DE69534634T2

DE69534634T2 - Mehrschichtige interferenzplättchen enthaltende hochchromatische anstrichstoffe

Info

Publication number: DE69534634T2
Application number: DE1995634634
Authority: DE
Inventors: W. Roger PHILLIPS; Powell Shari FISHER; G. Paul COOMBS
Original assignee: JDS Uniphase Corp
Current assignee: Viavi Solutions Inc
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2015-04-12
Also published as: WO1995029140A1; US5571624A; EP0784601B9; EP0784601A4; DE784601T1; BR9507492A; CA2188156A1; ES2109202T1; ATE310716T1; JP3056253B2; EP0784601B8; EP0784601B1; US5570847A; EP0784601A1; MX9604916A; DE69534634D1; US5569535A; JPH09508172A; CA2188156C; GR970300030T1

Description

Die Erfindung betrifft einen hochchromatischen beständigen Lack und mehrschichtige Plättchen mit Interferenz zur Verwendung darin.
Lacke werden in vielen verschiedenen Anwendungen zu verschiedenen Zwecken umfangreich eingesetzt. Lacke werden oft verwendet, um bemalte Oberflächen zu schützen. Darüber hinaus werden sie verwendet, um Farbe oder andere eine Erscheinung aufwertende Merkmale für Strukturen, Artikel, Fahrzeuge und viele andere gegenwärtig Anwendung findende Gegenstände bereitzustellen. Es besteht ein andauernder langfristiger Bedarf für Lacke, welche beständig sind und welche weitere sie auszeichnende, wünschenswerte Charakteristika, wie beispielsweise hochchromatisch, aufweisen.
Im Allgemeinen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hochchromatischen beständigen Lack und mehrschichtige Plättchen mit Interferenz, welche hochchromatisch sind, zur Verwendung darin bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Plättchen der obigen Art bereitzustellen, welche optisch variabel sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Plättchen mit dem oben beschriebenen Charakter bereitzustellen, welche eine einzelne Farbe aufweisen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Plättchen mit dem oben beschriebenen Charakter bereitzustellen, welche opak sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Plättchen mit dem oben beschriebenen Charakter bereitzustellen, welche symmetrisch sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Plättchen mit dem oben beschriebenen Charakter bereitzustellen, welche äußerst beständig sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Plättchen mit dem oben beschriebenen Charakter bereitzustellen, welche leicht in ein flüssiges Vehikel eingebracht werden können, um einen Lack bereitzustellen, in welchem das Vehikel sich verfestigt, um einen verfestigten Lack bereitzustellen.
Eine weitere der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lack mit dem oben beschriebenen Charakter bereitzustellen, der leicht aufgetragen werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen farbigen Lack bereit, umfassend ein polymeres Lackmedium, eine Vielzahl von farbigen Dünnschichtplättchen mit Interferenz, die in dem polymeren Lackmedium verteilt sind, wobei jedes der Dünnschichtplättchen mit Interferenz eine erste und eine zweite parallele planare Außenfläche und eine Randstärke senkrecht zu der ersten und der zweiten parallelen planaren Außenfläche aufweist, wobei jedes Plättchen eine metallische Reflektionsschicht mit einer ersten und einer zweiten reflektierten Oberfläche aufweist, und eine mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz, die auf der ersten und der zweiten reflektierenden Oberfläche angeordnet ist, wobei die mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz ein Paar von Schichten umfasst, das aus einer aus einem dielektrischen Material gebildeten dielektrischen Schicht und einer semi-opaken Metallschicht besteht, wobei das Paar so angeordnet ist, dass die dielektrische Schicht direkt an die metallische Reflektionsschicht anliegt und die semi-opake Metallschicht von der metallischen Reflektionsschicht weggerichtet ist, wobei jedes Plättchen ein Höhe-Breite-Verhältnis von wenigstens 2:1 für die längste planare Abmessung der ersten und der zweiten Außenfläche im Vergleich zu der Randstärke des Plättchens aufweist, wobei jedes Plättchen auf jeder Oberfläche eine maximale Abmessung im Bereich von 2–200 μm (2–200 Mikron) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Plättchen bei einer Temperatur von 200–300°C für eine Zeitspanne von 10 Minuten bis 24 Stunden ausgeheizt wurde.
Der zweite, dritte und vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen 12, 13 und 14 der anhängigen Ansprüche vorgetragen.
3 ist eine Schnittzeichnung einer anderen Ausführungsform eines von der vorliegenden Erfindung umfassten Lacks.
4 ist eine Schnittzeichnung eines von der vorliegenden Erfindung umfassten Lacks für Automobile.
5 ist eine Schnittzeichnung eines Plättchens zur Verwendung in einem Lack, der die vorliegende Erfindung unter Verwendung einer metalldielektrischen mehrschichtigen Dünnschichtschichtung mit Interferenz, welche optisch variable Charakteristika bereitstellt, umfasst.
6 ist eine andere Schnittzeichnung eines Plättchens zur Verwendung in einem Lack, der die vorliegende Erfindung einer metall-dielektrischen mehrschichtigen Dünnschichtschichtung mit Interferenz umfasst, welche eine solide Farbe bereitstellt.
