專利名稱：用于含有白色珠光涂料制劑的白色顏料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于涂料、漆和底漆中的白色顏料，及其在用于涂漆或上漆表面上形成白色“珠光”表面涂層改進方法中的用途。
在機動車工業(yè)中，珠光白色表面涂層是希望的，而且對于汽車和卡車是高度受歡迎的一種表面涂層顏色。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涂層，在暴露的金屬部件用一道或多道底漆上底漆后，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涂層施加白色涂料的底層，隨后涂布通常含有云母的珠光材料，但該材料未被顏料化，但卻含有可提供“珠光”表面涂層的高度反射性材料的粒子。最后，施加透明涂層以密封底涂層。每一個涂層必須分別施加，而且必須提供適當的干燥時間，如果必要，進行焙烘，之后施加每一個隨后的層。結果，形成這樣的珠光表面涂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涂層施加到制品上，比施加同一類型漆的多個涂層之間需要更長的干燥時間。為適當地促進固化三個涂漆層的涂層，需要一定的干燥時間以固化底漆、珠光涂層和透明涂層的每一種。通過將涂漆的制品在裝配線上放置另外的時間以實現較長的干燥時間。不能簡單地操作裝配線緩慢通過機動車裝配工廠的涂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(fā)生漆干燥。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。在制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于一旁以加速施加多個涂層之間的多個時間段。因此不可能在一些較小的制造工廠中在制造的機動車上提供特定漆的表面涂層。
Jaffe等的US 5,871,827(該發(fā)明的整個發(fā)明主題在此引入作為參考)公開了兩涂層和三涂層的機動車表面涂層及制造該表面涂層的方法，其中通過將不透明光干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涂層，第一個涂層含有不透明的白色、黑色或有色顏料以實現總的蓋底，第二層是光干涉顏料，這樣其不遮蓋第一涂層。透明的表層仍然可施加在有顏色的涂層上以完成表面涂層。而且，教導的不透明的光干涉粒子是多層的粒子，具有用透明介電層涂布的不透明涂層，所述的介電層本身又涂布有半透明的層。這樣導致施用相對復雜而且昂貴的涂布工藝，這樣工藝的結果是多色涂料的效果。
Sada等的US 5,350,509(該發(fā)明的整個發(fā)明主題在此引入作為參考)公開了一種涂層構造，該構造包括有色底涂層，置于有色底涂層上的第一涂層，和包含于第一涂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干涉及除干涉光之外的透射光的干涉光。
Panush的US 4,499,143(該發(fā)明的整個發(fā)明主題在此引入作為參考)公開了透明的表層組合物，該組合物含有包膠于云母粒子中的低的顏料/粘合劑比例的氧化鐵。Panush的教導尤其在于解決這樣的問題，即，產生具有一定深度、清晰度和色度的有色表面涂層。盡管該發(fā)明聲稱云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。從集中于有色表面涂層的觀點看，本發(fā)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(fā)明的整個發(fā)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，隨后施加透明的底涂層，然后是透明涂層。所述的透明底涂層應往往具有差的遮蓋質量，及具有相對高的透射率。為補償底涂層的該特征，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，由于透明的底涂層而會有明顯的電泳涂層降解。另外，使用透明的底涂層需要必須仔細地施加底漆層而且要徹底地用砂紙打磨，因為透明的底涂層沒有掩蔽底漆涂層中的缺陷。
在常規(guī)的二氧化鈦白色涂料的情況下，必須將非常大量的二氧化鈦顏料加入到涂料介質中以合理的薄膜厚度實現充分的遮蓋能力，對于常規(guī)的涂漆應用一般為30～50μm。涂料制劑具有非常小的持留更多固體顆粒的能力，因此在涂料混合物中留有很少的空間以加入珠光材料例如云母粒子。已經熟知的是，將云母加入到常規(guī)的白色二氧化鈦涂料中不能改變白色涂料的可視外觀。常規(guī)的二氧化鈦基白色涂料，是這樣的一種涂料，含有的鈦含量超過顏料部分的90％，盡管加入珠光材料但仍有“無光澤”的白色外觀。
溶劑基涂料可含有40～60％的顏料。另一方面，水基涂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，對于常規(guī)的白色涂料，90％的顏料必須是白色顏料，即，二氧化鈦。
相信云母片可浸漬于大量的二氧化鈦顏料中，需要所述的顏料以形成常規(guī)的白色涂料，而且看不到云母珠光化的外觀。
