EP1152841B1 - Verfahren zur mehrschichtlackierung - Google Patents
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- B05D7/544—No clear coat specified the first layer is let to dry at least partially before applying the second layer
Definitions
- the invention relates to a method for multi-layer coating of substrates Use of radiation-curable coating agents.
- the method can be advantageous They are used in vehicle and industrial painting, preferably in the Vehicle refinishing.
- UV technology in the coating and curing is particularly in the Wood coating industry has been state of the art for a long time. But also in others Areas of application, including vehicle painting, have become known to use coating compositions curable by means of high-energy radiation. You use here too the advantages of radiation-curable coating agents, e.g. the very short Curing times, the low solvent emissions of the coating agents as well as the very good hardness of the coatings obtained therefrom.
- DE-A-196 35 447 describes a process for producing a multilayer refinishing, using as a clear coat or pigmented top coat Coating agent is applied, which is free radical only by UV radiation contains polymerizable binders.
- the UV radiation of the applied Coating agent is done with UV flash lamps.
- EP-A-0 540 884 describes a method for producing a Multi-layer painting for automotive serial painting by application of a Clear coat on a dried or hardened basecoat, the Clear coat coating agent by radical polymerization curable binders contains and the curing of the clear coat is carried out by means of UV radiation.
- the clear coat is applied when illuminated with light with a wavelength of over 550 nm or in the absence of light.
- Coating agents curable by means of high-energy radiation which contain binders by means of high-energy radiation and additionally can cure via another crosslinking mechanism.
- EP-A-0 000 407 describes curable materials using high-energy radiation Coating agent based on an OH-functional esterified with acrylic acid Polyester resin, a vinyl compound and a polyisocyanate.
- the curing step is followed by irradiation with UV light and a second curing step the final curing takes place at temperatures from 130 to 200 ° C.
- the object of the invention was therefore to provide a method for multilayer Vehicle painting, especially for multi-layer vehicle refinishing, using at least partially radiation-curable coating agents to provide with which coatings are obtained which are free of Cracking and good adhesion to the surface.
- the received Coatings are said to have very good chemical and weather resistance as well have good sandability. They should also have a high crosslink density Show sufficient flexibility.
- the coatings are also said to be flawless show visual appearance.
- the object is achieved by the method forming an object of the invention for multi-layer painting by applying one or more filler layers and / or further layers, which are, for example, customary intermediate layers can act on a possibly pre-coated substrate, and subsequent Apply a top coat layer from a basecoat / clearcoat structure or from a pigmented one-coat topcoat, with at least one of the layers of the Multi-layer construction from at least partially by means of high-energy radiation curable coating agent is created, which is characterized in that after Application of the or the at least partially curable by means of high-energy radiation Coating agent (s) first irradiation with infrared radiation (IR radiation) and then irradiation with high-energy radiation, preferably ultraviolet radiation (UV radiation), the irradiation with IR radiation subsequent irradiation with high-energy radiation at least partially overlap can.
- IR radiation infrared radiation
- UV radiation ultraviolet radiation
- UV radiation but also, for example, can be used as high-energy radiation
- Electron radiation can be used.
- partially curable coating agent granted a flash-off phase. It can for example by venting for 5 to 15 minutes, preferably 5 to 10 minutes Act at room temperature. Irradiation is only then carried out.
- At least partially curable coating compositions can be aqueous, with solvents be diluted or free of solvents and water. It can be means high-energy radiation, preferably by means of UV radiation, completely or only partially curable coating agents act: With by means of high-energy radiation curable coating compositions are in particular the person skilled in the art known cationically and / or free-radically curing coating compositions. Are preferred radical curing coating agents. When exposed to high-energy radiation These coating agents create radicals in the coating agent that crosslink by radical polymerization of olefinic double bonds.
- the radically curing coating compositions which can preferably be used contain conventional ones Prepolymers, such as poly- or oligomers, the free-radically polymerizable olefinic Double bonds, especially in the form of (meth) acryloyl groups in the molecule exhibit.
- the prepolymers can be used in combination with conventional reactive diluents, i.e. reactive liquid monomers.
- prepolymers or oligomers are (meth) acrylic functional (Meth) acrylic copolymers, epoxy resin (meth) acrylates, polyester (meth) acrylates, Polyether (meth) acrylates, polyurethane (meth) acrylates, unsaturated polyesters, unsaturated Polyurethanes or silicone (meth) acrylates with number average molecular masses (Mn) preferably in the range from 200 to 10,000, particularly preferably from 500 to 3000 and with on average 2 to 20, preferably 3 to 10 free-radically polymerizable, olefinic Double bonds per molecule.
- Mn number average molecular masses
- reactive diluents are used, for example, in amounts from 1 to 50 wt .-%, preferably from 5 to 30 wt .-%, based on the total weight of Prepolymers and reactive diluents. It is low molecular weight defined compounds that can be mono-, di- or polyunsaturated.
- reactive diluents examples include: (meth) acrylic acid and its esters, maleic acid and their Half esters, vinyl acetate, vinyl ethers, substituted vinyl ureas, ethylene and Propylene glycol di (meth) acrylate, 1,3- and 1,4-butanediol di (meth) acrylate, vinyl (meth) acrylate, Allyl (meth) acrylate, glycerol tri, di and mono (meth) acrylate, trimethylolpropane tri, di and mono (meth) acrylate, styrene, vinyl toluene, divinylbenzene, pentaerythritol tri- and - tetra (meth) acrylate, di- and tripropylene glycol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) acrylate.
- the reactive diluents can be used individually or in a mixture.
- the free radical curing coating compositions contain photoinitiators, e.g. in quantities from 0.1 to 5% by weight, preferably from 0.5 to 3% by weight, based on the sum of radical polymerizable prepolymers, reactive diluents and photoinitiators.
- photoinitiators such as benzoin and derivatives
- Acetophenone and derivatives e.g. 2,2-diacetoxyacetophenone, benzophenone and derivatives, Thioxanthone and derivatives, anthraquinone, 1-benzoylcyclohexanol, organophosphorus Connections such as Acyl phosphine oxides.
- the photoinitiators can be used alone or in Combination can be used.
- other synergistic components e.g. tertiary amines can be used.
- At least partially curable coating compositions preferably contain in addition to the agent high-energy radiation-curable binder system one or more others Binder.
- the other binders which may also be present, are are preferably conventional by means of addition and / or condensation reactions curable binder systems. But it can also be usual physically drying binder systems or combinations of both Act binder systems. It is also possible that this is by means of high energy Radiation curable binder system in addition to the radically polymerizable Double bonds for crosslinking through addition and / or condensation reactions capable groups.
- lacquer crosslinking reactions such as for example the ring-opening addition of an epoxy group to a carboxyl group to form an ester and a hydroxyl group, the addition of a hydroxyl group to an isocyanate group to form a urethane group, the reaction of a Hydroxyl group with a blocked isocyanate group to form a Urethane group and cleavage of the blocking agent, the reaction of a Hydroxyl group with an N-methylol group with elimination of water, the reaction of a Hydroxyl group with an N-methylol ether group with elimination of the Etherification alcohol, the transesterification reaction of a hydroxyl group with a Ester group with elimination of the esterification alcohol, the umurethanization reaction a hydroxyl group with a carbamate group with elimination of alcohol, the reaction a carbamate group with an N-methylol ether group with elimination of the Etherification alcohol.
