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EP0764475B1 - Verfahren zur Effektlackierung genarbter Kunststoffteile - Google Patents

Verfahren zur Effektlackierung genarbter Kunststoffteile Download PDF

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Publication number
EP0764475B1
EP0764475B1 EP96114863A EP96114863A EP0764475B1 EP 0764475 B1 EP0764475 B1 EP 0764475B1 EP 96114863 A EP96114863 A EP 96114863A EP 96114863 A EP96114863 A EP 96114863A EP 0764475 B1 EP0764475 B1 EP 0764475B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
process according
drying
process step
effect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP96114863A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0764475A1 (de
Inventor
Helga Stegen
Joachim Dr. Dipl. Chem. Blum
Klaus-Günter Dipl.-Ing. Kerlin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
Publication of EP0764475A1 publication Critical patent/EP0764475A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0764475B1 publication Critical patent/EP0764475B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/56—Three layers or more
    • B05D7/57—Three layers or more the last layer being a clear coat
    • B05D7/574—Three layers or more the last layer being a clear coat at least some layers being let to dry at least partially before applying the next layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber

Definitions

  • the invention relates to a method for producing Effect coatings on polar, grained plastic parts.
  • plastic parts such as e.g. Bumpers, spoilers, hubcaps or mirror housings to the Metal body attached.
  • plastic parts made of non-polar Polyolefin plastics such as polypropylene or the like Blends and these should be painted, so it is necessary to the to prepare non-polar plastic surfaces for painting, to ensure the necessary adhesion of the paint layer.
  • methods have become known that serve to to create a polar surface for subsequent painting. Examples of such methods are physical and chemical Treatment methods, such as flaming or UV irradiation of the Plastic surfaces or chemical modification with aggressive ones Agents such as sulfonation. But it can also adhesion-promoting primer layers are applied.
  • the chlorinated polyolefins (CPO) have proven particularly effective contain.
  • the plastic parts to be painted have a smooth, shiny surface.
  • the same plastic part is often painted or unpainted for reasons of a rational workflow in an assembly line.
  • the unpainted plastic part must have a surface that appears matt to the viewer in order to visually conceal scratches or points of deposit. This is done by graining the surface of the plastic parts.
  • the fineness of the grain is given in ⁇ m, and particularly suitable for vehicle mounting parts are common plastic parts with a grain of ⁇ 10 ⁇ m, in particular, for example, with a between 20 and 50 ⁇ m underlying grain.
  • plastic parts with only one type of surface structure are preferably used, for example only parts with 40 ⁇ m grain.
  • the overpainting of such grained plastic parts is however problematic in terms of effects training and Color matching the color of the body, especially in the Case of effect painting.
  • an effect basecoat on the grained plastic part is therefore applied a smooth primer coat.
  • the primer layer can be made of harmless materials.
  • chemically crosslinking paint systems used according to the Application for one to be applied below Top coat suitable primer under Drying at temperatures between 60 and 100 ° C, for example be cured.
  • Examples of chemically crosslinking for the Lacquer systems suitable for plastic priming are two-component Epoxy / amine systems and two-component polyurethane systems.
  • To Application and curing of these primers can be the decorative im general from color and / or effect basecoat and protective clearcoat can be applied.
  • the object of the invention is to provide a method for Production of effect coatings on grained plastic parts, the the problems of lack of effect formation and color matching with the color of the other body parts and can be carried out in an energy-saving manner.
  • Drying in process stages b) and d) can be done in this way, for example be carried out that the drying time is 1 to 3 minutes is. Up to a residual content of 5 to 15% by weight is preferred, particularly preferably from 5 to 10% by weight of that used Temperature in the applied coating film contains volatile components dried on. It is generally worked so that the Drying of the first two layers, i.e. process steps b) and d), takes place under temperature and time conditions, which under those the joint drying or hardening of the three layers in Process stage f) are. If necessary, after the order of the Clear coats and before drying or hardening the three together Coating layers, i.e. between process stages e) and f) be ventilated. The ventilation can, for example, at 20 to 30 ° C, be carried out for 1 to 3 minutes.
  • polar plastics other than pure olefin or diene polymers such as, for example, polyamide, polyurethane, polycarbonate or polyester, such as, for example, polybutylene terephthalate, and corresponding blends are used as the substrate.
  • Plastic parts made of polyolefin plastics are unsuitable. In particular, they are plastic parts that are used as motor vehicle add-on parts, such as bumpers or spoilers.
  • the plastic parts used in the present process have a grained surface, for example, with a 10 to 50 ⁇ m-grain, preferably a greater than 20 ⁇ m underlying grain.
  • a lacquer layer is first made a pigment- and filler-free or plain-colored pigmented Coating agent applied, the binder base is physically drying binder systems. It can happen also about binders / crosslinking systems which are covalently crosslinkable per se act under the conditions of drying or Hardening step f) of the method according to the invention however, do not suffer from chemical crosslinking. Especially in The binder systems do not develop a temperature range below 110 ° C chemical reactivity.
  • the crosslinkers that can be used are among these Conditions of physically dryable, film-forming systems, e.g. Melamine resins.
  • the coating agent is preferably known per se derived color and / or effect basecoat coating agents.
  • the Coating agents can be formulated on the basis of solvents, however, it is preferably an aqueous coating agent whose Binder systems in a suitable manner, e.g. anionic, cationic or are non-ionic, stabilized.
  • usable basecoat coating agents are customary Lacquer systems that use one or more common base resins as film-forming Contain binders. Although they can contain crosslinkers, these however, unfold under the conditions of drying or hardening of the Process step f) no crosslinking effect compared to Binders.
