Verfahren und Produkte zur Herstellung einer Kristalleffekt-Beschichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kristalleffekt-Beschichtung sowie zur Durchführung des Verfahrens geeignete Produkte.

Kristalleffekt-Beschichtungen für den Automobilbereich sind aus dem Stand der Technik bekannt. Zum Erhalt derartiger Beschichtungen wird eine sogenannte Kristallisierlösung auf eine Oberfläche appliziert und trocknen gelassen. Die Kristallisierlösung besteht im Wesentlichen aus Harnstoff in einer wässrigen oder wässrig-alkoholischen Lösung. Während des Trocknens kristallisiert der Harnstoff aus und erzeugt eine Schablone vereinzelter Kristallgebilde auf der Oberfläche. Anschließend wird ein sogenannter Kontrastlack aufgetragen und antrocknen gelassen. In einem nächsten Schritt wird die kristalline Schablone des gut wasserlöslichen Harnstoffs inklusive der darauf haftenden Kontrastlackpartikel mit Wasser und einem Schwamm weggewaschen, sodass die verbleibenden Teile des Kontrastlacks ein Negativbild der Kristallschablone auf der Oberfläche bilden. Dieses Negativbild wird mit einem Decklack versiegelt.

Der Kontrastlack ist in allen aus dem Stand der Technik bekannten Produkten lösungsmittelbasiert, damit die zuvor gebildeten Harnstoffkristalle der Schablone nicht während der Applikation des Kontrastlacks aufgelöst werden. Aufgrund des hieraus resultierenden Ausstoßes an gesundheitsschädlichen flüchtigen organischen Verbindungen und aufgrund der Umweltschädlichkeit organischer Lösungsmittel wären allerdings wasserbasierte Lösungen zu bevorzugen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kristalleffekt-Beschichtung auf einer Oberfläche, umfassend die folgenden Schritte: Applikation einer wasserbasierten Kristallisierlösung auf die Oberfläche, wobei die Kristallisierlösung einen gelösten Stoff aufweist, der bei einer Trocknung wasserlösliche Kristalle bildet, die an der Oberfläche anhaften; Applikation eines Kontrastlacks auf die mit den Kristallen behaftete Oberfläche; Entfernen der Kristalle, typischerweise inklusive auf den Kristallen haftender Kontrastlackpartikel, aus der Kontrastlackschicht; und, vorzugsweise, Versiegeln der resultierenden Kontrastlackschicht, die ein Negativbild der zuvor entfernten Kristalle enthält, mit einem Decklack. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kontrastlack wasserbasiert ist.

Das Arbeiten mit einem wasserbasierten Kontrastlack hat eine im Vergleich zu gattungsgemäßen Verfahren aus dem Stand der Technik geringere Freisetzung von flüchtigen organischen Verbindungen zur Folge und stellt eine wesentlich umweltfreundlichere Lösung dar.

Der Kontrastlack kontrastiert zur Oberfläche, wobei der Kontrasteffekt vorzugsweise durch eine zur Oberfläche kontrastierende Färbung des Kontrastlacks erreicht wird. Auch farblose Kontrastlacke, deren Effektaufbau durch zur Oberfläche kontrastierende Glanzgrade oder Brechungsindizes erreicht wird, können in einer anderen Ausführungsform der Erfindung aber verwendet werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also, wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, eine wasserbasierte, also beispielsweise rein wässrige oder wässrig-alkoholische Kristallisierlösung auf eine Oberfläche appliziert und trocknen gelassen.

Bei dem gelösten Stoff handelt es sich vorzugsweise um einen gelösten organischen Stoff, der im ungelösten Zustand bei Raumtemperatur fest ist. Geeignete Beispiele umfassen mono- oder polyfunktionelle Carbonsäuren und Derivate wie beispielsweise Salze oder Amide, Alkohole oder Ketone. In einer Ausführungsform kann der Einsatz von Carbonsäurediamiden bevorzugt sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem gelösten Stoff um Harnstoff. Ein weiterer wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung der Kristallstruktur und -große der aus der Kristallisierlösung gebildeten Stoffe. So beeinflussen die Auswirkungen eines in geringem Umfang unvermeidbaren oberflächlichen Anlösens der Kristalle bei Auftrag eines wässrigen Kontrastlacks das Ergebnis weniger stark, wenn die Kristalle der Schablone größer, dicker oder kompakter sind. Auch der erzielte Effekt des Gesamtaufbaus kann durch Steuerung der Kristallstruktur und -große natürlich in einer gewünschten Weise beeinflusst werden.