7 ist eine Schnittzeichnung eines Plättchens zur Verwendung in einem Lack, der die vorliegende Erfindung einer vollständig dielektrischen Dünnschichtschichtung mit Interferenz umfasst, welche optisch variable Charakteristika bereitstellt.
Im Allgemeinen ist die Kollektion an Dünnschichtplättchen der vorliegenden Erfindung dahin gehend angepasst, einem flüssigen Medium hinzugegeben zu werden, um zu einer vorherbestimmten optischen Antwort durch Strahlung zu führen, welche auf einer Oberfläche einer verfestigten Version des Mediums einfällt. Die Kollektion an Flocken wird durch Bildung einer symmetrischen mehrschichtigen Dünnschichtstruktur auf einem flexiblen Matrixmaterial und Abtrennen der Dünnschichtstruktur von der Matrix erzeugt, um so eine Kollektion von Plättchen bereitzustellen. Die Plättchen sind dadurch charakterisiert, dass sie aus einer symmetrischen mehrschichtigen Dünnschichtfilmstruktur mit Interferenz bestehen, in welcher die Schichten in parallelen Ebenen liegen und dass sie ein Höhe-Breite-Verhältnis von wenigstens 2:1, vorzugsweise 5:1 aufweisen für die längste planare Abmessung der Oberflächen parallel zu den Ebenen der Schichten und Oberflächen orthogonal zu den Ebenen der Schichten oder in anderen Worten, die Stärke des Plättchens. Die Flocken besitzen auch eine maximale Abmessung auf jeder Oberfläche im Bereich von etwa 2 bis 200 Mikron.
Im Spezielleren ist in 1 ein motorisiertes Fahrzeug 11 eines herkömmlichen Typs gezeigt, welches mit einem hochchromatischen beständigen Lack 12 versehen ist, welcher die vorliegende Erfindung umfasst, und welcher auf der äußeren Oberfläche des Fahrzeugkörpers 13 bereitgestellt ist, wobei der Fahrzeugkörper durch jedes geeignete herkömmliche Material wie beispielsweise Stahl oder Fiberglas gebildet sein kann. Auch wenn der erfindungsgemäße hochchromatische beständige Lack 12 in der Art gezeigt wurde, dass er auf dem Lack für den vollständigen Körper des Fahrzeugs 11 bereitgestellt wird, sollte dies so verstanden werden, dass, falls gewünscht, der erfindungsgemäße Lack 12 auch auf der durch das Fahrzeug bereitgestellten inneren und äußeren Ausformung bereitgestellt werden kann. Alternativ kann er auch verwendet werden, um einen dünnen Zierstreifen (pin stripe) auf der Außenseite des Fahrzeugs bereitzustellen.
Eine Schnittzeichnung eines optisch variablen Lacks, welcher die vorliegende Erfindung umfasst, ist in 2 gezeigt. Der Träger 21 kann aus jedem geeigneten Metall wie beispielsweise Stahl, Kunststoff, Fiberglas, Holz oder jedem anderen beliebigen Material, welches lackiert werden soll, gebildet werden. Der Träger wird mit einer Oberfläche 22 bereitgestellt, auf welche ein erfindungsgemäßer hochchromatischer beständiger Lack aufzutragen ist. Deshalb kann beispielhaft eine Grundierung oder eine Grundbeschichtung 23 eines geeigneten Typs auf die Oberfläche 22 aufgetragen werden, um sicherzustellen, dass die hochchromatische Lackschicht 26 auf dem Träger 21 haftet. Der erfindungsgemäße hochchromatische beständige Lack 26 ist von einem polymeren Lackvehikel 27 umfasst, welches typischerweise aus Polyestern, Acrylen, Epoxidharzen, Alkyliden, Polyurethanen oder Formulierungen vom Latextyp besteht. Plättchen mit Interferenz 28 vom im Folgenden beschriebenen Typ sind im polymeren Lackvehikel 27 angeordnet. Die Grundbeschichtung 23 und das Lackvehikel 27 mit den Plättchen mit Interferenz können auf einen Träger in verschiedener Weise aufgetragen werden, wie beispielsweise durch Streichen, Sprühen, Flutlackieren, Walzen oder Eintauchen. Anschließend kann der Lack dadurch getrocknet werden, dass man das flüssige Medium verdampfen lässt, entweder bei Umgebungstemperatur oder durch Trocknen unter dem Einfluss von Infraroterwärmung.
Eine weitere Ausführungsform eines lackierten Trägers, der mit einem hochchromatischen beständigen Lack lackiert ist, ist in 3 gezeigt. Der Träger 31 kann vom gleichen Trägertyp wie der Träger 21 sein, wobei er eine zu lackierende Oberfläche 32 aufweist. Wie in 3 gezeigt, besteht die Lackstruktur auf der Oberfläche auch aus einer Grundbeschichtung 33, gefolgt von einer Erstlackierung 36, welche ein flüssiges Vehikel 37 in Form eines Lacks enthält, welcher nicht nur Plättchen mit Interferenz 38 aufweist, sondern zusätzliche nicht-Interferenzpigmente 37, die verwendet werden können, um die Farbe zu modifizieren oder um den Glanz zu kontrollieren. Solche nicht-Interferenzmaterialien können Aluminiumflocken, Ruß, Titandioxid, transparente und nicht-transparente Farbstoffe, transparente Pigmente, einschließlich Eisenoxiden und Phthalocyaninen umfassen. Auch auf Interferenz basierende Mica-Pigmente können verwendet werden. Zusätzliche Additive wie beispielsweise Mittel zur Kontrolle der Viskosität, antioxidierend wirkende Verlaufmittel und dergleichen können auch umfasst sein. Um dem aufzutragenden Lack eine zusätzliche Beständigkeit zu verleihen, kann ein zusätzliches klares Lackpigment 40 auf der Oberfläche der Erstlackierung 36 bereitgestellt werden. Im klaren Decklack 41 können zusätzliche subtraktive Farbmittel zugegeben werden, um nach wie vor verschiedene Farben zu erhalten.
