格的覆蓋，在檢查期間必須進行檢測這這樣的缺陷，然後修補，也導致生產率和生產效率的下降。根據本發明使用氧化鋁和/或其他的顏料導致具有改進遮蓋性能而更少顏料含量的底漆。根據本發明形成製劑的底漆的流動性能的改進消除了上述討論的不希望的影響。
根據本發明一個實施方式的白色顏料用於在包括機動車及卡車的塗漆製品上形成珠光白色表面塗層中特別有效。舉例說明的珠光塗層示意於圖A中的10，其在含有電泳塗層14的金屬表面12上形成。在這種情況下，彩色底塗層16施加到電泳塗層14上，珠光塗層18施加到底塗層16上，表面塗漆有透明塗層20。在這種情況下，珠光塗層18可不僅提供第一珠光組分而且提供起遮蓋作用的第二組分，但以這樣的方式，即不超過或壓過通過第一珠光組分賦予塗層的珠光效果。這種雙組分組成因此具有雙功能的珠光塗層由兩個方向的交叉影線表示。珠光塗層的細節將在以下進行更詳細的描述。
為比較的目的，舉例說明的珠光塗層也示意於圖A中，這一次示意為100。在含有電泳塗層104的金屬表面102上形成塗層。在這種情況下，第一彩色底塗層106施加到電泳塗層14上，典型地為底漆塗層，及第二彩色底塗層18a施加到第一彩色底塗層上。珠光塗層108b施加到第二彩色底塗層108a上，塗層表面塗漆有透明塗層109。在這種情況下，珠光塗層108b具有珠光組分，但沒有其他起遮蓋作用的組分。而是由第二彩色底塗層108a來實現遮蓋效果。因此，單一組分性質的珠光塗層108b由單一方向的交叉影線表示。
為形成珠光塗漆層，選擇一定量的反射或珠光材料必須加入到含有彩色顏料的塗料中。許多珠光材料是熟知的，而且用於塗料工業中以在塗漆製品中形成珠光化的塗層。在一些情況下，任何的珠光劑可結合用於本發明的一個實施方式中，儘管最通常的珠光材料是雲母片。
雲母片或氧化鋁特別優選的形式可以從Merck KgaA以商標XIRALLIC得到。氧化鋁的XIRALLIC製劑是粒度大於10μm及長徑比(定義為粒子直徑/厚度)為5～10的六邊形片。也可成功地使用氧化鋁其他比太優選的片形成，或者單獨，或者與XIRALLIC結合使用。取決於希望的顏料性能及所能承受增加的製造成本，可變化不同片形成的氧化鋁比例，所述的成本增加是使用優選XIRALLIC產品形式比例的增加引起的。
其他珠光材料可包括天然的塗布有金屬氧化物的雲母小片，塗布有高度反射金屬氧化物的合成材料例如氧化鋁或氧化矽片，所述的反射金屬氧化物例如二氧化鈦或氧化鐵、氯化氧鉍晶體、天然珠光鳥嘌呤石及魚鱗中得到的次黃質。使用本發明提及的雲母僅僅是說明的目的，並非意欲限制珠光材料的範圍，所述的珠光材料可用於形成含有本發明白色顏料的珠光白色塗層，及用於含有本發明一個實施方式中自色顏料的顏料製劑中。
根據本發明的一個實施方式，通過添加雲母及其他顏色的塗料顏料到塗料中，可形成不同於白色的彩色珠光漆塗層，所述的其他塗料顏料是這樣定義的，即可具有更有效的遮蓋性能。為實現希望的珠光外表，二氧化鈦的量應小於總顏料含量的15％。製劑中二氧化鈦的百分含量增加到超過該含量時會降低珠光效果。例如，已經發現當二氧化鈦的含量低於35％時，含有其的珠光塗料開始呈現出可被描述為的「珠光白」。在35％時其具有非常輕的閃耀白色。在25％時其開始變為珠光白但不是非常「透明」的珠光白，因為鈦的含量非常高。令人驚奇的是，已經發現含有低於約15％鈦的珠光層開始形成為真白珠光色，除了遮蓋力也非常低外，但其中後者可通過添加一部分氧化鋁或具有類似性能的其他顏料進行抵消以改進遮蓋力和減少光的透過度，以保持白色和改進眩目。
