DE20003826U1

DE20003826U1 - Aqueous pearlescent metallic effect coating composition and substrates coated with it

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Publication number: DE20003826U1
Application number: DE20003826U
Authority: DE
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2010-03-02

Description

Dipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAEDipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAE

Dipl.-Phys. Dieter FLACHDipl.-Phys. Dieter FLACH

Dipl.-Ing. Dietmar HAUGDipl.-Ing. Dietmar HAUG

Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSLDipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL

Dipl.-Ing.,. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Friedrich BAUERDipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Friedrich BAUER

Dipl.-Phys. Dr. Martin FRIESEDipl.-Phys. Dr. Martin FRIESE

Balanstraße 55Balanstrasse 55

D-81541 MünchenD-81541 Munich

Akte: IC3232File: IC3232

Anmelder{in): IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES PLCApplicant: IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES PLC

London, UKLondon, UK

Wässrige Perlglanz-Metalleffekt-Beschichtungszusammensetzung und damit beschichtete SubstrateAqueous pearlescent metallic effect coating composition and substrates coated therewith

Diese Erfindung betrifft wässrige Beschichtungszusammensetzungen, die zu einer deckenden getrockneten Beschichtung mit Perl- und Metallglanz trocknen, und insbesondere Anstrichstoffe, Lacke, Lackfarben und Holzbeizen, die für das Aufbringen auf Oberflächen in Gebäuden vorgesehen sind, und die oft als "dekorative" Anstrichzusammensetzungen bezeichnet werden. Anstrichzusammensetzungen, die Perlglanzanstri-0 ehe liefern, werden durch den Einbau sogenannter "Perlglanz" -Pigmente hergestellt, die gewöhnlich Interferenzeffekte des reflektierten Lichts verursachen, und die aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit Perlmutter auch als "Perlmutt"-Pigmente oder "nacreous pigments" bekannt sind. "Nacre" ist das französische Wort für Perlmutter. Alternativ dazu kann Anstrichzusammensetzungen durch den Einbau von Blättchen (Flocken) aus Metall oder aus einer Metalllegierung auch die Fähigkeit verliehen werden, einen konventionellen Metalleffekt zu erzeugen.This invention relates to water-borne coating compositions which dry to an opaque dried coating having a pearly and metallic sheen, and in particular to paints, varnishes, enamels and wood stains intended for application to surfaces in buildings, often referred to as "decorative" paint compositions. Paint compositions which provide pearlescent paints are prepared by incorporating so-called "pearlescent" pigments which usually cause interference effects of reflected light and which are also known as "nacreous" pigments due to their similarity to mother of pearl. "Nacre" is the French word for mother of pearl. Alternatively, paint compositions can be given the ability to produce a conventional metallic effect by incorporating flakes of metal or metal alloy.

Perlglanzpigmente und Pigmente, die einen Metalleffekt bewirken, sind in Kapitel 5.3 des Buchs "Industrielle An-Pearlescent pigments and pigments that produce a metallic effect are described in chapter 5.3 of the book "Industrial Applications"

organische Pigmente" beschrieben, das von Gunter Buxbaum herausgegeben wurde und das 1993 von der VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Deutschland veröffentlicht wurde. Der Inhalt dieses Kapitels 5.3 wird durch Bezugnahme in diese Anmeldung einbezogen. Ein jüngerer Übersichtsbericht findet sich in dem Artikel "Ein effektvolles Farbenspiel" von K. Böhm et al, der in der Oktober-Ausgabe 1999 (NO 105) von "Farbe & Lack", S. 30 bis 32, 34, 37, 40 und 42, veröffentlich ist. Der Inhalt dieses Artikels wird ebenfalls durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einbezogen.organic pigments" edited by Gunter Buxbaum and published in 1993 by VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, Germany. The content of this chapter 5.3 is incorporated by reference into this application. A more recent review can be found in the article "Ein effektvolles Farbenspiel" by K. Böhm et al, published in the October 1999 issue (NO 105) of "Farbe & Lack", pp. 30 to 32, 34, 37, 40 and 42. The content of this article is also incorporated by reference into this application.

Der Perlglanzeffekt, der bei Perlmutter (und auch Perlen) beobachtet wird, wird am besten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei
15The pearlescent effect observed in mother of pearl (and also pearls) is best described by reference to the drawings, where
15

Figur 1 eine Abbildung ist, die zeigt, wie Licht aus einer Lichtquelle an einer einfachen Metalloberfläche reflektiert wird,Figure 1 is a diagram showing how light from a light source is reflected from a simple metal surface,

Figur 2 eine Abbildung ist, die zeigt, wie Licht an einer Perlmutterschicht reflektiert wird,Figure 2 is an illustration showing how light is reflected from a nacre layer,