- the binder system preferably contains functional groups which form a crosslink at low temperatures, for example at 20 to 80 ° C. Especially it can preferably be hydroxyl and isocyanate groups.
- the functional Groups, especially the hydroxyl groups and isocyanate groups, can each in the binder curable by means of high-energy radiation and / or in a separate one Binders are present.
- basecoat or one-coat topcoat Polyurethane (meth) acrylates, polyester (meth) acrylates and / or (meth) acryloyl functional ones Poly (meth) acrylates and in the filler or other layers, such as intermediate layers, epoxy (meth) acrylates are preferably used. Particularly good results will be obtained when using the (meth) acryloyl-functional binders mentioned above Binders are combined based on a cross-linking mechanism between Hydroxyl and isocyanate groups are based. The hydroxyl and / or isocyanate groups can also be present in the (meth) acryloyl-functional binder (s) his.
- binder systems which are (meth) acryloyl and OH functional Contain components and polyisocyanates
- the (meth) acryloyl and OH groups can be contained in one and / or different binder components can, and also binder systems containing A) one or more radical compounds having polymerizable double bonds, which additionally have at least another reactive in the sense of an addition and / or condensation reaction contain functional group and B) one or more radical polymerizable Compounds having double bonds, which additionally have at least one further im Functional group reactive in terms of an addition and / or condensation reaction included, the additional reactive functional group being complementary or reactive towards the additional reactive functional groups of component A).
- one or more monomeric, oligomeric can also be used in the latter case and / or polymeric compound with at least one in addition to the radical polymerizable double bonds existing functional groups Component A) or component B) in the sense of an addition and / or Condensation reaction reactive functional group may be included.
- At least partially curable coating agents can be additional, for which Lacquer formulation contain common components.
- the additives are the usual ones in the paint sector usable additives. Examples of such additives are leveling agents, anti-cratering agents, Anti-foaming agents, catalysts, adhesion promoters, rheology-influencing additives, Thickeners, light stabilizers and emulsifiers.
- the additives are used in the usual way Amounts familiar to those skilled in the art are used.
- the coating compositions which can be used in the process according to the invention can contain fractions of contain organic solvents and / or water.
- the solvents are around common paint solvents. These can come from the manufacture of the binders originate or are added separately. Examples of such solvents are one or polyhydric alcohols, e.g. Propanol, butanol, hexanol; Glycol ethers or esters, e.g. Diethylene glycol dialkyl ether, dipropylene glycol dialkyl ether, each with C1 to C6 alkyl, Ethoxypropanol, butyl glycol; Glycols, e.g. Ethylene glycol, propylene glycol and their Oligomers, esters, e.g.
- Ketones e.g. Methyl ethyl ketone, acetone, cyclohexanone
- aromatic or aliphatic Hydrocarbons e.g. Toluene, xylene or linear or branched aliphatic C6-C12 hydrocarbons.
- the coating compositions which can be used in the process according to the invention can be pigments and / or fillers. These are the usual ones in the paint industry usable fillers and organic or inorganic color and / or effect pigments and anti-corrosion pigments.
- inorganic or organic color pigments are titanium dioxide, micronized titanium dioxide, iron oxide pigments, Carbon black, azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone and pyrrolopyrrole pigments.
- effect pigments are: metal pigments, e.g. made of aluminum, copper or other metals; Interference pigments, e.g. metal oxide coated metal pigments, e.g. Titanium dioxide coated or mixed oxide coated aluminum, coated Mica, e.g.
- fillers titanium dioxide coated mica and graphite effect pigments.
- fillers are silicon dioxide, aluminum silicate, barium sulfate and talc.
- Coating agents can advantageously be special in addition to the usual additives coated fillers to increase scratch resistance.
- fillers come here e.g. micronized alumina or micronized silicon oxides Question.
- These fillers are coated with compounds, the W-curable groups included, e.g. with acrylic functional silanes, and are thus used in radiation curing of the coating agent included.
- Such particularly suitable for clear coats transparent fillers are available as commercial products, e.g. under the name AKTISIL®, available.
- the general composition of the coating compositions that can be used depends on which layer of the multilayer structure the respective coating agent is to be created, d. H. whether it is, for example a clear coat, a basecoat or a filler, or another common one Intermediate layer acts.
- the coating compositions can be applied in the process according to the invention different substrates are made.
- Preferred substrates are metal or Plastic substrates.
- the application in the multilayer structure is carried out according to the usual Process, preferably by spray application.
- the substrates can be pre-coated, for example, be provided with a conventional primer layer.
- IR radiation After application of the or the at least partially by means of high-energy radiation curable coating agent is irradiated with IR radiation.
- IR radiation can IR emitters known to those skilled in the art and customary for paint drying can be used.
- the IR radiator is placed in front of the substrate surface to be irradiated, for example in a Distance from 20 to 70 cm.
- the radiation duration with IR radiation can for example 1 to 20 minutes.
- the power of the radiation source can have temperatures of for example, 40 to 200 ° C can be reached. Conveniently, the settings should be like this be made that temperatures of, for example, from 40 to 100 ° C at the Substrate surface can be reached.
- Particularly good results are achieved if after the application is not directly irradiated with IR radiation, but rather one Flash-off phase follows. For example, it can be vented for 5 to 15 minutes, act preferably 5 to 10 minutes at room temperature.
- the irradiation can be carried out with high-energy radiation, preferably with UV radiation.
- UV radiation curable coating can preferably with UV radiation sources Emissions in the wavelength range from 180 to 420 nm, in particular from 200 to 400 nm.
- Examples of usable UV radiation sources are e.g. pressure mercury, medium pressure and low pressure lamps.
- the lamp length can vary. Are in use for example lamps between 5 and 200 cm lamp length. Depending on special application and the required radiation energy, lamp and reflector geometry can be coordinated with one another in the usual way.
- the respective Lamp power can be, for example, between 20 and 250 W / cm (watts per cm Lamp length) vary. Lamps with powers between 80 and 120 are preferred W / cm used.
- the mercury lamps by introducing Metal halides can also be doped. Examples of doped emitters are iron or Galliumquecksilberlampen.
- UV radiation sources are gas discharge tubes, e.g. Xenon low-pressure lamps, UV lasers, UV spot lamps, such as UV-emitting Diodes and black light tubes.
- discontinuous UV radiation sources can also be used become.
- high-energy flash devices short: UV flash lamps.
- the W-Blitzlarnpen can use a number of flash tubes, for example, contain quartz tubes filled with inert gas, such as xenon.
- the UV flash lamps have, for example, an illuminance of at least 10 megalux, preferably from 10 to 80 megalux per flash discharge.
- the energy per flash discharge can be, for example, 1 to 10 kJoules.
