DE102007028842A1

DE102007028842A1 - Dunkle, IR-Strahlung reflektierende Pigmente, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE102007028842A1
Application number: DE102007028842A
Authority: DE
Inventors: Marco Dr. Greb; Michael GRÜNER; Thomas Dr. Schuster
Original assignee: ECKERT GmbH
Current assignee: Eckart GmbH
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-12-24
Also published as: WO2008155038A2; JP5684566B2; US20100242793A1; CN101688072B; KR20100050465A; CN101688072A; JP2010530448A; WO2008155038A3; EP2173819A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein IR-Strahlung reflektierendes Pigment, umfassend einen plättchenförmigen, metallischen IR-reflektierenden Kern, wobei der IR-Strahlung reflektierende Kern mit einer für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierend und im wesentlichen umhüllenden Beschichtung versehen ist und das IR-reflektierende Pigment im wesentlichen dunkel ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser Pigmente als auch deren Verwendung.

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen dunkle Pigmente, die IR-Strahlung zu reflektieren vermögen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Die Eigenschaft, IR-Strahlung zu reflektieren, spielt eine bedeutende Rolle bei dem Ziel, die thermische Erwärmung von Oberflächen zu reduzieren. So setzen sich Anstrichstoffe, Farben oder Lacke aus einer Reihe von Komponenten wie Lösungsmittel, Pigmente, Additive, Füllstoffe, usw. zusammen. Diese vermögen zumindest zum Teil elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, was z. B. bei Einwirkung von Sonneneinstrahlung zu einer zunehmenden Erwärmung des Anstrichs und des damit überzogenen Gegenstandes (z. B. Gebäudefassaden) führt.
Eine solche Aufwärmung wird insbesondere durch Zusatz farbgebender, dunkler Pigmente (z. B. Ruß) hervorgerufen, was auf die spezifisch hohen Absorptionsgrade sowohl im UV/Vis-Bereich als auch im IR-Spektralbereich zurückzuführen ist. Das Interesse an Pigmenten und mit diesen versetzten Applikationen wie z. B. Anstrichstoffen, die IR-Strahlung reflektieren können, liegt darin begründet, dass durch Reflexion der Wärmestrahlung eine Erwärmung des Gegenstandes signifikant reduziert werden kann.
Dunkle Pigmente zeigen im Vergleich zu hellen generell eine höhere Absorptivität im solaren Bereich, d. h. dem Spektralbereich von UV/Vis-IR-Strahlung. Damit tritt das Phänomen der Erwärmung durch eingestrahltes Sonnenlicht verstärkt auf. Aus diesem Grund stehen dunkle IR-reflektierende Pigmente im Mittelpunkt des Interesses z. B. für Anstrichstoffe im Bauwesen, Oberflächenbeschichtungen oder Farben und Lacke für Textilien
Ein anderes wichtiges Einsatzgebiet IR-reflektierender Pigmente ist die Verwendung für militärische Tarnfarben. So impliziert das Vermögen, IR-Strahlung zu reflektieren, ein erniedrigtes Absorptionsvermögen in diesem Spektralbereich, wodurch Objekte in ihrer IR-Signatur verändert werden können.
Die WO 2005/007754 A1 beschreibt ein IR-reflektierendes Pigment mit einem reflektierenden Kern, einem IR-transparenten Material als Teil- oder Gesamtbeschichtung an der Oberfläche. Der reflektierende Kern weist dabei eine Schichtdicke von weniger als 0,2 μm auf. Das IR-transparente Material umfasst ein unpolares oder schwach-polares organisches Polymer, dass wahlweise einen Farbstoff oder gefärbtes Material enthält.
Es handelt sich hierbei jedoch nicht um dunkle Pigmente. Nachteiligerweise sind die als Substrat zu verwendenen sehr dünnen Aluminiumpigmente nur über teure, aufwendige PVD-Verfahren zugänglich. Derartige Pigmente besitzen eine sehr hohe spezifische Oberfläche und wären, sofern dies überhaupt möglich sein sollte, nur sehr schwer gleichmäßig mit genügend hohen Mengen an dunklen Farbpigmenten einzufärben. Die Pigmente gemäß der Lehre der WO 2005/007754 A1 weisen ferner eine äußerst hohe Agglomerationsneigung auf.
Die WO 2006/085563 A1 beschreibt ein dunkles Farbpigment zur IR-Reflektion bestehend aus Mischoxiden mit Eisen und Cobalt als Hauptkomponenten und Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zn und Cu als Minderkomponente. Die beschriebenen Pigmente weisen eine Partikelgröße von 0.02–5 μm auf und einen L*-Wert < 30. Derartige Pigmente sind bereits in analoger Form kommerziell erhältlich. Die Fähigkeit IR-Strahlen effizient zu reflektieren, ist hier nur sehr eingeschränkt gegeben.
Die EP 1217044 B1 offenbart zusammengesetzte Pigmente, die IR-Strahlung reflektieren. Dabei handelt es sich um IR-Strahlung nicht-absorbierende, d. h. IR-transparente Farbmittel, d. h. mindestens einem organischen dunklen Farbpigment und einem Weißpigment (z. B. TiO₂, ZnO, usw.), das mit dem entsprechenden IR-transparentem organischen schwarzen Farbpigment umhüllt ist. Nachteilig ist hier, dass organische schwarze Farbpigmente in der Regel nicht lichtecht sind, Ferner ist nachteilig, dass die TiO₂-Partikel photoaktiv sind. Dies führt zur Zersetzung der organischen Farbpigmente bei Außenanwendungen. Zudem sind die offenbarten Pigmente sphärisch und daher aufgrund limitierter Reflexionsgeometrie in den Reflexionsgraden limitiert.
Aus der DE 1264654 ist bekannt, dass der organische Triphenylfarbstoff Kohlschwarz, niedergeschlagen auf einem anorganischen Träger, als Bestandteil zur Reflexion von IR-Strahlung in Tarnfarben eingesetzt werden kann.
Die US 6,468,647 B1 beschreibt einen Grundkörper mit einer äußeren metallischen Oberfläche, in die Farbpigmente mechanisch eingeschliffen werden. Nachteilig ist hier, dass bei den so hergestellten Pigmenten keine ausreichende Haftung der Farbpigmente gewährleistet ist.
Aus der US 4,011,190 sind schwarze Partikel mit einem metallischen Reflektorkern bekannt, die mit einem dunklen Material beschichtet sind, das eine hohe Absorption bzw. geringe Emission im solaren Wellenlängenbereich aufweist. Diese Art von Pigmenten wird zur selektiven Absorption von solarer Strahlung eingesetzt. Ziel der Verwendung dieser dunklen Pigmente ist nicht die Reflexion, sondern die Absorption zur gezielten Aufwärmung.
In der Schrift WO 2005/030878 A1 wird ein IR-Strahlung reflektierendes organisches dunkles Farbpigment offenbart, das sich anteilig aus substituierten Kupferphthalocyanin-Pigmenten und Perylentetracarbonsäurediimid-Pigmenten zusammensetzt. Nachteilig ist hier, dass organische Farbpigmente i. d. R. nicht langzeitstabil sind.
Aus der DE 195 01 307 A1 sind farbige Aluminiumpigmente bekannt, bei denen Farbpigmente in eine Metalloxidmatrix, die nach einem Sol-Gel-Verfahren hergestellt wird, eingebunden sind. Die dabei erhaltenen Aluminiumpigmente sind farbig, d. h. nicht dunkel, und ferner metallisch glänzend und dienen daher dekorativen Zwecken.
Die US 5,037,475 offenbart ebenfalls eingefärbte Metallpigmente, wobei Metallpigmente mit Farbpigmenten belegt sind. Diese metallischen und gefärbten Pigmente werden zur Herstellung heller Farben, Druckfarben oder Kunststoffe verwendet. Die Anbindung der Farbpigmente erfolgt hier zum einen über eine thermisch polymerisierte, ungesättigte mehrfach funktionelle Carbonsäure und zum anderen über einen Kunststoffüberzug. Nachteilig ist ebenfalls, dass die so hergestellten eingefärbten Aluminiumpigmente ein deutlich metallisches und mithin glänzendes Erscheinungsbild aufweisen.
Auch aus der WO 91/04293 sind ebenfalls farbige und metallisch glänzende Metallpigmente bekannt.
Die DE 40 35 062 A1 offenbart ein IR reflektierendes Substrat, welches mit einer Lackschicht, die weiße, graue, schwarze oder bunte Pigmente enthalten kann, beschichtet ist. Hier ist stets eine Mischung aus Metallpigmenten und Farbpigmenten beschrieben. Diese weisen den Nachteil auf, das die beiden Pigmente bei bestimmten Anwendungen separieren können.
Die Erzeugung dunkler oder schwarzer IR-Strahlung reflektierende Pigmente stellt eine besondere Herausforderung dar: Sonnenlicht, das als Strahlung bis zur Erdoberfläche reicht, lässt sich im wesentlichen in drei Teilbereiche aufteilen: 3% der auf der Oberfläche ankommenden Energie decken den UV-Spektralbereich (295–400 nm) ab, nahezu 50% den visuellen Bereich (400–700 nm) und 47% den NIR-Bereich (700–2500 nm). Der MIR- und FIR-Bereich über > 2500 nm trägt nur geringe Anteile am Sonnenlicht bei.
Dunkle Pigmente weisen per se hohe Absorptionsgrade im UV/VIS-Spektralbereich auf, sie bedingen eine erhöhte Energieabsorption und unterstützen dadurch eine erhöhte thermische Erwärmung des pigmentierten Materials.