Eine Möglichkeit der in dieser Hinsicht günstigen Beeinflussung der Kristallstruktur liegt in der Wahl des Lösungsmittels. Dabei kann es sich in einer Ausführungsform um reines Wasser handeln, die Zugabe von Co-Lösungsmitteln wie Alkoholen, Aldehyden, Ketonen, Glykolethern, Estern oder Ethem ermöglicht aber eine günstige Steuerung der Kristalldicke. In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem Lösungsmittel daher um ein gemischtes wässriges Lösungsmittel mit einem Wasseranteil des Lösungsmittels von beispielsweise größer 70 Vol.-%, vorzugsweise größer 80 Vol.-% und weiter vorzugsweise zwischen 80-90 Vol.-%. Der weitere Lösungsmittelbestandteil kann insbesondere durch einen mit Wasser begrenzt mischbaren Alkohol wie etwa Isoamylalkohol gebildet werden.

Eine weitere Möglichkeit der günstigen Beeinflussung der Kristal Istruktur liegt in der Wahl einer hohen Konzentration des gelösten kristallbildenden Stoffes in der Kristallisierlösung, da bei einer höheren Konzentration die Kristalle der Schablone in der Tendenz größer ausfallen. Bevorzugt können daher Konzentrationen von größer 25 Gew.-%, größer 30 Gew.-%, größer 35 Gew.-% oder gar größer 40 Gew.-% des gelösten kristallbildenden Stoffes gemessen an der Gesamtmasse der Kristallisierlösung sein. Eine sinnvolle Maximalkonzentration kann in einer Ausführungsform bei 50 Gew.-% oder 45 Gew.-% gemessen an der Gesamtmasse der Kristallisierlösung liegen. Der Lösungsmittelanteil der Kristallisierlösung kann in einer Ausführungsform bei 35 bis 65 Gew.-% gemessen an der Gesamtmasse der Kristallisierlösung liegen.

Weiterhin kann die Kristallisierlösung bestimmte Zusätze oder Lösungsmittelbestandteile enthalten, um das Kristallisierverhalten in günstiger Weise steuern zu können. In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Kristallisierlösung beispielsweise (Pseudo-)Alkalipnictogen- oder -chalkogenoxide, welche das Strukturbild der Kristalle beeinflussen kann. Beispielsweise wurde je nach Konzentration dieser Stoffe die Bildung isolierter oder gruppierter dünner Nadeln oder die Bildung tetrago- naler Prismen beobachtet. Bei Zugabe von (Pseudo-)alkalihalogeniden wurde die Bildung von pseudokubischen Strukturen beobachtet. Bevorzugte Zugabemengen dieser Salze können im Bereich von 1 bis 75 Gew.-%, insbesondere 2 bis 50 Gew.- % bezogen auf die Masse des gelösten kristallbildenden Stoffes liegen. Bei Zugabe von Netzmitteln und insbesondere nichtionischen Tensiden wurde die Bildung filigraner dendritischer Kristallanordnungen beobachtet. Insbesondere kann im gegebenen Zusammenhang der Zusatz von 0,01 -5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05-1 Gew.-% eines Netzmittels, gemessen an der Gesamtmasse der Kristallisierlösung, bevorzugt sein.

Weiterhin kann die Kristallisierlösung kleinere Anteile von Wachsen, anderen Mattierungsmitteln und/oder Entschäumern beinhalten.

Die Applikation der Kristallisierlösung auf die Oberfläche erfolgt vorzugsweise durch ein Aufsprühen oder durch eine Auftragung mittels eines Schwamms oder eines Rollers. Die Applikationsmenge liegt vorzugsweise im Bereich von 20-150 g/m ² , insbesondere bei 50-90 g/m ² .

Der Schritt der Applikation der Kristallisierlösung umfasst ein anschließendes aktives oder passives Trocknen, wobei das Lösungsmittel verdunstet und sich die Schablone vereinzelter Kristallgebilde, beispielsweise Kristallnadeln auf der Oberfläche bildet. Im Anschluss an die Bildung der Kristallschablone durch Applikation und Trocknung der Kristallisierlösung auf der Oberfläche wird eine zur Oberfläche kontrastierende Lackschicht, der sogenannte Kontrastlack dünn aufgetragen und antrocknen gelassen. Die Auftragung des Kontrastlacks ist vorzugsweise so dünn, dass die Kristalle der Schablone nicht vollständig überdeckt werden, sondern in Teilen aus der Kontrastlackschicht ragen. Auch der Schritt der Applikation des Kontrastlacks umfasst ein anschließendes aktives oder passives Trocknen, um vor der Entfernung der Kristalle eine stabile Kontrastlackschicht zu erhalten, welche das Negativbild der Kristalle dauerhaft abbilden kann.

