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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein phosphoreszierendes
Beschichtungssystem und ein Verfahren zur Bereitstellung des phosphoreszierenden
Beschichtungssystems auf einem Substrat. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung ein vernetzbares phosphoreszierendes Beschichtungssystem,
welches phosphoreszierendes Pigment für die Naß-in-naß-Aufbringung auf ein Autokarosserieteil
einschließt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
Verwendung von phosphoreszierendem Pigment ist bekannt. Zum Beispiel
wird in den
US-Patenten Nr. 5
472 737 und
5 874 491 phosphoreszierendes
Pigment in phosphoreszierende Lackzusammensetzungen eingearbeitet,
die als Lackzusammensetzungen für
Fernstraßen
und Fahrbahnen verwendet werden. Die Verwendung von phosphoreszierendem
Pigment in Kraftfahrzeug- und anderen Beschichtungssystemen ist
ebenfalls im Fachbereich bekannt. Zum Beispiel wird in dem
US-Patent Nr. 6 242 056 phosphoreszierendes Pigment,
insbesondere mit einem phosphoreszierenden Mittel bzw. Leuchtmittel
beschichtete Kügelchen
in reflektive, warmgehärtete
Lackbeschichtungssysteme zur Verstärkung der Lichtemission des
Lackbeschichtungssystems eingearbeitet.
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Die
herkömmliche
Verwendung von phosphoreszierendem Pigment in herkömmlichen
Beschichtungssystemen ist aus verschiedenen Gründen unzureichend. Zahlreiche
Zusammensetzungen, die zur Bildung der Beschichtungssysteme mit
dem phosphoreszierenden Pigment verwendet werden, sind nicht vernetzbar.
Beispiele für
Zusammensetzungen, die nicht vernetzbar sind, sind in den '737- und '491-Patenten offenbart.
Aufgrund des Fehlens einer Quervernetzung sind diese Zusammensetzungen
nicht für
Kraftfahrzeugbeschichtungssysteme geeignet, wo Haltbarkeit und die
physische Unversehrtheit des Beschichtungssystems, was Verwitterung
und Exposition angeht, vorrangig sind. Darüber hinaus sehen viele Beschichtungssysteme,
wie das in dem
US-Patent Nr.
5 998 525 offenbarte Beschichtungssystem, nicht mehrfache
Filmschichten zur Bildung des Beschichtungssystems vor. Im Unterschied
zu dem Beschichtungssystem des '525-Patents
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Naß-in-naß-Aufbringung von Mehrfachfilmschichten,
wie einer Klarlackfilmschicht, bereit, um einen hervorragenden Glanz
und DOI (distinctness of image – Deutlichkeit
des Bildes) zu erzielen. Aus diesen Gründen sind die Zusammensetzungen
des Stands der Technik nicht für
Kraftfahrzeugbeschichtungssysteme geeignet, wo Mehrfachfilmschichten
erforderlich sind, die für
ein akezptables Aussehen sorgen, wie durch den Glanz und DOI bestimmt.
Tatsächlich
werden einige DOI-Messungen für
Zusammensetzungen des Stands der Technik nicht einmal auf tpyischen
DOI-Messinstrumenten angezeigt.
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Die
herkömmliche
Verwendung von phosphoreszierendem Pigment in herkömmlichen
Beschichtungssystemen ist auch unzureichend, weil das phosphoreszierende
Pigment in einigen herkömmlichen
Beschichtungssystemen vollständig
in einer speziellen Filmschicht eingekapselt sein muss, um in der
Lage zu sein, die gewünschte
Lichtemission des Beschichtungssystems zu liefern. Ein Beispiel
eines derartigen herkömmlichen Beschichtungssystems
ist in dem '056-Patent
offenbart. Diese herkömmlichen
Beschichtungssysteme des Stands der Technik erfordern typischerweise
Härtungs-
oder Einbrennbehandlungen zwischen jeder Filmschicht des Beschichtungssystems,
um eine vollständige
Einkapselung des phosphoreszierenden Pigmentes innerhalb der speziellen
Filmschicht zu erzielen und um einen geeigneten Glanz und DOI zu
erzielen. Diese Beschichtungssysteme sind unzureichend, weil sie
keine Naß-in-naß-Aufbringung
der verschiedenen Filmschichten, welche das Beschichtungssystem
bilden, zulassen. Es ist im Fachbereich weithin bekannt, daß jedes
Verfahren, das Härtungsbehandlungen
für jede
Filmschicht eines Beschichtungssystem erfordert, zeitraubend und
kostspielig ist, weil für
jede Härtungsbehandlung Öfen verwendet
werden müssen.
Schließlich
beruhen bestimmte phosphoreszierende Beschichtungssysteme des Stands
der Technik auf herkömmlichen
phosphoreszierenden Pigmenten, wie Zinksulfid oder radioaktiven
Substanzen, wie Radioisotopen, und die Abhängigkeit von solchen herkömmlichen
phosphoreszierenden Pigmenten ist nicht immer erwünscht.
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Das
Dokument
US-A-2 595
734 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer geknitterten
bzw. gekräuselten
Folie, welches die Schritte des Beschichtens eines Trägers mit
einer Designschicht (Tinte) und einer Harzschicht umfasst. Die Tinte
und/oder das Harz können
mit phosphoreszierenden Pigmenten versehen sein. Eine differentielle
Erwärmung
und eine Wassernachbehandlung erzeugt den Knittereffekt. Die mit
beiden Schichten (Tinte und Harz) gebildete Folie wird dann von
dem Träger
abgelöst.
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Zusammengefasst
sind die Beschichtungssysteme und -zusammensetzungen des Stands
der Technik, in erster Linie die Anwendungen des phosphoreszierenden
Pigments in diesen Beschichtungssystemen und -zusammensetzungen,
durch eine oder mehrere Unzulänglichkeiten
charakterisiert. Als eine Folge davon ist es wünschenswert, ein Verfahren
zur Bereitstellung eines phosphoreszierenden Beschichtungssystems
zu implementieren, das vernetzbar ist und phosphoreszierendes Pigment
für die
Naß-in-naß-Aufbringung des Beschichtungssystems
auf ein Substrat, wie ein Autokarosserieteil, einschließt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein
phosphoreszierendes Beschichtungssystem und ein Verfahren zum Bereitstellen
des phosphoreszierenden Beschichtungssystems sind offenbart. Das
phosphoreszie rende Beschichtungssystem wird auf einem Substrat vorgesehen.