Figur 3 eine Abbildung ist, die zeigt, wie Licht an einem Träger, der ein industriell hergestelltes Perlglanzpigment enthält, reflektiert wird,Figure 3 is a diagram showing how light is reflected from a support containing an industrially produced pearlescent pigment,

Figur 4 in Vergrößerung und im Querschnitt ein Blättchen 5 des Pigments von Figur 3 zeigt,Figure 4 shows in magnification and in cross-section a leaflet 5 of the pigment of Figure 3,

Figur 5 eine Modifikation des Pigments, das in Figur 4 gezeigt ist, zeigt, und
Figur 6 ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Perl-Figure 5 shows a modification of the pigment shown in Figure 4, and
Figure 6 is a section through a pearl according to the invention.

glanzanstrich ist.
30gloss coating.
30

Figur 1 dient dazu, bei der Erklärung des "Flop" (oder in England "Flip") zu helfen. "Flop" ist eine der drei Haupteigenschaften des Perlglanzeffekts.Figure 1 is intended to help explain the "flop" (or "flip" in England). "Flop" is one of the three main properties of the pearlescent effect.

Figur 1 zeigt die Lichtstrahlen L₁ und L₂, die aus der langgestreckten Lichtquelle I kommen und an einer einfachen Oberfläche 1 eines glänzenden hochpolierten Metalls 2 wieFigure 1 shows the light rays L ₁ and L ₂ coming from the elongated light source I and striking a simple surface 1 of a shiny, highly polished metal 2 such as

Aluminium reflektiert werden. Die Strahlen L₁ und L₂ werden direkt zu einem Betrachter O, der sich in der Darstellung in einer von vier Positionen, nämlich O₁, O₂/ O₃ oder O₄ befinden kann, reflektiert (oder "gespiegelt"). In den Positionen O₂ und O₃ und dazwischen sieht der Betrachter das Licht aus der Lichtquelle spiegelnd reflektiert, und somit wird die Oberfläche 1 sehr hell erscheinen. Bewegt man sich von der Position O₂ in Richtung O₁ oder von O₃ in Richtung O₄, so sieht der Betrachter kein spiegelartig reflektiertes LichtAluminum. The rays L ₁ and L ₂ are reflected (or "mirrored") directly to an observer O, who can be in one of four positions in the illustration, namely O ₁ , O ₂ / O ₃ or O ₄ . In positions O ₂ and O ₃ and in between, the observer sees the light from the light source reflected in a specular manner, and thus the surface 1 will appear very bright. If one moves from position O ₂ towards O ₁ or from O ₃ towards O ₄ , the observer does not see any specularly reflected light.

¹IO mehr, sondern stattdessen nur diffuses Licht. Als Ergebnis ist die Helligkeit der Oberfläche 1 viel geringer, wenn sie von Positionen wie O₁ oder O₄ betrachtet wird. Dieses Phänomen des Helligkeitsverlustes, wenn man sich den Positionen O₁ und O₄ nähert (oder andersherum: das Phänomen der zunehmenden Helligkeit, wenn man sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt) ist als "Flop" (oder in England "Flip") bekannt. Der "Flop" ist eine Haupteigenschaft von Metalleffekten, die durch die Anwesenheit von Metallblättchen (-flocken) in getrockneten Anstrichen erzeugt werden, und er ist auch eine wichtige Eigenschaft von Perlglanzeffekten. Der Flop kann auch entstehen, wenn eine reflektierende Oberfläche gekrümmt ist, wobei er dann in Form von Glanzlichtern auf der Oberfläche erscheint. ¹ IO more, but instead only diffused light. As a result, the brightness of surface 1 is much lower when viewed from positions such as O ₁ or O _4. This phenomenon of loss of brightness when approaching positions O ₁ and O ₄ (or the other way round: the phenomenon of increasing brightness when moving in the opposite direction) is known as "flop" (or in England "flip"). The "flop" is a major property of metallic effects produced by the presence of metal flakes in dried paints, and it is also an important property of pearlescent effects. The flop can also arise when a reflective surface is curved, in which case it appears in the form of highlights on the surface.

Figur 2 dient dem Verständnis der Definition einer anderen Haupteigenschaft von Perlmutter, nämlich des "Irisierens".Figure 2 serves to understand the definition of another main property of mother-of-pearl, namely "iridescence".

Figur 2 zeigt ein Fragment 3 eines durchsichtigen Blattes aus Perlmutter, das aus einheitlich dünnen Schichten 4 eines durchsichtigen Purin-Proteins besteht, die sandwichartig zwischen einheitlich dicken Schichten 5 aus durchsichtigem Aragonit, einer Modifikation von Calciumcarbonat, eingelagert sind. Der Brechungsindex von Aragonit ist höher als der Brechungsindex für das Protein, das seinerseits 5 einen höheren Brechungssindex als Luft aufweist, der als 1.0 0 angenommen wird.Figure 2 shows a fragment 3 of a transparent sheet of nacre consisting of uniformly thin layers 4 of a transparent purine protein sandwiched between uniformly thick layers 5 of transparent aragonite, a modification of calcium carbonate. The refractive index of aragonite is higher than the refractive index for the protein, which in turn has a higher refractive index than air, taken to be 1.0 0.

