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Dokumentenidentifikation DE19913446C2 31.10.2002
Titel Verfahren zur Mehrschichtlackierung
Anmelder Herberts GmbH & Co. KG, 42285 Wuppertal, DE
Erfinder Blatter, Karsten, Dr., 50374 Erftstadt, DE;
Lenhard, Werner, Dr., 42109 Wuppertal, DE
Vertreter Gille Hrabal Struck Neidlein Prop Roos, 40593 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 25.03.1999
DE-Aktenzeichen 19913446
Offenlegungstag 28.09.2000
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2002
IPC-Hauptklasse B05D 3/06
IPC-Nebenklasse B05D 1/38   B05D 7/14   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung mit insbesondere Wasserlacken, welches insbesondere Anwendung findet im Bereich der Fahrzeugreparaturlackierung.

In der DE 38 06 257 C2, wird die IR-Trocknung von Basislackschichten auf Kraftfahrzeugkarosserien beschrieben. Es sollen lange Standzeiten bei der Lackierung von Schwellern von Karosserien bei der Produktion vermieden werden: Es werden Beschichtungsmittel auf Lösemittelbasis beschrieben, die durch IR- Strahlung kurzfristig verdunsten sollen. Bevorgzugt wird mittelwellige IR-Strahlung eingesetzt. Auch Stepputat, F.; Emmel, G. "Infrarottrocknung in der Automobilproduktion" JOT 1993, Heft 9, Seiten 32 bis 36, beschreibt die Trocknung in der Automobilproduktion mit mittelwelliger IR-Strahlung. Zur Trocknung sollen Wellenlängen von 2,5 bis 3 µm eingesetzt werden.

Aus ökologischen Gründen ist man bestrebt, auch auf dem Gebiet der Fahrzeugreparaturlackierung in zunehmendem Maße Lösemittelbasierende Lacke durch Wasserlacke zu ersetzen. Die entwickelten Wasserlacke haben bereits ein Qualitätsniveau erreicht, das sie in einer Mehrzahl von Eigenschaften den lösemittelbasierenden Lacken ebenbürtig macht. Einige Eigenschaften haben jedoch noch nicht das Qualitätsniveau lösemittelbasierender Lacke erreicht. Beispielsweise wird beim Einsatz wasserverdünnbarer Füller noch eine unzureichende Schleifbarkeit festgestellt. Desweiteren ist es problematisch, eine gleichmäßige Qualität der Lackierung, insbesondere bezüglich Oberflächeneigenschaften und Zwischenschichthaftung, bei unterschiedlichen äußeren Bedingungen zu gewährleisten. Besonders schwierig ist es, unter den Bedingungen einer stark variierenden Luftfeuchtigkeit eine reproduzierbare Trocknung der Wasserlacke und daraus resultierende gleichmäßige Oberflächenqualität der Lackierung zu erzielen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung, insbesondere für die Fahrzeugreparaturlackierung, bereitzustellen, welches es ermöglicht, insbesondere beim Einsatz von wasserbasierenden Füllerbeschichtungsmitteln Füllerschichten mit hoher und gleichmäßiger Qualität der Lackierung, insbesondere bezüglich der Oberflächeneigenschaften und Zwischenschichthaftung zu erzielen. Die gleichmäßige Qualität der Lackierung soll insbesondere auch unter stark variierenden Umgebungsbedingungen bei der Applikation, wie z. B. der Luftfeuchtigkeit, gewährleistet sein. Eine gleichmäßige Qualität der Lackierung soll ebenso an kritischen Stellen, wie Sikken oder Kanten gegeben sein. Weiterhin sollen die erhaltenen Füllerschichten gut und rasch schleifbar sein.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn eine auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes Substrat aufgetragene Füllerschicht mit NIR-Strahlung bestrahlt wird. Ein Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von NIR- Strahlung zur Bestrahlung von Füllerschichten bei der Mehrschichtlackierung von Substraten.