- the UV radiation sources are generally integrated into a UV system usually from the UV radiation sources, the reflector system, the Power supply, electrical controls, the shield, the cooling system and the There is ozone suction. Other arrangements are of course possible as well some of the components mentioned can be omitted.
- the exposure time with UV radiation can be when using UV flash lamps as a UV radiation source for example in the range from 1 millisecond to 400 seconds, preferably from 4 to 160 seconds, depending on the number of selected lightning discharges, lie.
- the flashes can be triggered, for example, every 4 seconds.
- the Hardening can occur, for example, from 1 to 40 successive lightning discharges respectively.
- the duration of the radiation can be for example in the range from a few seconds to about 5 minutes, preferably less than 5 Minutes.
- the distance between the UV radiation sources and the substrate surface to be irradiated can for example 5 to 60 cm.
- the shielding of the UV radiation sources Avoiding radiation leakage can e.g. by using an accordingly lined protective housing around a portable lamp unit or with the help other security measures known to those skilled in the art.
- the inventive method for multi-layer painting which thereby is characterized in that after application of or by means of high-energy radiation at least partially curable coating agent (s) is first irradiated with IR radiation and then irradiation with high-energy radiation can take place in various embodiments can be carried out.
- the UV irradiation phase it is possible to match the UV irradiation phase to the completed IR irradiation phase connect or the UV radiation with continuous IR radiation to start.
- IR and UV irradiation phases partially or completely overlap, i.e. the IR irradiation phase can be before or at the same time be completed at the end of the UV irradiation phase.
- IR radiation phase can for example 0.5 to 30 minutes. Otherwise, the above apply made statements regarding IR radiation.
- subsequent IR radiation phase can be IR, UV and IR irradiation are carried out in succession or the IR irradiation phase extends over the entire irradiation time, i.e. the IR radiation is before performed during and also after the UV radiation phase.
- the irradiation phases IR radiation and subsequent UV radiation can each can also be repeated several times if necessary.
- the irradiation time per Irradiation interval and the total irradiation time can be varied.
- first intermediate curing with IR radiation and a subsequent UV irradiation take place, subsequently the Coating agent applied in one or more further coats and it there is again first IR and then UV radiation.
- the method of operation is, for example, in the application of thicker layers, e.g. to 400 ⁇ m, desired filler layers are particularly advantageous.
- the multi-layer structure it is also possible, at least in part, in the multi-layer structure to apply radiation-curable basecoat and first an IR and then one Subject to UV radiation. Thereafter, an at least partially radiation-curable Clear varnish applied and again first IR and then UV radiation be subjected. If necessary, further IR radiation can occur in both cases connect to the UV radiation.
- the radiation curing of the individual Layers of the multi-layer structure as well as those applied by means of several spray coats Layers can each have different radiation intensities and different irradiation times for each layer individually or for two or more Layers are done together.
- the IR and UV radiation source in one Device includes.
- IR and UV lamps in the Device alternately arranged side by side.
- one or more can be at least partially Layers of a conventional multilayer structure that can be hardened by means of high-energy radiation be hardened in the vehicle paintwork.
- This can be, for example Multi-layer construction from primer, filler, basecoat and clearcoat or from Act primer, filler and one-coat top coat.
- One or more can be used Layers of the multilayer structure made of at least partially radiation-curable Coating agents are created.
- coatings free of cracks are formed with very good adhesion to the substrate and very good interlayer adhesion.
- the applied coatings show sufficient stability and after hardening a perfect visual appearance. Chemical and weather resistance are very good.
- the coatings obtained show at the same time with high crosslinking density sufficient flexibility. Created with the inventive method Filler coatings are very easy to sand.
- a Filler layer (binder base: 2-component polyurethane, solvent-based) in one resulting dry film layer thickness of about 80 microns applied and after a short Flash-off time hardened at room temperature for 30 minutes at 60 ° C.
- a water-based lacquer (produced in accordance with DE-A-196 43 802, production example 4) in a resulting dry film layer thickness of 13 to 15 ⁇ m applied. After a flash-off phase of 20 minutes at room temperature, the UV-curable clearcoat produced as described above in one resulting dry film layer thickness of 40-50 microns applied.
- IR radiation was carried out of the applied clear coat.
- the irradiation time was 5 minutes.
- UV radiation with a UV flash lamp (power 3500 Ws).
- the radiation was carried out with 30 flashes, which were triggered at intervals of about 4 s, at one Object distance of approx. 20 cm.
- Example 2 The procedure was analogous to Example 1, with the difference that after application of the Clear varnish after a flash-off phase of 30 minutes at room temperature directly the UV radiation with a UV flash lamp (power 3500 Ws). The UV radiation took place with 30 flashes, which were triggered at intervals of approx. 4 s, at one Object distance of approx. 20 cm.
- Example 2 Comp. 1 Humidity / heat test 1.1 1.1 1.3 liability 0-1 1 1-2 liability after wet / warm test 2 2-3 3 optics I.O. I.O. light microstructure
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung von Substraten unter
Verwendung strahlungshärtbarer Beschichtungsmittel. Das Verfahren kann vorteilhaft
Anwendung finden in der Fahrzeug- und Industrielackierung, bevorzugt in der
Fahrzeugreparaturlackierung.
Die UV-Technologie bei der Beschichtung und Härtung ist insbesondere in der
Holzbeschichtungsindustrie seit längerem Stand der Technik. Aber auch in anderen
Anwendungsgebieten, so auch in der Fahrzeuglackierung, ist es bekannt geworden,
mittels energiereicher Strahlung härtbare Beschichtungsmittel einzusetzen. Man nutzt
auch hier die Vorteile strahlungshärtbarer Beschichtungsmittel, wie z.B. die sehr kurzen
Härtungszeiten, die geringe Lösemittelemission der Beschichtungsmittel sowie die sehr
gute Härte der daraus erhaltenen Beschichtungen.
Neben geeigneten strahlungshärtbaren Bindemitteln und Photoinitiatoren sind auch
verschiedene Arten von Strahlungsquellen bekannt worden.
So beschreibt beispielsweise die DE-A- 196 35 447 ein Verfahren zur Herstellung einer
mehrschichtigen Reparaturlackierung, wobei als Klarlack oder pigmentierter Decklack ein
Beschichtungsmittel appliziert wird, das auschließlich durch UV-Strahlung radikalisch
polymerisierbare Bindemittel enthält. Die UV-Bestrahlung des applizierten
Beschichtungsmittels erfolgt mit UV-Blitzlampen.
Die EP-A-0 540 884 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer
Mehrschichtlackierung für die Kraftfahrzeugserienlackierung durch Auftrag einer
Klarlackschicht auf eine getrocknete bzw. gehärtete Basislackschicht, wobei das
Klarlackbeschichtungsmittel durch radikalische Polymerisation härtbare Bindemittel
enthält und die Härtung der Klarlackschicht mittels UV- Strahlung durchgeführt wird. Der
Auftrag des Klarlackes erfolgt bei Beleuchtung mit Licht einer Wellenlänge von über 550
nm oder unter Ausschluß von Licht.