Die Strahlen L₁ bis L₅ kommen aus einer langgestreckten Lichtquelle (nicht gezeigt) und treffen auf die Oberflächen 6,7,8,9 und 10 wenigstens des Fragments 3, wo ein Teil des Lichts reflektiert wird und den Strahl L₆ bildet, wobei etwas Licht tiefer in das Fragment 3 hindurchgelassen wird, was durch die gestrichelten Linien angedeutet wird, und in den meisten Fällen an tieferen Oberflächen in dem Fragment 3 reflektiert wird. Zur Vereinfachung zeigen die Figuren 2, und 4 nicht die Ablenkung der eindringenden Strahlen, die durch die Diffraktion an einer Oberfläche verursacht wird.The rays L ₁ to L ₅ come from an elongated light source (not shown) and strike the surfaces 6,7,8,9 and 10 of at least the fragment 3, where part of the light is reflected and forms the ray L ₆ , some light is transmitted deeper into the fragment 3, which is indicated by the dashed lines, and in most cases is reflected at deeper surfaces in the fragment 3. For simplicity, Figures 2 and 4 do not show the deflection of the penetrating rays caused by diffraction at a surface.

Die Lichtreflexionen an den Oberflächen des Fragmentes 3 verursachen Interferenzeffekte im Strahl L₆. Dazu kommt es, weil die Strahlen L₁ bis L₅, die aus einem Medium mit einem niedrigeren Brechungsindex (z.B. Luft oder Protein) durch eine Phasengrenze in ein Medium mit einem höheren Brechungsindex eintreten, nämlich Aragonit, einen Phasenshift von 0.5&lgr; erleiden, wobei &lgr; die Wellenlänge des Lichts ist. Im Gegensatz dazu behält das Licht, das von einem Medium mit einem 0 höheren Brechungsindex in ein Medium mit einem niedrigeren Brechungsindex eintritt, seine ursprüngliche Phase. Der Strahl L₆ umfaßt daher Lichtbestandteile, die nicht in Phase sind, und es tritt Interferenz auf. Die Art der Interferenz (d.h. die Extinktion oder die Änderung in der Helligkeit/-Intensität) hängt von den optischen Weglängen, die von den Komponenten des Strahls L₆ zurückgelegt werden, ab, und natürlich gleicht die optische Weglänge der geometrischen Weglänge, multipliziert mit dem Brechungsindex des Mediums, das die Komponente durchläuft. Da sich der Brechungsindex mit der Wellenlänge des Lichts ändert, verändern sich die Interferenzeffekte für verschiedene Farben, weshalb die Oberfläche 6 des Fragmentes 3 so gesehen wird, dass sie eine Vielzahl von Farben in Abhängigkeit von den Dimensionen der Schichten 4 und 5 und dem Betrachungswinkel aufweist. Das 5 heißt im Klartext, daß die Farbe, die von einem Betrachter gesehen wird, sich ändert, wenn der Betrachter seine Position verändert, und eine solche Veränderung ist als "Irisie-The light reflections on the surfaces of the fragment 3 cause interference effects in the beam L ₆ . This occurs because the beams L ₁ to L ₅ entering from a medium with a lower refractive index (e.g. air or protein) through a phase boundary into a medium with a higher refractive index, namely aragonite, suffer a phase shift of 0.5λ, where λ is the wavelength of the light. In contrast, the light entering from a medium with a 0 higher refractive index into a medium with a lower refractive index retains its original phase. The beam L ₆ therefore comprises light components that are not in phase and interference occurs. The type of interference (i.e. the extinction or the change in brightness/intensity) depends on the optical path lengths travelled by the components of the beam L ₆ and, of course, the optical path length is equal to the geometric path length multiplied by the refractive index of the medium through which the component passes. Since the refractive index changes with the wavelength of the light, the interference effects change for different colours, which is why the surface 6 of the fragment 3 is seen to have a variety of colours depending on the dimensions of the layers 4 and 5 and the angle of view. This 5 means in plain language that the colour seen by an observer changes as the observer changes his position and such a change is known as "iridescence".

- 5 ren"
bekannt.- 5 ren"
known.

Anhand der Figuren 1 und 2 kann auch die dritte Haupteigenschaft von Perlmutter, die als "Tiefe" bezeichnet wird, erklärt werden.Figures 1 and 2 also help explain the third main property of mother-of-pearl, called "depth".