Pigmente, die effizient IR-Strahlung reflektieren und dadurch eine thermische Erwärmung von Materialien hemmen, bergen ein großes Potential und sind sehr interessant. Beispielsweise kann durch entsprechend pigmentierte Fassadenfarbe, wie z. B. bei Dachbeschichtungen,), eine Reduktion der Erwärmung von Gebäuden bei Sonneneinstrahlung herbeigeführt werden. Dies würde erhebliche Energieeinsparungen im Gebäudebereich mit sich bringen. Durch eine verminderte Gebäudeaufheizung müsste z. B. weniger Energie zur Klimatisierung aufgebracht werden, was erhebliche Kosten- und Rohstoffersparnisse zur Folge hätte. Mit den durch die mögliche reduzierte Erwärmung bedingten Einsparungen gehen weitere Vorteile einher wie eine erhöhte Materiallebensdauer. So würden sich beispielsweise der Materialverschleiß durch reduzierte Energieabsorption oder wärmebedingte Ausdehnung und Kontraktion ebenfalls signifikant erniedrigen.
Im militärischen Bereich sind IR-reflektierende Pigmente, bei denen kein Ausbluten stattfindet, sehr gefragt. Dies gilt insbesondere für den Einsatz in Textilien, bei denen die IR-Strahlung reflektierenden Pigmente dunkle, unauffällige Tarnfarben besitzen müssen.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, Pigmente bereitzustellen, die in der Lage sind, effizient IR-Strahlung zu reflektieren. Dabei sollen die Pigmente weitgehend deckend sein, jedoch keinen dekorativen Metalleffekt aufweisen, insbesondere nicht metallisch glänzend sein. Ferner sollen die Pigmente im Anwendungsmedium nicht separieren, d. h. dunkler Farbeffekt, hohe IR-Reflexion und Fehlen von dekorativem Metalleffekt sollen stets aneinander gekoppelt sein. Ferner soll ein korrosionsstabiles Pigment bereitgestellt werden, dass beispielsweise in wässrigen Farb- und Lacksystemen Verwendung finden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch Bereitstellung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigmentes, umfassend einen plättchenförmigen, metallischen IR-reflektierenden Kern gelöst, wobei der IR-Strahlung reflektierende Kern mit einer für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierenden und im wesentlichen umhüllenden Beschichtung versehen ist und das IR-reflektierende Pigment im wesentlichen dunkel ist.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 18 angegeben.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigmentes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 gelöst, wobei ein plättchenförmiger, metallischer IR-Strahlung reflektierender Kern mit einer für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierenden und dunklen Beschichtung umhüllt wird.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 20 bis 23 angegeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch die Verwendung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigments nach einem der Ansprüche 1 bis 18 in Farben, Lacken, Druckfarben, Sicherheitsdruckfarben, Textilien, militärischen Anwendungen oder Kunststoffen gelöst.
Ebenfalls wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Beschichtungszusammensetzung gelöst, wobei die Beschichtungszusammensetzung ein IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der Ansprüche 1 bis 18 enthält.
Eine bevorzugte Weiterbildung ist in Unteranspruch 26 angegeben.
Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung auch durch einen beschichteten Gegenstand gelöst, wobei der Gegenstand mit einem IR-Strahlung reflektierenden Pigment nach einem der Ansprüche 1 bis 18 oder einer Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 25 oder 26 beschichtet ist.
Die materialspezifische Eigenschaft der meisten Metalle, IR-Strahlung zu reflektieren, ist seit langem bekannt, so werden Aluminiumpigmente zur Reflexion von IR-Strahlung verwendet.
Es wurde nun überraschend festgestellt, dass es möglich ist, durch eine geeignete Beschichtung der Pigmente, den metallischen Kern so zu umhüllen oder einzukapseln, dass einerseits das typische metallische Aussehen, d. h. Metallglanz, Sparkle, Hell-Dunkel-Flop (Metallic-Flop), effizient unterdrückt werden kann und sich dabei im wesentlichen dunkle Pigmente erhalten lassen, unter Erhalt eines ausgeprägten Reflexionsvermögen im IR-Spektralbereich. Die Pigmente behalten diese Eigenschaften auch nach der Dispergierung im Anwendungsmedium bei, da die dunkle Beschichtung fest mit dem metallischen IR-reflektierenden Kern verbunden ist.
Die Erfinder haben überraschend festgestellt, dass das metallische Reflexionsvermögen von plättchenförmigen metallischen Kernen oder Substraten effektiv zur Reflexion von IR-Strahlung genutzt und zugleich der metallische Glanz, Sparkle und Flop unterdrückt werden kann. Zunächst war erwartet worden, dass entweder der metallische Glanz, Sparkle und Flop nicht unterdrückt werden kann oder anderenfalls das IR-Reflexionsvermögen signifikant beeinträchtigt wird. Überraschenderweise ist es jedoch möglich, bei metallischen Substraten, wie Metalleffektpigmenten, die für sie typischen Eigenschaften, wie metallischer Glanz, Sparkle und Flop zu unterdrücken, ohne das IR-Reflexionsvermögen wesentlich zu beeinträchtigen.
Die erfindungsgemäßen Pigmente können je nach Beschichtung unterschiedliche dunkle und insbesondere nichtglänzende, Farben aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Pigmente können in farblosen Applikationen zum Einfärben verwendet werden, so dass entsprechend dunkel-gefärbte Volltöne erhalten werden. In gefärbten Anwendungen können die erhaltenen Pigmente auch zum Abtönen verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Pigmente weisen weitgehend keinen dekorativen Metalleffekt mehr auf. Unter einem dekorativen Metalleffekt werden im Rahmen dieser Erfindung typische Eigenschaften von Metalleffektpigmenten wie der metallische Glanz, Sparkle und Hell-Dunkel-Flop verstanden. Diese Eigenschaften werden im folgenden weiter definiert.
Unter dunkel wird im Sinne der Erfindung verstanden, wenn das erfindungsgemäße Pigment in einem pigmentierten, deckend-applizierten Nitrocellulose-Lack (NC-Lack) einen L*-Wert (CIELAB Farbmetrik, diffuse Farbmessung über alle Raumwinkel mittels Integrationskugel mit Minolta-Gerät CR-410) von L* < 50, bevorzugt L* < 45 und besonders bevorzugt L* < 40 aufweist.
Metalleffektpigmente weisen einen typischen Hell-Dunkel-Flop auf. Zur Beurteilung dieser Eigenschaft wird im Gegensatz zur diffusen Messung eine Messung über verschiedene Raumwinkel herangezogen. Die erfindungsgemäßen Pigmente zeigen eine weitgehend winkelunabhängige Helligkeit, d. h. weisen keinen signifikanten Helligkeitsflop auf.
Der Helligkeitsflop ist dabei von DuPont nach folgender Formel festgelegt (A. B. J. Rodriguez, JOCCA, (1992 (4)) S. 150–153):
Der Flopindex gibt den charakteristischen Helligkeitsflop insbesondere von Metalleffektpigmenten wieder.
Die erfindungsgemäßen Pigmente besitzen in einem entsprechend pigmentierten und deckend-applizierten NC-Lack einen Helligkeitsflop von 0 bis 2, bevorzugt von 0,01 bis 2 und besonders bevorzugt von 0,05 bis 1,0.
Diese äußerst geringen Werte zeigen, dass der beispielsweise bei Metalleffektpigmenten sonst so typische Helligkeitsflop mit einem Flopindex in einem Bereich von ca. 4 bis 25 bei den erfindungsgemäßen Pigmenten vollständig oder weitgehend unterdrückt ist.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Pigmentes wird ein plättchenförmiger, metallischer IR-reflektierender Kern mit im optischen Wellenlängenbereich absorbierenden, also dunklen Farbpigmenten, im wesentlichen gleichmäßig beschichtet. Unter einem plättchenförmigen Kern wird im Sinne der Erfindung ein Plättchen mit einem Formfaktor, also dem Verhältnis von mittlerer Größe zu mittlerer Dicke, von 5 bis 500, bevorzugt von 10 bis 200 und besonders bevorzugt von 20 bis 150 verstanden. Plättchenförmige Kerne oder Substrate besitzen im Gegensatz zu kugeligen oder ellipsoiden Formen die größte IR-Reflexion bei gleichzeitig geringstem Materialverbrauch. Plättchenförmige Pigmente weisen zu großen Teilen gleichgerichtete Reflexionsflächen auf.
Die plättchenförmigen Metallpigmente sind sowohl für das optische Licht als auch für IR-Strahlung opak. Auch auf nicht ebenen Untergründen bewirken plättchenförmige Metallpigmente die effektivste gerichtete und/oder diffuse Reflexion einfallender IR-Strahlung.
Als plättchenförmige Metallpigmente werden bevorzugt plättchenförmige Pigmente aus Aluminium, Kupfer, Zink, Zinn, Titan, Eisen, Silber und/oder Legierungen dieser Metalle genommen. Besonders bevorzugt sind Aluminium und Legierungen des Aluminiums aufgrund von deren äußerst hohen IR-Reflexion und der leichten Verfügbarkeit dieser Metallpigmente.
Die Größe, also die Dimensionen der Länge und Breite, der plättchenförmigen Metallpigmente, liegen vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 250 μm und bevorzugt von 10 bis 200 μm.