Es sind auch mittels energiereicher Strahlung härtbare Beschichtungsmittel beschrieben
worden, welche Bindemittel enthalten, die mittels energiereicher Strahlung und zusätzlich
über einen weiteren Vernetzungsmechanismus aushärten können.
Zum Beispiel werden in der DE-A-28 09 715 mittels energiereicher Strahlung härtbare
Bindemittel genannt, die auf einer NCO- und acryloylfunktionellen Urethanverbindung,
hergestellt aus einem Hydroxyalkylester der (Meth)acrylsäure und einem Polyisocyanat,
und auf einer polyfunktionellen Hydroxylverbindung basieren.
Die EP-A-0 000 407 beschreibt mittels energiereicher Strahlung härtbare
Beschichtungsmittel auf Basis eines mit Acrylsäure veresterten OH-funktionellen
Polyesterharzes, einer Vinylverbindung und eines Polyisocyanates. In einem ersten
Härtungsschritt erfolgt die Bestrahlung mit UV-Licht und einem zweiten Härtungsschritt
erfolgt die Endhärtung bei Temperaturen von 130 bis 200°C.
In der noch nicht offengelegten deutschen Patentanmeldung P 198 18 735 werden mittels
energiereicher Strahlung härtbare Beschichtungsmittel vorgeschlagen, die als Bindemittel
Verbindungen A) mit radikalisch polymerisierbaren Doppelbindungen und weiteren im
Sinne einer Additions- und/oder Kondensationsreaktion reaktiven funktionellen Gruppen
enthalten sowie Verbindungen B) mit radikalisch polymerisierbaren Doppelbindungen und
weiteren im Sinne einer Additions- und/oder Kondensationsreaktion reaktiven
funktionellen Gruppen, wobei letztere reaktiv sein sollen gegenüber den zusätzlichen
reaktiven Gruppen der Verbindungen A). Zur vollständigen Aushärtung können die
erhaltenen Beschichtungen nach der UV-Bestrahlung höheren Temperaturen von z.B. 30
bis 120°C ausgesetzt werden.
Mit den vorstehend genannten Verfahren zur mehrschichtigen Fahrzeuglackierung unter
Verwendung mittels energiereicher Strahlung härtbarer Bindemittel werden jedoch
Beschichtungen erhalten, die in verschiedener Hinsicht noch verbesserungsbedürftig sind.
Die Beschichtungen zeigen noch Schwächen bezüglich Bewitterungs- und
Chemikalienbeständigkeit und weisen eine unbefriedigende Schleifbarkeit auf. Des
Weiteren kommt es bei den mittels energiereicher Strahlung härtbaren
Beschichtungsmitteln durch den Härtungsprozeß zu einem Volumenschrumpf der
aufgebrachten Beschichtung, was zu Spannungen und Rißbildung im Film führt.
Enthaftungserscheinungen zum Untergrund können die Folge sein. Das Problem der
Rißbildung und mangelnden Zwischenschichthaftung ist noch nicht zufriedenstellend
gelöst worden.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur mehrschichtigen
Fahrzeuglackierung, insbesondere zur mehrschichtigen Fahrzeugreparaturlackierung,
unter Verwendung zumindest teilweise strahlungshärtbarer Beschichtungsmittel
bereitzustellen, mit welchem Beschichtungen erhalten werden, die frei sind von
Rißbildungen und eine gute Haftung zum Untergrund aufweisen. Die erhaltenen
Beschichtungen sollen eine sehr gute Chemikalien- und Witterungsbeständigkeit sowie
eine gute Schleifbarkeit aufweisen. Sie sollen auch bei hoher Vernetzungsdichte eine
ausreichende Flexibilität zeigen. Die Beschichtungen sollen außerdem ein einwandfreies
optisches Aussehen zeigen.
Die Aufgabe wird gelöst durch das einen Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren
zur Mehrschichtlackierung durch Auftrag einer oder mehrerer Füllerschichten und/oder
weiterer Schichten, bei denen es sich beispielsweise um übliche Zwischenschichten
handeln kann, auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes Substrat, und anschließenden
Auftrag einer Decklackschicht aus einem Basislack/Klarlack-Aufbau oder aus einem
pigmentierten Einschichtdecklack, wobei mindestens eine der Schichten des
Mehrschichtaufbaus aus einem mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise
härtbaren Beschichtungsmittel erstellt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß nach
Applikation des oder der mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbaren
Beschichtungsmittel(s) zunächst eine Bestrahlung mit Infrarot-Strahlung (IR-Strahlung)
und anschließend eine Bestrahlung mit energiereicher Strahlung, bevorzugt Ultraviolett-Strahlung
(W-Strahlung) erfolgt, wobei die Bestrahlung mit IR-Strahlung die
anschließende Bestrahlung mit energiereicher Strahlung zumindest teilweise überlappen
kann.
Als energiereiche Strahlung kann insbesondere UV-Strahlung, aber auch beispielsweise
Elektronenstrahlung eingesetzt werden.
Bevorzugt wird nach Applikation des oder der mittels energiereicher Strahlung zumindest
teilweise härtbaren Beschichtungsmittel(s) eine Ablüftphase gewährt. Es kann sich
beispielsweise um ein Ablüften von 5 bis 15 Minuten, bevorzugt 5 bis 10 Minuten bei
Raumtemperatur handeln. Erst anschließend erfolgt die Bestrahlung mit IR-Strahlung.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten mittels energiereicher Strahlung
zumindest teilweise aushärtbaren Beschichtungsmittel können wäßrig, mit Lösemitteln
verdünnt oder frei von Lösemitteln und Wasser sein. Es kann sich um mittels
energiereicher Strahlung, bevorzugt mittels UV-Strahlung, vollständig oder nur teilweise
aushärtbare Beschichtungsmittel handeln: Bei mittels energiereicher Strahlung
aushärtbaren Beschichtungsmitteln handelt es sich insbesondere um dem Fachmann
bekannte kationisch und/oder radikalisch härtende Beschichtungsmittel. Bevorzugt sind
radikalisch härtende Beschichtungsmittel. Bei Einwirkung energiereicher Strahlung auf
diese Beschichtungsmittel entstehen im Beschichtungsmittel Radikale, die eine Vernetzung
durch radikalische Polymerisation olefinischer Doppelbindungen auslösen.
Die bevorzugt einsetzbaren radikalisch härtenden Beschichtungsmittel enthalten übliche
Prepolymere, wie Poly- oder Oligomere, die radikalisch polymerisierbare olefinische
Doppelbindungen, insbesondere in Form von (Meth)acryloylgruppen im Molekül
aufweisen. Die Prepolymere können in Kombination mit üblichen Reaktiwerdünnern, d.h.
reaktiven flüssigen Monomeren, vorliegen.
Beispiele für Prepolymere oder Oligomere sind (meth)acrylfunktionelle
(Meth)acrylcopolymere, Epoxidharz(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate,
Polyether(meth)acrylate, Polyurethan(meth)acrylate, ungesättigte Polyester, ungesättigte
Polyurethane oder Silikon(meth)acrylate mit zahlenmittleren Molekularmassen (Mn)
bevorzugt im Bereich von 200 bis 10000, besonders bevorzugt von 500 bis 3000 und mit
durchschnittlich 2 bis 20, bevorzugt 3 bis 10 radikalisch polymerisierbaren, olefinischen
Doppelbindungen pro Molekül. Unter (Meth)acryl ist hier Acryl und/oder Methacryl zu
verstehen.