為形成通常的具有白色珠光涂漆的面層，在將白色的二氧化鈦涂料固著在適當的位置以防止珠光材料的“被淹沒”，施加云母或另外珠光材料的珠光涂層是必要的。傳統的珠光涂層不具有隱藏其本身的能力。為了涂層的遮蓋性能需要顏料化的基底涂層，以遮蓋制品上的砂眼等，從而顯示涂漆制品的真色。珠光涂層僅給出了使“無光”涂層轉化為“珠光”涂層的光澤特征。二氧化鈦白色底涂層和珠光涂層是兩種類型的涂層，其需要不同的晾干時間以固定涂層，之后將其他物質施加到表面上。如果在施加顏料化底涂層和珠光涂層之間沒有晾干時間，在涂層間會發(fā)生涂料穿透。所述的涂料穿透是一種涂漆缺陷，當來自前面涂層的染料或顏料溶解在剛施加材料溶劑中，并滲過改變了剛施加材料的涂層顏色時，就發(fā)生了涂料穿透。這種穿透是由于在施加兩種不同類型涂層時，而在施加兩種涂層之間沒有足夠長的晾干時間引起的。施加另外的云母珠光涂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涂漆成本的大幅上升。
暴露于陽光下的影響是大多數材料耐氣候性變差的主要原因。耐氣候涂料的主要成分發(fā)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(qū)域引起的。
太陽光可分為三種主要的區(qū)域紫外線(UV)、可見光和紅外線(IR)。每一種區(qū)域具有其自己不同的波長區(qū)域。
1、UV的波長小于400nm占太陽光6.1％的組成。
2、可見光波長為400～700nm，占太陽光51.8％的組成。
3、紅外線波長大于700nm占太陽光42.1％的組成。
可見光區(qū)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(qū)域，僅UVA和UVB可到達地球的表面。
范圍波長(nm)UVC 小于280UVB 280～320UVA 320～400地球表面沒有UVC，因為波長小于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范圍是材料降解的主要原因。
光降解是由于光能使暴露材料中的化學鍵發(fā)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涂料制劑研究的基礎。
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(fā)生。一些染料和顏料對于可見光譜中的較低區(qū)域的波長敏感。這表明對于大多數的材料發(fā)生變色而不改變其他的物理性質。
該紅外區(qū)域引起受輻射樣品上的熱累積，但不與引起發(fā)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，其隨后導致光降解速率的增加。
盡管這些年已經取得了重大的進展改進UV涂層的防護林性，但仍然需要改進具有UV過濾能力的珠光涂層。
因此本發(fā)明的目的是解決至少一些上述的缺點。
發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)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、不銹鋼、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、硅酸鋁、水合硅酸鋁鎂(滑石)、硅石、云母(K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O)、硅酸鋁、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、偏硅酸鈣、無水硅酸鋁鈉鉀、硅酸鋁鈉、三水合氧化鋁、硫酸鋇。更特別的，白色顏料由氧化鋁組成，作為涂料、漆或底漆的顏料制劑由其組成。珠光白色漆可通過提供涂料制劑而形成，所述的制劑中加入白色顏料和珠光材料。根據本發(fā)明一種在目標物上形成珠光白色涂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制劑的底涂層，固化該底涂層，及在該底涂層上施加透明涂層并固化透明涂層。
在一個實施方式中，氧化鋁的百分重量含量的范圍為約0.1％～約50％。用于底涂層漆的顏料制劑的氧化鋁百分重量含量范圍為約0.1％～約20％。用于底漆的顏料制劑的氧化鋁百分重量含量范圍為約0.1％～約10％。
在一個實施方式中，顏料包括氧化鈦部分，優(yōu)選以一種或多種鹽的形式例如二氧化鈦。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種形成珠光白色涂料的方法，包括如下步驟a、提供一種涂料制劑；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、硅酸鋁、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，施加底涂層的厚度達到約7～25μm，可通過環(huán)境涼干脫水和/或爐中烘焙。也可施加透明涂層厚度到達約35～45μm。
在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提供一種在目標物上形成珠光白色涂層的方法，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制劑的底涂層硅酸鋁、水合硅酸鋁鎂、硅石、云母、硅酸鋁、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、偏硅酸鈣、無水硅酸鋁鈉鉀、硅酸鋁鈉、三水合氧化鋁、硫酸鋇。
在本發(fā)明的又一個方面，本發(fā)明提供一種形成預定顏色機動車的表面涂漆層的方法，包括如下步驟a、形成至少一個底涂層，至少一個具有色彩特征的底涂層，所述的色彩特征是至少能夠部分地確定機動車表面涂漆層的顏色；b、在至少一個底涂層上形成珠光層，所述的珠光層含有可賦予機動車表面涂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于500grit底涂層上的物理缺陷的至少一種遮蓋物理缺陷的組分。