Bei der erfindungsgemäß verwendeten NIR-Strahlung (nahes Infrarot) handelt es sich um kurzwellige Infrarotstrahlung des Wellenlängenbereichs von etwa 760 bis etwa 1500 nm, bevorzugt 760 bis 1200 nm.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung, bei dem eine Füllerschicht aufgebracht und gehärtet wird und die noch nicht gehärtete Füllerschicht mit NIR-Strahlung des Wellenlängenbereichs von 760 bis 1500 nm bestrahlt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes Substrat ein wässriges Füllerbeschichtungsmittel appliziert und anschließend gehärtet, auf die erhaltene Füllerschicht eine Decklackschicht aus einem farb- und/oder effektgebenden Basislack- und einem Klarlackbeschichtungsmittel oder aus einem pigmentierten Einschichtdecklackbeschichtungsmittel aufgebracht und gehärtet wird, wobei nach Applikation des Füllerbeschichtungsmittels die noch nicht gehärtete Füllerschicht mit NIR-Strahlung des Wellenlängenbereichs von 800 bis 1500 nm bestrahlt wird.

Nach Applikation des wässrigen Füllerbeschichtungsmittels kann gegebenenfalls die erhaltene noch nicht ausgehärtete Füllerschicht eine Ablüftphase unterzogen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Bestrahlung mit NIR- Strahlung der wäßrigen Füllerschicht durchgeführt.

Die Härtung der wäßrigen Füllerschicht (Endhärtung) kann mit einem geeigneten Härtungsverfahren erfolgen. Sie kann beispielsweise bei Raumtemperatur, forciert bei höheren Temperaturen, durch Bestrahlen mit UV- oder IR- oder NIR-Strahlung erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Endhärtung mit UV- oder NIR-Strahlung.

Es ist jedoch auch möglich, die Härtung der Füllerschicht nach einer gegebenenfalls gewährten Ablüftphase nur mit einer einzigen NIR-Bestrahlungsphase durchzuführen.

Die Anwendung von NIR-Strahlung allgemein zum Trocknen von Farben und Lacken ist bekannt. Als Anwendungsmöglichkeiten werden beispielsweise folgende Bereiche genannt: Druckbranche, Folientrocknung, Rohrtrocknung, Holzbeschichtungen, Pulverbeschichtungen. Als besondere Vorteile der NIR-Technologie werden die sehr rasche Trocknung, insbesondere bei Wasserlacken und die schonende Trocknung durch geringe Erhitzung des Substrates genannt. Über Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie in der Fahrzeuglackierung, insbesondere der Fahrzeugreparaturlackierung ist nichts bekannt.

Überraschend wurde nun gefunden, daß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung von NIR-Strahlung zur Trocknung und Härtung von insbesondere wasserbasierenden Füllerschichten in einem Mehrschichtaufbau gelöst werden kann. Ebenso überraschend war, daß eine Trocknung des Füllers direkt mit NIR-Strahlung überhaupt möglich war. Auf Grund der hohen Schichtdicke und der sich durch die Bestrahlung schnell schließenden Fülleroberfläche war vielmehr zu erwarten, daß ein erheblicher Eigenschaftsgradient von der Filmoberfläche zur Grenzfläche zum Untergrund bezüglich Härte, Schleifbarkeit und Haftung entsteht.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführte Bestrahlung mit NIR-Strahlung kann mit einem üblichen energiereichen NIR-Strahler durchgeführt werden. Derartige NIR-Strahler sind kommerziell erhältlich. Es handelt sich beispielsweise um Hochleistungshalogenstrahler mit einer Strahlungsdichte von im allgemeinen mehr als 1 W/cm2, bevorzugt mehr als 10 W/cm2, bis beispielsweise 15 MW/m2. Die Strahler erreichen beispielsweise eine Strahleroberflächentemperatur (Glühwendeltemperatur) von über 2000 K, z. B. von 2000 bis 3000 K. Geeignete Strahler weisen beispielsweise ein Emissionsspektrum mit einem Maximum zwischen 750 und 1200 nm auf.