Werden Reaktiwerdünner verwendet, so werden sie beispielsweise in Mengen von 1 bis
50 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von
Prepolymeren und Reaktiwerdünnern, eingesetzt. Es handelt sich um niedermolekulare
definierte Verbindungen, die mono-, di- oder polyungesättigt sein können. Beispiele für
solche Reaktiwerdünner sind: (Meth)acrylsäure und deren Ester, Maleinsäure und deren
Halbester, Vinylacetat, Vinylether, substituierte Vinylhamstoffe, Ethylen- und
Propylenglykoldi(meth)acrylat, 1,3- und 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat,
Allyl(meth)acrylat, Glycerintri-, -di- und -mono(meth)acrylat, Trimethylolpropantri-, -di-
und -mono(meth)acrylat, Styrol, Vinyltoluol, Divinylbenzol, Pentaerythrittri- und -
tetra(meth)acrylat, Di- und Tripropylenglykoldi(meth)acrylat, Hexandioldi(meth)acrylat.
Die Reaktiwerdünner können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt
werden als Reaktiwerdünner Diacrylate wie z.B. Dipropylenglykoldiacrylat,
Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat eingesetzt.
Die radikalisch härtenden Beschichtungsmittel enthalten Photoinitiatoren, z.B. in Mengen
von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Summe von
radikalisch polymerisierbaren Prepolymeren, Reaktiwerdünnern und Photoinitiatoren.
Geeignet sind die üblichen Photoinitiatoren, wie beispielsweise Benzoin und -derivate,
Acetophenon und -derivate, z.B. 2,2-Diacetoxyacetophenon, Benzophenon und -derivate,
Thioxanthon und -derivate, Anthrachinon, 1-Benzoylcyclohexanol, phosphororganische
Verbindungen, wie z.B. Acylphospinoxide. Die Photoinitiatoren können allein oder in
Kombination eingesetzt werden. Außerdem können weitere synergistische Komponenten,
z.B. tertiäre Amine, eingesetzt werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren mittels energiereicher Strahlung
zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittel enthalten bevorzugt neben dem mittels
energiereicher Strahlung härtbaren Bindemittelsystem ein oder mehrere weitere
Bindemittel. Bei den weiteren Bindemitteln, die zusätzlich vorliegen können, handelt es
sich bevorzugt um übliche mittels Additions- und/oder Kondensationsreaktionen
aushärtbare Bindemittelsysteme. Es kann sich aber auch um übliche physikalisch
trocknende Bindemittelsysteme oder um Kombinationen beider genannter
Bindemittelsysteme handeln. Es ist auch möglich, daß das an sich mittels energiereicher
Strahlung härtbare Bindemittelsystem zusätzlich zu den radikalisch polymerisierbaren
Doppelbindungen zur Vernetzung durch Additions- und/oder Kondensationsreaktionen
fähige Gruppen aufweist.
Bei den Additions- und/oder Kondensationsreaktionen im vorstehend genannten Sinne
handelt es sich um dem Fachmann bekannte lackchemische Vernetzungsreaktionen wie
beispielsweise die ringöffnende Addition einer Epoxidgruppe an eine Carboxylgruppe
unter Bildung einer Ester- und einer Hydroxylgruppe, die Addition einer Hydroxylgruppe
an eine Isocyanatgruppe unter Bildung einer Urethangruppe, die Reaktion einer
Hydroxylgruppe mit einer blockierten Isocyanatgruppe unter Ausbildung einer
Urethangruppe und Abspaltung des Blockierungsmittels, die Reaktion einer
Hydroxylgruppe mit einer N-Methylolgruppe unter Wasserabspaltung, die Reaktion einer
Hydroxylgruppe mit einer N-Methylolethergruppe unter Abspaltung des
Veretherungsalkohols, die Umesterungsreaktion einer Hydroxylgruppe mit einer
Estergruppe unter Abspaltung des Veresterungsalkohols, die Umurethanisierungsreaktion
einer Hydroxylgruppe mit einer Carbamatgruppe unter Alkoholabspaltung, die Reaktion
einer Carbamatgruppe mit einer N-Methylolethergruppe unter Abspaltung des
Veretherungsalkohols.
Bevorzugt sind im Bindemittelsystem funktionelle Gruppen enthalten, die eine Vernetzung
bei niedrigen Temperaturen, beipielsweise bei 20 bis 80 °C ermöglichen. Besonders
bevorzugt kann es sich um Hydroxyl- und Isocyanatgruppen handeln. Die funktionellen
Gruppen, insbesondere die Hydroxylgruppen und Isocyanatgruppen können dabei jeweils
im mittels energiereicher Strahlung härtbaren Bindemittel und/oder in einem separaten
Bindemittel vorliegen.
Bevorzugt können im Klarlack, Basislack oder Einschichtdecklack
Polyurethan(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate und/oder (meth)acryloylfunktionelle
Poly(meth)acrylate und im Füller oder weiteren Schichten, wie Zwischenschichten,
bevorzugt Epoxid(meth)acrylate eingesetzt werden. Besonders gute Ergebnisse werden
erhalten, wenn die vorstehend genannten (meth)acryloylfunktionellen Bindemittel mit
Bindemitteln kombiniert werden, die auf einem Vernetzungsmechanismus zwischen
Hydroxyl- und Isocyanatgruppen basieren. Die Hydroxyl- und/oder Isocyanatgruppen
können dabei auch in dem oder den (meth)acryloylfunktionellen Bindemittel(n) vorhanden
sein. Es ist nur zu beachten, daß die jeweiligen Komponenten mit Hydroxylgruppen und
die jeweiligen Komponenten mit Isocyanatgruppen getrennt gelagert werden müssen und
erst kurz vor der Applikation miteinander vermischt werden dürfen. Besonders bevorzugt
und vorteilhaft einzusetzen sind Bindemittelsysteme, die (meth)acryloyl- und OH-funktionelle
Komponenten und Polyisocyanate enthalten, wobei die (Meth)acryloyl- und
OH-Gruppen in einer und/oder verschiedenen Bindemittelkomponenten enthalten sein
können, und auch Bindemittelsysteme, enthaltend A) ein oder mehrere radikalisch
polymerisierbare Doppelbindungen aufweisende Verbindungen, die zusätzlich mindestens
eine weitere im Sinne einer Additions- und/oder Kondensationsreaktion reaktive
funktionelle Gruppe enthalten und B) ein oder mehrere radikalisch polymerisierbare
Doppelbindungen aufweisende Verbindungen, die zusätzlich mindestens eine weitere im
Sinne einer Additions- und/oder Kondensationsreaktion reaktive funktionelle Gruppe
enthalten, wobei die zusätzliche reaktive funktionelle Gruppe komplentär bzw. reaktiv ist
gegenüber den zusätzlichen reaktiven funktionellen Gruppen der Komponente A).