在本發(fā)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涂漆層的方法，包括如下步驟a、形成至少一個底涂層，至少一個具有色彩特征的底涂層，所述的色彩特征是至少能夠部分地確定機動車表面涂漆層的顏色；b、在至少一個底涂層上形成珠光層，所述的珠光層含有可賦予機動車表面涂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，在機動車表面涂漆層上可見至少一個底涂層上中的物理缺陷。
在本發(fā)明的又一實施方式中，本發(fā)明提供一種特定漆料色的機動車珠光涂層，包括電泳涂層和施加到電泳涂層上的外涂層部分，所述的外涂層部分包括至少一種施加到電泳涂層上的含有色彩的底漆層和施加到底漆層上的珠光涂層，所述的外涂層部分能夠吸收到達涂層的約85％的UV輻射。
在本發(fā)明的另一實施方式中，提供一種特定漆料色的機動車珠光涂層，包括電泳涂層和施加到電泳涂層上的外涂層部分，所述的外涂層部分包括至少一種施加到電泳涂層上的含有色彩的底漆層和施加到底漆層上的珠光涂層，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，其中所述的外涂層部分能夠吸收到達涂層的約85％的UV輻射。
在本發(fā)明的另一實施方式中，提供一種特定漆料色的機動車珠光涂層，包括電泳涂層和施加到電泳涂層上的外涂層部分，所述的外涂層部分包括至少一種施加到電泳涂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涂層，其中珠光涂層能夠遮蓋外表面上由于砂紙形成的粗糙度不大于約500grit的物理缺陷。在本發(fā)明的另一實施方式中，提供一種特定漆料色的機動車珠光涂層，包括電泳涂層和施加到電泳涂層上的外涂層部分，所述的外涂層部分包括至少一種施加到電泳涂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涂層，所述的外涂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(qū)域，其中珠光涂層能夠遮蓋肉眼可見的局部的補救修復區(qū)域。
在本發(fā)明的再一個方面，提供一種形成預定顏色的機動車表面涂漆層的方法，包括如下步驟--形成至少一個底涂層，至少一個具有色彩特征的底涂層，所述的色彩特征是至少能夠部分地確定機動車表面涂漆層的顏色；及--在至少一個底涂層上形成珠光層，所述的珠光層含有可賦予表面涂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涂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并參考附圖以下詳細描述本發(fā)明的幾個優(yōu)選的實施方式。
圖1a是兩個涂層示意性的代表；圖1～7是對幾個涂層的波長對光吸收率的變化曲線；圖8是顯示一個樣板涂層橫截面的顯微圖；圖9是顯示另一個樣板涂層橫截面的另一顯微圖；及圖10是涂布方法的流程示意圖。
發(fā)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，顏料含量假定為涂料的100％，但實際上考慮對于溶劑、粘合劑等的需要不是100％。
“遮蓋力”是一個定量的因子，其在確定涂料的組成時很關鍵。遮蓋能力可定量地定義為涂料的一種能力，其可使涂料完全遮蓋任何的其上噴涂所述涂料的本底。一般地說，在涂料行業(yè)中接受的標準是當在黑色本底上施加涂料的反射系數值為在白色本底上施加同樣厚度涂料反射系數值的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涂料厚度的對比度，其需要使對比差減少到0.02。標準的數值0.02是基于Weber-Fechner對比定律得到的，其表明小于2％(0.02)在中等照度條件下對于人眼是覺察不到的。
遮蓋能力是通過當施加到涂漆表面上時，涂料在薄膜中的顏料粒子的光吸收性能產生的。如果從涂漆膜表面的頂部射出許多光時，基底不會模糊，那么涂漆膜的遮蓋能力很差。大多數的顏料本質上是晶體。特別是，白色顏料當分散于涂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。這種光散射特征導致大量的光從涂漆膜的表面射出，相應的遮蓋能力很差。
二氧化鈦(TiO2)是一種最通常的用于涂料的白色顏料。不幸的是，該涂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，通常的白色底涂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于35μm白色涂料的色彩時，所述的涂料必須含有至少90wt％的二氧化鈦。這樣的顏料含量接近涂料制劑中可允許的最大顏料含量，其仍可使涂料流動并有效地在表面上進行噴涂。與此對照，其他的含有更有效遮蓋能力顏料的彩色涂料可含有約5wt％的顏料。