Der Kerngedanke der Erfindung ist die Verwendung eines wasserbasierten Kontrastlacks, was grundsätzlich aufgrund der notwendigerweise guten Wasserlöslichkeit der Kristalle problematisch erscheint, aber aufgrund der hier vorgestellten Maßnahmen gangbar wird. Auch die Zusammensetzung des wasserbasierten Kontrastlacks kann, alternativ oder zusätzlich zu den vorgestellten Möglichkeiten in der Zusammensetzung der Kristallisierlösung so gewählt werden, dass ein Lösen der Kristalle verhindert oder auf ein praktikables Maß gesenkt wird.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Lösungsmittelanteil des wasserbasierten Kontrastlacks kleiner 75 Gew.-%, vorzugsweise kleiner 65 Gew.-% und weiter vorzugsweise kleiner 60 Gew.-% ist. Ein geringerer Lösungsmittelanteil senkt die Tendenz des Kontrastlacks, die Kristalle in großem Umfang zu lösen, bevor er selbst trocknet. Das Lösungsmittel selbst kann durch reines Wasser oder ein gemischtes wässriges Lösungsmittel mit einem Wasseranteil von beispielsweise größer 70 Vol.- %, vorzugsweise größer 75 Vol.-% und weiter vorzugsweise zwischen 80-99 Vol.-% gebildet werden. Der weitere Lösungsmittelbestandteil kann wiederum durch Co-Lö- sungsmittel gebildet werden.

Einen großen Einfluss auf die Tendenz zur Auflösung der Kristallschablone hat auch die Applikationstechnik des Kontrastlacks. Bevorzugt kann der mehrmalige Auftrag einer sehr geringen Menge des Kontrastlacks sein, sodass das wässrige Lösungsmittel schnell verdunstet. Insbesondere kann der Auftrag durch Aufsprühen eines zerstäubten Kontrastlacks bevorzugt sein, da in diesem Fall ein Teil des Lösungsmittels bereits während der Flugzeit verdunstet und die Kristalle der Schablone nie zu nass werden. Besonders bevorzugt ist eine Kombination dieser beiden Maßnahmen, also ein mehrmaliger Auftrag einer Teilmenge des Kontrastlacks durch Aufsprühen eines zerstäubten Nebels.

Die Wahl der Farbe und des Glanzgrades des Kontrastlackes in Relation zu der Farbe und dem Glanzgrad der sich unter der Kristallschablone befindlichen Oberfläche hat, zusätzlich zu den bereits diskutierten Aspekten der Kristallstruktur und des Löseverhaltens, einen maßgeblichen Einfluss auf den resultierenden Effektaufbau. Im Rahmen der Erfindung ist eine farbliche bzw. strukturelle Abstimmung des Kontrastlacks auf die Oberfläche des Substrats vorgesehen. Insbesondere bei Effektaufbauten, welche einen Glanzgradkontrast zwischen der Oberfläche und dem Kontrastlack aufweisen, kann eine abschließende Versiegelung mit einem Decklack entfallen.

Im Anschluss an die Applikation und Trocknung des Kontrastlacks werden die Kristalle inklusive der darauf haftenden Kontrastlackpartikel entfernt. Dadurch bilden die verbleibenden Teile des Kontrastlacks ein Negativbild der Kristallschablone auf der Oberfläche.

Das Entfernen der Kristalle aus der Kontrastlackschicht umfasst vorzugsweise ein Waschen der mit den Kristallen durchsetzten Kontrastlackschicht mit einer vorzugsweise wasserbasierten Waschlösung, um die wasserlöslichen Kristalle aus der Kontrastlackschicht zu spülen. Bei der wässrigen Waschlösung kann es sich im einfachsten Fall schlicht um Wasser handeln. Das Waschen erfolgt vorzugsweise unter mechanischer Agitation mit beispielsweise einem Schwamm. Der auf den Kristallen befindliche Teil des Kontrastlacks wird dabei mit entfernt, der direkt auf der Oberfläche haftende Teil des Kontrastlacks bleibt aber an der Oberfläche. Alternativ kann das Entfernen der Kristallschablone auch rein mechanisch oder thermisch erfolgen.

Das nach dem Entfernen der Kristallschablone aus der Kontrastlackschicht entstehende Negativbild wird, im Falle eines Ausspülens nach ausreichender vorheriger Trocknung, in einem letzten Schritt mit einem Decklack, insbesondere einem Klarlack versiegelt. Dabei können Klarlacke in diversen Glanzgrad- und Farbausführungen zum Einsatz kommen. Auch der Decklack kann in einer bevorzugten Ausführungsform wasserbasiert sein.