Erfindungsgemäß kann eine Ablüftphase vor der Bestrahlung mit NIR-Strahlung eingeschaltet werden. Die Ablüftphase kann in üblicher Weise erfolgen, beispielsweise durch Stehenlassen an der Luft oder durch Aufblasen von Luft z. B. bei Temperaturen von 10 bis 80°C, beispielsweise bei Raumtemperatur.

Im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare Füllerbeschichtungsmittel sind beispielsweise übliche und dem Fachmann bekannte Füller auf Wasserbasis, wie sie im Bereich der Fahrzeuglackierung, insbesondere der Fahrzeugreparaturlackierung eingesetzt werden. Die Füllerbeschichtungsmittel enthalten wasserverdünnbare Bindemittel. Bei den wasserverdünnbaren Bindemitteln handelt es sich um die üblichen, dem Fachmann für diesen Anwendungszweck bekannten Bindemittel. Es kann sich beispielsweise um einkomponentige oder zweikomponentige wasserverdünnbare Bindemittelsysteme handeln.

Beispiele für einkomponentige Bindemittelsysteme sind solche auf Basis von Polyurethan-, Polyacrylat-, Polyester- und/oder Epoxidharzen. Die einkomponentigen Bindemittelsysteme können z. B. physikalisch oder oxidativ trocknend sein.

Beispiele für zweikomponentige vernetzbare Bindemittelsysteme sind solche auf Basis von hydroxyfunktionellen Bindemitteln, wie z. B. Polyurethan-, Polyesterurethan- und/oder Polyacrylatpolyolen, und Polyisocyanaten, auf Basis von Epoxid/Polyamin- Systemen, auf Basis von acetoacetylfunktionellen und (meth)acryloylfunktionellen Bindemitteln sowie auf Basis von acryloylfunktionellen oder acryloyl- und glycidylfunktionellen Bindemitteln und Polyaminen. Beispiele für die vorstehend genannten Bindemittelsysteme sind ausführlicher in den DE-A-41 23 860, DE-A-42 26 243, DE-A-42 26 270, EP-A-542 209 und EP-A-476 388 beschrieben.

Ebenso eingesetzt werden können auch wasserverdünnbare mittels energiereicher Strahlung, bevorzugt UV-Strahlung, zumindest teilweise härtbare Bindemittel. Bevorzugt handelt es sich dabei um radikalisch härtbare Bindemittel. Bei den bevorzugten radikalisch härtenden Bindemitteln kann es sich um Prepolymere, wie Poly- oder Oligomere, die radikalisch polymerisierbare olefinische Doppelbindungen, insbesondere in Form von (Meth)acryloylgruppen im Molekül aufweisen, handeln. Die Prepolymeren können in Kombination mit Reaktivverdünnern, d. h. reaktiven flüssigen Monomeren, vorliegen.

Beispiele für Prepolymere oder Oligomere sind (meth)acryloylfunktionelle (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.

Werden Reaktivverdünner verwendet, so werden sie in Mengen von 1 bis 50 Gew.-% eingesetzt, bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Prepolymeren und Reaktivverdünnern. Es handelt sich um niedermolekulare definierte Verbindungen, die mono-, di- oder polyungesättigt sein können. Beispiele für solche Reaktivverdünner sind: (Meth)acrylsäure und deren Ester, Maleinsäure und deren Halbester, Vinylacetat, Vinylether, substituierte Vinylharnstoffe, 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, sowie deren Gemische.

Einsetzbare UV-härtbare Bindemittel sind z. B. die in der DE-A-41 33 290 beschriebenen.

Bei den hier genannten für Füllerbeschichtungsmittel geeigneten Bindemittelsystemen handelt es sich lediglich um eine beispielhafte Aufzählung. Ebenso können die Bindemittelsysteme noch weitergehend modifiziert sein und es können auch verschiedene Vernetzungsmechanismen miteinander kombiniert werden, beispielsweise kann eine Härtung mittels UV-Strahlung mit einem weiteren Vernetzungsmechanismus kombiniert werden. Beispiele für letzgenannte Kombination sind beschrieben in der DE-A-198 18 735 sowie in den WO-A-9800452 und DE-A-197 09 560.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Füllerbeschichtungsmittel enthalten Füllstoffe und/oder Pigmente. Es handelt sich dabei um die üblichen in der Lackindustrie einsetzbaren Füllstoffe und organischen oder anorganischen farbgebenden und/oder Korrosionsschutzpigmente. Beispiele für farbgebende Pigmente sind Titandioxid, mikronisiertes Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Ruß, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridon- oder Pyrrolopyrrolpigmente. Zinkphosphat ist ein Beispiel für ein Korrosionsschutzpigment. Beispiele für Füllstoffe sind Siliciumdioxid, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat und Talkum.