在本發明一個實施方式中如果使用顏料以形成白色底塗層塗料製劑，顏料以非常低重量百分數例如，約15wt％～約60wt％，給底塗層塗料提供足夠的遮蓋性能，這樣的含量比常規塗層中使用二氧化鈦獨自實現同樣的遮蓋力所需的含量要低。根據本發明的一個實施方式，用含有鋁和/或如上述其鹽的其中之一替換至少一部分通常塗層的二氧化鈦從而取代二氧化鈦，導致顏料含量為總顏料含量的0.1wt％～10wt％。精確的百分含量取決於白色珠光漆希望的色彩位置。如果希望略顯藍白的顏色，含量可大於10％，但如果優選黃白顏色，那麼含量不應大於10％。已經發現作為特定的情況，含量小於總顏料5％的作為白色顏料的氧化鋁可產生希望的白色珠光漆。
已經進一步發現本發明一個實施方式的珠光塗層製劑具有比常規塗層優異的遮蓋力和UV光阻擋性能。在本發明的一個實施方式中，提供一種用於塗料的珠光製劑，其包括顏料組合物和基本上透明的塗料主成分。在這種情況下，可使用一定範圍的主成分以形成本發明討論的塗層，包括在本發明說明書上述的背景部分中提及專利中提及的那些主成分。顏料組合物包括選擇的賦予塗層珠光效果的第一組分和選擇的遮蓋肉眼可見局部補救粗糙度不大於500grit砂眼區域的第二組分，例如，當顏料組合物在厚度為約11μm塗層中時。
但是也可能有一些情況，其中顏料組合物能夠遮蓋粗糙度大於500grit，例如350grit的區域。例如，可加入顏料組合物中更大量的第二組分，含有顏料組分的塗層可能大於11μm。
本發明的一個實施方式的珠光塗層製劑具有如下的組成TiO20.1～15％雲母(XIRALLIC、金、雲母等)10～99％鋁(精細、粗糙或金色的)0.1～20％顏料色彩(黃、黑、藍、紅等)0.0～5％鋁粒子可以是相對大或粗糙的粒子，其粒度大小厚度方向為1～2μm，直徑方向為100～200μm。已經發現粗糙的粒子通過賦予「隨角異色效應」(該術語與本領域的普通技術人員熟知的)可提供令人驚奇的增強珠光材料珠光效果的益處。而且，粗糙鋁材料有助於遮蓋，結果由於使用鋁對顏料色彩產生藍/灰色影響，可通過相對小部分的二氧化鈦例如為約0.1％～約7％，更優選為約1％～約5％進行補償。粗糙的鋁可從Delta Colours Inc.和/或Silberline Mfg.Co.Inc.得到。鋁通常僅以特定粒度分布糊漿的形式以「漂浮鋁漿」或「非漂浮鋁漿」出售。
鋁粒子也可是微粒，其粒子大小為厚度方向為0.1～1μm，直徑方向為0.1～100μm。這些粒子可包括例如從Delta Colours Inc.和/或Silberline Mfg.Co.Inc.商業獲得的顏料，其可被用於提供或研磨或其他處理以減少它們的尺寸或尺寸範圍分布以適合應用。
相信通過鋁的遮蓋特徵和二氧化鈦的反射性能可形成本發明一個實施方式的具有希望遮蓋特徵的珠光製劑。製劑中的鋁粒子通過阻擋光相信可實現遮蓋，製劑中存在的鋁產生藍灰顏色，特別是在較高的顏料含量情況下，例如當鋁粒子超過顏料組合物的10％時。製劑中的鈦顏料是一種反射性物質，其有助於通過反射光的遮蓋。鈦顏料也抵消與存在的鋁相關的藍灰顏色。