Das Verfahren schließt
die Schritte des Aufbringens einer farbgebenden Zusammensetzung,
die 5 bis 40 Gewichtsteile Pigment, bezogen auf 100 Gewichtsteile
der farbgebenden Zusammensetzung, und einer zumindest teilweise
transparenten Klarlackzusammensetzung, ein. Entweder eine oder beide
aus der farbgebenden Zusammensetzung und der Klarlackzusammensetzung
ist vernetzbar. Darüber hinaus
schließen
entweder eines oder beide aus der farbgebenden Zusammensetzung und
der Klarlackzusammensetzung phosphoreszierendes Pigment ein. Das
phosphoreszierende Beschichtungssystem schließt eine aus der farbgebenden
Zusammensetzung gebildete farbgebende Filmschicht und eine aus der
Klarlackzusammensetzung gebildete, zumindest teilweise transparente
Klarlackfilmschicht ein.
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Die
farbgebende Zusammensetzung wird auf das Substrat aufgebracht. Die
Aufbringung der farbgebenden Zusammensetzung auf das Substrat bildet
eine noch ungehärtete
Filmschicht aus der farbgebenden Zusammensetzung. Das Verfahren
schließt
auch den Schritt des Aufbringens der Klarlackzusammensetzung auf
die noch ungehärtete
Filmschicht aus der farbgebenden Zusammensetzung ein. Insbesondere
wird die Klarlackzusammensetzung auf die farbgebende Zusammensetzung
naß in
naß aufgebracht.
Eine noch ungehärtete
Filmschicht aus der Klarlackzusammensetzung wird auf der noch ungehärteten Filmschicht
aus der farbgebenden Zusammensetzung bei der Aufbringung der Klarlackzusammensetzung
gebildet.
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Demzufolge
liefert die vorliegende Erfindung ein phosphoreszierendes Beschichtungssystem
und ein Verfahren, welches ein phosphoreszierendes Beschichtungssystem
bereitstellt, das vernetzbar ist und das phosphoreszierendes Pigment
für die
Naß-in-naß-Aufbringung
des Beschichtungssystem auf ein Substrat einschließt. Weil
das phosphoreszierende Beschichtungssystem der vorliegenden Erfindung
vernetzbar ist, ist es haltbar. Dar über hinaus ist das gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung vorgesehene phosphoreszierende Beschichtungssystem
in der Lage, einen zufriedenstellenden DOI und Phosphoreszenz für das Substrat
selbst mit einer Naß-in-naß-Aufbringung
der verschiedenen Filmschichten des Beschichtungssystems zu erzielen.
Als eine Folge davon ist das Verfahren zur Bereitstellung eines
phosphoreszierenden Beschichtungssystems kosteneffizient, und das
phosphoreszierende Beschichtungssystem verbessert die Sichtbarkeit
des Substrats für
andere optimal, um Sicherheit zu gewährleisten und die Ästhetikwirkungen
zu verbessern.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Verfahren zur Bereitstellung eines phosphoreszierenden Beschichtungssystems
auf einem Substrat schließt
die Schritte des Aufbringens einer farbgebenden Zusammensetzung,
welche 5 bis 40 Gewichtsteile Pigment, bezogen auf 100 Gewichtsteile
der farbgebenden Zusammensetzung, umfasst, und des Aufbringens einer
zumindest teilweise transparenten Klarlackzusammensetzung ein. Für die Zwecke
der Beschreibung der vorliegenden Erfindung soll "zumindest teilweise
transparent" völlig transparente
Klarlackzusammensetzungen sowie teilweise transparente Klarlackzusammensetzungen
beschreiben. Teilweise transparente Klarlackzusammensetzung lassen
generell mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 30 % einfallendes
Licht hindurchtreten. Die zumindest teilweise transparente Klarlackzusammensetzung
wird im Folgenden als die "Klarlackzusammensetzung" bezeichnet. Darüber hinaus
sind in allen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung die farbgebende Zusammensetzung und die
Klarlackzusammensetzung vorzugsweise Flüssigkeiten, die auf das Substrat
durch im Fachbereich bekannte Luft- oder Rotationszerstäubungsgerätschaft
aufgespritzt werden. Jedoch versteht es sich, daß diese Zusammensetzungen auch
Pulver- oder Pulveraufschlämmungszusammensetzungen
sein können
und sogar mit verschiede nen Aufbringungsverfahren, darin eingeschlossen,
aber nicht beschränkt
auf, die Elektro-Abscheidung, aufgebracht werden können.
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Die
farbgebende Zusammensetzung wird auf das Substrat aufgebracht, wodurch
eine ungehärtete oder
nasse Filmschicht der fargebenden Zusammensetzung ausgebildet wird.
Vorzugsweise wird die farbgebende Zusammensetzung auf einen farbgebenden
Filmaufbau aufgebracht, der zum Abdecken einer darunterliegenden
Farbe des Substrats geeignet ist. Natürlich ist der farbgebende Filmaufbau
farbabhängig.
Die Klarlackzusammensetzung wird naß in naß auf die noch ungehärtete Filmschicht
aus der farbgebenden Zusammensetzung aufgebracht, wodurch eine ungehärtete Filmschicht
aus der Klarlackzusammensetzung auf der noch ungehärteten Filmschicht
aus der farbgebenden Zusammensetzung gebildet wird. Es versteht
sich, daß für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung, wenn die farbgebende Zusammensetzung
oder die Klarlackzusammensetzung auf einer Technologie auf Wasserbasis
basieren, die Terminologie "ungehärtet" die Vorbrenn- oder
Vorhärtungsbedingungen
einschließen
soll (d. h. die Einbrennungen oder Warmlufttrocknung), die typischerweise
mit Zusammensetzungen einer Technologie auf Wasserbasis assoziiert
sind. Der Schritt des Aufbringens der farbgebenden Zusammensetzung
und der Schritt des Aufbringens der Klarlackzusammensetzung, wie
zu Beginn weiter oben dargelegt, sind ausführlicher weiter unten beschrieben.