Figur 1 zeigt Licht, das von einer einfachen zweidimensionalen Oberfläche 1 eines Metalls 2 spiegelnd reflektiert wird. Der Effekt, der dadurch erzeugt wird, erscheint nur zweidimensional, wie es für Metalleffekte typisch ist. Dagegen zeigt Figur 2 Licht, das an den Oberflächen 6 bis 10 in unterschiedlichen Tiefen des Fragments 3 reflektiert wird, so daß der erhaltene Effekt wahrgenommen wird·, als komme er sowohl von der Oberfläche als auch aus inneren Regionen des Perlmutter-Materials, und somit dreidimensional erscheint, was als "Tiefe" bekannt ist.Figure 1 shows light specularly reflected from a simple two-dimensional surface 1 of a metal 2. The effect thus produced appears only two-dimensional, as is typical of metallic effects. In contrast, Figure 2 shows light reflected from surfaces 6 to 10 at different depths of the fragment 3, so that the effect obtained is perceived as coming from both the surface and from internal regions of the nacreous material, and thus appears three-dimensional, which is known as "depth".

Perlmutter ist teuer, und aus diesem Grund wurden industrielle Alternativen, die als "Perlglanzpigmente" 0 (Element 11 in Figur 4) bekannt sind, erfunden, bei denen Blättchen 12 aus einem Material mit relativ niedrigem Brechungsindex verwendet werden, die mit einem Überzug 13, der aus einem Material mit höheren Brechungsindex besteht, beschichtet sind. Figur 4 zeigt, wie die Lichtstrahlen L an verschiedenen Oberflächen in dem Pigment reflektiert werden, um einen reflektierten Strahl L₆ zu bilden, der eine Interferenz von Lichtbestandteilen umfasst.Mother of pearl is expensive and for this reason industrial alternatives known as "pearlescent pigments" 0 (element 11 in Figure 4) have been invented which use flakes 12 of a relatively low refractive index material coated with a coating 13 made of a higher refractive index material. Figure 4 shows how the light rays L are reflected at various surfaces in the pigment to form a reflected beam L ₆ comprising an interference of light components.

Figur 3 zeigt Perlglanzpigmentblättchen 11 (wobei ihre Über-0 züge 13 zur Vereinfachung weggelassen wurden), die in einem durchsichtigen Träger 14 wie einem getrockneten Anstrich aus einem durchsichtigen Klarlack dispergiert sind. Wenn der Träger als eine viskose flüssige Beschichtungszusammensetzung aufgetragen wird, die später trocknet, und der Auftrag 5 mit Einrichtungen erfolgt, die eine Scherung ausüben (z.B. mit Bürsten oder Rollen), dann richten sich die Pigmentblättchen 11 in etwa paralleler Richtung, aber nicht mitFigure 3 shows pearlescent pigment flakes 11 (their coatings 13 have been omitted for simplicity) dispersed in a transparent carrier 14 such as a dried coat of a transparent clear lacquer. When the carrier is applied as a viscous liquid coating composition which later dries and the application is carried out with means which exert a shearing action (e.g. with brushes or rollers), the pigment flakes 11 align in a direction approximately parallel to, but not with, the carrier.

einheitlichen Abständen zwischen den parallelen Ebenen, in denen die Blättchen liegen, aus. Die Anwesenheit von parallelen Ebenen bewirkt den Flop und die Tiefe, ihr uneinheitlicher Abstand bedeutet jedoch, daß es bei den optischen Weglängen von verschiedenen Strahlen, die den Träger 14 passieren, keine einheitlichen Unterschiede gibt, weshalb dieser Teil ihres Wegs nicht zu irgendeinem vorherrschenden Interferenzeffekt, insbesondere einem Farbeffekt, führt. Jedoch kann die Dicke des Überzugs 13 gut reguliert werden, was dazu verwendet wird, Interferenzeffekte zu erzeugen.uniform spacing between the parallel planes in which the leaflets lie. The presence of parallel planes causes the flop and the depth, but their non-uniform spacing means that there are no uniform differences in the optical path lengths of different rays passing through the support 14, and therefore this part of their path does not give rise to any predominant interference effect, particularly a color effect. However, the thickness of the coating 13 can be well controlled, which is used to create interference effects.

Wird eine Dicke gewählt, die in der Größenordnung der Wellenlängen des sichtbaren Lichtes (oder ihrer Harmonischen) liegt, dann werden in Abhängigkeit von der gewählten Dicke bzw. Wellenlänge sichtbare Farben erzeugt. Wird eine Dicke gewählt, die unterhalb von 42 0 nm liegt, so ist die wahrgenommene Farbe weiß oder bläulichweiß. Es ist auch üblich, die Farben, die man sieht, zu verändern, indem ein zweiter Überzug 15 (vgl. Figur 5) auf die Pigmentblättchen aufgebracht wird, wobei dieser zweite Überzug 15 aus einem durchsichtigen Pigment wie Eisenoxid (Fe₂O₃) besteht.If a thickness is chosen which is of the order of magnitude of the wavelengths of visible light (or their harmonics), visible colours are produced depending on the thickness or wavelength chosen. If a thickness is chosen which is less than 42 0 nm, the perceived colour is white or bluish white. It is also common to modify the colours seen by applying a second coating 15 (see Figure 5) to the pigment flakes, this second coating 15 consisting of a transparent pigment such as iron oxide (Fe ₂ O ₃ ).