根據本發(fā)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制劑為涂料、漆和底漆。取而代之二氧化鈦，進行氧化鋁的替換可使制劑的總顏料含量為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涂料色彩位置。形成白色基底涂層涂料制劑的氧化鋁顏料的含量為0.1wt％～20wt％。如果氧化鋁含量超過20wt％，涂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(jié)透明表面涂層略微區(qū)域黃色以或多或少地補償藍/灰色調。對于底漆優(yōu)選的氧化鋁顏料的含量為0.01wt％～50wt％。優(yōu)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(fā)明一個實施方式的顏料可以用更低的顏料含量(以涂料的百分重量確定)替換的理由是，本發(fā)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。
盡管根據本發(fā)明一個實施方式，氧化鋁是優(yōu)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、硅酸鋁、水合硅酸鋁鎂(滑石)、硅石、云母(K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O)、硅酸鋁、氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鈣、偏硅酸鈣、無水硅酸鋁鈉鉀、硅酸鋁鈉、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(yōu)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涂料、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涂料、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涂料或底漆在特定的情況下呈現不吸引人的乳白色外觀。
盡管其他的物質比二氧化鈦具有更高的遮蓋能力，但出于環(huán)境或其他涂料制劑的原因，作為取代二氧化鈦白色顏料的技術方案它們并不理想。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(yōu)選的。
本發(fā)明一個實施方式的顏料的粒度也可以變化以改進涂料或底漆制劑中顏料的有效性和遮蓋能力。
根據本發(fā)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制劑。如果使用氧化鋁作為或用于白色顏料，用于形成底漆制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，由于減少了制備底漆需要的研磨時間從而簡化了制造工藝。根據本發(fā)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涂層導致被涂底漆制品更好的覆蓋度。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于氧化鋁引起的色彩的藍/灰移，或由于其他顏料組分引起的色移。
在本發(fā)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于施加的工作時限非常短。同樣，如果使用延遲劑，涂料流掛或爆孔及不均勻噴涂覆蓋度的危險性更大。流掛是一種涂漆缺陷，其由重力作用于施加到垂直表面上濕的涂層引起的。在涂漆的表面上流掛表現為涂料向下流。涂料內高密度水平的顏料及使用涂料厚的涂層加劇了流刮現象。爆孔是一種涂漆缺陷，其由接近施加到制品涂層表面的氣泡的形成和破裂引起的。當涂料的表面粘度增加到高水平而揮發(fā)性的物質殘留于涂漆膜下部處時發(fā)生爆孔。隨涂層厚度增加爆孔的幾率也增加，因為在較厚的涂層溶劑內容物中產生差別的機會更大。為避免在噴涂覆蓋中這些缺陷，使用多個薄的底漆或涂料涂層，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涂漆制品不合規(guī)格的覆蓋，在檢查期間必須進行檢測這這樣的缺陷，然后修補，也導致生產率和生產效率的下降。根據本發(fā)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(fā)明形成制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(fā)明一個實施方式的白色顏料用于在包括機動車及卡車的涂漆制品上形成珠光白色表面涂層中特別有效。舉例說明的珠光涂層示意于圖A中的10，其在含有電泳涂層14的金屬表面12上形成。在這種情況下，彩色底涂層16施加到電泳涂層14上，珠光涂層18施加到底涂層16上，表面涂漆有透明涂層20。在這種情況下，珠光涂層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涂層的珠光效果。這種雙組分組成因此具有雙功能的珠光涂層由兩個方向的交叉影線表示。珠光涂層的細節(jié)將在以下進行更詳細的描述。
為比較的目的，舉例說明的珠光涂層也示意于圖A中，這一次示意為100。在含有電泳涂層104的金屬表面102上形成涂層。在這種情況下，第一彩色底涂層106施加到電泳涂層14上，典型地為底漆涂層，及第二彩色底涂層18a施加到第一彩色底涂層上。珠光涂層108b施加到第二彩色底涂層108a上，涂層表面涂漆有透明涂層109。在這種情況下，珠光涂層108b具有珠光組分，但沒有其他起遮蓋作用的組分。而是由第二彩色底涂層108a來實現遮蓋效果。因此，單一組分性質的珠光涂層108b由單一方向的交叉影線表示。