Eine Schnittzeichnung eines Abschnitts des Fahrzeugkörpers 13 ist in 4 gezeigt, in welchem der Körper 13 als ein Träger 41 dargestellt ist, welcher aus einem geeigneten Material wie beispielsweise Stahl, Plastik oder Fiberglas geformt sein kann. Der Träger ist mit einer Oberfläche 42 ausgestattet, auf welche der erfindungsgemäße hochchromatische beständige Lack aufgebracht werden soll. Daher wird beispielhaft eine Vorbeschichtung 43 zuerst auf den Träger 41 aufgebracht. Diese Vorbeschichtung 43 wird unter Verwendung eines kathodischen Elektrolackierverfahrens unter Verwendung von dem Fachmann wohl vertrauten Zinkphosphatbeschichtungen abgeschieden. Auf der Zinkphosphatbeschichtung 43 wird eine Grundbeschichtung 44 auf Basis von Epoxid-/Aminharzen abgeschieden, wobei dieser Schritt durch kathodisches Elektrobeschichten durchgeführt wird. Dieses Harz kann auch Ruß, TiO₂ und andere Pigmente vom Extendertyp enthalten. Die zwei Schichten 43 und 44 werden auf dem Träger 41 zum Korrosionsschutz des metallischen Basisträgers abgeschieden. Eine versiegelnde Beschichtung 46 wird anschließend auf die Grundbeschichtung 44 aufgetragen. Dieser Versiegler kann Pigmente enthalten, einschließlich grundierender Pigmente wie beispielsweise TiO₂ und Kohlenstoff, und zusätzlich Extenderpigmente wie beispielsweise Bariumsulphat, Kaolin, Winnofil oder Talk. Die Versiegelungsschicht stellt Schlüsseleigenschaften wie beispielsweise mechanische Widerstandsfähigkeit, z.B. Festigkeit gegenüber Steinschlag, Flexibilität, Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit und eine zufriedenstellend ebene Oberfläche zur Verfügung, um die glatte Oberfläche für die nachfolgenden Beschichtungen zu maximieren. Die Versiegelungsschicht oder Beschichtung 46 beseitigt auch die Fehlerstellen auf der Metallschicht.
Die nächste Schicht 47, welche die Erstlackierungsschicht ist, besteht im Allgemeinen aus Polyesterharzen, zu welchen optisch variable Pigmentplättchen 48 und zusätzlich andere Farbkontrollpigmente, wie beispielsweise TiO₂, Ruß, Mica, Aluminiumflocken etc. hinzu gegeben wurden. An die Erstlackierungsschicht 47 schließt sich eine klare Beschichtungsschicht 49 an, welche eine klare Acrylbeschichtung mit UV-blockierenden Mitteln und Lichtstabilisatoren sein kann. Sie wirkt als eine kratzresistente Beschichtung und schützt die darunter liegenden Schichten aus Pigment-enthaltenden Polymeren. Alternativ kann ein duroplatisches oder ein thermoplastisches Acryl durch die zwei oberen Schichten 48 und 49 ersetzt werden. Pigmente in der oberflächenversiegelnden Schicht 46 können abhängig von der Konzentration der optisch variablen Pigmentplättchen, welche in der Erstlackierungsschicht 47 vorliegen, vorliegen oder nicht vorliegen. Im Allgemeinen wird die Erstlackierungsschicht 47 und die klare Beschichtung 49 in Form von duroplastischen, thermoplastischen Acrylen durch Sprühverfahren auf die Versiegelungsschicht 46 aufgebracht. Jede Schicht kann durch Unterziehen der Lackstruktur gegenüber erhöhten Temperaturen für eine Zeitspanne gehärtet werden bevor die nachfolgende Schicht hinzugefügt wird, d.h. die Schichten können in der Spraykabine aufgebracht und anschließend unter Verwendung von Infrarotwärme getrocknet werden.