Der Mittelwert der Größen, d. h. der Länge bzw. Breite der plättchenförmigen Substrate wird als d₅₀-Wert der volumengemittelten Summendurchgangsverteilung dargestellt. Diese wird üblicherweise durch Laserbeugungsmethoden ermittelt.
Der d₅₀-Wert der plättchenförmigen, metallischen Substrate liegt vorzugsweise in einem Bereich von 25 bis 150 μm und bevorzugt von 30 bis 80 μm. Diese Werte werden mit einem Cilas 1064-Gerät der französischen Firma Cilas ermittelt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, relativ grobkörnige Metallpigmente als Substrate zu verwenden. Bei d₅₀-Werten unterhalb von 25 μm sind die Pigmente aufgrund ihrer hohen spezifischen Oberfläche mit dunklen Pigmenten nur schwer oder gar nicht gleichmäßig zu beschichten. Die IR-Reflexion nimmt auch nicht weiter zu, da zunehmend die Größe der Pigmente die der einstrahlenden Wellenlängen erreicht. Oberhalb eines d₅₀-Wertes von 150 μm wiederum nimmt die Tendenz zu einem metallischen Sparkleeffekt deutlich zu. Ferner lassen sich derart grobe Pigmente nur noch schwer in viele Anwendungssysteme einarbeiten.
Die mittlere Dicke der plättchenförmigen Metallpigmentkerne liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,25 bis 4 μm, bevorzugt von 0,3 bis 3 μm und besonders bevorzugt von 0,4 bis 2 μm.
Unterhalb von 0,25 μm mittlerer Pigmentkerndicke ist die spezifische Oberfläche der plättchenförmigen Kerne oder Substrate zu hoch, um eine gleichmäßige Beschichtung mit dunklen Farbpigmenten zuzulassen. Bei einer mittleren Dicke oberhalb von 4 μm ist der Metallkern so dick, dass sich der Anteil des Metallkernes und damit auch das IR-Reflexionsvermögen im erfindungsgemäßen Pigment zu gering ist, dass kein effektives IR-Reflexionsvermögen mehr erreicht wird.
Die mittlere Pigmentdicke kann durch Auszählung der Dicken im REM oder durch Spreitung auf einer Wasseroberfläche in üblicher, dem Fachmann bekannten Weise ermittelt werden.
Die plättchenförmigen Kerne oder Substrate, vorzugsweise Metalleffektpigmente, weisen vorzugsweise spezifische BET-Oberflächen von ca. 0,2 bis ca. 5 m²/g auf. Metallpigmente oder Metalleffektpigmente mit einer Länge bzw. Breite unter 3 μm haben eine zu große spezifische Oberfläche und können nicht mehr hinreichend deckend mit dunklem Farbpigment beschichtet werden. Zudem wird von plättchenförmigen Kernen oder Substraten dieser Größe die IR-Strahlung nicht mehr optimal reflektiert, da diese bereits kleiner als die Wellenlänge des zu reflektierenden IR-Lichtes sind. Außerdem lassen sich diese Metallpigmente oder Metalleffektpigmente aufgrund ihrer hohen spezifischen Oberfläche nicht mehr vollständig mit dunklen Pigmenten belegen oder diese entsprechend in eine Beschichtung einbinden. Oberhalb einer Größe, also Länge bzw. einer Breite, von 250 μm ist die durch die Pigmente erreichte spezifische Deckung hinsichtlich des IR-reflektierenden Metallanteils und damit die IR-Reflexion, beispielsweise in einer Farbe oder einem Lack, zu gering. Außerdem kann man Pigmente mit Größen von mehr als 250 μm schon sehr deutlich mit dem Auge als Partikel wahrnehmen, was unerwünscht ist.
Die plättchenförmigen metallischen Kerne oder Substrate bzw. Metallpigmente können in einer bereits passivierten Form vorliegen. Beispiele hierfür sind mit SiO₂ beschichtete Aluminiumpigmente (Hydrolan^®, PCX oder PCS, Fa. Eckart) oder chromatierte Aluminiumpigmente (Hydrolux^®, Fa. Eckart). Bei Verwendung derart passivierter bzw. gegenüber Korrosion geschützter Substrate sind maximale Stabilitäten hinsichtlich der Gasungsstabilität in einer wässrigen Farbe, insbesondere Dispersionsfarbe, wie eventuell auch der Korrosionsstabilitäten im Außenbereich gegeben.
Die IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierende und den plättchenförmigen Kern im wesentlichen umhüllenden Beschichtung umfasst bevorzugt dunkle Farbpigmente und eine Matrix.
Hierbei können die dunklen Farbpigmente in, auf und/oder unter der Matrix angeordnet sein. In jedem Fall werden die dunklen Farbpigmente durch die oder in der Matrix auf dem plättchenförmigen Kern fixiert. Bevorzugt werden die dunklen Farbpigmente von der Matrix weitgehend umhüllt bzw. in der Matrix eingebettet, sind also von dieser umschlossen. Die dunklen Farbpigmente können jedoch auch auf der Matrix angeordnet und beispielsweise über elektrostatische Kräfte mit der Matrix auf der Pigmentoberfläche fixiert sein.
Gemäß einer bevorzugten Variante umhüllt die Matrix samt den dunklen Farbpigmenten den plättchenförmigen Metallkern vorzugsweise gleichmäßig. Diese vorzugsweise umhüllende Matrix schützt den Kern ferner vor dem korrosiven Einfluss von Wasser oder Atmosphärilien.
Unter einer im wesentlichen umhüllenden Beschichtung wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass der IR-reflektierende plättchenförmige Kern so von der Beschichtung umhüllt ist, dass der Kern bei einem Betrachter keinen wahrnehmbaren glänzenden Sinneseindruck hervorruft. Des weiteren ist der Grad der Umhüllung so weitgehend, dass bei einem korrosionsanfälligen metallischen IR- reflektierenden Kern, beispielsweise bei Aluminiumplättchen, das Auftreten von Korrosion unterdrückt oder vermieden wird.
Durch die gleichmäßige Beschichtung des IR-reflektierenden Kerns mit im optischen Wellenlängenbereich deckenden und absorbierenden, dabei weitgehend dunklen und IR-Strahlung gering absorbierenden Farbpigmenten erhält das erfindungsgemäße Pigment insgesamt ein weitgehend dunkles Aussehen. Der vom IR-reflektierenden Kern herrührende optische Effekt wird dabei weitgehend, vorzugsweise vollständig, unterdrückt. Aufgrund der geringen IR-Absorption der aufgebrachten dunklen Farbpigmente wird überraschenderweise ein hoher IR-Reflexionsgrad bei dem erfindungsgemäßen Pigment erhalten Im Rahmen dieser Erfindung sind unter "optische Eigenschaften" oder "optischer Effekt" immer jene dem menschlichen Auge sichtbaren Eigenschaften der IR-Strahlung reflektierenden Pigmente gemeint. Diese Eigenschaften werden physikalisch im wesentlichen von den optischen Eigenschaften im Wellenlängenbereich von ca. 400 bis ca. 800 nm bestimmt.
Unter dunkel wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die erfindungsgemäßen Pigmente große Bereiche des sichtbaren Lichtes absorbieren und dadurch dem menschlichen Betrachter als dunkel erscheinen.
Unter IR-Strahlung gering absorbierenden dunklen Farbpigmenten werden solche verstanden, die eine im wesentlichen geringe Absorption im IR-Spektralbereich, somit im wesentlichen eine IR-Transparenz und/oder ein IR-Reflexionsvermögen aufweisen. Bevorzugt sind dunkle Farbpigmente, vorzugsweise in Form von Partikeln, die im Wellenlängenbereich des NIR-Spektralbereiches (0,8 bis 2,5 μm) geringe Absorptionen aufweisen und somit NIR niedrig absorbierend sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den dunklen, im IR-Bereich gering absorbierenden dunklen, bevorzugt schwarzen und/oder braunen, Farbpigmenten um Partikel mit einer mittleren Primärkorngröße von 10 nm bis 1000 nm, bevorzugt von 20 bis 800 nm, weiter bevorzugt von 30 nm bis 400 nm.
Unterhalb von 10 nm mittlerer Primärkorngröße sind die dunklen Farbpigmente zu feinteilig, um gleichmäßig auf die Metallpigmentsubstratoberfläche aufgebracht werden zu können, so dass die dekorativen Effekte des metallischen Kernes (Glanz, Flop etc.) wirksam unterdrückt werden. Oberhalb von 1000 nm ist die spezifische Deckung und damit die Wirkung der dunklen Pigmente zu gering, so dass ebenfalls die optischen Eigenschaften des metallischen Kernes wieder zu stark zutage treten.
Die dunklen Farbpigmente können beispielsweise aus der Gruppe der komplexen anorganischen Buntpigmenten wie Spinellmischphasen, Eisenoxiden, Eisen-Mangan-Mischoxiden ausgewählt werden. Bei den Mischphasenpigmenten handelt es sich vorzugsweise um Kupfer-Chrom-Spinelle vom Typ CuCr₂O₄, Chromeisenschwarz Cr₂O₃(Fe), Chromeisenbraun (Fe, Cr)₂O₃ und/oder (Zn, Fe)(Fe, Cr)₂O₄. Es kann sich jedoch auch um dunkle organische Farbpigmente aus der Gruppe der Perylene, wie z. B. Paliogen Schwarz oder Lumogen, (Fa. BASF, Deutschland), handeln oder aus Mischungen all dieser hier exemplarisch aufgeführten Pigmente bestehen.