Die Perlglanzpigmentblattchen 11 weisen normalerweise Plättchen 12 auf, die von Muskovit-Glimmer mit einer Dicke von 300 bis 600 nm gebildet werden. Ihr Überzug besteht norma- !erweise aus Rutil-Titandioxid mit Dicken von 100 bis 1000 nm und vorzugsweise 200 bis 700 nm. Alternativen zu Glimmer und Rutil sind auf Seite 210 von Buxbaum aufgelistet, wobei von diesen Hämatit (Fe₂O₃) und Magnetit (Fe₃O₄) am häufigsten verwendet werden.The pearlescent pigment flakes 11 normally comprise platelets 12 formed by muscovite mica with a thickness of 300 to 600 nm. Their coating normally consists of rutile titanium dioxide with thicknesses of 100 to 1000 nm and preferably 200 to 700 nm. Alternatives to mica and rutile are listed on page 210 of Buxbaum, of which hematite (Fe ₂ O ₃ ) and magnetite (Fe ₃ O ₄ ) are the most commonly used.

Ein Problem bei der Verwendung von Perlglanzbeschichtungszusammensetzungen liegt darin, daß ein überwiegender Anteil des Lichts, das sie reflektieren, aus der Tiefe innerhalb der Zusammensetzung kommt. Das erfordert es, daß die Zu-5 sammensetzung durchsichtig ist, und insbesondere darf sie keine Pigmente enthalten, die Licht absorbieren oder streuen. Durchsichtige Zusammensetzungen sind natürlich nichtA problem with the use of pearlescent coating compositions is that a predominant proportion of the light they reflect comes from deep within the composition. This requires that the composition be transparent and in particular it must not contain pigments that absorb or scatter light. Transparent compositions are of course not

deckend, und können, daher keinerlei Schönheitsfehler oder Farben des Substrats, auf das sie aufgetragen werden, abdecken. Somit ist eine Grundierung notwendig, was die Verwendung von Perlglanzanstrichen auf Zweischicht-Beschichtungssysteme beschränkt. Zweischicht-Beschichtungssysteme sind insbesondere problematisch, wenn der Perlglanzanstrich auf neu aufgebrachte und daher schönheitsfehlerfreie Wandbedeckungen aufgebracht wird, um Glanzlichter auf gekrümmten geprägten Mustern zu erzeugen.opaque, and therefore cannot cover any blemishes or colours of the substrate to which they are applied. A primer is therefore necessary, which limits the use of pearlescent paints to two-coat systems. Two-coat systems are particularly problematic when the pearlescent paint is applied to newly applied and therefore blemish-free wall coverings to create highlights on curved embossed patterns.

Es gibt auch ein Problem, wenn man Metallblättchen zur Erzeugung eines Metalleffekts in wässrigen Beschichtungszusammensetzungen verwendet. Die Blättchen, die normalerweise verwendet werden, sind Aluminiumflocken, die jedoch mit Wasser reagieren und daher für eine Verwendung in wässrigen Beschichtungszusammensetzungen nicht sicher sind. Eine Phosphatbeschichtung der Aluminiumflocken macht diese ausreichend reaktionsträge, so daß sie in Kraftfahrzeuglacken verwendet werden können, wo die Verwendung von organischen Co-Lösemitteln toleriert werden kann, aber sie ist nicht stabil genug, um bei Lacken für Gebäude verwendet werden zu können, wo die Verwendung von organischen Co-Lösemitteln zunehmend unwillkommen ist. Blättchen aus nichtrostendem Stahl wurden aufgrund ihrer Inertheit gegenüber Wasser bereits zur Verwendung in wässrigen Beschichtungszusammenset zungen vorgeschlagen. Es war jedoch nur möglich, eine geringe Helligkeit und keinen wahrnehmbaren Flop zu erreichen. There is also a problem when using metal flakes to produce a metallic effect in waterborne coating compositions. The flakes normally used are aluminium flakes, but these react with water and are therefore unsafe for use in waterborne coating compositions. Phosphate coating of the aluminium flakes makes them sufficiently inert to be used in automotive paints where the use of organic co-solvents can be tolerated, but it is not stable enough to be used in architectural paints where the use of organic co-solvents is increasingly unwelcome. Stainless steel flakes have already been proposed for use in waterborne coating compositions due to their inertness to water. However, it has only been possible to achieve low brightness and no perceptible flop.