本發明一個實施方式的珠光製劑在某些情況下一定程度上在遮蓋和UV阻擋中也是有效的，這樣塗層可以類似塗漆層而不是珠光化透明塗層的方式在機動車塗漆過程中起作用。本發明一個實施方式製劑的功能性優點可使用雙塗料而不是三塗層塗漆體系以得到顏料化的珠光機動車塗漆層。為理解雙塗層和三塗層塗漆體系之間的比較可參考圖8和圖9。
本發明一個實施方式另外特別的特徵是能夠在水基體系中使用聚合物主鏈。這提供了相當大的環境優勢，因為水基體系與它們對應的有機溶劑基體系相比具有非常低的揮發性有機內容物(VOC)。在這種情況下，本發明實施方式中使用顏料需要的顏料含量可以在水體系中輸送，因為顏料含量限制於20～35％。因此，在一些情況下本發明的顏料可有效地消除在常規白色塗料中90％白色顏料要求的需要，可展開於這些希望的水體系中。根據本發明的另一個方面，本發明提供一種用於機動車特定機動車顏色的珠光塗層，所述的塗層具有電泳塗層(通常用於塗漆和密封機動車行業中金屬組件的電底漆塗層)和施加到電泳塗層上的外塗層。在這種情況下，外塗層部分包括施加到電泳塗層上的至少一種含有顏色的底塗層和施加到底漆層上的珠光層。底塗層的厚度優選為約15～40μm，更優選的為約30～約40μm。珠光層的厚度為約7～20μm，更優選為約11～約15μm。形成的珠光塗層能夠在一些情況下吸收約85％達到塗層的UV輻射，例如，在這樣的條件下其中塗層的厚度為14μm。
在本發明的另一方面，提供一種形成預定顏色機動車的表面塗漆層的方法，包括如下步驟形成至少一個具有色彩特徵的底塗層，所述的色彩特徵是至少能夠部分地確定機動車表面塗漆層的顏色。在至少一個底塗層上形成珠光層。所述的珠光層含有可賦予機動車表面塗漆層上珠光效果的至少一種珠光組分，及至少一種遮蓋至少一種粗糙度不大於約500grit底塗層上存在的物理缺陷的至少一種遮蓋物理缺陷的組分。以上述的方式形成珠光層。
本發明珠光製劑的遮蓋能力另外顯示出進一步有用的優點。在一些情況下，珠光製劑不僅可實現黑色和白色的遮蓋，而且也可實現物理遮蓋。即，給略微不規則的表面施加珠光製劑可產生隱藏表面上物理不規則性的效果，或局部補救修補區域的改變，使它們肉眼不能覺察。
例如局部補救修補區域可以是機動車上的這樣的區域，其中塗料滴、物理障礙例如不需要的鋼或塗料的粒子，例如嵌入塗料中，這兩種情況都被確定為通過砂紙打磨或其他的處理除去或校正之後進行珠光塗漆。
已經開發出一種形成預定顏色機動車的表面塗漆層的方法，包括如下步驟。形成至少一個底塗層。所述的底塗層具有色彩特徵，該色彩特徵是至少能夠部分地確定機動車表面塗漆層的顏色。該底塗層優選是含有至少能夠確定表面顏色顏料的底漆層。在底塗層上形成珠光層。所述的珠光層含有可賦予機動車表面塗漆層上珠光效果的至少一種第一珠光組分，及至少一種第二組分，沒有該組分在機動車表面塗漆層中可見至少底塗層上的物理變形。珠光層製劑是上述的一般製劑，更特別的對於具體的樣品製劑列於表1中。
在機動車工廠裝配線上的實際施加中，有利的是在如下另外的步驟中利用珠光製劑的遮蓋性能，所述的另外步驟是另外加入上述段落中描述方法中的步驟。檢查底塗層的任何塗漆缺陷例如滴流或流掛。如果有任何這樣的缺陷，要確定底塗層上需要補救修補的缺陷區域。在缺陷區域施加補救底塗層的修補。用砂紙打磨底塗層到一定的粗糙度，其相當於使用大於500grit的精細砂紙打磨產生的粗糙度，例如，因此形成中間底塗層而不是最後處理底塗層。在中間底塗層上施加補救的珠光層。所述的補救珠光層包括至少一種珠光組分，及足夠量的至少一種其他的補救組分，該組分以足夠的濃度存在於補救珠光層中以遮蓋中間底塗層中的物理缺陷，否則所述的缺陷可被肉眼所見，而且所述的一種其他的補救組分另外不能壓過珠光組分的珠光效果。