Bevorzugt weisen die dunklen Farbpigmente im IR-Bereich ein geringes Absorptionsvermögen auf, derartige Farbpigmente werden auch als "cold-IR-Pigmente" bezeichnet.
Besonders bevorzugt werden Spinell-Mischphasenpigmente oder Perylene verwendet, wie sie beispielsweise von den Firmen Ferro, USA, und Shepherd, USA, bzw. BASF, Deutschland, vertrieben werden. Vor allem die Spinell-Mischphasenpigmente weisen den Vorteil sehr hoher chemischer und thermischer Stabilitäten auf.
Die Menge des verwendeten dunklen Farbpigmentes, welches in die Beschichtung ein- bzw. aufgebracht wird, ist abhängig von der Art, Größe und vor allem von der spezifischen Oberfläche des IR-reflektierenden plättchenförmigen metallischen Kerns. Unter der spezifischen Oberfläche des IR-reflektierenden Kerns wird die Oberfläche des IR-reflektierenden Kerns pro Gewicht verstanden. Die spezifische Oberfläche des IR-reflektierenden Kerns wird mit der bekannten BET-Methode ermittelt.
Um eine genügend starke dunkle Abdeckung bei den erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Pigmente zu gewährleisten, weisen diese vorzugsweise dunkle Farbpigmente in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt von 30 bis 70 Gew.-% und besonders bevorzugt von 40 bis 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht des gesamten erfindungsgemäßen IR-reflektierenden Pigmentes, auf.
Bei Mengen von unter 20 Gew.-% an dunklen Farbpigmenten kann die gewünschte dunkle Abdeckung der IR-reflektierenden Pigmente zu gering sein, wodurch die IR-reflektierenden Pigmente metallisch wirken können, was nicht erwünscht ist. Bei Mengen von mehr als 80 Gew.-% kann es zu einer zu geringen IR-Reflexion kommen, da der Anteil des IR-reflektierenden Kerns, bezogen auf das gesamte Pigment, zu gering sein kann. Um mit letzteren Pigmenten eine gute IR-Reflexion in beispielsweise einer Farbe oder Lack zu erhalten, muss dieses Medium entsprechend hoch pigmentiert werden. Eine hohe Pigmentierung d. h. ein hoher Gehalt von erfindungsgemäßem Pigment in dem Applikationsmedium, führt einerseits zu hohen Herstellungskosten. Andererseits kann es auch zu Überpigmentierungen und damit zu schlechten anwendungstechnischen Eigenschaften der Farbe oder des Lackes kommen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen werden pro 1 m² Oberfläche des plättchenförmigen IR-reflektierenden Metallkerns vorzugsweise 0,3 bis 10 g, bevorzugt 0,5 bis 7 g, weiter besonders bevorzugt 0,7 bis 3 g und besonders bevorzugt 1,0 bis 2,5 g des dunklen Pigmentes auf das vorzugsweise plättchenförmige Metallpigment bzw. den plättchenförmigen metallischen Kern aufgebracht.
Unterhalb von 0,3 g/m² Substratoberfläche kann die Belegung des vorzugsweise plättchenförmigen Metallpigmentes mit dem oder den dunklen Farbpigmenten) zu gering sein, um einen befriedigenden Dunkeleffekt zu geben. Oberhalb von 10 g/m² ist der Dunkeleffekt praktisch gesättigt und der Anteil des IR-reflektierenden Kerns am Gesamtpigment kann zu gering sein, so dass ein solches erfindungsgemäßes Pigment gegebenenfalls kein ausreichendes IR-Reflexionsvermögen mehr aufweist.
Sonnenlicht, das als Strahlung bis zur Erdoberfläche reicht, lässt sich, wie bereits einleitend erwähnt, in drei Teilbereiche aufteilen: 3% der auf der Oberfläche ankommenden Energie decken den UV-Spektralbereich (295–400 nm) ab, nahezu 50% den visuellen Bereich (400–800 nm) und 47% den IR-Bereich (800–2500 nm).
Da dunkle insbesondere Materialien i. d. R. den UV- und visuellen Bereich nahezu komplett absorbieren, kann theoretisch ein komplett IR-Strahlung reflektierendes schwarzes Material maximal 47% der solaren Strahlung reflektieren.
Das Reflexionsvermögen solarer Strahlung von Materialien kann mittels der ASTM-Norm E903 bestimmt werden. Der solare Reflexionsgrad wird dabei bestimmt aus einem gegen einen Gold-Standard gemessenen Reflexionsgrad über den Wellenlängenbereich 300 bis 2500 nm, gewichtet über die spektrale Intensitätsverteilung der solaren Strahlung.
In Anlehnung an die ASTM-Norm E903 wurde für die erfindungsgemäßen Pigmente wie folgt vorgegangen:
Unter der Annahme, dass im wesentlichen dunkle oder schwarze Pigmente im UV/Vis-Spektralbereich (295–800 nm) die Strahlung nahezu komplett absorbieren, wird der UV/Vis-Bereich (295–800 nm) vernachlässigt und ein solarer NIR-Reflexionsgrad ρ_NIR(Solar)(λ) (s. Gleichung 1) für den Wellenlängenbereich 800–2500 nm definiert. Dieser ergibt sich aus einem ermittelten NIR-Reflexionsgrad ρ_NIR(λ) (s. Gleichung 2), gewichtet über den Anteil der spektralen Intensitätsverteilung der solaren Strahlung im NIR-Bereich E_NIR(λ) (800–2500 nm).
An einem Beispiel gefasst, bedeutet dies, dass z. B. eine Probe mit einem hier definierten solaren NIR-Reflexionsgrad ρ_NIR(Solar)(λ) von 36%, die auf der Erde ankommenden solaren NIR-Strahlung im Bereich von 800–2500 nm zu 36% zu reflektieren vermag. Unter der Annahme, dass durch schwarze Pigmente im UV/Vis-Spektralbereich nahezu kein Anteil reflektiert wird, würden 36% der anteilig 47% aus dem NIR-Bereich der solaren Strahlung reflektiert, d. h. rund 17% der gesamten solaren Strahlung könnten reflektiert werden.
Das Reflexionsvermögen der erfindungsgemäßen Pigmente in Applikationen kann wie folgt bestimmt werden: Mit Hilfe eines FT-NIR-Spektrometers MPA-R der Firma Bruker kann mittels einer Ulbricht-Integrationskugel (Goldoberfläche) die diffuse Reflexion über alle Raumwinkel gemessen. Dazu wird ein Goldstandard mit aufgerauter Oberfläche gegen einen absoluten Schwarzstandard gemessen. Eine Probe wird gegen den Schwarzstandard gemessen und anschließend gegen die Werte der Goldprobe ins Verhältnis gesetzt. Daraus ergibt sich für jede Wellenlänge im NIR-Bereich (800–2500 nm) ein entsprechender Reflexionsgrad (prozentual normiert auf die maximale Reflexion des Goldstandards), der nach Gleichung (1) wellenlängenabhängig gegen die solare Strahlung gewichtet wird.
Die erfindungsgemäßen Pigmente weisen in opaken Lackapplikationen nach obiger Bestimmung bei 298 K einen solaren NIR-Reflexionsgrad ρ_NIR(Solar)(λ) von wenigstens 15%. Weiter bevorzugt weisen die IR-Strahlung reflektierenden Pigmente einen Reflexionsgrad von mehr als 25% und ganz bevorzugt von mehr als 30% auf. Das bedeutet bei einem solaren NIR-Reflexionsgrad von 30%, dass 30% des NIR-Anteils der solaren Strahlung im Bereich von 800 bis 2500 nm reflektiert werden.
Um die Absorption der im wesentlichen gering absorbierenden, vorzugsweise nicht absorbierenden, und im wesentlichen, vorzugsweise vollständig, umhüllenden Beschichtung näher zu charakterisieren, kann der oben beschriebene NIR-Absorptionsgrad α_NIR(Solar)(λ)_Beschichtung eines erfindungsgemäßen, beschichteten Pigmentes wie folgt aus den solaren Reflexionsgraden ermittelt werden (Gleichung 3):
Der entsprechend Gleichung 3 definierte Wert α_NIR(Solar)(λ)_Beschichtung wird im Rahmen dieser Erfindung als "NIR-Absorptionsgrad Beschichtung" bezeichnet. Das errechnete Verhältnis beträgt bevorzugt < 0,6, bevorzugt < 0,3 und besonders bevorzugt < 0,2. Je geringer der Absorptionsgrad der Beschichtung, desto weniger wird die optimale NIR-Reflexion des unbeschichteten Metallkerns durch die Beschichtung gemindert.
Unter einer im wesentlichen oder weitgehend transparenten und im wesentlichen, vorzugsweise vollständig, umhüllenden Beschichtung werden solche Beschichtungen verstanden, bei denen das erfindungsgemäße IR-Strahlung reflektierende Pigment die oben genannten Eigenschaften hinsichtlich seines IR-Reflexionsgrades aufweist. Die im wesentlichen oder weitgehend im NIR gering absorbierende umhüllende Beschichtung weist dabei vorzugsweise das dunkle Erscheinungsbild verbessernde oder hervorrufende dunkle Farbpigmente auf.
Die verwendeten dunklen Farbpigmente können auch oberflächenbehandelt sein und z. B. mit Metalloxiden beschichtet und/oder durch oberflächenaktive Substanzen wie Dispergierhilfsmittel, Tenside, organische Polymere modifiziert sein oder mit diesen zusammen vorliegen. Insbesondere können die dunklen Farbpigmente mit Metalloxid(en), beispielsweise SiO₂, umhüllt oder von diesen eingekapselt sein.