Gegebenenfalls können im letzteren Fall noch eine oder mehrere monomere, oligomere
und/oder polymere Verbindung mit mindestens einer gegenüber den zusätzlich zu den
radikalisch polymerisierbaren Doppelbindungen vorhandenen funktionellen Gruppen aus
Komponente A) oder Komponente B) im Sinne einer Additions- und/oder
Kondensationsreaktion reaktiven funktionellen Gruppe enthalten sein.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren mittels energiereicher Strahlung
zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittel können zusätzliche, für die
Lackformulierung übliche Komponenten enthalten. Sie können z.B. lackübliche Additive
enthalten. Bei den Additiven handelt es sich um die üblichen auf dem Lacksektor
einsetzbaren Additive. Beispiele für solche Additive sind Verlaufsmittel, Antikratermittel,
Antischaummittel, Katalysatoren, Haftvermittler, rheologiebeeinflussende Additive,
Verdicker, Lichtschutzmittel und Emulgatoren. Die Additive werden in üblichen, dem
Fachmann geläufigen Mengen eingesetzt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Beschichtungsmittel können Anteile an
organischen Lösemitteln und/oder Wasser enthalten. Bei den Lösemitteln handelt es sich
um übliche lacktechnische Lösemittel. Diese können aus der Herstellung der Bindemittel
stammen oder werden separat zugegeben. Beispiele für solche Lösemittel sind ein- oder
mehrwertige Alkohole, z:B. Propanol, Butanol, Hexanol; Glykolether oder -ester, z.B.
Diethylenglykoldialkylether, Dipropylenglykoldialkylether, jeweils mit C1- bis C6-Alkyl,
Ethoxypropanol, Butylglykol; Glykole, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol und deren
Oligomere, Ester, wie z.B. Butylacetat und Amylacetat, N-Methylpyrrolidon sowie
Ketone, z.B. Methylethylketon, Aceton, Cyclohexanon; aromatische oder aliphatische
Kohlenwasserstoffe, z.B. Toluol, Xylol oder lineare oder verzweigte aliphatische C6-C12-Kohlenwasserstoffe.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Beschichtungsmittel können Pigmente
und/oder Füllstoffe enthalten. Es handelt sich dabei um die üblichen in der Lackindustrie
einsetzbaren Füllstoffe und organischen oder anorganischen farb- und/oder
effektgebenden Pigmente und Korrosionsschutzpigmente. Beispiele für anorganische oder
organische Farbpigmente sind Titandioxid, mikronisiertes Titandioxid, Eisenoxidpigmente,
Ruß, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridon- und Pyrrolopyrrolpigmente.
Beispiele für Effektpigmente sind: Metallpigmente, z.B. aus Aluminium, Kupfer oder
anderen Metallen; Interferenzpigmente, wie z.B. metalloxidbeschichtete Metallpigmente,
z.B. titandioxidbeschichtetes oder mischoxidbeschichtetes Aluminium, beschichteter
Glimmer, wie z.B. titandioxidbeschichteter Glimmer und Graphiteffektpigmente. Beispiele
für Füllstoffe sind Siliciumdioxid, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat und Talkum. In den
Beschichtungsmitteln können vorteilhafterweise neben den üblichen Additiven spezielle
gecoatete Füllstoffe zur Erhöhung der Kratzfestigkeit enthalten sein. Als Füllstoffe
kommen hier z.B. micronisiertes Aluminiumoxid oder micronisierte Siliciumoxide in
Frage. Diese Füllstoffe sind mit Verbindungen gecoatet, die W-härtbare Gruppen
enthalten, z.B. mit acrylfunktionellen Silanen, und werden somit bei der Strahlenhärtung
des Beschichtungsmittels mit einbezogen. Derartige besonders für Klarlacke geeignete
transparente Füllstoffe sind als Handelsprodukte, z.B. unter dem Namen AKTISIL®,
erhältlich.
Die generelle Zusammensetzung der einsetzbaren Beschichtungsmittel, beispielsweise die
Art der Pigmentierung, richtet sich danach, welche Schicht des Mehrschichtaufbaus mit
dem jeweiligen Beschichtungsmittel erstellt werden soll, d. h. ob es sich beispielsweise um
einen Klarlack, einen Basislack oder einen Füller oder eine weitere übliche
Zwischenschicht handelt.
Der Auftrag der Beschichtungsmittel im erfindungsgemäßen Verfahren kann auf
verschiedene Substrate erfolgen. Bevorzugte Substrate sind Metall- oder
Kunststoffsubstrate. Die Applikation im Mehrschichtaufbau erfolgt nach üblichen
Verfahren, bevorzugt mittels Spritzauftrag. Die Substrate können vorbeschichtet,
beispielsweise mit einer üblichen Grundierungsschicht versehen sein.
Nach Applikation des oder der mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise
härtbaren Beschichtungsmittel erfolgt die Bestrahlung mit IR-Strahlung. Es können dem
Fachmann bekannte und für die Lacktrocknung übliche IR-Strahler eingesetzt werden.
Der IR-Strahler wird vor der zu bestrahlenden Substratoberfläche, beispielsweise in einem
Abstand von 20 bis 70 cm, positioniert. Die Bestrahlungsdauer mit IR-Strahlung kann
beispielsweise 1 bis 20 min betragen. In Abhängigkeit von Bestrahlungsdauer und
Leistung der Strahlungsquelle können dabei an der Substratoberfläche Temperaturen von
beispielsweise 40 bis 200°C erreicht werden. Günstigerweise sollten die Einstellungen so
vorgenommen werden, daß Temperaturen von beispielsweise von 40 bis 100°C an der
Substratoberfläche erreicht werden. Besonders gute Resultate werden erzielt, wenn nach
der Applikation nicht direkt mit IR-Strahlung bestrahlt wird, sondern sich eine
Ablüftphase anschließt. Es kann sich beispielsweise um ein Ablüften von 5 bis 15 Minuten,
bevorzugt 5 bis 10 Minuten bei Raumtemperatur handeln.
Wenn mittels der IR-Bestrahlung die gewünschte Temperatur der Substratoberfläche
erreicht bzw. die vorgesehene Bestrahlungsdauer abgelaufen ist, kann die Bestrahlung mit
energiereicher Strahlung, bevorzugt mit W-Strahlung erfolgen.
Die Härtung der zumindest teilweise mittels energiereicher Strahlung, bevorzugt UV-Strahlung
härtbaren Beschichtung kann bevorzugt mit UV-Strahlungsquellen mit
Emissionen im Wellenlängenbereich von 180 bis 420 nm, insbesondere von 200 bis 400
nm erfolgen.