Bei der Auswahl der Füllstoffe hat es sich als günstig erwiesen, in den Füllern Bariumsulfat in Mengen von mindestens 2 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Füllerbeschichtungsmittel einzusetzen.

Die Füllerbeschichtungsmittel können weiterhin Wasser sowie geringe Mengen an organischen Lösemitteln und lackübliche Additive enthalten.

Bei den in den Füllerbeschichtungsmitteln gegebenenfalls vorhandenen organischen Lösemitteln handelt es sich um übliche lacktechnische Lösemittel. Diese können aus der Herstellung der Bindemittel stammen oder werden separat zugegeben. Bevorzugt sind es wassermischbare Lösemittel. Beispiele für geeignete 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, 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 Füllerbeschichtungsmittel können desweiteren lackübliche Additive enthalten. Beispiele für lackübliche Additive sind Verlaufsmittel, rheologiebeeinflussende Mittel, wie hochdisperse Kieselsäure oder polymere Harnstoffverbindungen, Verdicker, wie anvernetzte Polycarbonsäure oder Polyurethane, Entschäumer, Netzmittel, Antikratermittel und Härtungsbeschleuniger. Die Additive werden in üblichen, dem Fachmann bekannten Mengen eingesetzt.

Werden mittels UV-Strahlung härtbare Bindemittel eingesetzt, dann enthalten die Füllerbeschichtungsmittel zusätzlich 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, Reaktivverdünnern und Photoinitiatoren. Beispiele für Photoinitiatoren sind 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.

Bei zweikomponentigen Beschichtungsmitteln, müssen die miteinander reaktiven Bindemittelkomponenten getrennt gelagert werden und können erst kurz vor der Applikation miteinander vermischt werden.

Generell kann vor der Applikation bei Bedarf mit Wasser oder organischen Lösemitteln noch auf Spritzviskosität eingestellt werden.

Die Applikation der Füllerbeschichtungsmittel im erfindungsgemäßen Verfahren kann nach üblichen Methoden, bevorzugt mittels Spritzapplikation erfolgen.

Als Substrate sind Metall- und Kunststoffsubstrate, insbesondere die in der Automobilindustrie bekannten Substrate, geeignet, wie z. B. Eisen, Zink, Aluminium, Magnesium, Edelstahl oder deren Legierungen, sowie Polyurethane, Polycarbonate oder Polyolefine. Die Füllerschichten können auf gegebenenfalls vorbehandelte Substrate als solche oder auf übliche Grundierungen aufgebracht werden, beispielsweise auf blankes Stahlblech, geschliffen, auf Polyvinylbutyralprimer, 2K- Epoxid-Grundierungen, angeschliffene Werks- oder Altlackierungen.

Nach der Applikation und einer gegebenenfalls gewährten kurzen Ablüftphase von z. B. 5 bis 15 Minuten bei Raumtemperatur erfolgt die Bestrahlung mit NIR- Strahlung. Die Bestrahlung kann dabei beispielsweise in einer mit einem NIR-Strahler ausgerüsteten Bandanlage oder mit einem NIR-Strahler, der vor dem zu bestrahlenden Objekt bzw. der zu bestrahlenden Stelle positioniert wird, durchgeführt werden.