0 Es wurde jetzt entdeckt, daß Deckkraft und gute Helligkeit zusätzlich zu einem wahrnehmbaren Flop in getrockneten Anstrichen aus wässrigen Beschichtungszusammensetzungen mit Perlglanz und Metalleffekt erhalten werden können, wenn man Blättchen aus nichtrostendem Stahl zusammen mit Perlglanz-5 pigmenten verwendet.0 It has now been discovered that hiding power and good brightness, in addition to a perceptible flop in dried paints, can be obtained from water-borne pearlescent and metallic effect coating compositions by using stainless steel flakes in conjunction with pearlescent pigments.

Demgemäß schafft die Erfindung eine wässrige Beschichtungs-Accordingly, the invention provides an aqueous coating

zusammensetzung, die zu einem deckenden Anstrich mit Perlglanz und Metalleffekt getrocknet werden kann, wobei die Zusammensetzung einen filmbildenden Träger und Perlglanzpigmentteilchen enthält und wobei die Zusammensetzung außerdem Blättchen aus nichtrostendem Stahl enthält. Die Beschichtungszusammensetzung enthält vorzugsweise weniger als 4 Gew.-% eines organischen Lösemittels und insbesondere weniger als 2 Gew.-%. Die Erfindung führt zur Herstellung eines hellen deckenden Perlglanzanstrichs auf einem Substrat, insbesondere wenn die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat unter Verwendung von Einrichtungen (z.B. einer Bürste, Rolle oder eines Kissens), die auf die Zusammensetzung eine Scherung ausüben, aufgetragen wurde und dann getrocknet wurde. Ferner liefert diese Erfindung auch Glanzlichter aufweisende geprägte oder profilierte Substrate, z.B. geprägte Wandbedeckungen wie Tapeten oder Bespannungen oder auch Stukkaturen oder Strukturputz, wobei das Substrat eine getrocknete Schicht einer erfindungsgemäßen wässrigen Beschichtungszusammensetzung aufweist.composition which can be dried to form an opaque pearlescent metallic effect paint, the composition comprising a film-forming carrier and pearlescent pigment particles, and the composition further comprising stainless steel flakes. The coating composition preferably contains less than 4% by weight of an organic solvent, and more preferably less than 2% by weight. The invention results in the production of a bright opaque pearlescent paint on a substrate, in particular when the coating composition according to the invention has been applied to the substrate using means (e.g. a brush, roller or pad) which exert a shear on the composition and then dried. Furthermore, this invention also provides embossed or profiled substrates having highlights, e.g. embossed wall coverings such as wallpaper or coverings or even stucco or textured plaster, the substrate comprising a dried layer of an aqueous coating composition according to the invention.

Der nichtrostende Stahl kann von irgendeiner wasserresistenten Art sein, wie z.B. aus Legierungen, die bis zu 7 Gew.-% Nickel und gegebenenfalls bis zu 2 Gew.-% Chrom aufweisen. Die Flocken sind vorzugsweise 20 bis 100 /xm dick.The stainless steel may be of any water resistant type, such as alloys containing up to 7% nickel by weight and optionally up to 2% chromium by weight. The flakes are preferably 20 to 100 microns thick.

Die am stärksten bevorzugten Perlglanzpigmente weisen innere Blättchen aus Muskovit-Glimmer auf, die mit Rutil, Magnetit oder Hämatit beschichtet sind. Der Glimmer kann geeigneterweise eine Dicke von 10 bis 100 nm aufweisen, und der Überzug ist vorzugsweise 20 bis 1000 nm dick. Die Pigmente können zusammen mit durchsichtigen absobierenden Materialien wie Farbstoffen oder durchsichtigen Pigmenten verwendet werden, um die Farben, die an der Oberfläche eines getrockneten Anstrichs gesehen werden, zu verändern.The most preferred pearlescent pigments have inner leaflets of muscovite mica coated with rutile, magnetite or hematite. The mica may suitably have a thickness of 10 to 100 nm and the coating is preferably 20 to 1000 nm thick. The pigments may be used in conjunction with transparent absorbent materials such as dyes or transparent pigments to alter the colors seen on the surface of a dried paint.

Die Beschichtungszusammensetzungen enthalten vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-% Blättchen aus nichtrostendem Stahl, wobei 3The coating compositions preferably contain 2 to 10 wt.% of stainless steel flakes, with 3

bis 5 Gew.-% am meisten bevorzugt sind. Die Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-% eines Perlglanzpigments. Gewöhnlich führen Kombinationen aus 3 bis 5 Gew.-% Blättchen aus nichtrostendem Stahl zusammen mit 7 bis 10 Gew.-% Perlglanzpigmente zu der vorteilhaftesten Kombination von Helligkeit mit der Fähigkeit, Schönheitsfehler auf einem Substrat zu verdecken.to 5% by weight are most preferred. The compositions preferably contain from 3 to 15% by weight of a pearlescent pigment. Usually, combinations of 3 to 5% by weight of stainless steel flakes together with 7 to 10% by weight of pearlescent pigments result in the most advantageous combination of brightness with the ability to conceal blemishes on a substrate.