Das durch diese Schritte vorgesehene phosphoreszierende Beschichtungssystem
schließt
eine aus der farbgebenden Zusammensetzung gebildete farbgebende
Filmschicht und eine aus der Klarlackzusammensetzung gebildete,
zumindest teilweise transparente Klarfilmschicht ein.
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Die
farbgebenden Zusammensetzungen, die für den Einsatz in der vorliegenden
Erfindung geeignet sind, schließen
einen aus einer Reihe von Typen von farbgebenden Zusammensetzungen,
wie sie im Fachbereich bekannt sind, ein.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung erfordern die Typen der farbgebenden
Zusammensetzungen keine detaillierte Erläuterung, da die spezielle farbgebende
Zusammensetzung, die verwendet wird, nicht den Umfang der vorliegenden
Erfindung verändert.
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Allgemein
schließen
die Typen der farbgebenden Zusammensetzungen, die für die Aufbringung
in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, Zusammensetzungen auf
Lösemittelbasis
und Zusammensetzungen auf Wasserbasis, Refinish- bzw. Nachlackier-
und Zusammensetzungen vom OEM-Typ und wärmehärtbare und thermoplastische
Zusammensetzungen ein, ohne auf diese beschränkt zu sein. Insbesondere schließen im Fachbereich
bekannte Polymere, um in den farbgebenden Zusammensetzungen nützlich zu
sein, Acryle, Vinyle, Polyurethane, Polycarbonate, Polyester, Alkyde
und Polysiloxane ein. Bevorzugte Polymere schließen Acryle, Polyurethane und
Polyester ein. Wie oben angegeben, kann das Polymer in der farbgebenden
Zusammensetzung thermoplastisch sein, ist aber vorzugsweise vernetzbar
und schließt
daher eine oder mehrere vernetzbare funktionelle Gruppen ein. Geeignete
vernetzbare funktionelle Gruppen schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf,
Hydroxy-, Isocyanat-, Säure-,
Amin-, Epoxy-, Acrylat-, Vinyl-, Silan-, Anhydrid- und Acetoacetat-vernetzbare
funktionelle Gruppen. Die vernetzbaren funktionellen Gruppen können maskiert
oder geblockt sein in einer Weise, daß sie ungeblockt werden und
daher für
das Vernetzen unter bevorzugten Härtungsbedingungen, wie erhöhten Temperaturen,
verfügbar
werden. Diese Polymere können
selbstvernetzbar sein oder können
ein eigenes Vernetzungsmittel erfordern, das mit den vernetzbaren
funktionellen Gruppen des Polymers reaktionsfähig ist. Wenn zum Beispiel
das Polymer eine Hydroxy-vernetzbare funktionelle Gruppe einschließt, kann
das Vernetzungsmittel ein Aminoplastharz, wie Melamin, ein Isocyanat-Vernetzungsmittel,
ein geblocktes Isocyanat-Vernetzungsmittel, eine Säure, oder
ein Anhydrid-Vernetzungsmittel sein.
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Desgleichen
schließen
die Klarlackzusammensetzungen, die für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung
geeignet sind, ein beliebiges aus einer Reihe von Typen von Klarlackzusammensetzungen,
die im Fachbereich bekannt sind, ein. Für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung erfordern die Typen von Klarlackzusammensetzungen keine
Erläuterung
im Detail, da die spezielle Klarlackzusammensetzung, die verwendet wird,
den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
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Allgemein
schließen
die Typen aus Klarlackzusammensetzungen, die für die Aufbringung in der vorliegenden
Erfindung geeignet sind, Klarlackzusammensetzungen auf Lösemittelbasis
und auf Wasserbasis, Refinish- bzw. Nachlackier- und Klarlackzusammensetzungen
vom OEM-Typ, Pulver- und Pulveraufschlämmungs-Klarlackzusammensetzungen
und wärmehärtbare und
thermoplastische Klarlackzusammensetzungen ein, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Insbesondere schließen
im Fachbereich bekannte Polymere, um in den Klarlackzusammensetzungen
nützlich
zu sein, Acryle und Polyurethane ein, die mit Melamin oder Isocyanat
vernetzbar sind. Polymere für
die Klarlackzusammensetzung weisen vorzugsweise eine vernetzbare funktionelle
Gruppe auf, darin eingeschlossen, aber nicht beschränkt auf,
Hydroxy-, Phenol-, Amino-, Carboxyl-, Epoxy- oder Mercaptan-funktionelle
Gruppen. Andere Klarlackzusammensetzungen, die für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung geeignet sind, basieren auf der Carbonat-Chemie, Carbamat-Chemie
und Silan-Chemie, wie im Fachbereich bekannt ist. Geeignete Vernetzungsmittel,
die mit der vernetzbaren funktionellen Gruppe des Polymers in der
Klarlackzusammensetzung reaktionsfähig sind, schließen Melamin,
geblocktes und ungeblocktes Isocyanat und Kombinationen hiervon
ein, ohne auf diese beschränkt
zu sein. Wie für
jemanden mit Erfahrung auf dem Gebiet verständlich wird, kann die Klarlackzusammensetzung
zusätzliche Komponenten,
wie Ultraviolett-Licht-Absorber, Gehindertes-Amin-Licht stabilisatoren,
Tenside, Stabilisatoren, Füllstoffe,
Benetzungsmittel, die Rheologie regulierende Mittel, Dispergiermittel
und Haftvermittler einschließen.
Während
der Gebrauch dieser zusätzlichen
Komponenten in Klarlackzusammensetzungen im Fachbereich allgemein
bekannt ist, werden die verwendete Menge oder Mengen variiert und
reguliert, um eine nachteilige Beeinflussung verschiedener physikalischer
Eigenschaften des phosphoreszierenden Beschichtungssystems zu vermeiden.