  • the basecoat contains film-forming binders (Base resins) one or more polyurethane resins and / or oligomers Urethanes (oligourethanes), preferably with a content of at least 15 % By weight, based on the solid resin content of the basecoat.
  • Film-forming binders are preferably polyester and / or (Meth) acrylic copolymer resins.
  • the coating agent applied in process step a) is preferred uni-colored pigmented, i.e. it is preferably a Basecoat, in addition to the usual physically drying and / or chemically crosslinkable binders and crosslinkers inorganic and / or organic colored pigments, such as e.g. Titanium dioxide, Iron oxide pigments, carbon black, azo pigments, phthalocyanine pigments, however contains no effect pigments.
  • a Basecoat in addition to the usual physically drying and / or chemically crosslinkable binders and crosslinkers inorganic and / or organic colored pigments, such as e.g. Titanium dioxide, Iron oxide pigments, carbon black, azo pigments, phthalocyanine pigments, however contains no effect pigments.
  • Examples of the preferred water-based paint systems or Waterborne paint binder systems which in process step a) of can be used can be found in DE-A-36 28 124, DE-A-40 25 264, EP-A-0 089 497, EP-A-0 379 158, EP-A-0 427 979, EP-A-0 512 524, EP-A-0 581 211, EP-A-0 584 818 and WO 95/16004.
  • the first coating layer microns in a dry film thickness of 5 to 40, preferably 20 and 30 ⁇ administered m interlocutory, zB dies. It is advisable to choose the dry layer thickness of the first coating layer in the upper range of values for larger grain of the plastic substrate to be painted.
  • the first coating layer is dried at 20 to 80 ° C. to a residual content of 3 to 20% by weight of the volatile constituents contained in the applied coating film at the temperature used, for example within 1 to 3 minutes.
  • process step c) of the inventive method with a known effect base paint based on organic solvents or, preferably, of water to a dry film thickness of for example 10 to 30 ⁇ m, preferably 15-25 ⁇ m, in the wet-on-wet Process painted over eg by spraying.
  • a known effect base paint based on organic solvents or, preferably, of water to a dry film thickness of for example 10 to 30 ⁇ m, preferably 15-25 ⁇ m, in the wet-on-wet Process painted over eg by spraying.
  • the effect basecoats known per se are effect and in general also color Basecoat coating agents, such as those used for the production of Basecoat / clearcoat two-coat coatings are used and in large numbers are known for example from the patent literature.
  • the effect basecoats can be formulated on the basis of solvents , but it is preferably aqueous effect basecoats, their binder systems in a suitable manner, e.g. anionic, are stabilized cationically or non-ionically. It can be for example, physically drying binder systems or are covalently crosslinkable binder / crosslinker systems that under the conditions of forced drying of the process step f) the method according to the invention, however, no chemical crosslinking suffer. Especially in the temperature range below 110 ° C Binder systems no chemical reactivity. It is a matter of usual coating systems, which as one or more common base resins contain film-forming binders.
  • Binders You can use crosslinkers included, but unfold under the conditions of drying of process step f) no crosslinking effect compared to Binders.
  • base resins for example polyester, polyurethane and / or (Meth) acrylic copolymer resins can be used.
  • base resins for example polyester, polyurethane and / or (Meth) acrylic copolymer resins can be used.
  • the preferred Effect waterborne basecoats preferably contain polyurethane resins, particularly preferably at least in a proportion of 15% by weight on the solid resin content of the aqueous effect basecoat.
  • Effect basecoats used contain in addition to the usual physical drying and / or chemically crosslinking binder systems
  • Effect pigments e.g. Metal pigments, e.g. made of titanium, aluminum or Copper, interference pigments, e.g. titanium dioxide coated Aluminum, coated mica, graphite effect pigments, platelet-shaped iron oxide, platelet-shaped Copper phthalocyanine pigments.
  • interference pigments e.g. titanium dioxide coated Aluminum, coated mica, graphite effect pigments, platelet-shaped iron oxide, platelet-shaped Copper phthalocyanine pigments.
  • coloring inorganic and / or organic colored pigments e.g. Titanium dioxide, iron oxide pigments, carbon black, azo pigments, Phthalocyanine pigments.
  • effect basecoats can contain customary auxiliaries included, such as Fillers, catalysts, leveling agents, Anti-cratering agent, light stabilizer, if necessary in combination with Antioxidants.
  • effect basecoats or effect basecoat systems Solvent base which in process step c) of the invention Process can be used can be found in DE-A-29 24 632, DE-A-42 18 106, EP-A-0 302 296, WO-91 00 895 and WO-95 05 425.
  • Examples of the process step c) of the invention Aqueous effect basecoat systems preferably used in the process in DE-A-38 41 540, DE-A-41 22 266, EP-A-0 089 497, EP-A-0 287 144, EP-A-0 427 979.
  • aqueous effect basecoat systems used with particular preference in DE-A-36 28 124, DE-A-40 25 264, EP-A-0 379 158, EP-A-0 512 524, EP-A-0 581 211 and EP-A-0 584 818.
  • first and second basecoat different basecoats may be preferred however, similar basecoats are used as in the following is explained.
  • the solid resin composition that for the production of the first and second coating layers the basecoats used are essentially the same, i.e. the qualitative has the same solid resin composition (the same binders and crosslinkers may be present) and in the quantitative Solid resin composition only a fluctuation range of less than 30 % By weight, preferably below 20% by weight, particularly preferably below 15% by weight, each based on the relative weight proportion of each Has binder and any crosslinker present.