Der Träger ist vorzugsweise irgendein herkömmliches filmbildendes Polymer, das kommerziell für die Herstellung von Anstrichstoffen, Lacken, Klarlacken und Holzbeizen für die Verwendung auf Oberflächen von Gebäuden verwendet wird. Typische Polymere sind Copolymere von Alkylacrylaten oder Methacrylaten wie Methyl-, Ethyl-, Butyl- oder 2-Ethylhexylacrylaten oder -methacrylaten und/oder Styrol oder Ethylen, die gegebenenfalls mit bis zu 5 Gew.-% einer Säure wie Acryl- oder Methacrylsäure copolymerisiert sind. Alternativ können Copolymere von Vinylestern verwendet werden, z.B. Copolymere von Vinylacetat mit Vinyl-"Versatat" (Vinyl-0 "Versatat" ist der Vinylester der sogenannten "Versat"-Säure, die eine Mischung aus aliphatischen Monocarbonsäuren darstellt, wobei jede im Durchschnitt 9, 10 oder 11 Atome enthält, und die kommerziell von der Shell Chemical Company in Carrington, England erhältlich ist) und/oder Ethylen oder Styrol.The carrier is preferably any conventional film-forming polymer used commercially for the manufacture of paints, varnishes, clear coats and wood stains for use on building surfaces. Typical polymers are copolymers of alkyl acrylates or methacrylates such as methyl, ethyl, butyl or 2-ethylhexyl acrylates or methacrylates and/or styrene or ethylene, optionally copolymerized with up to 5% by weight of an acid such as acrylic or methacrylic acid. Alternatively, copolymers of vinyl esters may be used, e.g. copolymers of vinyl acetate with vinyl "versatate" (vinyl-0 "versatate" is the vinyl ester of the so-called "versat" acid, which is a mixture of aliphatic monocarboxylic acids, each containing on the average 9, 10 or 11 atoms, and which is commercially available from the Shell Chemical Company of Carrington, England) and/or ethylene or styrene.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel veranschaulicht. The invention is illustrated by the following example.

EXAMPLE 1

Es wurden die folgenden Gewichtsprozente der Bestandteile, die unten angegeben sind, gemeinsam in einem Hochgeschwindigkeitsdispergierer für 15 Minuten bei Raumtemperatur (15 bis 30 ⁰C) vermischt. Die verwendeten Blättchen aus nichtrostendem Stahl wiesen eine Durchschnittsdicke von 35 &mgr;&pgr;&igr; auf, und das verwendetet Perlglanzpigment war bläulich-The following weight percentages of the ingredients given below were mixed together in a high speed disperser for 15 minutes at room temperature (15 to 30 ⁰ C). The stainless steel flakes used had an average thickness of 35 μιλ and the pearlescent pigment used was bluish-

weißer, rutilbeschichteter Glimmer mit einer Dicke von 10 bis 60 &mgr;&pgr;&igr;.white rutile coated mica with a thickness of 10 to 60 μm.

Bestandteilcomponent Gew.-%% by weight WasserWater 1414 organisches Colösemittelorganic cosolvent 11 DispergiermittelDispersants 22 BioeidBio oath 0,20.2 AntischaummittelAntifoam agent 0,20.2 Blättchen aus nichtrostendem
StahlSheets made of stainless
steel 3,53.5 Perlglanzpigmentblattchen,
wie in Figur 4 gezeigtPearlescent pigment sheets,
as shown in Figure 4 88th assoziative Verdickerkombina
tionassociative thickener combination
tion 1,01.0

Nach dem Vermischen wurden 67,1 Gew.-% eines wässrigen Latex, der etwa 50 Gew.-% eines filmbildenden Trägers enthält, in die Mischung mit einer Rührgeschwindigkeit von 500 U/min für 10 Minuten eingerührt. Der Träger war ein konventionelles Methylmethacrylat/Butylacrylat-Copolymer einer Art, wie es für die Herstellung von wässrigen Lacken für die Verwendung in Gebäuden verkauft wird. Zum Schluß wurden mit einer Rührergeschwindigkeit von 500 U/min für 10 Minuten 2,5 Gew.-% einer konventionellen assoziativen Verdickerkombination in die Mischung eingerührt, um einen wässrigen Perlglanz-Metalleffektlack mit einer Viskosität von 8 bis 12 Pa.s, gemessen mit einem ICI/Sheen "Rotothinner"-Viskosimeter, herzustellen.After mixing, 67.1% by weight of an aqueous latex containing about 50% by weight of a film-forming carrier was stirred into the mixture at a stirrer speed of 500 rpm for 10 minutes. The carrier was a conventional methyl methacrylate/butyl acrylate copolymer of a type sold for the manufacture of aqueous paints for use in buildings. Finally, 2.5% by weight of a conventional associative thickener combination was stirred into the mixture at a stirrer speed of 500 rpm for 10 minutes to produce an aqueous pearlescent metallic effect paint with a viscosity of 8 to 12 Pa.s as measured by an ICI/Sheen "Rotothinner" viscometer.