因此，本發明的一個實施方式提供一種在機動車上施加白色珠光漆的方法，所述的方法與現有技術中使用的方法相比使用更少的總的顏料。在這種情況下，是由顏料而不是珠光顏料提供表面塗層部分遮蓋的要求。這提供了明顯的技術效果減少了被施加到電泳塗層(或其等同物)上的底漆塗層的平均厚度。例如，常規的底漆塗層可能需要的最小平均厚度為45μm以提供大於例如過濾面層暴露於其中的UV光需要的最小遮蓋力。在這種情況下，可以說強制10％的安全係數這樣機動車表面上的模糊區域的任何補救修補可知接受統計學上更薄的底漆塗層。在本發明一個實施方式的情況中，仍可實施該安全係數，但具有更少的底漆(例如平均厚度為約30μm，即減少約30％)，假定也可施加珠光層以提供同樣的遮蓋力和UV過濾能力。
另外，相信加入到珠光層中的顏料提供遮蓋力，在一些情況下，也有助於單個珠光粒子的敷設，在粘合劑中它們自己更容易調整它們的位置以改變產生的靜電荷，例如在局部的補救修補區域中物理的砂紙打磨產生的電荷。沒有這樣另外的顏料，珠光粒子其本身是帶電的粒子更加可能利用珠光層中的中間部分，例如直立部分，其可能賦予所述特定區域明顯不同的外觀，這是不希望用肉眼看見的。
參考如下的實施例詳細描述本發明的實施方式，所述的實施例僅僅是用以說明目的而不是意欲對本發明範圍的限制。
實施例本發明一個實施方式的特定的實施例列於表1中。
表1珠光塗層製劑
表1(續)
表1(續)
表1(續)
表1(續)
確定本發明一個實施方式珠光塗層遮蓋性能的黑白試驗得到如下的結果。本發明一個實施方式的珠光塗層具有表1中試樣品63的製劑，如果施加為層厚90μm時可實現黑白遮蓋力。相反，常規的珠光白色雲母(本身為XIRALLICTM)塗層當施加的層厚度至少為581μm時可實現相同的遮蓋力。
已經進行了試驗以評價本發明一個實施方式珠光珠光製劑的UV過濾能力。
通過如下的方法長時間暴露於UV輻射下測試選擇的珠光製劑樣品(光透過的百分數)。
準備每一個薄膜沒有基質。在PP(聚丙烯)薄板上噴塗塗底漆，同時僅有表層板噴塗在Mylar片上。這是出於表層UV穩定劑包裝遷移進入PP的考慮。底漆噴塗在2塊板上方的楔塊中厚度為0～57μm。
試驗方法薄膜被置於自動繪圖光譜儀(測量光譜的透過率)工作夾具之間，從705到297nm以1nm的步長進行掃描。由儀器內部計算UV和可見區域的表面積。在條的頂部作一記號以標明從那兒測量厚度，每一次測量在何處進行。儀器誤差小於1％，但是須小心操作以使整個池窗口填充滿自由的薄膜樣品。
僅含有雲母的珠光製劑對照樣品也經同樣的試驗條件測試。得到的數據列於以下的表2中，其中右欄顯示以增加波長的方式施加UV輻射，其餘的欄顯示以nm表示的光波長。欄表示塗料的類型。
MICA-XIRALLIC僅珠光塗層14μm膜厚度2C1B-Honda珠光塗層，14μm膜厚度3C1B-常規的3塗層白色珠光(7μm彩色底塗層和7μm珠光底塗層)-總的膜厚度為14μm白色-常規的無光澤的白色塗料，14μm膜厚度金色-金色的塗料，14μm膜厚度表2