Die Interferenzplättchen 28 und 38 können von dem Typ sein, der in US-Patent Nr. 5,648,165 beschrieben ist. Daher ist, wie dort beschrieben und wie hierin in 5 dargestellt, eine repräsentative Ausführungsform einer metallischdielektrischen Ausgestaltung gezeigt, wobei optisch variable Charakteristika verwendet werden. Wie in der parallel anhängigen Anmeldung beschrieben, können die Plättchen unter Verwendung einer flexiblen Matrix 51 in einer Walzenstreichmaschine gebildet werden und eine Oberfläche 52 aufweisen, auf welcher Materialien abgeschieden werden, um eine mehrschichtige Dünnschichtbeschichtung mit Interferenz bereitzustellen, welche aufgebrochen wird, um die Interferenzplättchen 48 zu bilden, welche im hochchromatischen beständigen Lack 12 der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Daher wird eine Freisetzungsschicht oder eine Schicht 53 eines geeigneten Typs auf der Oberfläche 52 bereitgestellt, welche es ermöglicht, die Dünnschichtbeschichtung als Dünnschichtplättchen zu entfernen. Beispielsweise kann die Freisetzungsbeschichtung eine in organischen Lösungsmitteln lösliche Beschichtung oder eine in Wasser lösliche Beschichtung sein, wie beispielsweise Akrylharze, zellulosehaltige Propionate, (Polyvinylpyrrolidin) Polyvinylalkohol oder Acetat. Danach kann die erste Schicht der mehrschichtigen Dünnschichtbeschichtung mit Interferenz in Form einer semi-opaken Schicht 54 auf einem geeigneten Material wie zum Beispiel einem Metall wie beispielsweise Chrom (Cr) bis zu einer geeigneten Stärke, welche im Bereich von 5 bis 15 nm (50–150 Å) liegt und vorzugsweise eine Stärke von etwa 7 nm (70 Å) aufweist, abgeschieden werden. Danach wird eine dielektrische Schicht 56 mit einer geeigneten optischen Stärke abgeschieden, wie beispielsweise einer Zwei-Viertel-Wellenstärke bei einer Designwellenlänge von 400 Nanometern bis zu einer Sechs-Viertel-Wellenlängenstärke bei einer Designwellenlänge von 700 nm, abhängig von der gewünschten Farbe. Ein Material für welches herausgefunden wurde, dass es besonders zufrieden stellende Ergebnisse liefert, ist Magnesiumfluorid (MgF₂) mit einem Index oder einer Brechung von 1,38, welche bis zu einer Stärke von Vier-Viertel-Wellenlängen bei einer Designwellenlänge von 550 Nanometern gebildet wurde. Daran schließt sich eine opak reflektierende Metallschicht 57 aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise Aluminium, an. Es sollte jedoch erkannt werden, dass, wenn gewünscht, eine semi-opake Metallschicht bereitgestellt werden kann. Typischerweise wird eine derartige Metallschicht bei etwa 35–40 nm (350–400 Å) opak. Daher kann, wo ein semi-opakes Verhalten gewünscht ist, eine Stärke von weniger als 50 nm (500 Å) bereitgestellt werden, wobei 10 nm (100 Å) wirksam verwendet werden können. Es sollte erkannt werden, dass es eine Vielzahl anderer reflektierender Materialien gibt, welche in Abhängigkeit von den gewünschten Farbeffekten anstelle von Aluminium verwendet werden können, wie beispielsweise Silber, Kupfer oder Gold und dergleichen.
Nachdem die Aluminiumschicht 57 abgeschieden worden ist, schließt sich daran eine dielektrische Schicht 58 an, die aus dem gleichen Material gebildet wird und von der gleichen Stärke ist, wie die hierin zuvor beschriebene dielektrische Schicht 56. Beispielsweise kann sie aus Vier-Viertel-Wellen von Magnesiumfluorid bei einer Designwellenlänge von 550 Nanometern gebildet werden. Daran schließt sich eine semi-opake Schicht 59 des gleichen Typs und dergleichen Stärke wie die semi-opake Schicht 54 an und wie hierin zuvor beschrieben kann sie aus Chrom mit einer Stärke von etwa 7 nm (70 Å) gebildet werden.
Zusätzlich zu den weiter oben beschriebenen Pigmenten, welche symmetrisch sind, können optisch variable Pigmentplättchen hergestellt werden, wobei zwei Seiten Asymmetrie im Hinblick auf die Stärke der dielektrischen Schicht aufweisen. Beispielsweise könnte auf einer Seite eine Vier-Viertel-Wellenstärke von MgF₂ bei einer Designwellenlänge von 550 Nanometern vorliegen und auf der anderen Seite könnte eine Sechs-Viertel-Welle von MgF₂ bei einer Designwellenlänge von 550 Nanometern vorliegen. Daher würde das Pigment zwei verschiedene Farben auf beiden Seiten des Pigments aufweisen und das sich ergebende Gemisch an Plättchen würde eine neue Farbe zeigen, welche eine Kombination der beiden Farben ist. Die sich ergebende Farbe würde sich auf Grundlage der additiven Farbtheorie zweier Farben, welche von den zwei Seiten der Plättchen stammen, ergeben. In der Vielzahl von Flocken würde die sich ergebende Farbe die additive Summe der zwei Farben sein, welche sich aus der statistischen Verteilung von Flocken ergibt, die zum Beobachter hin verschieden orientierte Seiten aufweisen.
Aus der hierin zuvor in Verbindung mit 5 beschriebenen Konstruktion, wird ersichtlich, dass eine symmetrische mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz auf entgegengesetzten Seiten der metallisch reflektierenden Schicht 56 bereitgestellt worden ist, um das Maximum an optischen Effekten von Plättchen zu erreichen, die durch eine solche Konstruktion gebildet werden. Es sollte erkannt werden, dass, wenn es gewünscht ist, Plättchen gebildet werden können, welche nicht symmetrisch sind, in anderen Worten, Plättchen, in welchen die dielektrische Schicht und die Metallschicht auf einer Seite der Reflektionsschicht weggelassen werden kann, oder sie können verschiedene dielektrische Stärken auf beiden Seiten der Reflektionsschicht aufweisen.