Der Lack wurde unter Verwendung eines 200 /im Blockverteilers auf ein weißes Substrat, welches schwarze Markierungen aufweist ,.aufgetragen. Der Verteiler übte eine ausreichendeThe paint was applied to a white substrate having black markings using a 200 /in block spreader. The spreader exerted sufficient

Scherung auf die Zusammensetzung aus, um die Blättchen aus dem nichtrostenden Stahl und die Perlglanzpigmentblättchen in etwa paralleler Anordnung auszurichten. Man ließ den Lack bei Raumtemperatur 3 0 Minuten lang trocknen und untersuchte ihn dann bei konventioneller Raumbeleuchtung. Es wurde festgestellt, daß er eine Helligkeit aufweist, die mit der von kommerziellen organischen Lacken auf Lösemittelbasis, die nicht-phosphatierte Aluminiumflocken und keinerlei Perlglanzpigment enthalten, vergleichbar ist. Er zeigte auch einen klar wahrnehmbaren Flop und ein Irisieren und er überdeckte die schwarzen Markierungen auf dem Substrat.Shear was applied to the composition to align the stainless steel flakes and the pearlescent pigment flakes in an approximately parallel arrangement. The paint was allowed to dry at room temperature for 30 minutes and then examined under conventional room lighting. It was found to have a brightness comparable to that of commercial organic solvent-based paints containing non-phosphated aluminum flakes and no pearlescent pigment. It also exhibited clearly perceptible flop and iridescence and it covered the black marks on the substrate.

Es wurde ein korrespondierender Lack hergestellt, aber das Perlglanzpigment wurde weggelassen. Der Lack wurde dann wie oben auf ein Substrat aufgetragen und für 3 0 Minuten getrocknet. Es wurde festgestellt, daß die getrocknete Beschichtung bei konventioneller Raumbeleuchtung ein mattes Erscheinungsbild aufweist und keinen wahrnehmbaren Flop oder ein Irisieren zeigte.A corresponding varnish was prepared but the pearlescent pigment was omitted. The varnish was then applied to a substrate as above and dried for 30 minutes. The dried coating was found to have a matte appearance under conventional room lighting and showed no noticeable flop or iridescence.

Es wurde ein weiterer korrespondierender Lack hergestellt, aber dieses Mal wurden die Stahlflocken weggelassen. Der Lack wurde wie oben auf ein Substrat aufgetragen und für 3 0 Minuten getrocknet. Dieser Lack konnte die schwarzen Markie-5 rungen auf dem Substrat nicht abdecken.Another corresponding varnish was prepared, but this time the steel flakes were omitted. The varnish was applied to a substrate as above and dried for 30 minutes. This varnish could not cover the black markings on the substrate.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung (nicht maßstabsgetreu) bzw. einen Schnitt durch einen getrockneten Anstrich aus dem Lack 20, der gemäß Beispiel 1 bereitgestellt wurde. Die getrocknete Beschichtung 20 enthält Perlglanzpigmentblättchen 21 (wobei ihr Überzug aus Gründen der Einfachheit weggelassen wurde), die in paralleler Anordnung zu den Blättchen aus nichtrostendem Stahl ausgerichtet sind..Figure 6 shows a schematic representation (not to scale) or a cross-section of a dried coating of the paint 20 provided according to Example 1. The dried coating 20 contains pearlescent pigment flakes 21 (their coating has been omitted for simplicity) aligned in a parallel arrangement to the stainless steel flakes.

Claims

1. An aqueous coating composition which can be dried to form an opaque pearlescent and metallically lustrous dried coating, the composition comprising a film-forming carrier (20) and a pearlescent pigment (21), characterized in that the composition further comprises stainless steel flakes (22).

2. An aqueous composition according to claim 1, wherein the composition contains less than 4% by weight of an organic solvent.

3. An aqueous composition according to claim 1 or 2, wherein the composition contains 2 to 10 wt.% of the stainless steel flakes.

4. An aqueous composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the composition contains 3 to 15 wt.% of a pearlescent pigment.

5. An aqueous composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the stainless steel flakes have a thickness in the range of 20 to 100 µm.

6. An aqueous composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the stainless steel contains a Ni content of up to 7 wt.% and optionally up to 2 wt.% chromium.

7. An aqueous composition according to any one of claims 1 to 6, formulated as a composition for decorative interior and/or exterior paints for the building sector.

8. A substrate having a metallically shiny, iridescent coating obtained by applying an aqueous coating composition according to any one of claims 1 to 7 to the substrate using an applicator which applies shear to the composition and then drying the coating.

9. A substrate according to claim 8, wherein the substrate is an embossed or structured substrate providing highlight reflections.