Die erfindungsgemäßen Pigmente besitzen vorzugsweise im spektralen IR-Bereich von 800 nm bis zu einer Obergrenze von 1.500 nm, weiter bevorzugt bis 2.500 nm, noch weiter bevorzugt bis 15.000 nm und besonders bevorzugt bis 25.000 nm ein signifikantes Reflexionsvermögen.
Der Wellenlängenbereich im NIR-Bereich von 800–1.500 nm bzw. von 800–2.500 nm ist entscheidend bei der Betrachtung einer thermischen Erwärmung von Objekten.
Dieser Bereich ist der energiereichere Teil der Wärmestrahlung, bei dem die eingestrahlte Sonnenstrahlung relativ hoch ist und der mit einer thermischen Erwärmung korrelierbar ist.
Um dies zu verdeutlichen, wurden die hier errechneten solaren NIR-Reflexionsgrade von den in den Beispielen angeführten Pigmenten (vgl. Tabelle 1 und 1) mit den erhaltenen Oberflächentemperaturen von lackierten ABS-Panels (nach 30 min. Bestrahlung mit einem 500 W-Strahler) korreliert und in 1 aufgetragen.
Entsprechende NIR-Reflexions-Spektralkurven von in den Beispielen angegeben Pigmenten sind als Spritzlackapplikationen auf schwarzen ABS-Panels in 2 und 3 angegeben.
Hohe Reflexionsgrade in über den gesamten IR-Bereich, d. h. von 800 nm bis 15.000 nm bzw. bis 25.000 nm, sind insbesondere für IR-Tarnfarben von besonderem Interesse.
Die erfindungsgemäßen Pigmente zeigen sowohl ein hohes Reflexionsvermögen im NIR-Bereich (vgl. 2 und 3, gemessen als Lackapplikation auf schwarzen ABS-Panels) als auch signifikante Reflexionsgrade im MIR-Bereich (vgl. 4 und 5, gemessen als 1,5%ige Pulverschüttung in KBr).
Ein Charakteristikum insbesondere von Effektpigmenten ist der hohe Glanz einer Farb- oder Lackbeschichtung, die die Effektpigmente enthalten. Da die erfindungsgemäßen Pigmente diese charakteristischen optischen Glanzeigenschaften der Effektpigmente nicht mehr zeigen, besitzen die Lackabzüge sehr geringe Glanzwerte.
Als Kriterium wird hier der Glanz bei 60° der mit einem Trigloss-Gerät der Fa. Byk-Gardner, Deutschland gemäß Herstellerangaben gemessen wurde, herangezogen. Die erfindungsgemäßen Pigmente besitzen in einer entsprechend pigmentierten und deckend-applizierten NC-Lackabzug einen Glanz von 0,1 bis 2, bevorzugt von 0,2 bis 1 Einheiten. Üblicherweise liegt der Glanz bei Effektpigmenten in einem Bereich von ca. 30 bis 160, was zeigt, dass der für Metalleffektpigmente typische metallische Glanz bei den erfindungsgemäßen Pigmenten wirksam unterdrückt ist.
Die Matrix der für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierenden Beschichtung, welche sowohl den Kern als auch die dunklen Pigmente weitgehend, vorzugsweise vollständig, umhüllt, ist optisch weitgehend. Die Matrix umfasst oder besteht vorzugsweise aus Metalloxiden und/oder einem oder mehreren organischen Polymeren und/oder Bindemittel(n). Die dunklen Pigmente können auch auf der im wesentlichen, vorzugsweise vollständig, umhüllenden Beschichtung oder Matrix aufgebracht sein. Die Matrix ist vorzugsweise weitgehend farblos, um den durch die auf- oder eingebrachten dunklen Farbpigmente erzeugten visuellen Effekt nicht zu beeinträchtigen.
Unter weitgehend farblos wird erfindungsgemäß verstanden, dass die Metalloxide und/oder organischen Polymere und/oder Bindemittel keine wesentliche Eigenfärbung aufweisen, die nicht von dem durch die dunklen Farbpigmente erzeugten Farbeffekt überdeckt werden kann.
Wenn der Kern aus einem plättchenförmigen Metallpigment besteht, so ist das weitgehend farblose Matrixmaterial bevorzugt ein Metalloxid, da auf diese Weise der Kern sehr gut vor Korrosion geschützt werden kann. Das für das Matrixmaterial zu verwendende Metalloxid sowie die Menge desselben werden insbesondere unter dem Gesichtspunkt ausgewählt, dass das erfindungsgemäße Pigment möglichst wenig IR-Strahlung absorbiert. Jegliche IR-Absorption der erfindungsgemäßen Pigmente führt zu einer verminderten IR-Reflexion und schwächt damit die gewünschte Wirkung der erfindungsgemäßen Pigmente. Das Matrixmaterial bewirkt eine Haftung der Farbpigmente auf dem IR-Strahlung reflektierenden Kern, so dass die dunklen Farbpigmente auch nach der Dispergierung das Applikationsmedium weitgehend auf den IR-Strahlung reflektierenden Kern haften bleiben. Erst diese zuverlässige Anbindung ermöglicht die Unterdrückung der Effektpigment-typischen optischen Erscheinungen und ermöglicht das weitgehend dunkle Aussehen, was durch eine reine Abmischung von Metalleffektpigment und dunklem Farbpigment nicht zu erreichen ist. Zudem ist durch die zuverlässige Kopplung von dunklem Farbpigment und IR-Strahlung reflektierendem Pigment eine Separierung derselben ausgeschlossen, wodurch zuverlässig die metalleffekttypischen Effekte, wie Glanz, Sparkle und/oder Flop, unterdrückt werden.
Beispiele für sehr geeignete Metalloxide sind Siliciumdioxid und oder teilhydratisiertes Silicumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Boroxid, Borhydroxid, Zirkoniumoxid oder deren Mischungen. Besonders bevorzugt ist Siliciumdioxid.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen werden als Matrixmaterial ein oder mehrer organische Polymere und/oder Bindemittel verwendet. Hier sind besonders bevorzugt jene Polymere, die auch als Bindemittel in Lacken, Farben oder Druckfarben eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Polyurethane, Polyester, Polyacrylate und/oder Polymethacrylate. Es hat sich gezeigt, dass sich die erfindungsgemäßen Pigmente sehr gut in Bindemittel einarbeiten lassen, wenn die organische Beschichtung und das Bindemittel sehr ähnlich zueinander oder identisch sind.
Die Bindemittel weisen weiterhin bevorzugt eine Glasübergangstemperatur oberhalb von 75°C und weiter bevorzugt oberhalb 90°C auf. Dadurch ist die Matrix bei Raumtemperatur derart fest, das eine Ablösung von in der Matrix enthaltenen dunklen Farbpigmente nicht erfolgt.
Die optisch weitgehend farblose Matrix ist vorzugsweise in einem Anteil von 2 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des gesamten Pigments vorhanden. Bevorzugt beträgt der Anteil 5 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt 6 bis 15 Gew.-%.
Überraschenderweise können bei derart geringen Mengen an Matrixmaterial sowohl die dunklen Farbpigmente zuverlässig und gleichmäßig auf der Oberfläche der plättchenförmigen Kerne angeordnet als auch bei metallischen Kernen eine Korrosionsstabilität dieser Kerne erreicht werden. Bei einem Anteil unter 2 Gew.-% kann es sein, dass die Pigmente nicht zuverlässig genug auf der Oberfläche des IR-reflektierenden Kerns angeordnet sind. Zudem kann es sein, dass bei metallischen Kernen die erforderliche Korrosionsstabilität, die eine möglichst vollständige Umhüllung der Kerne mit der Matrix erfordert, bei diesen geringen Mengen nicht ausreichend gegeben ist. Bei Mengen über 30-Gew-% kann es sein, dass die IR-Absorption durch das Matrixmaterial in ungünstiger Weise zunimmt und dadurch der IR-Reflexionsgrad stark gemindert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der IR-Strahlung reflektierende Kern ein plättchenförmiges Metallpigment, wobei das Metall vorzugsweise aus der Gruppe, die aus Aluminium, Kupfer, Zink, Eisen, Silber und Legierungen davon besteht, ausgewählt wird
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform bestehen der IR-reflektierende Kern aus plättchenförmigem Aluminium und die optisch weitgehend farblose Matrix aus SiO₂. Ferner ist bevorzugt, dass das dunkle Farbpigment aus der Gruppe der komplexen anorganischen Buntpigmente wie Spinellmischphasen, Eisenoxide, Eisen-Mangan-Mischoxide und Mischungen davon ausgewählt ist. Bei den Mischphasenpigmenten handelt es sich vorzugsweise um Kupfer-Chrom-Spinelle vom Typ CuCr₂O₄, Chromeisenschwarz Cr₂O₃(Fe), Chromeisenbraun (Fe, Cr)₂O₃, und/oder (Zn, Fe)(Fe, Cr)₂O₄.