Die erstgenannte Möglichkeit bietet sich an z. B. bei der Reparaturlackierung von Einzelteilen, wobei die Bandgeschwindigkeit und damit die Bestrahlungsdauer variiert werden können. Beispielsweise können Bandgeschwindigkeiten von 1,0 bis 7,0 m/min eingestellt werden, was beispielsweise Bestrahlungszeiten von von 2 bis 20 s entsprechen kann. Der Abstand zwischen NIR-Strahler und Objektoberfläche kann z. B. 10 bis 60 cm betragen.

Bei der zweiten Möglichkeit wird der NIR-Strahler direkt vor dem zu bestrahlenden Objekt bzw. der zu bestrahlenden Stelle positioniert. Die Bestrahlungsdauer kann z. B. 1 bis 300 s betragen, der Objektabstand z. B. 5 bis 70 cm.

Durch gezielte Auswahl der verschiedenen Parameter, wie Bandgeschwindigkeit, Bestrahlungsdauer und Objektabstand, und natürlich in Abhängigkeit von der Strahlungsleistung des verwendeten NIR-Strahlers können unterschiedliche Objekttemperaturen eingestellt werden. Beispielsweise können Objekttemperaturen von 80 bis 150°C eingestellt werden.

Nach der Bestrahlung der Füllerschicht mit NIR-Strahlung kann dann gemäß der bevorzugten Ausführungsform die Endhärtung erfolgen. In Abhängigkeit vom eingesetzten Bindemittelsystem kann die Endhärtung z. B. bei Raumtemperatur, mittels Wärme, z. B. in einem Ofen oder mit IR- oder NIR-Strahlung, oder mit energiereicher Strahlung, bevorzugt UV-Strahlung erfolgen. Es können auch verschiedene Methoden miteinander kombiniert werden. Bevorzugt erfolgt die Endhärtung mit einem weiteren NIR-Bestrahlungsschritt oder bei Verwendung mittels energiereicher Strahlung härtbarer Bindemittel mittels UV-Strahlung.

Im Falle der Endhärtung mit NIR-Strahlung kann die Bestrahlung in ähnlicher Weise wie vorstehend bereits beschrieben durchgeführt werden, d. h. es schließt sich eine weitere Bestrahlungsphase oder ein weiterer Banddurchlauf an. Die Bestrahlungszeiten können je nach Bedarf variiert werden. Sie können beispielsweise im Bereich von 1 bis 300 Sekunden liegen.

Im Falle der Endhärtung mit UV-Strahlung kann die Füllerschicht bevorzugt mit UV- Strahlungsquellen mit Emissionen im Wellenlängenbereich von 180 bis 420 nm, insbesondere von 200 bis 400 nm bestrahlt werden. Beipiele für einsetzbare UV- Strahlungsquellen sind z. B. Quecksilberhochdruck-, mitteldruck- und -niederdruckstrahler sowie dotierte Strahler wie Eisen- oder Galliumquecksilberlampen. Weitere Beispiele für UV-Strahlungsquellen sind Gasentladungsröhren, wie z. B. Xenonniederdrucklampen, UV-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 Bestrahlungsdauer 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 ca. alle 4 s ausgelöst werden. Die Härtung kann beispielsweise durch. 1 bis 40 aufeinanderfolgende Blitzentladungen erfolgen. Beim Einsatz kontinuierlicher UV-Strahlungsquellen kann die Bestrahlungsdauer beispielsweise im Bereich 1 Millisekunde bis 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. UV-Strahlungsquellen und UV-Technlogie sind dem Fachmann bekannt.

Es ist auch möglich, jedoch weniger bevorzugt, die Trocknung und Härtung der Füllerschicht mit einem einzigen NIR-Bestrahlungsschritt zu realisieren. Die Bestrahlungszeiten können dann beispielsweise 5 bis 300 Sekunden betragen.

Nach der Härtung werden die Füllerschichten mit einer Decklackschicht überlackiert. Bei der Decklackschicht kann es sich um pigmentierte Einschichtdecklacke oder um einen Basislack/Klarlack-Zweischichtaufbau handeln. Es kann mit lösemittelbasierenden oder wasserbasierenden Beschichtungsmitteln überlackiert werden.