為形成珠光涂漆層，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涂料中。許多珠光材料是熟知的，而且用于涂料工業(yè)中以在涂漆制品中形成珠光化的涂層。在一些情況下，任何的珠光劑可結合用于本發(fā)明的一個實施方式中，盡管最通常的珠光材料是云母片。
云母片或氧化鋁特別優(yōu)選的形式可以從Merck KgaA以商標XIRALLIC得到。氧化鋁的XIRALLIC制劑是粒度大于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(yōu)選的片形成，或者單獨，或者與XIRALLIC結合使用。取決于希望的顏料性能及所能承受增加的制造成本，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(yōu)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涂布有金屬氧化物的云母小片，涂布有高度反射金屬氧化物的合成材料例如氧化鋁或氧化硅片，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(fā)明提及的云母僅僅是說明的目的，并非意欲限制珠光材料的范圍，所述的珠光材料可用于形成含有本發(fā)明白色顏料的珠光白色涂層，及用于含有本發(fā)明一個實施方式中自色顏料的顏料制劑中。
根據本發(fā)明的一個實施方式，通過添加云母及其他顏色的涂料顏料到涂料中，可形成不同于白色的彩色珠光漆涂層，所述的其他涂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，二氧化鈦的量應小于總顏料含量的15％。制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(fā)現當二氧化鈦的含量低于35％時，含有其的珠光涂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?yōu)橹楣獍椎皇欠浅！巴该鳌钡闹楣獍?，因為鈦的含量非常高。令人驚奇的是，已經發(fā)現含有低于約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，但其中后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(fā)明一個實施方式中如果使用顏料以形成白色底涂層涂料制劑，顏料以非常低重量百分數例如，約15wt％～約60wt％，給底涂層涂料提供足夠的遮蓋性能，這樣的含量比常規(guī)涂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(fā)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涂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于白色珠光漆希望的色彩位置。如果希望略顯藍白的顏色，含量可大于10％，但如果優(yōu)選黃白顏色，那么含量不應大于10％。已經發(fā)現作為特定的情況，含量小于總顏料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(fā)現本發(fā)明一個實施方式的珠光涂層制劑具有比常規(guī)涂層優(yōu)異的遮蓋力和UV光阻擋性能。在本發(fā)明的一個實施方式中，提供一種用于涂料的珠光制劑，其包括顏料組合物和基本上透明的涂料主成分。在這種情況下，可使用一定范圍的主成分以形成本發(fā)明討論的涂層，包括在本發(fā)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涂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于500grit砂眼區(qū)域的第二組分，例如，當顏料組合物在厚度為約11μm涂層中時。
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于500grit，例如350grit的區(qū)域。例如，可加入顏料組合物中更大量的第二組分，含有顏料組分的涂層可能大于11μm。
本發(fā)明的一個實施方式的珠光涂層制劑具有如下的組成TiO20.1～15％云母(XIRALLIC、金、云母等)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(fā)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，粗糙鋁材料有助于遮蓋，結果由于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(yōu)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(yè)獲得的顏料，其可被用于提供或研磨或其他處理以減少它們的尺寸或尺寸范圍分布以適合應用。
相信通過鋁的遮蓋特征和二氧化鈦的反射性能可形成本發(fā)明一個實施方式的具有希望遮蓋特征的珠光制劑。制劑中的鋁粒子通過阻擋光相信可實現遮蓋，制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。制劑中的鈦顏料是一種反射性物質，其有助于通過反射光的遮蓋。鈦顏料也抵消與存在的鋁相關的藍灰顏色。
本發(fā)明一個實施方式的珠光制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，這樣涂層可以類似涂漆層而不是珠光化透明涂層的方式在機動車涂漆過程中起作用。本發(fā)明一個實施方式制劑的功能性優(yōu)點可使用雙涂料而不是三涂層涂漆體系以得到顏料化的珠光機動車涂漆層。為理解雙涂層和三涂層涂漆體系之間的比較可參考圖8和圖9。