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Es
ist zwar bevorzugt, daß sowohl
die farbgebende Zusammensetzung als auch die Klarlackzusammensetzung
vernetzbar sind, doch muss nur eine aus der farbgebenden Zusammensetzung
und der Klarlackzusammensetzung vernetzbar sein. Darüber hinaus
ist, wie weiter oben betont, der Typ des Vernetzungsmittels, das
für die
Vernetzung in der farbgebenden Zusammensetzung verantwortlich ist,
die Klarlackzusammensetzung, oder beide, nicht kritisch, weil der
spezielle Typ des eingesetzten Vernetzungsmittels den Umfang der vorliegenden
Erfindung nicht verändert.
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Mindestens
eines aus der farbgebenden Zusammensetzung und der Klarlackzusammensetzung schließt phosphoreszierendes
Pigment ein. Das heißt,
je nach den speziellen, weiter unten beschriebenen Ausführungsformen
können
die farbgebende Zusammensetzung, die Klarlackzusammensetzung oder
sogar beide Zusammensetzungen das phosphoreszierende Pigment einschließen. Das
phosphoreszierende Pigment sieht Phosphoreszenz für das phosphoreszierende
Beschichtungssystem auf dem Substrat vor. Es versteht sich allgemein
im Fachbereich, daß die
Phosphoreszenz eine Art von Lumineszenz ist, bei der die Emission
von Strahlung, die aus der Anregung einer Komponente, wie dem phosphoreszierenden
Pigment, resultiert, nach dem Einfall der Strahlung auftritt. Anders
gesagt, die Phosphoreszenz versteht sich als eine Form der Lumineszenz,
die durch die Absorption von Strahlung bei einer Wellenlänge bewirkt
wird, gefolgt von einer verzögerten erneuten
Bestrahlung bei einer unterschiedlichen Wellenlänge, die für eine bemerkenswerte Zeit anhält, nachdem
die einfallende Strahlung entfernt wurde. Das phosphoreszierende
Pigment stellt die Phosphoreszenz bereit, weil das Pigment weiter
Licht, d. h. Strahlung, aussendet für einen Zeitraum nach der Entfernung
einer die einfallende Strahlung bereitstellenden Quelle von anregender
Energie. Dieser Zeitraum, der im Fachbereich auch als eine Nachleuchtlöschzeit
bekannt ist, wird weiter unten noch ausführlicher beschrieben. Zu Zwecken
der Beschreibung wird das phosphoreszierende Beschichtungssystem
der vorliegenden Erfindung im Folgenden als das "Beschichtungssystem" bezeichnet.
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Das
phosphoreszierende Pigment hat eine mittlere Teilchengröße von 1
bis 50, vorzugsweise von 2 bis 15, und am meisten bevorzugt von
4 bis 8 Mikron. Natürlich
versteht es sich, daß die
bevorzugte mittlere Teilchengröße des phosphoreszierenden
Pigments mit dem Filmaufbau des Beschichtungssystems variieren kann.
Als solche können
Beschichtungssysteme mit größeren Filmaufbauten
phosphoreszierendes Pigment mit einer größeren mittleren Teilchengröße aufnehmen.
Es versteht sich, daß das
phosphoreszierende Pigment Pigmentagglomerate bilden kann. In der
am meisten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung muss das phosphoreszierende Pigment in
passender Weise in die farbgebende Zusammensetzung oder die Klarlackzusammensetzung
oder in beide eingearbeitet werden, um sicherzustellen, daß die Pigmentagglomerate
auseinandergebrochen werden und daß die mittlere Teilchengröße ungefähr 6 Mikron
beträgt. Ein
Auseinanderbrechen der Pigmentagglomerate ermöglicht dem Beschichtungssystem,
eine verbesserte Deutlichkeit des Bildes (DOI) zu erzielen, die
für Kraftfahrzeugbeschichtungen
geeignet ist. Die Einarbeitung des phosphoreszierenden Pigments
und die DOI sind weiter unten ausführlich beschrieben.
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Das
Ziel des geeigneten Einarbeitens des phosphoreszierenden Pigments
in die farbgebende Zusammensetzung oder die Klarlackzusammensetzung
ist die Verringerung der mittleren Teilchengröße des phosphoreszierenden
Pigments und jeglicher Agglomerate des phosphoreszierenden Pigments
auf weniger als 10 Mikron, so daß die DOI, die erreicht werden
kann, maximiert wird. Um dies zu bewerkstelligen, können das phosphoreszierende
Pigment und die Klarlackzusammensetzung unter hoher Scherung mit
einer Schaufel vom Cowles-Typ gemischt werden. Schaufeln vom Cowles-Typ
sind im Fachbereich bekannt. Alternativ können das phosphoreszierende
Pigment und die Klarlackzusammensetzung mit Mahlkörpern gemahlen
werden. In einer solchen Ausführungsform
ist der Mahlkörper
gewählt
aus der Gruppe bestehend aus weichen Mahlkörpern, harten Mahlkörpern und
Kombinationen davon. Harte Mahlkörper
können
Sand-, Glas-, Aluminiumoxid- und Zirkoniumdioxidkügelchen
einschließen.
Andererseits können
weiche Mahlkörper
Nylon-, Styrol-, Kautschuk- und Kunststoffkügelchen einschließen. Um
die Zusammensetzung oder Zusammensetzungen mit dem Kügelchen
zu mahlen, wird die Mahlmischung geschüttelt und danach werden die
Mahlkörper
herausfiltriert, wie im Fachbereich bekannt ist. Jede der weiter
oben vorgestellten Techniken hat die Wirkung, daß die mittlere Teilchengröße des phosphoreszierenden
Pigments auf weniger als 10 Mikron verringert wird.