參考圖1，為表明本發明一個實施方式珠光製劑的效果，將上述數據繪在UV輻射透過百分率數據相對UV輻射波長的曲線中。
上述曲線清楚地表明隨波長增加，透過僅有雲母對照樣品的UV輻射透過率也明顯增加，在400nm時達到了幾乎100％的峰值。相反，本發明的製劑顯示出令人印象深刻的UV輻射過濾能力，即400nm時透過率百分率小於10％。
已經進行試驗評價和顯示出本發明製劑的物理遮蓋能力。用標準粗糙度為100、200、300、360、400、500、600、700和800grit的砂礫進行磨擦底漆層表面。本發明的珠光製劑，特別是具有表1中列出的中試樣品63組分的製劑，施加到機動車行業中標準塗料粒子的被磨擦試驗的表面上。珠光製劑施加為厚度為11μm的層。實驗結果表明在施加珠光製劑後肉眼看不見粗糙度為500grit的磨擦。將珠光製劑施加到360grit的磨擦後不能覆蓋所有的劃痕，較粗糙的磨擦不能被遮蓋。
儘管本發明對於什麼是本發明認為優選的實施方式進行了描述，但本發明不限制於此。相反，本發明意欲覆蓋包括在本發明所附權利要求的精神和範圍的利用再生器以基本上恢復初始的起始溫度的各種變化和等同物及其他的方式。
儘管上述的顏料、塗料和方法可施加到機動車表面上，但是應理解它們也可用於其他的表面上，例如覆蓋工業和個人用品的那些表面、塑料、金屬等。因此，上述的描述不是意欲將整個發明限制到優選的機動車表面領域中。
權利要求
1.一種在機動車體表面提供珠光表面塗層的方法，包括如下步驟—在機動車體表面上施加至少一種底塗層以給機動車體表面提供機動車顏色；—確定底塗層上需要補救修補的缺陷區域；—在缺陷區域施加補救底塗層；—用砂紙打磨底塗層修補到不大於500grit的粗糙度，因此形成中間底塗層而沒有最後處理該底塗層；—在中間底塗層上施加補救的珠光層，所述的補救珠光層包括至少一種珠光組分，及存在於補救珠光層中的至少一種其他補救組分，該組分存在的濃度足以遮蓋中間底塗層中一定量的物理缺陷，否則所述的缺陷可被肉眼所見，而且所述的補救組分不能壓過珠光組分的珠光效果。
2.如權利要求1所述的方法，其在水性製劑基本成份中進行。
3.一種形成預定顏色的表面塗層的方法，包括如下步驟—形成至少一個包括水基載體的底塗層，至少一個具有色彩特徵的底塗層，所述的色彩特徵至少能夠部分地決定表面塗層的顏色；及—在至少一個底塗層上形成珠光層，所述的珠光層包括水基載體，而且所述的珠光層含有可賦予表面塗層珠光效果的至少一種珠光組分，及至少一種物理缺陷遮蓋組分，以遮蓋至少一種底塗層上存在的物理缺陷。
4.如權利要求3的方法，其中所述的塗料製劑包括水性製劑基本成份。
全文摘要
本發明公開了一種特定機動車顏色的機動車珠光塗層，包括電泳塗層和施加到電泳塗層上的外塗層部分，所述的外塗層部分包括至少一種施加到電泳塗層上的含有色彩的底漆層，和施加到底漆層上的珠光塗層，其中所述的外塗層部分能夠吸收到達塗層的約85％的UV輻射。
文檔編號C09D5/29GK1891352SQ20061009373
公開日2007年1月10日 申請日期2002年11月29日 優先權日2001年11月29日
發明者尼倫帕馬·卡魯納拉特納, 肯特·詹森, 金矢浩紀 申請人:本田加拿多有限公司