Aluminium besitzt die höchste IR-Reflexion und ist kommerziell sehr gut verfügbar. SiO₂ eignet sich hervorragend zur Korrosionsstabilisierung des Aluminiums. Die dunklen Farbpigmente aus der Reihe komplexen anorganischen Buntpigmenten zeichnen sich zudem durch im NIR gering absorbierende Eigenschaften aus und sie besitzen eine hohe chemische und thermische Stabilität.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Pigmente eine organische Oberflächenmodifizierung auf. Die erfindungsgemäßen Pigmente sind vorzugsweise mit leafing-fördernden Agenzien modifiziert. Die leafing-fördernden Agenzien bewirken ein Aufschwimmen der erfindungsgemäßen Pigmente an der Oberfläche des Applikationsmediums, bspw. einer Farbe, bevorzugt einer Dispersionsfarbe oder eines Lackes. Dadurch, dass sich die erfindungsgemäßen Pigmente an der Oberfläche des Applikationsmediums anordnen, wird das IR-Reflexionsvermögen im applizierten Zustand verbessert, da die IR-Strahlung bereits an der Oberfläche des Applikationsmediums reflektiert wird und nicht erst in das Applikationsmedium eindringen muss, wodurch es zu Absorptionsverlusten kommen kann.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Pigmente mit langkettigen gesättigten Fettsäuren wie beispielsweise Stearinsäure, oder Palmitinsäure oder langkettigen Alkylsilanen mit 8 bis 30 C-Atomen, vorzugsweise 12 bis 24 C-Atomen oder mit langkettigen Phosphorsäuren oder Phosphonsäuren oder deren Ester und/oder langkettigen Aminen oberflächenmodifiziert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen dunklen IR-reflektierenden Pigmente wird auf einen plättchenförmigen, metallischen IR-Strahlung reflektierenden Kern eine für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierende und dunkle Beschichtung aufgebracht.
Beispielsweise können die plättchenförmigen Kerne in einer entsprechenden Beschichtungslösung, die beispielsweise dunkle Farbpigmente sowie die Komponenten zur Ausbildung einer Matrix in einem geeigneten Lösungsmittel enthält, suspendiert und somit beschichtet werden.
Die Beschichtung umfasst dabei vorzugsweise dunkle Farbpigmente und eine Matrix.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird in Bezug auf das gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte erfindungsgemäße Pigment auf die obigen Erläuterungen verwiesen, die entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren gelten.
Bei einer weiter bevorzugten Verfahrensvariante werden die dunklen, für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierenden Farbpigmente zusammen mit Metalloxid unter Verwendung nasschemischer Sol-Gel-Verfahren um den Kern, vorzugsweise vollständig, umhüllend aufgebracht, beispielsweise durch Auffällung, so dass die dunklen Farbpigmente in der Metalloxidschicht im wesentlichen eingebettet sind.
Besonders bevorzugt wird hierbei als Metalloxid SiO₂ mit einem naßchemischen Sol-Gel-Verfahren, beispielsweise unter Hydrolyse von Tetraalkoxysilanen, auf den IR-reflektierenden plättchenförmigen Kern aufgebracht.
Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte:

a) Dispergieren des plättchenförmigen IR-reflektierenden Pigmentkerns in einem Lösemittel, vorzugsweise in einem organischen Lösemittel,
b) Zugabe von Wasser, einer Metallalkoxyverbindung und optional einem. Katalysator, wobei optional erwärmt wird, um die Reaktion zu beschleunigen,
c) Zugabe von IR-transparenten dunklen Farbpigmenten, vorzugsweise als Dispersion in einem Lösemittel, bevorzugt in organischem Lösemittel.

Nach Reaktionsende kann das erfindungsgemäße Pigment, d. h. der mit dunklen Pigmenten und Metalloxid beschichtete plättchenförmige IR-reflektierende plättchenförmige Kern, von nicht umgesetzten Edukten und vom Lösemittel abgetrennt werden. Danach kann eine Trocknung sowie optional eine Größenklassierung erfolgen.
Als Metallalkoxyverbindung werden bevorzugt Tetraalkoxysilane wie Tetramethoxysilan oder Tetraethoxysilan verwendet, um eine SiO₂-Schicht mit vorzugsweise darin eingebetteten dunkle Farbpigmenten auf und vorzugsweise den Kern umhüllend zu fällen.
Als organische Lösemittel werden bevorzugt wassermischbare Lösemittel verwendet. Besonders bevorzugt verwendet man Alkohole wie z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, n-Butanol, i-Butanol, t-Butanol oder Glykole.
Die Menge an Wasser sollte bevorzugt zwischen dem 1,5-fachen und 30-fachen der für die Sol-Gel-Reaktion stöchiometrisch benötigten Menge liegen. Bevorzugt liegt die Menge an Wasser zwischen dem 2-fachen und 10-fachen der stöchiometrisch benötigten Menge.
Unterhalb der 1,5-fachen stöchiometrisch benötigten Menge ist die Reaktionsgeschwindigkeit des Sol-Gel-Prozesses zu langsam und oberhalb der 30-fachen stöchiometrisch benötigten Menge kann die Schichtbildung nicht gleichmäßig genug sein.
Die Reaktionstemperatur während der Sol-Gel-Reaktion liegt vorzugsweise zwischen 40°C und der Siedetemperatur des verwendeten Lösemittels.
Als Katalysatoren können bei der Sol-Gel-Reaktion schwache Säuren oder Basen verwendet werden.
Als Säuren werden bevorzugt organische Säuren wie beispielsweise Essigsäure, Oxalsäure, Ameisensäure, etc. verwendet.
Als Basen werden bevorzugt Amine verwendet. Beispiele hierfür sind: Ammoniak, Hydrazin, Methylamin, Ethylamin, Triethanolamin, Dimethylamin, Diethylamin, Methylethylamin, Trimethylamin, Triethylamin, Ethylendiamin, Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, 1-Propylamin, 2-Propylamin, 1-Butylamin, 2-Butylamin, 1-Propylmethylamin, 2-Propylmethylamin, 1-Butylmethylamin, 2-Butylmethylamin, 1-Propylethylamin, 2-Propylethylamin, 1-Butylethylamin, 2-Butylethylamin, Piperazin und/oder Pyridin.
Die dunklen Farbpigmente können, bevorzugt vor der Zugabe zur Beschichtungssuspension, mechanisch zerkleinert werden, um möglichst viele Primärpartikel vorliegen zu haben. Dies kann in üblicherweise in einem organischen Lösemittel, ggfs unter Zugabe geeigneter Dispergieradditive und/oder Bindemittel geschehen. Die Zerkleinerung kann in den üblichen Aggregaten erfolgen, wie beispielsweise Dreiwalzenstuhl, Co-Ball-Mill, Zahnraddispergiermühle etc.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die erfindungsgemäßen Pigmente durch ein Sprühtrocknungsverfahren hergestellt.
Bei dieser Verfahrensvariante wird eine Dispersion, umfassend ein leicht flüchtiges, organisches, Lösemittel, IR-Strahlung reflektierende plättchenförmige Kerne, dunkle Farbpigmente und ein oder mehrere organische Polymer und/oder Bindemittel unter Versprühen sprühgetrocknet.
Vorzugsweise wird die Sprühtrocknung in einer bewegten Atmosphäre, beispielsweise einer Wirbelschicht, durchgeführt, um Agglomerationen zu vermeiden. Während des Sprühtrocknens werden die plättchenförmigen Kerne gleichmäßig mit dem organischen, vorzugsweise filmbildenden, Polymere und/oder Bindemittel und den dunklen Farbpigmenten beschichtet. Nach der Trocknung kann das organische, vorzugsweise filmbildende Polymer und/oder Bindemittel ausgehärtet werden. Dies kann bevorzugt ebenfalls in der Sprühtrocknungsapparatur geschehen, indem beispielsweise die Temperatur des Speisegases oberhalb der Aushärtungstemperatur des Bindemittels liegt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das erfindungsgemäße IR-Strahlung reflektierende, vorzugsweise plättchenförmige, Pigment durch Beschichtung der IR-reflektierenden Kerne mit einer Matrix aus geeigneten Ausgangsverbindungen und dunklen Farbpigmenten in einem Wirbelschichtverfahren erhalten werden.
Die erfindungsgemäßen, IR-Strahlung reflektierenden, vorzugsweise plättchenförmigen, Pigmente werden bevorzugt in Farben, Lacken, Druckfarben, Sicherheitsdruckfarben, Textilien, militärischen Anwendungen oder Kunststoffen verwendet.
Mit den erfindungsgemäßen Pigmenten pigmentierte Applikationsmedien, beispielsweise Farben oder Lacke, besitzen ein weitgehend dunkles Aussehen. Der Verdunklungsgrad dieser Applikationsmedien kann gegebenenfalls durch weitere Zugabe von Farbpigmenten, die ggfs. IR-transparent sind, z. B. Paliogen Schwarz oder Lumogen (BASF) weiter erhöht werden. Außerdem können durch Tönen mit Farbmitteln wie organischen oder anorganischen Farbpigmenten andersfarbige Farben oder Lacke hergestellt werden.
Um einen möglichst geringen IR-Absorptionsgrad einer beispielsweise mit einer Dispersionsfarbe bestrichenen Wand zu erreichen, ist es bevorzugt, dass die Dispersionsfarbe die erfindungsgemäßen Pigmente in einer solchen Menge enthält, so dass der Anteil der IR-Strahlung reflektierenden Kerne, bezogen auf das Gewicht aller nicht-flüchtigen Komponenten der Dispersionsfarbe, bei 2 bis 30 Gew.-%, bevorzugt bei 4 bis 20 Gew.-% und besonders bevorzugt bei 7 bis 15 Gew.-% liegt.