本發(fā)明一個實施方式另外特別的特征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(huán)境優(yōu)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(fā)性有機內容物(VOC)。在這種情況下，本發(fā)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，因為顏料含量限制于20～35％。因此，在一些情況下本發(fā)明的顏料可有效地消除在常規(guī)白色涂料中90％白色顏料要求的需要，可展開于這些希望的水體系中。根據本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供一種用于機動車特定機動車顏色的珠光涂層，所述的涂層具有電泳涂層(通常用于涂漆和密封機動車行業(yè)中金屬組件的電底漆涂層)和施加到電泳涂層上的外涂層。在這種情況下，外涂層部分包括施加到電泳涂層上的至少一種含有顏色的底涂層和施加到底漆層上的珠光層。底涂層的厚度優(yōu)選為約15～40μm，更優(yōu)選的為約30～約40μm。珠光層的厚度為約7～20μm，更優(yōu)選為約11～約15μm。形成的珠光涂層能夠在一些情況下吸收約85％達到涂層的UV輻射，例如，在這樣的條件下其中涂層的厚度為14μm。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種形成預定顏色機動車的表面涂漆層的方法，包括如下步驟形成至少一個具有色彩特征的底涂層，所述的色彩特征是至少能夠部分地確定機動車表面涂漆層的顏色。在至少一個底涂層上形成珠光層。所述的珠光層含有可賦予機動車表面涂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于約500grit底涂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(fā)明珠光制劑的遮蓋能力另外顯示出進一步有用的優(yōu)點。在一些情況下，珠光制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(guī)則的表面施加珠光制劑可產生隱藏表面上物理不規(guī)則性的效果，或局部補救修補區(qū)域的改變，使它們肉眼不能覺察。
例如局部補救修補區(qū)域可以是機動車上的這樣的區(qū)域，其中涂料滴、物理障礙例如不需要的鋼或涂料的粒子，例如嵌入涂料中，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后進行珠光涂漆。
已經開發(fā)出一種形成預定顏色機動車的表面涂漆層的方法，包括如下步驟。形成至少一個底涂層。所述的底涂層具有色彩特征，該色彩特征是至少能夠部分地確定機動車表面涂漆層的顏色。該底涂層優(yōu)選是含有至少能夠確定表面顏色顏料的底漆層。在底涂層上形成珠光層。所述的珠光層含有可賦予機動車表面涂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涂漆層中可見至少底涂層上的物理變形。珠光層制劑是上述的一般制劑，更特別的對于具體的樣品制劑列于表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制劑的遮蓋性能，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。檢查底涂層的任何涂漆缺陷例如滴流或流掛。如果有任何這樣的缺陷，要確定底涂層上需要補救修補的缺陷區(qū)域。在缺陷區(qū)域施加補救底涂層的修補。用砂紙打磨底涂層到一定的粗糙度，其相當于使用大于500grit的精細砂紙打磨產生的粗糙度，例如，因此形成中間底涂層而不是最后處理底涂層。在中間底涂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于補救珠光層中以遮蓋中間底涂層中的物理缺陷，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(fā)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涂層部分遮蓋的要求。這提供了明顯的技術效果減少了被施加到電泳涂層(或其等同物)上的底漆涂層的平均厚度。例如，常規(guī)的底漆涂層可能需要的最小平均厚度為45μm以提供大于例如過濾面層暴露于其中的UV光需要的最小遮蓋力。在這種情況下，可以說強制10％的安全系數這樣機動車表面上的模糊區(qū)域的任何補救修補可知接受統計學上更薄的底漆涂層。在本發(fā)明一個實施方式的情況中，仍可實施該安全系數，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，也有助于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(qū)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(qū)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(fā)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(fā)明范圍的限制。