  • the effect layer applied in process step c) of the process according to the invention is in process step d) at 20 to 80 ° C. to a residual content of 3 to 20% by weight of the volatile constituents contained in the applied coating film at the applied temperature, for example within 1 to 3 Minutes dried.
  • process step e) with a known clear lacquer coating agent, for example in a dry layer thickness of 25 to 50 ⁇ m in the wet-on-wet process, for example by spraying.
  • the coating layer is basically suitable for all known clearcoats, the chemical under the temperature conditions of step f) network.
  • This can be one or preferably act multi-component clear lacquer coating agents. It can be Act systems based on solvents or are water-borne clear varnishes, the binder systems of which are suitable Manner, e.g. are anionically, cationically or non-ionically stabilized.
  • the waterborne clearcoat systems can be water-soluble or water-dispersed systems, especially Act emulsion systems.
  • the clear lacquer coating agents are in Method step f) of the method according to the invention with training chemically cross-linked covalent bonds.
  • the clear lacquers which can be used in the process according to the invention are concerned it is usual clearcoat coating agents, the one or more usual Contain base resins as film-forming binders. They contain if the base resins which are not self-crosslinking are also crosslinkers. Both the Base resin component and the crosslinker component are subject no restriction, except that it is under the conditions of step f) must be chemically crosslinkable.
  • film-forming binders for example Polyester, polyurethane and / or poly (meth) acrylate resins are used become.
  • base resins for example Polyester, polyurethane and / or poly (meth) acrylate resins are used become.
  • the selection of the crosslinkers that may be included not critical, it depends on the functionality of the base resins, i.e.
  • crosslinkers are selected so that they are one for Functionality of the base resins complementary, reactive functionality exhibit.
  • Preferred examples of such complementary Functionalities between base resin and crosslinker are: Carboxyl / epoxy, (meth) acryloyl / CH-acidic group and preferred Hydroxyl / free isocyanate. If compatible with one another, too several such complementary functionalities in one clear coat coexist. The possibly in the clear coats contained crosslinkers can be present individually or in a mixture.
  • non-aqueous clearcoat systems used in the invention Processes which can preferably be used as clear lacquer can be found in DE-A-40 17 075, DE-A-41 24 167, EP-A-0 318 800, EP-A-0 327 031 and EP-A-0 355 959.
  • water clearcoat systems used in the process according to the invention can preferably be used as clear lacquer, can be found in DE-A-41 01 696, DE-A-42 03 510, EP-A-0 496 205, EP-A-0 469 210, EP-A-0 626 401 and EP-A-0 626 432.
  • the wet-on-wet in process step e) of the process according to the invention applied clear coat can optionally between 1 and 3 Minutes at 20 to 30 ° C flash off.
  • Process step f) the three coating layers under chemical Crosslinking of the outer clear lacquer layer dried together Temperatures between 60 and 110 ° C.
  • the method according to the invention allows the production of Effect coatings on grained plastic parts in the sense of a wet-on-wet application three coating layers, the three Coating layers are dried together.
  • the outer Clear coat chemically forming covalent bonds networked.
  • a good result is obtained by the process according to the invention Effects training.
  • the grain of the plastic surface is balanced, color deviations between the after Effect-painted process according to the invention Plastic parts and one painted in the same effect color Body do not occur.
  • the method also has the advantage that it has few drying steps so that it is not necessary several energy-intensive drying and curing steps perform.
  • a plastic plate made of polycarbonate with a grain of 40 ⁇ m is spray painted in 20 ⁇ m dry film thickness with a silver metallic aqueous basecoat material according to DE-A-42 24 617th After drying for three minutes at 20 ° C., a commercially available two-component clear varnish based on acrylate resin is overpainted in a dry layer thickness of 35 ⁇ m by spraying. After forced drying at 80 ° C for 30 minutes, a metallic coating with a disrupted flop is obtained.
  • a plastic plate made of polycarbonate with a grain of 40 ⁇ m is spray painted in 20 ⁇ m dry film thickness with the silver metallic base coat from Example. 1 After drying for three minutes at 20 ° C., a further layer of the same metallic basecoat is also applied in a 20 ⁇ m dry layer thickness by spraying. After drying for three minutes at 20 ° C., a commercially available two-component clear lacquer based on acrylate resin is overcoated in a dry layer thickness of 35 ⁇ m by spraying. After forced drying at 80 ° C for 30 minutes, a metallic coating with a disrupted flop is obtained.
  • a plastic plate made of polycarbonate with a grain of 40 ⁇ m is spray painted in 20 ⁇ m dry film thickness with a single-color water-based coating according to WO 95/16004, Example 4.2.
  • the silver-colored metallic basecoat from Example 1 is applied in a 20 ⁇ m dry layer thickness by spraying.
  • a commercially available two-component clear lacquer based on acrylate resin is overcoated in a dry layer thickness of 35 ⁇ m by spraying.
  • After forced drying at 80 ° C for 30 minutes, a metallic coating with a good metallic effect and a good flop is obtained.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Effektlackierungen auf polaren, genarbten Kunststoffteilen.