Um möglichst geringe Absorptionsgrade bzw. hohe Reflexionsgrade realisieren zu können, ist es bevorzugt, dass die weiteren Komponenten Applikationsmediums wie beispielsweise Bindemittel oder Füllstoffe ebenfalls eine möglichst geringe IR-Absorption aufweisen. Auch können die Pigmentierungshöhen der Bindemittel, Füllstoffe und/oder dunkle Farbpigmente aufgrund der zusätzlichen Pigmentierung durch die erfindungsgemäßen Pigmente deutlich geringer, als dies im Stand der Technik üblich ist, ausfallen.
Die folgenden Beispiele und Abbildungen dienen der Erläuterung der Erfindung ohne diese in irgendeiner Weise zu beschränken.
Abbildungen
1 zeigt die Korrelation von thermischer Erwärmung von lackierten ABS-Kunststoffpanels nach 30 Minuten Bestrahlung mit einem 500 W Strahler in Abhängigkeit berechneter solarer Reflexionsgrade.
(Gestrichelte Linie: Ausgleichsgerade)
2 zeigt NIR-Reflexionsspektren von Pigmenten des erfindungsgemäßen Beispiels 1 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 3 und 8 sowie 7.
3 zeigt NIR-Reflexionsspektren von Pigmenten des erfindungsgemäßen Beispiels 2 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 4 und 8 sowie 7.
4 zeigt MIR-Reflexionsspektren von Pigmenten des erfindungsgemäßen Beispiels 1 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 3 und 9.
5 zeigt MIR-Reflexionsmesspektren von Pigmenten des erfindungsgemäßen Beispiels 2 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 4 und 9.
Beispiel 1 gemäß der Erfindung:
In 250 g Isopropanol wurden 77 g Aluminiumpigmentpaste Metallux 212 (65%ig, Fa. Eckart) unter Rühren dispergiert, 5 g Tetraethoxysilan zugegeben und die Mischung unter Rückfluss erhitzt. Anschließend wurde 0,50 g Ethylendiamin (EDA) in 15 vollentsalztem Wasser und die Mischung 50 min. unter Rückfluss erhitzt. Darauf folgte eine weitere Zugabe von 0,40 g EDA in 10 g Isopropanol. Nach weiteren 10 min. Reaktionszeit wurde eine Dispersion von 37.5 g des dunklen Farbpigmentes Shepherd 20C980 (Fa. Shepherd, USA) mit 30 g Tetraethoxysilan wurde kontinuierlich über 2 h zudosiert, wobei nach 30, 60 und 90 min. jeweils 0,50 g EDA in 10 g Isopropanol zugegeben wurden. Nach letzter Zugabe wurde die Reaktionsmischung abkühlen gelassen und weitere 16 h bei 20°C gerührt. Die Reaktionsmischung wurde filtriert und mit Isopropanol gewaschen und das erhaltene Pigment bei 100°C im Vakuum getrocknet.
Die erhaltene Menge an getrocknetem Pigment wurde in 250 g Isopropanol dispergiert und das genannte Procedere erneut mit 37,5 g des Farbpigmentes Shepherd 20C980 wiederholt.
Die Reaktionsmischung wurde filtriert und mit Isopropanol gewaschen und das erhaltene Pigment bei 100°C im Vakuum getrocknet.
Zur Messung der NIR-Reflexionsspektren (Wellenlängenbereich 0,8 bis 2,5 μm) wurde das erhaltene Pigment 12%ig in einen Melamin-basierenden Lack eingearbeitet und mittels Spritzapplikation deckend auf schwarze ABS-Kunststoffpanels (15 × 10 cm) lackiert.
An dem lackierten Muster wurden mit einem FT-NIR-Spektrometer MPA-R der Firma Bruker mittels einer Ulbricht-Integrationskugel (Goldoberfläche) entsprechend den Herstellerangaben NIR-Reflexionsmessungen durchgeführt. Die erhaltenen Daten wurden gegen einen Goldstandard referenziert und normiert. Erhaltene Spektraldaten sind in 2 abgebildet.
Aus den erhalten NIR-Spektraldaten wurde nach Gleichung 1 der solare NIR-Reflexionsgrad berechnet (Tabelle 1).
Zur Aufnahme von MIR-Reflexionsmessung (Wellenlängenbereich 2,5 bis 25 μm) wurde in diffuser Reflexion aus einer 1,5%-igen Pulverschüttung in KBr gemessen. Dazu wurde fein gemörsertes KBr mit Pigment homogen vermengt und eine tablettenförmige Probenkammer (Durchmesser: 0,8 cm, Tiefe 2,2 mm) mit dem Gemisch befüllt und angepresst. Mittels einer Messeinheit Selector (Fa. Specac) wurden das IR-Reflektionspektrum in einer Viertelgeometrie gemessen (als IR-Gerät Avatec 360 der Fa. Thermo mit DTGS-Detektor). Als Referenz wurde gegen reines KBr gemessen. Die Spektralkurve ist in 4 abgebildet.
Das lackierte ABS-Panel wurde zur Ermittlung einer Temperaturerwärmung durch Bestrahlung mit einem handelsüblichen 500 W-Strahler für 30 min. in einem Abstand von 35 cm bestrahlt und mit einem Oberflächenthermometer die Oberflächentemperatur bestimmt. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 1 aufgeführt und in 1 mit dem errechneten solaren NIR-Reflexionsgrad korreliert.
Weiterhin wurde von dem erhaltenen Pigment ein Nitrocellulose-Rakelabzug (20%ig, 100 μm Nassfilmstärke) angefertigt.
An dem Rakelzug wurden über Farbmessungen winkelabhängig (Gerät M 682 der Fa. X-Rite) L*, a*, b*, C* und h* bestimmt, über diffuse Farbmessung (Minolta CR-410) über alle Raumwinkel L*, a*, b*, C* und h* bestimmt und Glanzwerte (Trigloss-Gerät, Fa. Byk-Gardner) bei 60° und 85° ermittelt.
Die erhaltenen Werte sind in Tabelle 2 angegeben.
Beispiel 2 gemäß der Erfindung:
In Analogie zum erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde das dunkle Farbpigment Shepherd 10C909A zur Beschichtung des Aluminiumpigmentes unter Verwendung des gleichen Verfahrens verwendet.
Zur Ermittlung der NIR- und MIR-Spektraldaten, des solaren NIR-Reflexionsgrades und für Farb- und Glanzmessungen wurde analog Beispiel 1 verfahren (1, 3 und 5, Tabelle 1 und 2).
Vergleichsbeispiel 3:
Als Vergleichsbeispiel wurde das Pigment Shepherd 20C980 in den Applikationsmedien (Spriztlackapplikation: 6%ig in Melamin-basierendem Lack auf schwarzem ABS-Kunststoffpanel, Nitrocelluloselackabzug: 12%ig, 100 μm Nassfilmstärke) eingesetzt. Die Daten der NIR und MIR-Spektralmessungen, der errechnete solare NIR-Reflexionsgrad, Farb- und Glanzmessungen wurden analog Beispiel 1 ermittelt (1, 2 und 4, Tabelle 1 und 2).
Vergleichsbeispiel 4:
Als Vergleichsbeispiel wurde das Pigment Shepherd 10C909A in den Applikationsmedien (Spriztlackapplikation: 6%ig in Melamin-basierendem Lack auf schwarzem ABS-Kunststoffpanel, Nitrocelluloselackabzug: 12%ig, 100 μm Nassfilmstärke) eingesetzt. Die Daten der NIR und MIR-Spektralmessungen, der errechnete solare NIR-Reflexionsgrad, Farb- und Glanzmessungen wurden analog Beispiel 1 ermittelt (1, 3 und 5, Tabelle 1 und 2).
Vergleichsbeispiel 5:
Als Vergleichendsbeispiel wurde eine Mischung des Pigmentes Shepherd 20C980 mit einem Aluminiumpigment STAPA Metallux 212 in dem Applikationsmedium Nitrocelluloselackabzug (12% 20C980, 8% Metallux 212,100 μm Nassfilmstärke) eingearbeitet.
NIR-Spektraldaten wurden aufgrund der nicht hinreichenden optischen Eigenschaften nicht bestimmt. Die Daten der Farb- und Glanzmessungen wurden in Analogie zu Beispiel 1 ermittelt (Tabelle 2).
Vergleichsbeispiel 6:
Als Vergleichsbeispiel wurde eine Mischung des Pigmentes Shepherd 10C909A mit einem Aluminiumpigment STAPA Metallux 212 in dem Applikationsmedium Nitrocelluloselackabzug (12% 10C909A, 8% Metallux 212,100 μm Nassfilmstärke) eingearbeitet.
NIR-Spektraldaten wurden aufgrund der nicht hinreichenden optischen Eigenschaften nicht bestimmt. Die Daten der Farb- und Glanzmessungen wurden in Analogie zu Beispiel 1 ermittelt (Tabelle 2).
Vergleichsbeispiel 7:
Als Vergleichsbeispiel wurde ein Aluminiumpigment STAPA Metallux 212 in dem Applikationsmedium Nitrocelluloselackabzug (8% Metallux 212,100 μm Nassfilmstärke) eingearbeitet.
Die Daten der NIR-Spektralmessungen, der solare NIR-Reflexionsgrad, Farb- und Glanzmessungen wurden analog Beispiel 1 ermittelt (1, 2 und 3, Tabelle 1 und 2).