Beipiele für einsetzbare UV-Strahlungsquellen sind z.B. Quecksilberhochdruck-,
mitteldruck- und -niederdruckstrahler. Die Lampenlänge kann variieren. Gebräuchlich sind
beispielsweise Lampen zwischen 5 und 200 cm Lampenlänge. In Abhängigkeit vom
speziellen Anwendungsfall und von der benötigten Strahlungsenergie können Lampen-
und Reflektorgeometrie in üblicher Weise aufeinander abgestimmt sein. Die jeweilige
Lampenleistung kann beispielsweise zwischen 20 und 250 W/cm (Watt pro cm
Lampenlänge) variieren. Bevorzugt werden Lampen mit Leistungen zwischen 80 und 120
W/cm eingesetzt. Gegebenenfalls können die Quecksilberlampen durch Einbringen von
Metallhalogeniden auch dotiert sein. Beispiele dotierter Strahler sind Eisen- oder
Galliumquecksilberlampen.
Weitere Beispiele für W-Strahlungsquellen sind Gasentladungsröhren, wie z.B.
Xenonniederdrucklampen, W-Laser, UV-Punktstrahler, wie z.B. UV-emittierende
Dioden und Schwarzlichtröhren. Neben diesen kontinuierlich arbeitenden UV-Strahlungsquellen
können jedoch auch diskontinuierliche UV-Strahlungsquellen eingesetzt
werden. Bevorzugt handelt es sich hierbei um sogenannte Hochenergieblitzeinrichtungen
(kurz: UV-Blitzlampen). Die W-Blitzlarnpen können eine Mehrzahl von Blitzröhren,
beispielsweise mit inertem Gas, wie Xenon, gefüllte Quarzröhren, enthalten. Die UV-Blitzlampen
weisen beispielsweise eine Beleuchtungsstärke von mindestens 10 Megalux,
bevorzugt von 10 bis 80 Megalux pro Blitzentladung auf. Die Energie pro Blitzentladung
kann beispielsweise 1 bis 10 kJoule betragen.
Die UV-Strahlungsquellen sind im allgemeinen in eine UV-Anlage integriert, die
normalerweise aus den UV-Strahlungsquellen, dem Reflektorsystem, der
Stromversorgung, elektrischen Steuerungen, der Abschirmung, dem Kühlsystem und der
Ozonabsaugung besteht. Andere Anordnungen sind natürlich auch möglich, ebenso
können einzelne der genannten Bestandteile weggelassen werden.
Die Betrahlungsdauer mit UV-Strahlung kann beim Einsatz von UV-Blitzlampen als UV-Strahlungsquelle
beispielsweise im Bereich von 1 Millisekunde bis 400 Sekunden,
bevorzugt von 4 bis 160 Sekunden, je nach Anzahl der gewählten Blitzentladungen,
liegen. Die Blitze können beispielsweise etwa alle 4 Sekunden ausgelöst werden. Die
Härtung kann beispielsweise durch 1 bis 40 aufeinanderfolgende Blitzentladungen
erfolgen.
Beim Einsatz kontinuierlicher UV-Strahlungsquellen kann die Bestrahlungsdauer
beispielsweise im Bereich von einigen Sekunden bis etwa 5 Minuten, bevorzugt unter 5
Minuten liegen.
Der Abstand der UV-Strahlungsquellen zur zu bestrahlenden Substratoberfläche kann
beispielsweise 5 bis 60 cm betragen. Die Abschirmung der UV-Strahlungsquellen zur
Vermeidung von Strahlungsaustritt kann z.B. durch Verwendung eines entsprechend
ausgekleideten Schutzgehäuses um eine transportable Lampeneinheit oder mit Hilfe
anderer, dem Fachmann bekannter Sicherheitsmaßnahmen, erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Mehrschichtlackierung, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß nach Applikation des oder der mittels energiereicher Strahlung
zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittel(s) zunächst eine Bestrahlung mit IR-Strahlung
und anschließend eine Bestrahlung mit energiereicher Strahlung erfolgt, kann in
verschiedenen Ausführungsformen durchgeführt werden.
So ist es beispielsweise möglich, die UV-Bestrahlungsphase an die beendete IR-Bestrahlungsphase
anzuschließen oder die UV-Bestrahlung bei fortlaufender IR-Bestrahlung
zu beginnen. Im letzteren Fall können IR- und UV-Bestrahlungsphase
teilweise oder ganz überlappen, d.h. die IR-Bestrahlungsphase kann vor oder gleichzeitig
mit Beendigung der UV-Bestrahlungsphase abgeschlossen werden.
Ebenso ist es möglich, an die abgeschlossene UV-Bestrahlungsphase eine weitere IR-Bestrahlungsphase
anzuschließen. Die nachgeschaltete IR-Bestrahlungsphase kann
beispielsweise 0,5 bis 30 Minuten betragen. Ansonsten gelten die vorstehend bereits
gemachten Aussagen bezüglich der IR-Bestrahlung. Im Falle einer sich an die UV-Bestrahlungsphase
anschließenden IR-Bestrahlungsphase können in Reihenfolge IR-, UV-
und IR-Bestrahlung nacheinander durchgeführt werden oder die IR-Bestrahlungsphase
erstreckt sich über die gesamte Bestrahlungszeit, d.h. die IR-Bestrahlung wird vor,
während und auch nach der W-Bestrahlungsphase durchgeführt.
Die Bestrahlungsphasen IR-Bestrahlung und anschließende UV-Bestrahlung können je
nach Bedarf auch mehrmals hintereinander wiederholt werden.
Bei jeder der genannten Ausführungsformen können die Bestrahlungsdauer pro
Bestrahlungsintervall und die Gesamtbestrahlungsdauer variiert werden.
Desweiteren ist es auch möglich die miteinander gekoppelten Bestrahlungsintervalle IR-
und UV-Bestrahlung im Zusammenhang mit der Durchführung mehrerer Spritzgänge,
mehrerer Arbeitsgänge oder im Zusammenhang mit der Strahlungshärtung mehrerer
aufeinander folgender Schichten des Mehrschichtaufbaues anzuwenden.
Beispielsweise kann nach Applikation des zumindest teilweise strahlungshärtbaren
Beschichtungsmittels in einem Spritzgang zunächst eine Zwischenhärtung mit IR-Bestrahlung
und eine anschließende W-Bestrahlung erfolgen, nachfolgend wird das
Beschichtungsmittel in einem oder mehreren weiteren Spritzgängen aufgebracht und es
erfolgt wiederum zunächst eine IR- und anschließend eine UV-Bestrahlung. Diese
Arbeitsweise ist beispielsweise bei der Applikation von in höheren Schichtdicken, z.B. bis
400 µm, gewünschten Füllerschichten besonders vorteilhaft.
Ebenso ist es möglich, im Mehrschichtaufbau zunächst einen zumindest teilweise
strahlungshärtbaren Basislack zu applizieren und zunächst einer IR- und nachfolgend einer
UV-Bestrahlung zu unterwerfen. Danach kann ein zumindest teilweise strahlungshärtbarer
Klarlack appliziert und wieder zunächst einer IR- und nachfolgend einer UV-Bestrahlung
unterworfen werden. Gegebenenfalls kann sich in beiden Fällen eine weitere IR-Bestrahlung
an die UV-Bestrahlung anschließen. Die Strahlungshärtung der einzelnen
Schichten des Mehrschichtaufbaues sowie der mittels mehrerer Spritzgänge aufgetragenen
Schichten kann dabei jeweils mit unterschiedlicher Strahlungsintensität und
unterschiedlicher Bestrahlungsdauer für jede Schicht einzeln oder für zwei oder mehrere
Schichten gemeinsam erfolgen.