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In
der am meisten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das phosphoreszierende Pigment
ein Anregungsmaximum von 150 bis 500, vorzugsweise von 200 bis 450,
und am meisten bevorzugt von 315 bis 375 Nanometer (nm) auf. Dieses
phosphoreszierende Pigment weist auch ein Emissionsmaximum von 400
bis 700, vorzugsweise von 410 bis 600, und am meisten bevorzugt
von 425 bis 545 nm auf. Das phosphoreszierende Pigment in der am
meisten bevorzugten Ausführungsform
weist ebenfalls eine Nachleuchthelligkeit von mindestens 100, vorzugsweise
von mindestens 150, und am meisten bevor zugt von mindestens 200
mCd/m2 auf. Es versteht sich, daß die Nachleuchthelligkeit
als die Helligkeit des am meisten bevorzugten Beschichtungssystems
definiert ist, mit dem phosphoreszierenden Pigment nach 10 Minuten
Anregung mit einem D65-Leuchtmittel während 4
Minuten bei 200 Lux. Dieses phosphoreszierende Pigment wird auch
als ein lang persistierendes phosphoreszierendes Pigment mit einer
Nachleuchtlöschzeit
von mindestens 1000, am meisten bevorzugt von mindestens 2000 Minuten
bezeichnet. Die Nachleuchtlöschzeit
wurde ganz kurz weiter oben beschrieben. Es versteht sich, daß die Nachleuchtlöschzeit
als die Zeitspanne definiert ist, die erforderlich ist, um die Nachleuchthelligkeit
auf 0,32 mCd/m2 zu verringern. Es versteht
sich im Fachbereich, daß eine
Verringerung von 0,32 mCd/m2 das 100fache
der Augenwahrnehmungsgrenze des menschlichen Auges ist.
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Das
phosphoreszierende Pigment schließt eine Matrix eines Leuchtstoffs
bzw. phosphoreszierenden Stoffs der allgemeinen Formel MAl2O4:X ein, worin
M aus der Gruppe bestehend aus Calcium, Strontium, Barium und Kombinationen
davon ausgewählt
ist und X mindestens ein Aktivierungselement ist, das zum Aktivieren
von MAl2O4 geeignet
ist. Ein Leuchtstoff, wie er im Fachereich bekannt ist, ist eine
Substanz, die zur Lumineszenz bzw. Nachleuchten fähig ist.
In einer Ausführungsform
ist das mindestens eine Aktivierungselement X Europium. In alternativen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird das mindestens eine Aktivierungselement
X aus der Gruppe bestehend aus Europium, Lanthan, Cer, Praseodym,
Neodym, Samarium, Gadolinium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thullium,
Ytterbium, Lutetium, Zinn, Bismut und Kombinationen davon ausgewählt. Es
können
auch Coaktivierungselemente vorliegen.
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Das
am meisten bevorzugte phosphoreszierende Pigment ist ein Strontiumaluminat
mit Europium als einem Aktivierungselement, insbesondere der Formel
SrAl
2O
4:Eu. Dieses
phosphoreszierende Pigment ist kommerziell als LumiNova
® Green
(G-300 FFS) von Nemoto & Co.,
Ltd., Tokio, Japan, verfügbar.
Ferner sind dieses phosphoreszierende Pigment und andere wie dieses
in dem
US-Patent Nr. 5 424 006 dargelegt,
dessen Offenbarung hierin durch die Bezugnahme in ihrer Gesamtheit
eingeschlossen ist. Alternative phosphoreszierende Pigmente sind
kommerziell als Permaglow
® Pigments von Hirotec
Inc., Huntington Beach, Kalifornien, erhältlich. Es versteht sich, daß das phosphoreszierende
Pigment der vorliegenden Erfindung auch herkömmliche phosphoreszierende
Pigmente, wie Zinksulfid, oder radioaktive Substanzen, wie Radioisotope,
einschließen
kann. Schließlich,
obgleich nicht bevorzugt, kann das phosphoreszierende Pigment in
mehr als einer Zusammensetzung gleichzeitig eingeschlossen sein.
Das bedeutet, das phosphoreszierende Pigment kann sowohl in der
farbgebenden Zusammensetzung als auch in der Klarlackzusammensetzung
in einem einzigen Beschichtungssystem eingeschlossen sein.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung soll die Terminologie einer farbgebenden
Zusammensetzung jedwede Zusammensetzung einschließen, welche
eine Originalfarbe eines darunterliegenden Substrats modifizieren
kann. Allgemeine Beispiele für
solche farbgebenden Zusammensetzungen schließen ohne Beschränkung pigmentierte
Klarlackzusammensetzungen mit organischen Pigmenten, anorganischen
Pigmenten, Metallflocken und/oder Mika- bzw. Glimmerflocken; klare Bindemittelzusammensetzungen,
die das phosphoreszierende Pigment einschließen; und teilweise klare oder
transparente Bindemittelzusammensetzungen, wie gefärbte Klarlackzusammensetzungen,
wie im Fachbereich bekannt, ein.
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Wie
oben beschrieben, sieht das phosphoreszierende Pigment die Phosphoreszenz
bzw. Leuchtkraft für
das Beschichtungssystem auf dem Substrat vor. Obwohl das Beschichtungssystem
vorzugsweise auf einem Karosserieteil eines Automobils, d. h. einem
Autokarosserieteil, als dem Substrat vorgesehen wird, kann das Beschichtungs system
auf andere geeignete Substrate, wie Beton, Schwarzbeläge bzw.
Schwarzdecken, Fernstraßenmarkierungen,
Baustellenmarkierungen, Boote, Flugzeuge, Freizeitfahrzeuge, Geräte und dergleichen,
aufgebracht werden. Außerdem
kann, obwohl das Beschichtungssystem vorzugsweise auf ein Autokarosserieteil,
das metallisch ist, aufgebracht wird, das Beschichtungssystem alternativ
auf andere Autokarosserieteile aufgebracht werden, darin eingeschlossen,
aber nicht beschränkt
auf, Kunststoffsubstrate, wie Stoßdämpfer, Spiegel oder eine innere
Instrumentafel des Autos, Aluminiumsubstrate und galvanisierte Stahlsubstrate.