實施例本發(fā)明一個實施方式的特定的實施例列于表1中。
表1珠光涂層制劑
表1(續(xù))
表1(續(xù))
表1(續(xù))
表1(續(xù))
確定本發(fā)明一個實施方式珠光涂層遮蓋性能的黑白試驗得到如下的結果。本發(fā)明一個實施方式的珠光涂層具有表1中試樣品63的制劑，如果施加為層厚90μm時可實現黑白遮蓋力。相反，常規(guī)的珠光白色云母(本身為XIRALLICTM)涂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(fā)明一個實施方式珠光珠光制劑的UV過濾能力。
通過如下的方法長時間暴露于UV輻射下測試選擇的珠光制劑樣品(光透過的百分數)。
準備每一個薄膜沒有基質。在PP(聚丙烯)薄板上噴涂涂底漆，同時僅有表層板噴涂在Mylar片上。這是出于表層UV穩(wěn)定劑包裝遷移進入PP的考慮。底漆噴涂在2塊板上方的楔塊中厚度為0～57μm。
試驗方法薄膜被置于自動繪圖光譜儀(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(qū)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。儀器誤差小于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。
僅含有云母的珠光制劑對照樣品也經同樣的試驗條件測試。得到的數據列于以下的表2中，其中右欄顯示以增加波長的方式施加UV輻射，其余的欄顯示以nm表示的光波長。欄表示涂料的類型。
MICA-XIRALLIC僅珠光涂層14μm膜厚度2C1B-Honda珠光涂層，14μm膜厚度3C1B-常規(guī)的3涂層白色珠光(7μm彩色底涂層和7μm珠光底涂層)-總的膜厚度為14μm白色-常規(guī)的無光澤的白色涂料，14μm膜厚度金色-金色的涂料，14μm膜厚度表2
參考圖1，為表明本發(fā)明一個實施方式珠光制劑的效果，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，透過僅有云母對照樣品的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(fā)明的制劑顯示出令人印象深刻的UV輻射過濾能力，即400nm時透過率百分率小于10％。
已經進行試驗評價和顯示出本發(fā)明制劑的物理遮蓋能力。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(fā)明的珠光制劑，特別是具有表1中列出的中試樣品63組分的制劑，施加到機動車行業(yè)中標準涂料粒子的被磨擦試驗的表面上。珠光制劑施加為厚度為11μm的層。實驗結果表明在施加珠光制劑后肉眼看不見粗糙度為500grit的磨擦。將珠光制劑施加到360grit的磨擦后不能覆蓋所有的劃痕，較粗糙的磨擦不能被遮蓋。
盡管本發(fā)明對于什么是本發(fā)明認為優(yōu)選的實施方式進行了描述，但本發(fā)明不限制于此。相反，本發(fā)明意欲覆蓋包括在本發(fā)明所附權利要求的精神和范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。
盡管上述的顏料、涂料和方法可施加到機動車表面上，但是應理解它們也可用于其他的表面上，例如覆蓋工業(yè)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(fā)明限制到優(yōu)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涂層的方法，包括如下步驟—在機動車體表面上施加至少一種底涂層以給機動車體表面提供機動車顏色；—確定底涂層上需要補救修補的缺陷區(qū)域；—在缺陷區(qū)域施加補救底涂層；—用砂紙打磨底涂層修補到不大于500grit的粗糙度，因此形成中間底涂層而沒有最后處理該底涂層；—在中間底涂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，及存在于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涂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，其在水性制劑基本成份中進行。
3.一種形成預定顏色的表面涂層的方法，包括如下步驟—形成至少一個包括水基載體的底涂層，至少一個具有色彩特征的底涂層，所述的色彩特征至少能夠部分地決定表面涂層的顏色；及—在至少一個底涂層上形成珠光層，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涂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，以遮蓋至少一種底涂層上存在的物理缺陷。
4.如權利要求3的方法，其中所述的涂料制劑包括水性制劑基本成份。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種特定機動車顏色的機動車珠光涂層，包括電泳涂層和施加到電泳涂層上的外涂層部分，所述的外涂層部分包括至少一種施加到電泳涂層上的含有色彩的底漆層，和施加到底漆層上的珠光涂層，其中所述的外涂層部分能夠吸收到達涂層的約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(yōu)先權日2001年11月29日
發(fā)明者尼倫帕馬·卡魯納拉特納, 肯特·約翰遜, 金矢浩紀 申請人:本田加拿多有限公司