Vergleichsbeispiel 8:
Als Vergleichsbeispiel wurde das Ruß-Pigment HelioBeit Schwarz in den Applikationsmedien (Spriztlackapplikation: 20% Melamin-basierender Lack auf schwarzem ABS-Kunststoffpanel) eingesetzt. Die Daten der NIR-Spektralmessungen und der errechnete solare NIR-Reflexionsgrad wurden analog Beispiel ermittelt (1, 2, 3 und Tabelle 1)
Vergleichsbeispiel 9:
Als Vergleichsbeispiel wurde für die Aufnahme des MIR-Reflexionsspektrums wurde ein SiO₂-gekapseltes Aluminiumpigment PCS 5000 (Fa. Eckart) entsprechend Beispiel 1 verfahren (4 und 5).
Erfindungsgemäße Pigmente weisen signifikante Reflexionen im IR-Spektralbereich, sowohl für den NIR-Spektralbereich, was aus 2 und 3 hervorgeht, als auch im MIR-Bereich, was aus 4 und 5 hervorgeht, auf. Dies ist den Kurvenverläufen der Spektren zu entnehmen.
Weiterhin wird anhand der Spektralkurven in bezug auf Vergleichsbeispiele 3, 4 und 8 ersichtlich, dass im Vergleich typische, dunkle Pigmente im wesentlichen keine bzw. nur geringe IR-Reflexionen aufweisen. Zum weiteren Vergleich können herkömmliche metallisch glänzende Aluminiumpigmente der Vergleichsbeispiele 7 und 9 dienen, die bekanntermaßen sehr hohe Reflexionsgrade im IR-Bereich besitzen. Diese herkömmlichen Aluminiumpigmente haben hingegen charakteristische Eigenschaften wie metallische Optik und Glanz- und Hell-Dunkelverhalten, was für bspw. militärische Tarnfarben nicht erwünscht ist.
Aus Farb- und Glanzmessungen (Tabelle 2) wird ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Pigmente eine derartige metallische Optik nicht mehr aufweisen. So besitzen erfindungsgemässe Pigmente gegenüber Metallpigmenten oder Mischungen aus dunklen Pigmenten und Metallpigmenten extrem geringe Glanzwerte, die mit einem geringen Glanzverhalten einhergehen. Gemessene L*-Werte (diffus oder winkelabhängig, Tabelle 2) zeigen, dass diese bei den erfindungsgemäßen Pigmenten (Beispiel 1 und 2) niedrig sind, es sich somit um dunkle Pigmente handelt (Vergleichsbeispiele 3, 4 und 8), deren optischen Eigenschaften in Kombination mit dem Reflexionsvermögen nicht durch Mischungen (Vergleichsbeispiele 5 und 6) erhalten werden können. Der Helligkeitsgrad von Mischungen und reinen Aluminiumpigmenten (Vergleichsbeispiel 7) ist durchweg signifikant höher. Die erfindungsgemäßen Pigmente weisen nahezu keinen Hell-Dunkel-Flop mehr auf. Selbst die reinen dunklen Farbpigmente (Vergleichsbeispiele 3 und 4) weisen höhere Hell-Dunkel-Flops auf. Diese können daher nicht als dunkel bezeichnet werden. Der optische Eindruck der erfindungsgemäßen Pigmente, die vom Betrachter als dunkel empfunden werden, lässt sich damit quantifizieren.
Die Eigenschaft NIR-Strahlung zu reflektieren, lässt sich anhand des hier definierten solaren NIR-Grades quantifizieren, bei dem die Reflexionsgrade wellenlängigabhängig über die von der Sonne ausgestrahlten wellenlängenabhängigen Strahlungsintensitäten gewichtet werden. Die in Tabelle 1 aufgeführten erfindungsgemäßen Beispiele 1 und 2 haben solare NIR-Reflexionsgrade von 36% und 51%. Das bedeutet, dass diese Pigmente 36% bzw. 51% der von Sonne ausgestrahlten NIR-Strahlung zu reflektieren vermögen. Andere dunkle Pigmente (Vergleichsbeispiele 3, 4 und 8) zeigen wesentlich geringere solare NIR-Reflexionsgrade.
1 zeigt, dass das Reflexionsvermögen von Pigmenten in Lackapplikationen mit dem solaren NIR-Reflexionsgrad korrelierbar ist. Dabei ist die Oberflächentemperatur nach 30 min. Bestrahlung mit einem 500 W-Strahler bei Pigmenten mit höheren solaren Reflexionsgraden geringer als bei Pigmenten mit geringeren Reflexionsgraden. Damit zeigt sich, dass sich das signifikante Reflexionsvermögen der erfindungsgemässen Pigmente zur Reduktion von thermischer Erwärmung mit erfindungsgemäßen Pigmenten beschichteter Gegenstände nutzbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2005/007754 A1 [0006, 0007]
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- EP 1217044 B1 [0009]
- DE 1264654 [0010]
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- DE 19501307 A1 [0014]
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- WO 91/04293 [0016]
- DE 4035062 A1 [0017]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- A. B. J. Rodriguez, JOCCA, (1992 (4)) S. 150–153 [0039]

Claims

IR-Strahlung reflektierendes Pigment, umfassend einen plättchenförmigen, metallischen IR-Strahlung reflektierenden Kern, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-Strahlung reflektierende Kern mit einer für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierenden und im wesentlichen umhüllenden Beschichtung versehen ist und das IR-Strahlung reflektierende Pigment im wesentlichen dunkel ist.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierende und den Kern im wesentlichen umhüllenden Beschichtung dunkle Farbpigmente und eine Matrix umfasst.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dunklen Farbpigmente in, auf und/oder unter der Matrix der für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierenden Beschichtung angeordnet sind.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dunklen Farbpigmente eine mittlere Primärkorngröße von 10 bis 1.000 nm aufweisen.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dunklen Farbpigmente aus der Gruppe, bestehend aus Spinellmischphasen, Eisenoxiden, Eisen-Mangan-Mischoxiden, Perylenen und Mischungen daraus, ausgewählt werden.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dunklen Farbpigmente in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des gesamten IR-Strahlung reflektierenden Pigmentes, vorhanden sind.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dunklen Farbpigmente im wesentlichen gleichmäßig um den IR-Strahlung reflektierenden Kern herum angeordnet sind und vorzugsweise in einer Menge von 0,3 bis 10 g, bevorzugt von 0,5 bis 7 g, pro 1 m² Oberfläche des IR-Strahlung reflektierenden Kernes in dem IR-Strahlung reflektierenden Pigment vorhanden sind.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierende Beschichtung Metalloxid umfasst.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid aus der Gruppe, die aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Boroxid, Borhydroxid, Zirkoniumoxid und deren Mischungen besteht, ausgewählt wird.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierende Beschichtung ein oder mehrere organische Polymere und/oder Bindemittel umfasst.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren organischen Polymere und/oder Bindemittel eine Glasübergangstemperatur oberhalb von 75°C aufweisen.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix in einem Anteil von 2 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des gesamten IR-Strahlung reflektierenden Pigments, vorhanden ist.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-Strahlung reflektierende Kern ein plättchenförmiges Metallpigment ist, wobei das Metall vorzugsweise aus der Gruppe, die aus Aluminium, Kupfer, Zink, Eisen, Silber und Legierungen davon besteht, ausgewählt wird.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-Strahlung reflektierende Kern ein plättchenförmiges Metallpigment mit einer Größe in einem Bereich von 3 bis 250 μm ist.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-reflektierende Kern ein plättchenförmiges Metallpigment mit einem d₅₀-Wert der Summendurchgangsverteilung in einem Bereich von 25 bis 150 μm ist.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-reflektierende Kern ein plättchenförmiges Metallpigment mit einer mittleren Dicke in einem Bereich von 0,25 bis 4 μm ist.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-reflektierende Kern ein plättchenförmiges Aluminiumpigment ist.
IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der IR-reflektierende Kern plättchenförmiges Aluminiumpigment ist, die IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierende Beschichtung SiO₂ umfaßt und das in die Beschichtung eingebettete dunkle Farbpigment aus der Gruppe der komplexen anorganischen Buntpigmente ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigments nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein plättchenförmiger, metallischer IR-Strahlung reflektierender Kern mit einer für IR-Strahlung im wesentlichen gering absorbierenden und dunklen Beschichtung umhüllt wird.
Verfahren zur Herstellung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigments nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung dunkle Farbpigmente und eine Matrix umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigments nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die dunklen Farbpigmente zusammen mit Metalloxid unter Verwendung eines nasschemischen Sol-Gel-Verfahrens um den IR-Strahlung reflektierenden Kern im wesentlichen umhüllend herum aufgebracht werden.
Verfahren zur Herstellung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigments nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Metalloxid SiO₂ mit einem naßchemischen Sol-Gel-Verfahren auf den IR-Strahlung reflektierenden Kern aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigments nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dispersion, umfassend ein leicht flüchtiges, organisches Lösemittel, IR-Strahlung reflektierende Kerne, dunkle Farbpigmente und ein oder mehrere organische Polymere und/oder Bindemittel, unter Versprühen sprühgetrocknet wird.
Verwendung eines IR-Strahlung reflektierenden Pigments nach einem der Ansprüche 1 bis 18 in Farben, Lacken, Druckfarben, Sicherheitsdruckfarben, Textilien, militärischen Anwendungen oder Kunststoffen.
Beschichtungszusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung ein IR-Strahlung reflektierendes Pigment nach einem der Ansprüche 1 bis 18 enthält.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung ein Lack, Farbe, insbesondere Druckfarbe, Sicherheitsdruckfarbe, Dispersionsfarbe, oder Kunststoff, ist.
Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand mit einem IR-Strahlung reflektierenden Pigment nach einem der Ansprüche 1 bis 18 oder einer Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 25 oder 26 beschichtet ist.