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Je
nach der Ausführungsform
schließt
die farbgebende Zusammensetzung 5 bis 30, vorzugsweise 8 bis 15
Gewichtsteile des phosphoreszierenden Pigments ein, bezogen auf
100 Gewichtsteile der farbgebenden Zusammensetzung. Die farbgebende
Zusammensetzung schließt
auch mindestens ein aus der Gruppe bestehend aus organischen Pigmenten,
anorganischen Pigmenten und Kombinationen davon, gewähltes Pigment
ein. Geeignete organische und anorganische Pigmente sind weiter
unten ausführlich
beschrieben. Das von dem phosphoreszierenden Pigment verschiedene
Pigment liegt in der farbgebenden Zusammensetzung mit 5 bis 40,
vorzugsweise mit 8 bis 25 Gewichtsteilen des Pigments, bezogen auf
100 Gewichtsteile der farbgebenden Zusammensetzung, vor. Ebenfalls
in Abhängigkeit
von der Ausführungsform
schließt
die Klarlackzusammensetzung 5 bis 30, vorzugsweise von 8 bis 15
Gewichtsteile des phosphoreszierenden Pigments auf Basis von 100
Gewichtsteilen der Klarlackzusammensetzung ein. Zusätzlich zu
dem phosphoreszierenden Pigment können mindestens eines oder
gar beide aus der farbgebenden Zusammensetzung und der Klarlackzusammensetzung
weiter retroreflektive Mikrokügelchen
einschließen.
Ein geeignetes retroreflektives Mikrokügelchen ist kommerziell von
Reflective Technologies Industries, Ltd., einer Tochter von Reflec
Plc. mit Sitz in Winsford, Chesire, Großbritannien, verfügbar.
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In
allen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden die noch ungehärteten Filmschichten aus der
farbgebenden Zusammensetzung und der Klarlackzusammensetzung gleichzeitig
gehärtet,
so daß eine
oder beide aus der farbgebenden Zusammensetzung und der Klarlackzusammensetzung
vernetzt werden. Obwohl verschiedene Verfahren für das Härten angewandt werden können, ist
das Warmhärten
bevorzugt. Allgemein wird ein Warmhärten durch Exponieren des Beschichtungssystems
auf dem Substrat an erhöhte
Temperaturen, die hauptsächlich
durch strahlende Wärmequellen
vorgesehen werden, durchgeführt. Wie
sich für
jemanden mit Erfahrung auf dem Gebiet versteht, variieren bevorzugte
Bedingungen zum Härten in
Abhängigkeit
vom Typ (d. h. der Chemie und dem Polymeraufbau) der farbgebenden
Zusammensetzung und der Klarlackzusammensetzung. Insbesondere variieren
die Härtungstemperaturen
in Abhängigkeit
von den speziellen Blockungsgruppen, die in den Vernetzungsmitteln
genutzt werden. Allgemein jedoch liegen die Härtungstemperaturen im Bereich
von 121,1°C
(250 Grad F) bis 196,1°C
(385 Grad F). Die Dauer der Härtung kann
auch in Abhängigkeit
von der Chemie und dem Polymeraufbau, von den speziellen Vernetzungsmitteln und
von den physischen Parametern des Beschichtungssystems, wie dem
Filmaufbau, variieren. Allgemein liegt die Dauer der Härtung im
Bereich von 15 bis 60 Minuten.
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Als
ein Ergebnis der Härtung
vernetzt sich mindestens eine dieser Zusammensetzungen zur Bereitstellung
des Beschichtungssystems. Bei einer Härtung weist das Beschichtungssystem,
einschließlich
der aus der Naß-in-naß-Aufbringung
der Klarlackzusammensetzung auf die farbgebende Zusammensetzung
gebildeten Filmschichten, eine DOI von mindestens 5,5, vorzugsweise
von mindestens 6,5 auf. Die DOI wird wie in ASTM E430-97 beschrieben
bestimmt und wird ausführlicher
weiter unten in Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben. Ebenfalls
bei einer Härtung
erreicht das Beschichtungs system in bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung einen 60-Grad-Glanz von mindestens 75,
vorzugsweise von mindestens 85, wie durch ASTM D523-89 (neu genehmigt
1999) definiert, wie mit einem BYK-Gardner-Mikroglanz-Messgerät, insbesondere
dem Modell Nr. GB-4501, gemessen. Bei einer gleichzeitigen Härtung wird
ein Filmaufbau des Beschichtungssystems erreicht. Der Filmaufbau
des Beschichtungssystems reicht von 10 bis 100, stärker bevorzugt
von 30 bis 90 Mikron. Es versteht sich, daß der Filmaufbau der gesamte
Filmaufbau des Beschichtungssystems einschließlich aller vorhandenen Filmschichten
ist.
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Bezug
nehmend auf eine spezielle Ausführungsform
wird die farbgebende Zusammensetzung auf das Substrat aufgebracht,
und der noch ungehärtete
Film der farbgebenden Zusammensetzung wird gebildet. Der Schritt
des Aufbringens der farbgebenden Zusammensetzung auf das Substrat
wird weiter als das Aufbringen einer pigmentierten Basislackzusammensetzung
auf das Substrat definiert. Als ein Ergebnis davon wird die noch
ungehärtete
Filmschicht aus der farbgebenden Zusammensetzung aus der pigmentierten
Basislackzusammensetzung gebildet. Nach der Härtung wird eine pigmentierte
Basislackfilmschicht aus der pigmentierten Basislackzusammensetzung
gebildet.
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Die
pigmentierte Basislackzusammensetzung schließt 5 bis 40, vorzugsweise 8
bis 25 Gewichtsteile Pigment auf Basis von 100 Gewichtsteilen der
pigmentierten Basislackzusammensetzung ein. In der am meisten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung schließt die pigmentierte Basislackzusammensetzung,
die auf das Substrat aufgebracht wird, grüne und gelbe Pigmente ein,
wie ausführlich
weiter unten beschrieben wird. Selbstverständlich versteht sich, daß andere
Pigmente, sowohl organische als auch anorganische, in der pigmentierten
Basislackzusammensetzung eingeschlossen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden
Erfindung zu verän dern.