Für die Basislack/Klarlack-Deckbeschichtung einsetzbare farb- und/oder effektgebende Basislacke sind alle in der Fahrzeuglackierung, insbesondere der Reparaturlackierung, üblichen und dem Fachmann bekannten lösemittel- oder wasserbasierenden Basislacke geeignet. Beispiele für lösemittelbasierende Basislacke sind solche auf Basis von Polyacrylat- und/oder Polyesterharzen, gegebenenfalls in Kombination mit Melaminharzen und Celluloseestern. Beispiele für Wasserbasislacke sind solche auf Basis physikalisch trocknender Polyurethan-, Polyurethan/harnstoff-, Polyester-, Polyesterurethan- und/oder Polyacrylatharze sowie deren Modifizierungen, wie z. B. acrylierter oder siliziummodifizierter Polyurethan- und/oder Polyesterharze. Weiterhin kommen Wasserbasislacke aus chemisch vernetzenden Bindemittelkomponenten, z. B. aus hydroxylgruppenhaltigen Bindemitteln und Polyisocyanatvernetzern, in Frage. Die Härtung der Basislackschicht kann bei Raumtemperatur oder forciert bei beispielsweise 40 bis 80°C erfolgen. Die Basislackschicht kann jedoch auch naß-in- naß, gegebenenfalls nach einer kurzen Ablüftphase mit einem Klarlack überlackiert und dann gemeinsam mit dem Klarlack gehärtet werden.

Für die Basislack/Klarlack-Deckbeschichtung einsetzbare Klarlacke sind alle in der Fahrzeuglackierung, insbesondere der Reparaturlackierung üblichen und dem Fachmann bekannten lösemittel- oder wasserbasierenden Klarlacke geeignet. Beispiele hierfür sind lösemittelbasierende oder wäßrige Klarlacke auf Basis hydroxylgruppenhaltiger und/oder aminogruppenhaltiger Bindemittel und Polyisocyanatvernetzer sowie auf Basis aminogruppenhaltiger und acryloylgruppenhaltiger Bindemittel.

Für die Deckbeschichtung einsetzbare pigmentierte Einschichtdecklacke sind alle in der Fahrzeuglackierung, insbesondere der Reparaturlackierung üblichen und dem Fachmann bekannten lösemittel- oder wasserbasierenden Einschichtdecklacke geeignet. Beispiele hierfür sind lösemittelbasierende oder wäßrige Einschichtdecklacke auf Basis hydroxylgruppenhaltiger und/oder aminogruppenhaltiger Bindemittel und Polyisocyanatvernetzer sowie auf Basis aminogruppenhaltiger und acryloylgruppenhaltiger Bindemittel.

Die Decklackschichten (Klarlack, Basislack/Klarlack naß-in-naß, Einschichtdecklack) können beipielsweise über längere Zeit, z. B. innerhalb von 18 Stunden (über Nacht), bei Raumtemperatur getrocknet werden. Sie können jedoch auch, gegebenenfalls nach einer Ablüftzeit von etwa 10 bis 30 Minuten, einer Trocknung bei höheren Temperaturen, beispielsweise während 20 bis 50 Minuten bei z. B. 40 bis 60°C, unterzogen werden.

Ebenso ist es möglich, die Decklackschichten bei Verwendung entsprechender Bindemittel mittels energiereicher Strahlung, bevorzugt UV-Strahlung zu härten. Bei den hier zu verwendenden Bindemitteln handelt es sich um die bereits vorstehend genannten mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise aushärtbaren Bindemittel.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet bevorzugt Anwendung in der Fahrzeug- und Fahrzeugteilelackierung, insbesondere in der Fahrzeugreparaturlackierung. Es kann jedoch auch in der Fahrzeugserienlackierung, insbesondere bei Reparaturlackierungen in der Fahrzeugserienlackierung, angewendet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Füllerschichten sind nach abgeschlossener Härtung sehr gut naß und trocken schleifbar. Es wird eine gleichmäßige reproduzierbare Qualität der Füllerschicht bezüglich Zwischenschichthaftung und Oberflächenqualität auch bei variierenden äußeren Bedingungen, insbesondere bei sehr unterschiedlicher Luftfeuchtigkeit, erzielt. Ebenso ist eine gleichmäßige Qualität der Lackierung, insbesondere bezüglich Optik und Verlauf, auch an kritischen Stellen wie Sikken oder Kanten gewährleistet. Von Vorteil ist natürlich auch die extrem kurze Trockenzeit, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt wird. Erfolgt die Endhärtung ebenfalls mit NIR-Strahlung oder auch mit UV-Strahlung, wird auch dieser Prozeßschritt extrem verkürzt. Die Durchlaufzeiten beispielsweise in einer Reparaturlackierwerkstatt können dadurch wesentlich verkürzt werden, was die Rentabilität der Werkstatt insgesamt verbessert.