Vor dem ersten Verfahrensschritt der Applikation der Kristallisierlösung kann die Oberfläche mit einer geeigneten Grundierung vorbehandelt werden, um die Haftung der Kristalle bzw. des Kontrastlacks an der Oberfläche zu verbessern. Unabhängig von der Applikation einer Grundierung kann die Oberfläche vor Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gereinigt, geschliffen oder auch anderweitig vorbehandelt werden.

Durch die genannten Maßnahmen, die alleine oder in Kombination angewandt werden können, ist es gelungen, auch wasserbasierte Kontrastlacke zum qualitativ zerstörungsfreien Überlackieren der kristallinen Schablone zu verwenden.

Bei der Oberfläche kann es sich beispielsweise um eine Holzoberfläche, eine Folie, eine Kunststoffoberfläche, eine Metalloberfläche oder eine Glasoberfläche handeln. Bevorzugt kann im Kontext der Erfindung die Beschichtung einer Möbeloberfläche sein.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kombinationsprodukt zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei das Kombinationsprodukt einen wasserbasierten Kontrastlack und eine Kristallisierlösung in separater Verpackung umfasst, wobei die Kristallisierlösung einen gelösten Stoff aufweist, der bei einer Trocknung wasserlösliche Kristalle bildet. In bevorzugten Varianten des Kombinationsprodukts können der Kontrastlack und/oder die Kristallisierlösung wie im Zusammenhang mit bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben ausgebildet sein.

Letztlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines wasserbasierten Kontrastlacks, einer Kristallisierlösung, die einen gelösten Stoff aufweist, der bei einer Trocknung wasserlösliche Kristalle bildet, oder eines erfindungsgemäßen Kombinationsprodukts in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Kontrastlack und/oder die Kristallisierlösung, separat oder als Bestandteile des Kombinationsprodukts, können wie im Zusammenhang mit bevorzugten Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben ausgebildet sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen. In den Figuren zeigen:

Figur 1 : eine vergrößerte Abbildung einer exemplarischen wasserbasierten

Kristalleffekt-Beschichtung;

Figur 2: eine vergrößerte Abbildung einer weiteren wasserbasierten Kristalleffekt-Beschichtung; und

Figur 3: eine vergrößerte Abbildung einer wiederum anderen wasserbasierten

Kristalleffekt-Beschichtung.

Beispiel 1 : Herstellung einer schablonenbildenden flüssigen Zusammensetzung

Wasser und Harnstoff wurden im Massenverhältnis 2:1 miteinander gemischt und gerührt, bis ein einphasiges Gemisch vorlag. Anschließend wurden unter Rühren 0,2% Natriumlaurylsulfat und 15% Isopropylalkohol zugegeben, für 3 min gerührt, dann abschließend 1 % FoamStar Sl 2292 unter Dispergieren zugegeben und die Mischung für 10 Minuten dispergiert. Figur 1 zeigt eine wasserbasierte Kristalleffekt-Beschichtung mit klassischer isolierter bis gefächerter Nadelstruktur, die mittels einer derartigen Kristallisierlösung hergestellt wurde.

Beispiel 2: Modifikation der schablonenbildenden flüssigen Zusammensetzung mittels Salzzugabe

Zur in Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung wurden 5% Ammoniumphos- phat-Trihydrat zugegeben und unter Rühren gelöst. Die nach Applikation dieser Zusammensetzung und Verdunstung der Lösungsmittel resultierende Schablone bestand aus langen tetragonalen Prismen.

Figur 2 zeigt eine wasserbasierte Kristalleffekt-Beschichtung mit tetragonal prismatischer Struktur, die mittels einer derartigen Kristal lisierlösung hergestellt wurde.

Durch Zugabe anderer Salze konnte das Erscheinungsbild der Schablone weiter verändert werden.

Beispiel 3: Modifikation der schablonenbildenden flüssigen Zusammensetzung mittels Lösungsmittel/Additive

Zur in Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung wurden 10% Methylethylketon unter Rühren zugegeben und 5 Minuten gerührt. Die nach Applikation dieser Zusammensetzung und Verdunstung der Lösungsmittel resultierende Schablone bestand aus langen filigranen, teils verzweigten Nadeln.

Figur 3 zeigt eine wasserbasierte Kristalleffekt-Beschichtung mit dünner und langer Nadelstruktur, die mittels einer derartigen Kristallisierlösung hergestellt wurde. Durch Zugabe anderer Lösungsmittel/Additive konnte das Erscheinungsbild der Schablone weiter verändert werden.