Zur erfindungsgemäßen Bestrahlung der lackierten Substratoberflächen ist es
beispielsweise möglich, IR-Strahler und UV-Strahler nebeneinander zu positionieren und
entsprechend zu schalten oder die Strahler gegebenenfalls wechselseitig vor der zu
bestrahlenden Substratoberfläche zu positionieren. Es besteht auch die Möglichkeit einen
sogenannten Kombi-Strahler einzusetzen, der IR- und UV-Strahlungsquelle in einem
Gerät beinhaltet. Beispielsweise können in letzterem Fall IR- und UV-Lampen in dem
Gerät abwechselnd nebeneinander angeordnet sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können ein oder mehrere zumindest teilweise
mittels energiereicher Strahlung aushärtbare Schichten eines üblichen Mehrschichtaufbaus
in der Fahrzeuglackierung gehärtet werden. Dabei kann es sich beispielsweise um einen
Mehrschichtaufbau aus Grundierung, Füller, Basislack und Klarlack oder aus
Grundierung, Füller und Einschichtdecklack handeln. Es können dabei ein oder mehrere
Schichten des Mehrschichtaufbaus aus zumindest teilweise strahlungshärtbaren
Beschichtungsmitteln erstellt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden rißbildungsfreie Beschichtungen mit sehr
guter Haftung zum Untergrund und sehr guter Zwischenschichthaftung erhalten. Die
applizierten Beschichtungen zeigen eine ausreichende Standfestigkeit und nach Härtung
ein einwandfreies optisches Aussehen. Chemikalien-und Bewitterungsbeständigkeit sind
sehr gut. Die erhaltenen Beschichtungen zeigen bei hoher Vemetzungsdichte gleichzeitig
eine ausreichende Flexibilität. Mit dem erfindungsgemäßen Vefahren erstellte
Füllerbeschichtungen sind sehr gut schleifbar.
Die Erfindung soll an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert werden.
Zunächst wurde ein mittels UV-Strahlung härtbarer Klarlack hergestellt. Dazu wurden
folgende Komponenten miteinander vermischt und mittels Schnellrührer einige Minuten
homogenisiert:
Auf ein durch kathodische Elektrotauchlackierung (KTL) beschichtetes Blech wurde eine
Füllerschicht (Bindemittelbasis: 2K-Polyurethan, lösemittelbasierend) in einer
resultierenden Trockenfilmschichtdicke von ca. 80 µm aufgebracht und nach kurzer
Ablüftzeit bei Raumtemperatur 30 Minuten bei 60°C gehärtet.
Auf die Füllerschicht wurde ein Wasserbasislack (hergestellt entsprechend DE-A-196 43
802 , Herstellungsbeispiel 4 ) in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von 13 bis
15 µm appliziert. Nach einer Ablüftphase von 20 Minuten bei Raumtemperatur, wurde der
wie vorstehend beschrieben hergestellte mittels UV-Strahlung härtbare Klarlack in einer
resultierenden Trockenfilmschichtdicke von 40-50 µm appliziert.
Nach einer Ablüftphase von 5 Minuten bei Raumtemperatur erfolgte eine IR-Bestrahlung
des applizierten Klarlackes. Die Bestrahlungszeit betrug 5 Minuten. Anschließend erfolgte
die UV-Bestrahlung mit einer UV-Blitzlampe (Leistung 3500 Ws). Die Bestrahlung
erfolgte mit 30 Blitzen, die im Abstand von etwa 4 s ausgelöst wurden, bei einem
Objektabstand von ca. 20 cm.
Es wurde analog Beispiel 1 vorgegangen, nur mit dem Unterschied, daß an die UV-Bestrahlung
eine weitere IR-Bestrahlung (5 Minuten Bestrahlungszeit) angeschlossen
wurde.
Es wurde analog Beispiel 1 vorgegangen mit dem Unterschied, daß nach Applikation des
Klarlackes nach einer Ablüftphase von 30 Minuten bei Raumtemperatur direkt die UV-Bestrahlung
mit einer UV-Blitzlampe (Leistung 3500 Ws) erfolgte. Die UV-Bestrahlung
erfolgte mit 30 Blitzen, die im Abstand von ca. 4 s ausgelöst wurden, bei einem
Objektabstand von ca. 20 cm.
| Beispiel 1 | Beispiel 2 | Vgl.-Bsp. 1 | |
| Feucht/Warm-Test | 1/1 | 1/1 | 1/3 |
| Haftung | 0-1 | 1 | 1-2 |
| Haftung nach Feucht/Warm-Test | 2 | 2-3 | 3 |
| Optik | i.O. | i.O. | leichte Mikrostruktur |
Claims (9)
- Verfahren zur Mehrschichtlackierung durch Auftrag einer oder mehrerer Füller- und/oder weiterer Überzugsmittelschichten auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes Substrat und anschließend einer Decklackschicht aus einem Basislack/Klarlackaufbau oder aus einem pigmentierten Einschichtdecklack, wobei mindestens eine der Schichten des Mehrschichtaufbaus aus einem mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittel erstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Applikation des oder der mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittel(s) zunächst eine Bestrahlung mit IR-Strahlung und anschließend eine Bestrahlung mit energiereicher Strahlung erfolgt, wobei die Bestrahlung mit IR-Strahlung die anschließende Bestrahlung mit energiereicher Strahlung zumindest teilweise überlappen kann.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Applikation der mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittel eine Ablüftphase bei Raumtemperatur durchgeführt wird, worauf die Bestrahlung mit der IR-Strahlung erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zumindest teilweise durch energiereiche Strahlung härtbare Schicht eine Füllerschicht, eine pigmentierte Decklackschicht, eine Basislackschicht und/oder eine Klarlackschicht appliziert wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels energiereicher Strahlung härtbaren Beschichtungsmittel zusätzlich mittels Additions- und/oder Kondensationsreaktionen aushärtbare Bindemittelsysteme enthalten.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den zusätzlich enthaltenen Bindemittelsystemen um solche auf der Basis von OH-funktionellen und NCO-funktionellen Bindemittelkomponenten handelt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch energiereiche Strahlung härtbaren Beschichtungsmittel (meth)acryloylfunktionelle Bindemittel enthalten, die zusätzlich reaktive funktionelle Gruppen aufweisen.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den zusätzlichen funktionellen Gruppen um OH- und/oder NCO-Gruppen handelt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an die Bestrahlung mit. energiereicher Strahlung noch eine IR-Bestrahlung durchgeführt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Reparaturlackierung, insbesondere von Fahrzeugen durchgeführt wird.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19857941 | 1998-12-16 | ||
| DE19857941A DE19857941C2 (de) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | Verfahren zur Mehrschichtlackierung |
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Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1152841A1 EP1152841A1 (de) | 2001-11-14 |
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| EP1152841B2 EP1152841B2 (de) | 2008-02-13 |
Family
ID=7891216
Family Applications (1)
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