In der Automobilindustrie werden in großem Umfang Kunststoffteile wie z.B. Stoßfänger, Spoiler, Radkappen oder Spiegelgehäuse an die Metallkarosse angebaut. Bestehen die Kunststoffteile aus unpolaren Polyolefinkunststoffen wie beispielsweise Polypropylen oder dessen Blends und sollen diese lackiert werden, so ist es notwendig, die an sich unpolaren Kunststoffoberflächen für die Lackierung vorzubereiten, um die notwendige Haftung der Lackschicht zu gewährleisten. So sind unterschiedliche Methoden bekannt geworden, die dazu dienen, eine polare Oberfläche für die nachfolgende Lackierung zu schaffen. Beispiele für derartige Methoden sind physikalische und chemische Behandlungsverfahren, wie das Beflammen oder UV-Bestrahlen der Kunststoffoberflächen oder die chemische Modifizierung mit aggressiven Agentien, wie beispielsweise die Sulfonierung. Es können aber auch haftvermittelnde Primerschichten aufgebracht werden. In der Praxis besonders bewährt haben sich Primer, die chlorierte Polyolefine (CPO) enthalten.
Arbeitet man mit polaren Kunststoffen wie z.B. Polycarbonat, kann auf die arbeitsaufwendige Vorbereitung der Kunststoffoberfläche vor der Lackierung durch physikalische und chemische Methoden verzichtet werden. Ebenso ist es nicht notwendig, eine Grundierung aufzubringen.
Im Idealfall besitzen die zu lackierenden Kunststoffteile eine glatte, glänzende Oberfläche. Häufig werden jedoch aus Gründen eines rationellen Arbeitsablaufes in einer Montagelinie je nach Fahrzeugmodell bzw. -ausstattung ein und dasselbe Kunststoffteil lackiert oder unlackiert angebaut. Aus optischen Gründen muß das unlackierte Kunststoffteil eine für den Betrachter matt erscheinende Oberfläche besitzen, um Kratzer oder Absetzpunkte optisch zu kaschieren. Dies geschieht, indem die Oberfläche der Kunststoffteile mit einer Narbung (grain) ausgestattet wird. Die Feinheit der Narbung wird in µm angegeben, besonders geeignet und für Fahrzeuganbauteile üblich sind Kunststoffteile mit einem grain von ≥ 10 µm, insbesondere beispielsweise mit einem zwischen 20 und 50 µm liegenden grain. Aus Gründen einer einfachen Lagerhaltung und einer rationellen Fertigung werden bevorzugt Kunststoffteile mit nur einer Art von Oberflächenstruktur verwendet, beispielsweise ausschließlich Teile mit 40 µm-grain.
Die Überlackierung derartig genarbter Kunststoffteile ist jedoch problematisch im Hinblick auf Effektausbildung und Farbtonübereinstimmung mit dem Farbton der Karosserie, insbesondere im Fall von Effektlackierungen. Vor Auftrag der effektgebenden Lackschicht aus einem Effektbasislack auf das genarbte Kunststoffteil wird daher eine glättende Grundierungsschicht aufgetragen. Allerdings kann bei der Lackierung polarer Kunststoffteile auf die Verwendung von aufgrund des in ihnen enthaltenen organisch gebundenen Chlors nicht unbedenklichen Primern verzichtet werden, die Grundierungsschicht kann aus unbedenklicheren Materialien hergestellt werden. Hierzu werden in der Praxis chemisch vernetzende Lacksysteme eingesetzt, die nach der Applikation zu einer für die nachfolgend zu applizierende Decklackierung geeigneten Grundierungsschicht unter Trocknung bei Temperaturen beispielsweise zwischen 60 und 100°C ausgehärtet werden. Beispiele für chemisch vernetzende für die Kunststoffgrundierung geeignete Lacksysteme sind zweikomponentige Epoxid/Amin-Systeme und zweikomponentige Polyurethan-Systeme. Nach Applikation und Aushärtung dieser Primer kann die dekorative im allgemeinen aus farb- und/oder effektgebender Basislackschicht und schützender Klarlackschicht bestehende Lackierung aufgebracht werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Effektlackierungen auf genarbten Kunststoffteilen, das die Probleme der mangelnden Effektausbildung und Farbtonübereinstimmung mit dem Farbton der übrigen Karosserieteile überwindet und energiesparend durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Lackierung von polaren Kunststoffteilen mit genarbter Oberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
  • a) eine von Effektpigmenten und modifizierten Polyolefinen freie erste Überzugsschicht aus einem Überzugsmittel auf der Basis physikalisch trocknender, ein oder mehrere Polyurethanharze und/oder oligomere Urethane enthaltender Bindemittelsysteme, die bei den im Verfahrensschritt f) angewendeten Temperaturen nicht chemisch vernetzen, in einer Trockenschichtdicke von 5 bis 40 µm aufträgt,
  • b) bei 20 bis 80°C bis zu einem Restgehalt von 3 bis 20 Gew.-% der bei der angewandten Temperatur im aufgetragenen Überzugsfilm enthaltenen flüchtigen Anteile antrocknet,
  • c) naß-in-naß mit einem Effektbasislack überlackiert,
  • d) bei 20 bis 80°C bis zu einem Restgehalt von 3 bis 20 Gew.-% der bei der angewandten Temperatur im aufgetragenen Überzugsfilm enthaltenen flüchtigen Anteile antrocknet,
  • e) naß-in-naß mit einem flüssigen Klarlack, der bei den in Verfahrensschritt f) angewendeten Trocknungstemperaturen unter Ausbildung kovalenter Bindungen chemisch vernetzt, überlackiert und
  • f) die erhaltenen drei Überzugsschichten bei Temperaturen von 60 bis 110°C gemeinsam trocknet bzw. härtet.