Optisch variable Plättchen können auch mit nicht veränderlichen (nonshifting) hochchromatischen Plättchen kombiniert werden, um einzigartige Farbeffekte zu erzeugen. Zusätzlich können die optisch variablen Pigmentplättchen mit stark reflektierenden Plättchen wie beispielsweise MgF₂/Aluminium/MgF₂-Plättchen kombiniert werden, um zusätzliche Farbeffekte zu erzeugen.
Nachdem eine Beschichtung dergestalt, wie sie in 5 gezeigt ist, auf der Matrix 51 gebildet wurde, kann eine mehrschichtige Dünnschichtbeschichtung mit Interferenz von der Matrix 51 in einer hierin zuvor in der Anmeldung mit der Seriennr. 08/171,654, eingereicht am 22. Dezember 1993, beschriebenen Weise durch Verwendung eines Lösungsmittels abgelöst werden, wobei Flocken oder Plättchen gebildet werden, welche Größen im Bereich von 2–200 Mikrometern aufweisen, was auch in der Anmeldung Seriennr. 08/171,654 beschrieben ist, welche am 22. Dezember 1993 eingereicht wurde. Die Plättchen können hinsichtlich ihrer Größe wie gewünscht weiter verkleinert werden. Die Flocken können einer Zerkleinerung im Luftstrom (airgrind) unterzogen werden, um ihre Größe auf eine Größe im Bereich von 2–5 Mikron ohne Zerstörung ihrer wünschenswerten Farbcharakteristika zu reduzieren. Die Flocken oder Plättchen werden hergestellt, um ein Höhe-Breite-Verhältnis von wenigstens 2:1 und vorzugsweise 5 zu 10 zu 1 mit einer engen Partikelgrößenverteilung aufzuweisen. Das Höhe-Breite-Verhältnis wird durch Bilden des Verhältnisses der längsten Abmessung einer Oberfläche der Flocke parallel zu den Ebenen der Schichten, welche die Dünnschicht bilden, zu der Abmessung der Stärke des Plättchens gebildet.
Um die Beständigkeit der Plättchen 28 mit Interferenz zu erhöhen, ist es notwendig, die Plättchen auszuheizen oder einer Hitzebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 200–300°C und vorzugsweise von 250–275°C für eine Zeitspanne im Bereich von 10 Minuten bis zu 24 Stunden, und vorzugsweise einer Zeit von etwa 15–30 Minuten zu unterziehen.
Nachdem die Größe der Plättchen festgelegt worden ist, können sie mit anderen Flocken vermischt werden, um die erforderliche Farbe zu erreichen, dadurch dass Flocken in verschiedenen Farbschattierungen, Chrom und Glanz zugegeben werden, um ein gewünschtes Ergebnis zu erreichen. Die Plättchen mit Interferenz können anschließend in das Lackvehikel eingebracht werden, welches in herkömmlicher Art und Weise verwendet wird. Gleichzeitig können Additive des hierin zuvor beschriebenen Typs wie beispielsweise die Kohlenstoffaluminiumflocken, Titandioxid, Mica und/oder andere herkömmliche Pigmente in das Pigmentvehikel eingemischt werden, um die endgültigen erwünschten Effekte zu erzielen. Nachdem dies erreicht wurde, ist der hochchromatische beständige Lack zur Anwendung bereit.
Durch Verwendung einer metall-dielektrischen Gestaltung wie sie in 5 gezeigt ist, kann hochchromatischer beständiger Lack erhalten werden, in welchem für das menschliche Auge verschiedene Farbeffekte wahrnehmbar sind. Beispielsweise ändert das Fahrzeug 11, wenn es unter verschiedenen Winkeln betrachtet wird, seine Farbe abhängig vom Betrachtungswinkel. Die Farbe des Automobils ändert sich auch abhängig vom Winkel des Fahrzeugkörpers relativ zum betrachtenden Auge. Andere Farbveränderungen können durch eine Veränderung im Betrachtungswinkel erreicht werden. Beispielsweise können Farben, welche durch Verwendung solcher Plättchen mit Interferenz erzielt werden können, Farbveränderungen aufweisen wie beispielsweise die von Gold-zu-Grün, Grün-zu-Magenta, Magenta-zu-Grün, Grün-zu-Blau, Silber-zu-Grün, Gold-zu-Silber, Blau-zu-Rot, etc.
Wenn es erwünscht ist, eine einzige Farbe zu erzielen, wie beispielsweise ein keine Veränderung zeigendes Pigment, wobei eine metall-dielektrische Ausführung verwendet wird, wie sie in 6 gezeigt ist, wird der Träger 61 mit einer Oberfläche 62 bereitgestellt, auf welcher eine Freisetzungsschicht 63 abgeschieden ist. Danach werden die Metall- und dielektrischen Schichten 64 und 66 abgeschieden, wobei die Metallschicht aus Chrom mit einer Stärke von 7 nm (70 Å) gebildet wird. Die dielektrischen Schichten 66 und 68 können aus einem Material mit einem hohen Brechungsindex von ≥ 2,0 bestehen, wobei die Stärke der Schichten zwischen Zwei-Viertel-Wellen bei 400 Nanometern und Sechs-Viertel-Wellen bei 700 Nanometern liegt. Beispielsweise können die dielektrischen Schichten aus TiO₂ oder ZnS bestehen. Daran schließt sich eine reflektierende Metallschicht 67 an, die aus Aluminium mit einer Dicke von wenigstens 50 nm (500 Å) gebildet wird, so dass sie opak ist, gefolgt von einer dielektrischen Schicht 68 ähnlich zu der dielektrischen Schicht 66 und gefolgt von einer Metallschicht 69 des gleichen Typs wie Metallschicht 64. Die stark reflektierenden farbigen Interferenzpigmente können auch dergestalt hergestellt werden, dass die dielektrischen Schichten 66 und 68 unterschiedliche Stärken aufweisen.