Geeignete organische Pigmente schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf,
metallisierte und nicht-metallisierte
Azo-Pigmente, Azomethin-Pigmente, Methin-Pigmente, Anthrachinon-Pigmente, Phthalocyanin-Pigmente, Perinon-Pigmente,
Perylen-Pigmente, Diketopyrrolopyrrol-Pigmente, Thioindigo-Pigmente,
Iminoisoindolin-Pigmente, Iminoisoindolinon-Pigmente, Chinacridon-Pigmente,
wie Chinacridon-Rot-Töne
und -Violett-Töne, Flavanthron-Pigmente,
Indanthron-Pigmente, Anthrapyrimidin-Pigmente, Carbazol-Pigmente,
Monoarylid- und Diarylid-Gelb-Töne,
Benzimidazolon-Gelb-Töne,
Tolyl-Orange, Naphthol-Orange und Chinophthalon-Pigmente. Spezifische Beispiele von
geeigneten Pigmenten schließen
ohne Einschränkung
Chinacridon-Pigmente, wie C.I. Pigment Rot 202, C.I. Pigment Violett
19 und C.I. Pimgent Rot 122; Perylen-Pigmente, wie C.I. Pigment
Rot 179; Azo-Kondensationspigmente, wie C.I.-Pigment Rot 170, C.I. Pigment Rot 144
und C.I. Pigment Braun 23; Isoindolinon-Pigmente, wie C.I. Pigment
Orange 61, C.I. Pigment Gelb 109 und C.I. Gelb 110; Diketopyrrolopyrrol-Pigmente,
wie C.I. Pigment Rot 254, C.I. Rot 255, C.I. Pigment Rot 264, C.I.
Pigment Orange 71 und C.I. Pigment Orange 73; Kupferphthalocyanin-Pigmente, wie C.I.
Blau 15; und Anthrachinon-Pigmente, wie C.I. Pigment Blau 60, C.I.
Pigment Rot 177 und C.I. Pigment Gelb 147. Geeignete anorganische
Pigmente schließen
ein, sind aber nicht beschränkt
auf, Oxidpigmente, wie Titandioxid, Ruß, Eisenoxide, einschließlich rotes
Eisenoxid, schwarzes Eisenoxid und braunes Eisenoxid, Chromoxid
Grün, Ferriferrocyanid
(Preußischblau),
Ultramarin, Bleichromat bzw. Chromgelb und dergleichen. Andere optionale
Pigmente schließen
Mikaflocken und farbveränderbare
Pigmente, wie überzogene Aluminiumflocken,
ein. Fluoreszierende Pigmente können
ebenfalls eingeschlossen werden. Die fluoreszenten Pigmente emittieren
Strahlung nur, während
sie einfallende Strahlung empfangen.
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In
dieser selben Ausführungsform
wird das phosphoreszierende Pigment in der Klarlackzusammensetzung
eingeschlossen, so daß die
Exposition des phosphoreszierenden Pigments an eine externe Quelle einfallender
Energie maximiert wird. Die Klarlackzusammensetzung wird naß in naß auf die
noch ungehärtete Schicht
der farbgebenden Zusammensetzung aufgebracht zur Bildung der ungehärteten Schicht
aus der Klarlackzusammensetzung. Der Schritt des Aufbringens der
Klarlackzusammensetzung ist noch spezieller als das Aufbringen der
Klarlackzusammensetzung, welche das phosphoreszierende Pigment einschließt, naß in naß auf die
noch ungehärtete
Filmschicht der pigmentierten Basislackzusammensetzung definiert.
In dieser speziellen Ausführungsform
liegt das phosphoreszierende Pigment in der Klarlackzusammensetzung
mit 5 bis 30, vorzugsweise mit 8 bis 15 Gewichtsteilen, bezogen
auf 100 Gewichtsteile der Klarlackzusammensetzung, vor.
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In
dieser Ausführungsform
werden, nachdem die Klarlackzusammensetzung naß in naß aufgebracht wurde, die ungehärteten Filmschichten
der pigmentierten Basislackzusammensetzung gleichzeitig gehärtet zur
Bereitstellung des Beschichtungssystems mit dem phosphoreszierenden
Pigment in der Klarlackzusammensetzung. Die gleichzeitige Härtung der
pigmentierten Basislackzusammensetzung und der Klarlackzusammensetzung
bildet die Basislack- bzw.
Klarlackfilmschicht. Beim Härten
wird mindestens eine der Zusammensetzungen vernetzt, und das Beschichtungssystem
besitzt in dieser Ausführungsform
eine DOI von mindestens 5,5, vorzugsweise von mindestens 6,5, wie
durch ASTM E430-97 definiert. Die DOI wird mit einem BYK-Gardner
Wave-Scan-DOI-Messgerät,
insbesondere den Modellen Nr. 4800 und 4816, gemessen.
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In
dieser Ausführungsform
mit dem phosphoreszierenden Pigment in einer äußersten Filmschicht des Beschichtungssystems,
insbesondere bei der aus der Klarlackzusammensetzung gebildeten
Klarlackfilmschicht, kann der Glanz des Beschichtungssystems teilweise
geopfert werden, falls gewünscht,
um die Phosphoreszenzwirkung des Beschichtungssystems, die sich
aus dem phosphoreszierenden Pigment ergibt, weiter zu erhöhen. Selbstverständlich kann,
wenn ein erhöhter
Glanz für
diese Ausführungsform
erwünscht
wird, eine zweite, zumindest teilweise transparente Klarlackzusammensetzung
entweder vor dem Härten
oder nach dem Härten
aufgebracht werden. Eine derartige zweite Klarlackzusammensetzung
wäre frei
von phosphoreszierendem Pigment und hätte die Wirkung einer weiteren
Verbesserung der Eigenschaften des Aussehens des Beschichtungssystems,
wie von DOI und Glanz.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird der Schritt des Aufbringens der farbgebenden Zusammensetzung
weiter definiert als das Aufbringen einer pigmentierten Basislackzusammensetzung
auf das Substrat, welches das phosphoreszierende Pigment einschließt. Als
ein Ergebnis wird die noch ungehärtete
Filmschicht aus der farbgebenden Zusammensetzung weiter als eine
pigmentierte Basislackfilmschicht, die aus der das phosphoreszierende
Pigment einschließenden
Basislackschicht gebildet wird, definiert. Die Klarlackzusammensetzung,
die in dieser Ausführungsform
frei von dem phosphoreszierenden Pigment ist, wird danach naß in naß auf die
noch ungehärtete
Filmschicht aus der pigmentierten Basislackzusammensetzung aufgebracht, um
zumindest teilweise das phosphoreszierende Pigment in der pigmentierten
Basislackzusammensetzung zu bedecken.