    • Das Antrocknen in den Verfahrensstufen b) und d) kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß die Dauer des Antrocknens 1 bis 3 Minuten beträgt. Bevorzugt wird bis zu einem Restgehalt von 5 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von 5 bis 10 Gew.-%, der bei der angewandten Temperatur im aufgetragenen Überzugsfilm enthaltenen flüchtigen Anteile angetrocknet. Es wird dabei im allgemeinen so gearbeitet, daß die Antrocknung der ersten beiden Schichten, also die Verfahrensstufen b) und d), unter Temperatur- und Zeitbedingungen erfolgt, die unter denen der gemeinsamen Trocknung bzw. Härtung der drei Schichten in Verfahrensstufe f) liegen. Gegebenenfalls kann nach dem Auftrag des Klarlacks und vor dem gemeinsamen Trocknen bzw. Härten der drei Überzugsschichten, also zwischen den Verfahrensstufen e) und f) abgelüftet werden. Die Ablüftung kann beispielsweise bei 20 bis 30°C, während 1 bis 3 Minuten durchgeführt werden.
    Als Substrat dienen im erfindungsgemäßen Verfahren polare, von reinen Olefin- bzw. Dienpolymeren verschiedene Kunststoffe wie beispielsweise Polyamid, Polyurethan, Polycarbonat oder Polyester, wie z.B. Polybutylenterephthalat sowie entsprechende Blends. Kunststoffteile aus Polyolefinkunststoffen sind ungeeignet. Insbesondere handelt es sich um Kunststoffteile, die als Kraftfahrzeuganbauteile Verwendung finden, wie Stoßfänger oder Spoiler. Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Kunststoffteile besitzen eine genarbte Oberfläche z.B. mit einem 10 bis 50 µm-grain, bevorzugt einem oberhalb von 20 µm liegenden grain.
    Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Lackschicht aus einem pigment- und füllstofffreien oder unifarben pigmentierten Überzugsmittel aufgetragen, bei dessen Bindemittelbasis es sich um physikalisch trocknende Bindemittelsysteme handelt. Es kann sich dabei auch um an sich kovalent vernetzbare Bindemittel/Vernetzer-Systeme handeln, die unter den angewendeten Bedingungen der Trocknung bzw. Härtung des Verfahrensschrittes f) des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch keine chemische Vernetzung erleiden. Insbesondere im Temperaturbereich unter 110°C entfalten die Bindemittelsysteme keine chemische Reaktivität. Die einsetzbaren Vernetzer sind unter diesen Bedingungen physikalisch trockenbare, filmbildende Systeme, z.B. Melaminharze. Das Überzugsmittel ist bevorzugt von an sich bekannten farb- und/oder effektgebenden Basislacküberzugsmitteln abgeleitet. Die Überzugsmittel können auf der Basis von Lösemitteln formuliert sein, bevorzugt handelt es sich jedoch um wäßrige Überzugsmittel, deren Bindemittelsysteme in geeigneter Weise, z.B. anionisch, kationisch oder nicht-ionisch, stabilisiert sind.
    Bei den im Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens z.B. verwendbaren Basislacküberzugsmitteln handelt es sich um übliche Lacksysteme, die ein oder mehrere übliche Basisharze als filmbildende Bindemittel enthalten. Sie können zwar Vernetzer enthalten, diese entfalten jedoch unter den Bedingungen der Trocknung bzw. Härtung des Verfahrensschrittes f) keine vernetzende Wirkung gegenüber den Bindemitteln. Der Basislack enthält als filmbildende Bindemittel (Basisharze) ein oder mehrere Polyurethanharze und/oder oligomere Urethane (Oligourethane), bevorzugt mit einem Anteil von mindestens 15 Gew.-%, bezogen auf den Festharzgehalt des Basislacks. Als zusätzliche filmbildende Bindemittel kommen bevorzugt Polyester- und/oder (Meth)acrylcopolymerharze in Betracht.
    Es kann sich um übliche unifarbene Basislacküberzugsmittel handeln, wie sie in der Kraftfahrzeuglackierung verwendet werden zur Herstellung von Zweischichtlackierungen vom Basislack/Klarlack-Typ oder es handelt sich um ein pigment- und füllstofffreies Überzugsmittel auf Basis des Bindemittelsystems bzw. des Bindemittel/Vernetzer-Systems eines Basislacküberzugsmittels. Entscheidend ist, daß die im erfindungsgemäßen Verfahrensschritt a) verwendeten Überzugsmittel keine Effektpigmente und keine modifizierten Polyolefine, wie beispielsweise chlorierte Polyolefine enthalten.
    Bevorzugt ist das in Verfahrensschritt a) aufgebrachte Überzugsmittel unifarben pigmentiert, d.h. bevorzugt handelt es sich um einen Basislack, der neben den üblichen physikalisch trocknenden und/oder an sich chemisch vernetzbaren Bindemitteln und Vernetzern anorganische und/oder organische Buntpigmente, wie z.B. Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Ruß, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, jedoch keine Effektpigmente enthält.
    Ein Beispiel für ein Basislacksystem auf Lösemittelbasis, das in Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann, findet man in EP-A-0 302 296.
    Beispiele für die bevorzugten Wasserbasislacksysteme bzw. Wasserbasislackbindemittelsysteme, die in Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können, findet man in DE-A-36 28 124, DE-A-40 25 264, EP-A-0 089 497, EP-A-0 379 158, EP-A-0 427 979, EP-A-0 512 524, EP-A-0 581 211, EP-A-0 584 818 und WO 95/16004.