Diese Dünnschichtbeschichtung mit Interferenz kann von der Matrix 61 in der Weise wie hierin zuvor in 5 beschrieben abgetrennt werden und kann zu Plättchen mit Interferenz von gewünschter Größe gestaltet werden und kann bei einer erhöhten Temperatur für eine Zeitspanne wie hierin zuvor beschrieben behandelt werden, um die Beständigkeit zu verbessern. Diese Plättchen mit Interferenz können in den hierin zuvor beschriebenen Pigmentvehikeln verwendet werden, um ein hochchromatisches Pigment einer einzigen nicht veränderlichen Farbe bereitzustellen, welches auch beständig ist.
In Anwendungen, für welche es wünschenswert sein kann, eine mehrschichtige vollständig dielektrische Dünnschicht mit Interferenz bereitzustellen, kann eine Anordnung wie sie in 7 gezeigt ist, verwendet werden, wie sie beispielsweise in US-Patent Nr. 4,705,256 beschrieben ist. Demnach wird, wie in 7 beschrieben, eine Matrize 71 mit einer Oberfläche 72 bereitgestellt, wobei sich eine Freisetzungsschicht 73 darauf befindet, welche auf einer symmetrischen dielektrischen Beschichtung 74 abgeschieden ist, bestehend aus neun Schichten, welche wahlweise Hoch-/Niedrig-Indexpaare bilden. Eine solche Schichtung kann sich jedoch in einem Bereich von 5–11 Schichten bewegen. Die Schichtung 74 weist die Form
auf, wobei „α" und „β" Einheiten einer Viertelwelle optischen Stärke des Niedrig- (low; L)- und Hoch (high; H)-Indexmaterials sind und „x" die Zahl der Perioden in der Schichtung ist. Derartige symmetrische Perioden von der zuvor beschriebenen Form können viele Perioden dieser Gestaltung umfassen. Das Material mit niedrigem Index weist einen Brechungsindex, in welchem n ≤ 2,0 ist, auf und das Material mit hohem Index weist einen Brechungsindex mit n ≥ 2,0 auf.
Alle derartigen dielektrischen symmetrischen mehrschichtigen Dünnschichtfilme mit Interferenz können durch Abtrennen der Beschichtung von der Matrix wie in 7 gezeigt in einer hierin zuvor beschriebenen Weise entfernt werden, um Dünnschichtplättchen mit Interferenz zu bilden. Im Anschluss an die Entfernung der Plättchen von der Matrix kann die Größe der Plättchen festgelegt werden und sie können in einer hierin zuvor beschriebenen Weise ausgeheizt werden, um sehr beständige hochchromatische Plättchen mit Interferenz bereitzustellen, welche als Lack 12 der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um die gewünschten optischen Charakteristika bereitzustellen, sehr ähnlich zu den optisch variablen Charakteristika, welche mit der metall-dielektrischen Konstruktion, welche in 5 gezeigt ist, erreicht werden können. Durch vorausgehendes Abscheiden eines schwarzen Lacks auf der Oberfläche von Interesse, gefolgt von dem vollständig dielektrisch optisch variablen dielektrischen Lack, kann man ähnliche, sehr beständige hochchromatische Farbeffekte erreichen. Die schwarze Lackschicht unter dem optisch variablen vollständig dielektrischen Lack hat die Funktion transmittiertes Licht, das durch den dielektrischen optisch variablen Lack hindurch tritt, auszublenden.
Daher kann verstanden werden, dass die Plättchen mit Interferenz der vorliegenden Erfindung entweder unter Verwendung metall-dielektrischer Gestaltungen oder vollständig dielektrischer Gestaltungen erreicht werden können, um optisch variable Charakteristika oder Charakteristika einer nicht veränderlichen einzelnen Farbe zu erreichen, wobei alle Gestaltungen hochchromatisch sind und eine hohe Beständigkeit aufweisen, was besonders zur Verwendung in vielen Anwendungen geeignet macht, für welche hochchromatische Lacke von Beständigkeit erwünscht sind. Die Farbcharakteristika der vorliegenden Erfindung werden durch Verwendung einer Kollektion von hochchromatischen beständigen Dünnschichtplättchen erreicht, welche vorherbestimmte optische Reaktionen auf Bestrahlung, die auf die Oberfläche der Plättchen einfällt, erzeugen.