Vergleichsbeispiel 4: Verfahren zur pigmentierten Effektlacksystemherstellung mit lösemittelbasiertem Beschichtungsmaterial

Auf einen entsprechend vorbereiteten Untergrund wurde zuerst eine in Beispielen 1- 3 generierte schablonenbildende flüssige Zusammensetzung gleichmäßig appliziert und trocknen gelassen. Anschließend wurde mit einem pigmentierten 2K-PU- Kontastlack in einem geeigneten Farbton mehrmals sehr dünn über die temporäre Schablone genebelt und der Lack trocknen gelassen. Abschließend wurde die Schablone entfernt, die kontrastlackierte Fläche gereinigt, trocknen gelassen und diese mit einem geeigneten Beschichtungsmaterial versiegelt.

Beispiel 5: Verfahren zur pigmentierten Effektlacksystemherstellung mit wasserbasiertem Beschichtungsmaterial

Auf einen entsprechend vorbereiteten Untergrund wurde zuerst eine in Beispielen 1- 3 generierte schablonenbildende flüssige Zusammensetzung gleichmäßig appliziert und trocknen gelassen. Anschließend wurde mit einem pigmentierten wasserbasierten Kontrastlack in einem geeigneten Farbton mehrmals sehr dünn über die kristalline Schablone genebelt und der Lack trocknen gelassen. Abschließend wurde die Schablone entfernt, die kontrastlackierte Fläche gereinigt, trocknen gelassen und diese mit einem geeigneten Beschichtungsmaterial versiegelt.

Beispiel 6: Verfahren zur pigmentierten Effektlacksystemherstellung mit wasserbasiertem strahlungshärtendem Beschichtungsmaterial

Auf einen entsprechend vorbereiteten Untergrund wurde zuerst eine in Beispielen 1 - 3 generierte schablonenbildende flüssige Zusammensetzung gleichmäßig appliziert und trocknen gelassen. Anschließend wurde mit einem pigmentierten Hydro-UV- Kontrastlack in einem geeigneten Farbton mehrmals sehr dünn über die kristalline Schablone genebelt und der Lack trocknen gelassen. Abschließend wurde die kristalline Schablone entfernt, die kontrastlackierte Fläche gereinigt, trocknen gelassen, mittels UV-Strahlung durchgehärtet und die resultierende Fläche mit einem geeigneten Beschichtungsmaterial versiegelt.

Vergleichsbeispiel 7: Verfahren zur farblosen Effektlacksystemherstellung mit lösemittelbasiertem Beschichtungsmaterial

Auf einen entsprechend vorbereiteten Untergrund wurde zuerst eine in Beispielen 1 - 3 generierte schablonenbildende flüssige Zusammensetzung gleichmäßig appliziert und trocknen gelassen. Anschließend wurde mit einem 2K-PU-Klarlack in einem geeigneten Glanzgrad mehrmals dünn über die kristalline Schablone genebelt und der Lack trocknen gelassen. Abschließend wurde die Schablone entfernt, die kontrastlackierte Fläche gereinigt und trocknen gelassen.

Beispiel 8: Verfahren zur farblosen Effektlacksystemherstellung mit wasserbasiertem Beschichtungsmaterial

Auf einen entsprechend vorbereiteten Untergrund wurde zuerst eine in Beispielen 1 - 3 generierte schablonenbildende flüssige Zusammensetzung gleichmäßig appliziert und trocknen gelassen. Anschließend wurde mit einem wasserbasierten Klarlack in einem geeigneten Glanzgrad mehrmals sehr dünn über die kristalline Schablone genebelt und der Lack trocknen gelassen. Abschließend wurde die Schablone entfernt, die kontrastlackierte Fläche gereinigt und trocknen gelassen.

Beispiel 9: Verfahren zur farblosen Effektlacksystemherstellung mit wasserbasiertem strahlungshärtendem Beschichtungsmaterial

Auf einen entsprechend vorbereiteten Untergrund wurde zuerst eine in Beispielen 1 - 3 generierte schablonenbildende flüssige Zusammensetzung gleichmäßig appliziert und trocknen gelassen. Anschließend wurde mit einem wasserbasierten UV- Klarlack in einem geeigneten Glanzgrad mehrmals sehr dünn über die kristalline Schablone genebelt und der Lack trocknen gelassen. Abschließend wurde die Schablone entfernt, die kontrastlackierte Fläche gereinigt, trocknen gelassen und mittels UV- Strahlung durchgehärtet.