    In Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erste Überzugsschicht in einer Trockenschichtdicke von 5 bis 40 µm, bevorzugt zwischen 20 und 30 µm, z.B.durch Spritzen appliziert. Dabei empfiehlt es sich, die Trockenschichtdicke der ersten Überzugsschicht bei größerem grain des zu lackierenden Kunststoffsubstrats im oberen Wertebereich zu wählen. In Verfahrensschritt b) wird die erste Überzugsschicht bei 20 bis 80°C bis zu einem Restgehalt von 3 bis 20 Gew.-% der bei der angewandten Temperatur im aufgetragenem Überzugsfilm enthaltenen flüchtigen Anteile beispielsweise innerhalb von 1 bis 3 Minuten angetrocknet. Danach wird in Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem an sich bekannten Effektbasislack auf der Basis organischer Lösemittel oder bevorzugt von Wasser in einer Trockenschichtdicke von z.B. 10 bis 30 µm, bevorzugt zwischen 15 und 25 µm, im Naß-in-Naß-Verfahren z.B. durch Spritzen überlackiert.
    Bei den an sich bekannten Effektbasislacken handelt es sich um effektgebende und im allgemeinen auch farbgebende Basislacküberzugsmittel, wie sie zur Herstellung von Basislack/Klarlack-Zweischichtlackierungen eingesetzt werden und in großer Zahl beispielsweise aus der Patentliteratur bekannt sind.
    Die Effektbasislacke können auf der Basis von Lösemitteln formuliert sein, bevorzugt handelt es sich jedoch um wäßrige Effektbasislacke, deren Bindemittelsysteme in geeigneter Weise, z.B. anionisch, kationisch oder nicht-ionisch stabilisiert sind. Dabei kann es sich beispielsweise um physikalisch trocknende Bindemittelsysteme oder um an sich kovalent vernetzbare Bindemittel/Vernetzer-Systeme handeln, die unter den Bedingungen der forcierten Trocknung des Verfahrensschrittes f) des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch keine chemische Vernetzung erleiden. Insbesondere im Temperaturbereich unter 110°C entfalten die Bindemittelsysteme keine chemische Reaktivität. Es handelt sich um übliche Lacksysteme, die ein oder mehrere übliche Basisharze als filmbildende Bindemittel enthalten. Sie können zwar Vernetzer enthalten, diese entfalten jedoch unter den Bedingungen der Trocknung des Verfahrensschrittes f) keine vernetzende Wirkung gegenüber den Bindemitteln. Als filmbildende Bindemittel (Basisharze) können beispielsweise Polyester-, Polyurethan- und/oder (Meth)acrylcopolymerharze verwendet werden. Im Fall der bevorzugten Effektwasserbasislacke sind bevorzugt Polyurethanharze enthalten, besonders bevorzugt mindestens zu einem Anteil von 15 Gew.-%, bezogen auf den Festharzgehalt des wäßrigen Effektbasislacks.
    Die in Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Effektbasislacke enthalten neben den üblichen physikalisch trocknenden und/oder chemisch vernetzenden Bindemittelsystemen Effektpigmente, wie z.B. Metallpigmente, z.B. aus Titan, Aluminium oder Kupfer, Interferenzpigmente, wie z.B. titandioxidbeschichtetes Aluminium, beschichteter Glimmer, Graphiteffektpigmente, plättchenförmiges Eisenoxid, plättchenförmige Kupferphthalocyaninpigmente. Im allgemeinen enthalten sie außerdem farbgebende anorganische und/oder organische Buntpigmente, wie z.B. Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Ruß, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente.
    Weiterhin können die Effektbasislacke lackübliche Hilfsstoffe enthalten, wie z.B. Füllstoffe, Katalysatoren, Verlaufsmittel, Antikratermittel, Lichtschutzmittel gegebenenfalls in Verbindung mit Antioxidantien.
    Beispiele für Effektbasislacke bzw. Effektbasislacksysteme auf Lösemittelbasis, die in Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden können, findet man in DE-A-29 24 632, DE-A-42 18 106, EP-A-0 302 296, WO-91 00 895 und WO-95 05 425.
    Beispiele für die in Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt eingesetzten wäßrige Effektbasislacksysteme findet man in DE-A-38 41 540, DE-A-41 22 266, EP-A-0 089 497, EP-A-0 287 144, EP-A-0 427 979.
    Beispiele für in Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bevorzugt eingesetzte wäßrige Effektbasislackssysteme findet man in DE-A-36 28 124, DE-A-40 25 264, EP-A-0 379 158, EP-A-0 512 524, EP-A-0 581 211 und EP-A-0 584 818.
    Für die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte erste und zweite Überzugsschicht können unterschiedliche Basislacke, bevorzugt jedoch ähnliche Basislacke eingesetzt werden, wie im folgenden erläutert wird.
    Beispielsweise kann für die Erzeugung der ersten Überzugsschicht ein lösemittelbasierender Basislack oder bevorzugt ein wasserverdünnbarer Basislack verwendet werden. Die gleiche Auswahlmöglichkeit besteht für die zweite Überzugsschicht, es ist jedoch bevorzugt für beide Überzugsschichten entweder jeweils einen lösemittelbasierenden Basislack oder besonders bevorzugt jeweils einen Wasserbasislack zu verwenden. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Festharzzusammensetzung der für die Erzeugung der ersten und zweiten Überzugsschicht eingesetzten Basislacke im wesentlichen gleich ist, d.h. die qualitativ gleiche Festharzzusammensetzung aufweist (die gleichen Bindemittel und gegebenenfalls Vernetzer vorliegen) und in der quantitativen Festharzzusammensetzung lediglich eine Schwankungsbreite von unter 30 Gew.-%, bevorzugt unter 20 Gew.-%, besonders bevorzugt unter 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf den relativen Gewichtsanteil der einzelnen Bindemittel und gegebenenfalls vorhandenen Vernetzer aufweist. Zusätzlich ist es bevorzugt, wenn der zur Erzeugung der ersten Überzugsschicht verwendete Basislack einen neutralen Farbton bzw. einen Farbton aufweist, der dem des zur Erzeugung der zweiten Überzugsschicht verwendeten Effektbasislacks nahekommt.