Aus den vorausgehenden Ausführungen wird deutlich, dass die einzigartigen Merkmale der optisch variablen Pigmentflocken zur Verwendung in Lacken darin liegt, dass unter Verwendung der drei gleichen Materialien Aluminium, MgF₂ und Chrom oder alternativ Aluminium, ein Dielektrikum mit hohem Index und Chrom, verschiedene Farben durch Änderung der optischen Gestaltung erreicht werden können. Im Gegensatz dazu können gegenwärtig verschieden gefärbte Pigmente vollständig verschiedene Materialien erfordern. Daher können durch Verwendung von drei Materialien in einzigartigen Gestaltungen optische Dünnschichtgestaltungen mit verschiedenen Farben erreicht werden, wobei alle die gleiche Beständigkeit aufweisen. Mit anderen Worten, wenn eine neue Farbe entwickelt werden soll, ist es nicht notwendig, mit der neuen Farbe ein vollständiges Programm im Hinblick auf Beständigkeit durchzuführen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann auch verstanden werden, dass optisch variable Pigmentplättchen mit verschiedenen Farben miteinander vermischt werden können. Solche Plättchen können sowohl mit nicht veränderlichen hochchromatischen optischen Pigmentplättchen des hierin zuvor beschriebenen Typs als auch mit anderen streifenförmigen Pigmenten, wie beispielsweise Aluminiumflocken, Graphit und Micaflocken als auch mit nicht-streifenförmigen Pigmenten wie beispielsweise Aluminiumpulver, Russ und anderen anorganischen oder organischen Pigmenten gemischt werden.
Es sollte erkannt werden, dass neben der Verwendung in Bezug auf Fahrzeuge zur Lackierung des vollständigen Körpers auch Verkleidungen und Ausformungen lackiert werden können. Solche Lacke können in vielen anderen Anwendungen verwendet werden, in welchen die erzielten Farbendrücke wichtig sind. Zusätzlich zu ihrer Verwendung auf verschiedenen Typen von Fahrzeugen können die Lacke beispielsweise wo gewünscht, auf Haushaltsgeräten, architektonischen Strukturen, Bodenbelägen, Geweben, Elektronikbauteilen, elektronischen Gehäusen, Spielzeugen und dergleichen verwendet werden.

Claims

Farbiger Lack, umfassend ein polymeres Lackmedium, eine Vielzahl von farbigen, Dünnschichtplättchen mit Interferenz, die in dem polymeren Lackmedium verteilt sind, wobei jedes der Dünnschichtplättchen mit Interferenz eine erste und eine zweite parallele planare Außenfläche und eine Randstärke senkrecht zu der ersten und der zweiten parallelen planaren Außenfläche aufweist, wobei jedes der Plättchen eine metallische Reflexionsschicht mit einer ersten und einer zweiten reflektierenden Oberfläche aufweist, und eine mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz, die auf der ersten und der zweiten reflektierenden Oberfläche angeordnet ist, wobei die mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz ein Paar von Schichten umfasst, das aus einer aus einem dielektrischen Material gebildeten dielektrischen Schicht und einer semi-opaken Metallschicht besteht, wobei das Paar so angeordnet ist, dass die dielektrische Schicht direkt an die metallische Reflexionsschicht anliegt und die semi-opake Metallschicht von der metallischen Reflexionsschicht weggerichtet ist, wobei jedes Plättchen ein Höhe-Breite-Verhältnis von wenigstens 2:1 für die längste planare Abmessung der ersten und der zweiten Außenfläche im Vergleich zu der Randstärke des Plättchens aufweist, wobei jedes Plättchen auf jeder Oberfläche eine maximale Abmessung im Bereich von 2–200 μm (2–200 Mikron) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Plättchen bei einer Temperatur im Bereich von 200–300°C für eine Zeitspanne von 10 Minuten bis 24 Stunden ausgeheizt wurde.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das polymere Lackmedium ein Feststoff ist.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin das polymere Lackmedium eine Flüssigkeit ist.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz auf der ersten reflektierenden Oberfläche Schichten aufweist, welche die gleichen Stärken wie die entsprechenden Schichten der mehrschichtigen Dünnschichtstruktur mit Interferenz auf zweiten reflektierenden Oberfläche aufweist, wobei von der ersten und der zweiten Außenfläche der Plättchen die gleiche Farbveränderung gezeigt wird.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz auf der ersten Oberfläche Schichten aufweist, die unterschiedliche Stärken wie die entsprechenden Schichten der mehrschichtigen Dünnschichtstruktur mit Interferenz auf zweiten Oberfläche aufweist, wobei von der ersten und der zweiten Oberfläche der Plättchen unterschiedliche Farben gezeigt werden.
Lack wie in Anspruch 5 beansprucht, worin wenigstens ein Additiv in dem Medium verteilt ist, ausgewählt aus nicht-Interferenzpigmenten, Farbstoffen und Interterenzpigmenten.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die metallische Reflexionsschicht semi-opak ist und eine Stärke im Bereich von 8 bis 35 nm (80–350 Å) aufweist.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die metallische Reflexionsschicht opak ist und eine Stärke aufweist, die größer als die 35 nm (350 Å) ist.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die dielektrische Schicht in der mehrschichtigen Dünnschichtstruktur mit Interferenz eine Stärke von wenigstens 2 viertel Wellen bei einer Designwellenlänge von 400 nm aufweist.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin die dielektrische Schicht in der mehrschichtigen Dünnschichtstruktur mit Interferenz eine maximale Stärke von sechs viertel Wellenlängen bei einer Designwellenlänge von 700 nm aufweist.