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In
dieser speziellen Ausführungsform
schließt
die pigmentierte Basislackzusammensetzung 5 bis 30, vorzugsweise
8 bis 15 Gewichtsteile des phosphoreszierenden Pigments, bezogen
auf 100 Gewichtsteile der farbgebenden Zusammensetzung, ein. Die
pigmentierte Basislackzusammensetzung schließt auch von dem phosphoreszierenden
Pigment verschiedene Pigmente in Anteilen von 5 bis 40, vorzugsweise
von 8 bis 25 Gewichtsteilen Pigment, bezo gen auf 100 Gewichtsteile
der farbgebenden Zusammensetzung, ein.
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Die
ungehärteten
Filmschichten der pigmentierten Basislackzusammensetzung mit dem
phosphoreszierenden Pigment und die Klarlackzusammensetzung werden
dann gleichzeitig gehärtet,
wodurch die pigmentierte Basislackfilmschicht bzw. die Klarlackfilmschicht
gebildet werden. Mindestens eine aus der pigmentierten Basislackzusammensetzung
und der Klarlackzusammensetzung wird vernetzt zur Bereitstellung
des Beschichtungssystems mit dem phosphoreszierenden Pigment in
der pigmentierten Basislackzusammensetzung. Beim Härten besitzt
das Beschichtungssystem dieser Ausführungsform auch eine DOI von
mindestens 5,5, vorzugsweise von mindestens 6,5, wie durch ASTM
E430-97 definiert wird. Die DOI wird wie oben beschrieben mit einem
BYK-Gardner Wave Scan-DOI-Messgerät, insbesondere den Modellen
Nr. 4800 und 4816, gemessen.
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Das
folgende Beispiel, welches die Bildung des phosphoreszierenden Beschichtungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung erläutert,
wie hierin präsentiert,
soll die Erfindung veranschaulichen, und nicht einschränken.
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BEISPIEL:
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Das
phosphoreszierende Beschichtungssystem wurde durch Zugeben und Umsetzen
der folgenden Teile, auf Gewichtsbasis, hergestellt, wenn nichts
anderes angegeben ist.
Phosphoreszierendes
Beschichtungssystem | Menge
(Gramm) |
Pigmentierte
Basislackzusammensetzung | |
Polymerkomponente
(auf Polyesterbasis) | 76,9 |
Pigmentkomponente
(Dispersinn von gelbem Pigment) | 20,7 |
Pigmentkomponente
(Dispersinn von grünem
Pigment) | 2,4 |
Gesamt | 100,0 |
Klarlackzusammensetzung | |
Klarlackpolymerkomponente | 60,9 |
Klarlack-Vernetzungsmittel
(auf Isocyanatbasis) | 18,3 |
Phosphoreszierendes
Pigment | 11,7 |
Spritzreduzierungsmittel | 9,1 |
Gesamt | 100,0 |
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Das
obenstehende Beispiel ist eine Darstellung der oben beschriebenen
Ausführungsform,
in der auf die pigmentierte Basislackzusammensetzung und die Klarlackzusammensetzung
mit dem in der Klarlackzusammensetzung eingeschlossenen phosphoreszierenden
Pigment Bezug genommen wird. Die pigmentierte Basislackzusammensetzung
schließt
76,9 Gewichtsteile eines Polymers auf Polyesterbasis, 20,7 Gewichtsteile
einer gelben Dispersionspigmentkomponente und 2,4 Gewichtsteile
einer grünen
Dispersionspigmentkomponente ein, alle auf Basis von 100 Gewichtsteilen
der pigmentierten Basislackzusammensetzung. In diesem Beispiel schließt die Klarlackzusammensetzung
das phosphoreszierende Pigment ein. Darüber hinaus ist in diesem Beispiel
die Klarlackzusammensetzung die Zusammensetzung des phosphoreszierenden
Beschichtungssystems, das vernetzbar ist. Insbesondere schließt die Klarlackzusammensetzung
60,9 Gewichtsteile einer Klarlackpolymerkomponente, 18,3 Gewichtsteile
eines Klarlackvernetzungsmittels auf Isocyanatbasis, 11,7 Gewichtsteile
des phosphoreszierenden Pigments und 9,1 Gewichtsteile des Spritzreduzierungsmittels ein,
alles auf Basis von 100 Gewichtsteilen der Klarlackzusammensetzung.
Das Spritzreduzierungsmittel ist im Fachbereich für die optimale
Aufbringung der Klarlackzusammensetzung bekannt.
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Die
pigmentierte Basislackzusammensetzung und die Klarlackzusammensetzung
wurden beide einzeln naß in
naß auf das
Substrat aufgespritzt. Nach der Aufbringung wurden die Zusammensetzungen
gleichzeitig gehärtet
zur Bereitstellung des phosphoreszierenden Beschichtungssystems
mit dem phosphoreszierenden Pigment in der Klarlackzusammensetzung.
In diesem Beispiel wurde, obgleich nicht bevorzugt, die Klarlackzusammensetzung
mit dem phosphoreszierenden Pigment gemahlen, wie weiter oben beschrieben, um
die DOI des Beschichtungssystems mit dem phosphoreszierenden Pigment
in der aus der Klarlackzusammensetzung gebildeten Klarlackfilmschicht
zu optimieren. Dieses Beschichtungssytem führte zu einer zufriedenstellenden
DOI im Bereich von 5,5 bis 6,6, wie durch ASTM E430-97 definiert
wird. Das BYK-Gardner-Wave-Scan-DOI-Messgerät, Modell
Nr. GB-4800, wurde zur Bewertung der DOI verwendet.
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Schließlich versteht
sich für
einen Fachmann auf dem Gebiet, daß das oben erwähnte Beispiel
allgemein ein typisches Beschichtungssystem vom Refinish- bzw. Nachlackier-Typ
repräsentiert,
in dem die pigmentierte Basislackzusammensetzung nicht vernetzbar
ist und die Klarlackzusammensetzung vernetzbar ist. Es versteht
sich, daß die
Beschichtungssysteme vom OEM-Typ, wo sowohl die pigmentierte Basislackzusammensetzung
als auch die Klarlackzusammensetzung vernetzbar sind, ebenfalls
bevorzugt sind.