    Die in Verfahrensschritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgetragene Effektschicht wird in Verfahrensschritt d) bei 20 bis 80°C bis zu einem Restgehalt von 3 bis 20 Gew.-% der bei der angewandten Temperatur im aufgetragenem Überzugsfilm enthaltenen flüchtigen Anteile beispielsweise innerhalb von 1 bis 3 Minuten angetrocknet. Danach wird in Verfahrensschritt e) mit einem an sich bekannten Klarlacküberzugsmittel z.B. in einer Trockenschichtdicke von 25 bis 50 µm im Naß-in-Naß-Verfahren z.B. durch Spritzen überlackiert.
    Als Klarlacküberzugsmittel für die Erzeugung der dritten Überzugsschicht sind grundsätzlich alle bekannten Klarlacke geeignet, die unter den Temperaturbedingungen des Verfahrensschrittes f) chemisch vernetzen. Dabei kann es sich um ein- oder bevorzugt um mehrkomponentige Klarlacküberzugsmittel handeln. Es kann sich um Systeme auf der Basis von Lösemitteln handeln oder es handelt sich um wasserverdünnbare Klarlacke, deren Bindemittelsysteme in geeigneter Weise, z.B. anionisch, kationisch oder nicht-ionisch stabilisiert sind. Bei den wasserverdünnbaren Klarlacksystemen kann es sich um wasserlösliche oder in Wasser dispergierte Systeme, speziell Emulsionssysteme handeln. Die Klarlacküberzugsmittel werden in Verfahrensschritt f) des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Ausbildung kovalenter Bindungen chemisch vernetzt.
    Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Klarlacken handelt es sich um übliche Klarlacküberzugsmittel, die ein oder mehrere übliche Basisharze als filmbildende Bindemittel enthalten. Sie enthalten falls die Basisharze nicht selbstvernetzend sind auch Vernetzer. Sowohl die Basisharzkomponente als auch die Vernetzerkomponente unterliegen keinerlei Beschränkung, mit der Ausnahme, daß sie unter den Bedingungen des Verfahrensschrittes f) miteinander chemisch vernetzbar sein müssen. Als filmbildende Bindemittel (Basisharze) können beispielsweise Polyester-, Polyurethan- und/oder Poly(meth)acrylatharze verwendet werden. Die Auswahl der gegebenenfalls enthaltenen Vernetzer ist unkritisch, sie richtet sich nach der Funktionalität der Basisharze, d.h. die Vernetzer werden so ausgewählt, daß sie eine zur Funktionalität der Basisharze komplementäre, reaktive Funktionalität aufweisen. Bevorzugte Beispiele für solche komplementäre Funktionalitäten zwischen Basisharz und Vernetzer sind: Carboxyl/Epoxid, (Meth)acryloyl/CH-acide Gruppe und bevorzugt Hydroxyl/freies Isocyanat. Sofern miteinander verträglich können auch mehrere solcher komplementärer Funktionalitäten in einem Klarlack nebeneinander vorliegen. Die gegebenenfalls in den Klarlacken enthaltenen Vernetzer können einzeln oder im Gemisch vorliegen.
    Neben den chemisch vernetzenden Bindemitteln sowie gegebenenfalls Vernetzern können die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Klarlacke lackübliche Hilfsstoffe, wie z.B. Katalysatoren, Verlaufsmittel und Lichtschutzmittel enthalten.
    Beispiele für nicht-wäßrige Klarlacksysteme, die im erfindungsgemäßen Verfahren als Klarlack bevorzugt eingesetzt werden können, findet man in DE-A-40 17 075, DE-A-41 24 167, EP-A-0 318 800, EP-A-0 327 031 und EP-A-0 355 959.
    Beispiele für Wasserklarlacksysteme, die im erfindungsgemäßen Verfahren als Klarlack bevorzugt eingesetzt werden können, findet man in DE-A-41 01 696, DE-A-42 03 510, EP-A-0 496 205, EP-A-0 469 210, EP-A-0 626 401 und EP-A-0 626 432.
    Die in Verfahrensschritt e) des erfindungsgemäßen Verfahrens naß-in-naß aufgetragene Klarlackschicht kann gegebenenfalls zwischen 1 und 3 Minuten bei 20 bis 30°C abgelüftet werden. Im sich anschließenden Verfahrensschritt f) werden die drei Überzugsschichten unter chemischer Vernetzung der äußeren Klarlackschicht gemeinsam getrocknet bei Temperaturen zwischen 60 und 110°C.
    Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Effektlackierungen auf genarbten Kunststoffteilen im Sinne einer Naßin-Naß-Applikation dreier Überzugsschichten, wobei die drei Überzugsschichten gemeinsam getrocknet werden. Dabei wird die äußere Klarlackschicht unter Ausbildung kovalenter Bindungen chemisch vernetzt. Man erhält nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gute Effektausbildung. Die Narbung der Kunststoffoberfläche wird ausgeglichen, Farbtonabweichungen zwischen den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten effektlackierten Kunststoffteilen und einer im gleichen Effektfarbton lackierten Karosserie treten nicht auf. Das Verfahren hat auch den Vorteil, daß es wenige Trocknungsschritte aufweist, so daß es nicht notwendig ist, mehrere energieintensive Trocknungs- und Härtungsschritte durchzuführen.
    Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
    Eine Kunststoffplatte aus Polycarbonat mit einem grain von 40 µm wird in 20 µm Trockenschichtdicke mit einem silberfarbenen wäßrigen Metallicbasislack gemäß DE-A-42 24 617 spritzlackiert. Nach dreiminütigen Antrocknen bei 20°C wird ein handelsüblicher Zweikomponentenklarlack auf Acrylatharzbasis in einer Trockenschichtdicke von 35 µm durch Spritzen überlackiert. Nach 30 minütigem forcierten Trocknen bei 80°C erhält man eine Metalliclackierung mit gestörtem Flop.
    Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
    Eine Kunststoffplatte aus Polycarbonat mit einem grain von 40 µm wird in 20 µm Trockenschichtdicke mit dem silberfarbenen Metallicbasislack aus Beispiel 1 spritzlackiert. Nach dreiminütigen Antrocknen bei 20°C wird eine weitere Schicht aus dem gleichen Metallicbasislack ebenfalls in 20 µm Trockenschichtdicke durch Spritzen aufgetragen. Nach dreiminütigem Antrocknen bei 20°C wird ein handelsüblicher Zweikomponentenklarlack auf Acrylatharzbasis in einer Trockenschichtdicke von 35 µm durch Spritzen überlackiert. Nach 30 minütigem forcierten Trocknen bei 80°C erhält man eine Metalliclackierung mit gestörtem Flop.
    Beispiel 3 (erfindungsgemäß)
    Eine Kunststoffplatte aus Polycarbonat mit einem grain von 40 µm wird in 20 µm Trockenschichtdicke mit einem unifarbenen Wasserbasislack gemäß WO 95/16004, Beispiel 4.2 spritzlackiert. Nach dreiminütigem Antrocknen bei 20°C wird der silberfarbene Metallicbasislack aus Beispiel 1 in 20 µm Trockenschichtdicke durch Spritzen aufgetragen. Nach dreiminütigem Antrocknen bei 20°C wird ein handelsüblicher Zweikomponentenklarlack auf Acrylatharzbasis in einer Trockenschichtdicke von 35 µm durch Spritzen überlackiert. Nach 30 minütigem forcierten Trocknen bei 80°C erhält man eine Metalliclackierung mit gutem Metalleffekt und gutem Flop.

    Claims (11)

    1. Verfahren zur Effektlackierung von polaren Kunststoff teilen mit genarbter Oberfläche, bei dem man
      a) eine von Effektpigmenten und modifizierten Polyolefinen freie erste Überzugsschicht aus einem Überzugsmittel auf der Basis physikalisch trocknender, ein oder mehrere Polyurethanharze und/oder oligomere Urethane enthaltender Bindemittelsysteme, die bei den im Verfahrensschritt f) angewendeten Temperaturen nicht chemisch vernetzen, in einer Trockenschichtdicke von 5 bis 40 µm aufträgt,
      b) bei 20 bis 80°C bis zu einem Restgehalt von 3 bis 20 Gew.-% der bei der angewandten Temperatur im aufgetragenen Überzugsfilm enthaltenen flüchtigen Anteile antrocknet,
      c) naß-in-naß mit einem Effektbasislack überlackiert,
      d) bei 20 bis 80°C bis zu einem Restgehalt von 3 bis 20 Gew.-% der bei der angewandten Temperatur im aufgetragenen Überzugsfilm enthaltenen flüchtigen Anteile antrocknet,
      e) naß-in-naß mit einem flüssigen Klarlack, der bei den in Verfahrensschritt f) angewendeten Trocknungstemperaturen unter Ausbildung kovalenter Bindungen chemisch vernetzt, überlackiert und
      f) die erhaltenen drei Überzugsschichten bei Temperaturen von 60 bis 110°C gemeinsam trocknet bzw. härtet.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Ausbildung der ersten Überzugsschicht im Verfahrensschritt a) ein Überzugsmittel verwendet, bei dem es sich um ein übliches Überzugsmittel zur Ausbildung von Basislackschichten handelt.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genarbte Oberfläche ein Grain von 10 bis 50 µm besitzt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der ersten Überzugsschicht im Verfahrensschritt a) ein Überzugsmittel auf Lösemittelbasis verwendet wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überzugsmittel verwendet wird, das neben Polyurethanharzen und/oder oligomeren Urethanen auch Polyester- und/oder (Meth)acrylcopolymer-Harze als Bindemittel enthält.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der ersten Überzugsschicht im Verfahrensschritt a) ein Überzugsmittel auf wäßriger Basis verwendet wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Überzugsmittel als Bindemittel mindestens 15 Gew.-% eines oder mehrerer Polyurethanharze und/oder oligomerer Urethane, bezogen auf den Festharzgehalt des Überzugsmittels, enthält.
    8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überzugsmittel verwendet wird, das neben Polyurethanharzen und/oder oligomeren Urethanen auch Polyester- und/oder (Meth)acrylcopolymer-Harze als Bindemittel enthält.
    9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festharzzusammensetzungen von Bindemittel und/oder Vernetzer für die erste in Verfahrenstufe a) erstellte Überzugsschicht und die zweite in Verfahrensstufe c) erstellte Überzugsschicht qualitativ gleich sind.
    10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antrocknung der ersten beiden Schichten in den Verfahrensstufen b) und d) unter Temperatur- und Zeitbedingungen erfolgt, die unter denen der gemeinsamen Trocknung bzw. Härtung der beiden Schichten in der Verfahrensstufe f) liegen.
    11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Lackierung von Kraftfahrzeugteilen aus polaren Kunststoffen mit genarbter Oberfläche durchgeführt wird.
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