Lack wie in Anspruch 1 beansprucht, worin der Lack wenigstens ein Additiv umfasst, welches ausgewählt ist aus nicht-Interferenzmaterialien wie beispielsweise Aluminiumflocken, Ruß, Titandioxid, transparenten und nicht-transparenten Farbstoffen, transparenten Pigmenten einschließlich Eisenoxiden und Phthalocyanen, Mica-Pigmenten auf Interfernzbasis und stark reflektierenden Plättchen wie zum Beispiel MgF₂/Al/MgF₂ Plättchen.
Kollektion farbiger Dünnschichtplättchen mit Interferenz zur Verwendung in einem Medium zur Herstellung einer farbigen Beschichtung, wobei das Plättchen in der Kollektion eine erste und eine zweite parallele planare Außenfläche und eine Randstärke senkrecht zu der ersten und der zweiten parallelen planaren Außenfläche aufweist, wobei jedes der Plättchen eine metallische Reflexionsschicht mit einer ersten und einer zweiten reflektierenden Oberfläche aufweist, und eine mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz, die auf wenigstens einer der ersten und der zweiten reflektierenden Oberfläche angeordnet ist, wobei die mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz ein Paar von Schichten umfasst, das aus einer aus einem dielektrischen Material gebildeten dielektrischen Schicht und einer semi-opaken Metallschicht besteht, wobei das Paar so angeordnet ist, dass die dielektrische Schicht direkt an die metallische Reflexionsschicht anliegt und die semi-opake Metallschicht von der metallischen Reflexionsschicht weggerichtet ist, wobei jedes Plättchen ein Höhe-Breite-Verhältnis von wenigstens 2:1 für die längste Abmessung der ersten und der zweiten Außenfläche im Vergleich zu der Randstärke des Plättchens aufweist, wobei jedes Plättchen auf jeder Oberfläche eine maximale Abmessung im Bereich von 2–200 μm (2–200 Mikron) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnschichtplättchen bei einer Temperatur im Bereich von 200–300°C für eine Zeitspanne von 10 Minuten bis 24 Stunden ausgeheizt worden sind.
Farbiger Lack, umfassend ein polymeres Lackmedium, eine Vielzahl von farbigen, Dünnschichtplättchen mit Interferenz, die in dem polymeren Lackmedium verteilt sind, wobei jedes der Dünnschichtplättchen mit Interferenz eine erste und eine zweite parallele planare Außenfläche und eine Randstärke senkrecht zu der ersten und der zweiten parallelen planaren Außenfläche aufweist, wobei jedes der Plättchen eine metallische Reflexionsschicht mit einer ersten und einer zweiten reflektierenden Oberfläche und eine mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz umfasst, die auf der ersten und der zweiten reflektierenden Oberfläche angeordnet ist, wobei die mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz eine vollständige dielektrische Schichtung umfasst, wobei jedes Plättchen ein Höhe-Breite-Verhältnis von wenigstens 2:1 für die längste planare Abmessung der ersten und der zweiten Außenfläche im Vergleich zu der Randstärke des Plättchens aufweist, wobei jedes Plättchen auf jeder Oberfläche eine maximale Abmessung im Bereich von 2–200 μm (2–200 Mikron) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Plättchen bei einer Temperatur im Bereich von 200–300°C für eine Zeitspanne von 10 Minuten bis 24 Stunden ausgeheizt wurde.
Verfahren zur Herstellung hitzebehandelter farbiger mehrschichtiger Dünnschichtplättchen mit Interferenz, gebildet aus einer mehrschichtigen Dünnschichtkonstruktion mit Interferenz, umfassend eine metallische Reflexionsschicht mit einer ersten und einer zweiten reflektierenden Oberfläche, eine mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz sowohl auf der ersten als auch der zweiten reflektierenden Oberfläche, wobei die mehrschichtige Dünnschichtstruktur mit Interferenz ein Paar von Schichten umfasst, das aus einer aus einem dielektrischen Material gebildeten dielektrischen Schicht und einer semi-opaken Metallschicht besteht, wobei das Paar so angeordnet ist, dass die dielektrische Schicht direkt an die metallische Reflexionsschicht anliegt und die semi-opake Metallschicht von der metallischen Reflexionsschicht weggerichtet ist, wobei das Verfahren umfasst, Unterziehen der farbigen mehrschichtigen Dünnschichtstruktur mit Interferenz einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 200–300°C für eine Zeitspanne von 10 Minuten bis 24 Stunden, um eine hitzebehandelte farbige mehrschichtige Dünnschichtkonstruktion mit Interferenz herzustellen, welche im Vergleich zu einer farbigen mehrschichtigen Dünnschichtstruktur mit Interferenz, die nicht der Wärmebehandlung unterzogen worden war, eine verbesserte Beständigkeit aufweist.
Verfahren wie in Anspruch 14 beansprucht, worin die farbige mehrschichtige Dünnschichtkonstruktion mit Interferenz in Folienform vorliegt, wobei das Verfahren ferner einen Zerkleinerungsschritt der Konstruktion in Plättchen mit einer Größe von 2–200 μm (2–200 Mikron) hinsichtlich jeder Abmessung vor der Wärmebehandlung umfasst.