Die Erfindung soll an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert werden.

1. Beispiel

Es wurde ein Füllerbeschichtungsmittel auf Basis eines wasserverdünnbaren Zweikomponenten (2K-)Epoxid/Amin-Systems entsprechend DE-A-196 25 345, Beispiel Füller 1 hergestellt. Der Füller wurde auf einen entsprechend vorbereiteten, mit einer üblichen Grundierung beschichteten Kotflügel eines Kraftfahrzeuges in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von etwa 80 µm bei 40% und bei 70% relativer Luftfeuchtigkeit aufgebracht. Nach 10 Minuten Ablüftzeit bei Raumtemperatur erfolgte jeweils die Bestrahlung mit einem NIR-Strahler (500 W/cm2) zur Trocknung der Füller. Der Abstand Strahler/Objekt betrug jeweils 10 cm, die Bestrahlungszeit 10 s. Die Endhärtung der Füller erfolgte nach 5 Minuten mit einem zweiten NIR-Bestrahlungsschritt unter gleichen Bedingungen, jedoch mit einer Bestrahlungszeit von jeweils 15 s.

Auf die gehärteten Füllerschichten wurde jeweils 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 25 Minuten bei Raumtemperatur, wurde jeweils ein lösemittelbasierender Klarlack (Basis OH-funktionelles Acrylatharz/Polyisocyanatvernetzer) in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von 50 µm appliziert. Nach einer Ablüftphase von 10 Minuten bei Raumtemperatur erfolgte jeweils die gemeinsame Härtung von Basislack und Klarlack innerhalb von 30 Minuten bei 60°C.

2. Beispiel

Es wurde ein Füller auf Basis eines mittels UV-Strahlung härtbaren Bindemittelsystems hergestellt. Folgende Komponenten wurden dazu miteinander vermischt und mittels Schnellrührer einige Minuten homogenisiert (alle Angaben beziehen sich auf das Gewicht):

131 Teile eines handelsüblichen aromatischen Epoxyacrylates (Ebecryl® 600 von UCB)

56 Teile Hexandioldiacrylat

9 Teile eines handelsüblichen Haftvermittlers

127 Teile handelsüblicher Schwerspat

126 Teile handelsübliches Kaolin

6,1 Teile einer Mischung handelsüblicher Photoinitiatoren (Arylphosphinoxid- und Acetophenonderivat)

113 Teile Butylacetat

Der Füller wurde auf einen entsprechend vorbereiteten, mit einer üblichen Grundierung beschichteten Kotflügel eines Kraftfahrzeuges in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von etwa 60 µm bei 40% und bei 70% relativer Luftfeuchtigkeit aufgebracht. Nach 10 Minuten Ablüftzeit bei Raumtemperatur erfolgt jeweils die Bestrahlung mit einem NIR-Strahler (500 W/cm2). Der Abstand Strahler/Objekt betrug 10 cm, die Bestrahlungszeit jeweils 10 s.

Nach 5 Minuten erfolgte die Endhärtung durch Bestrahlen mit UV-Licht mittels einer UV-Blitzlampe (3500 Ws). Es wurde jeweils mit 30 Blitzen (ca. 120 s) in einem Abstand von etwa 20 cm bestrahlt.

Vergleich der lacktechnischen Ergebnisse

Die gemäß Beispiel 1 und 2 mit dem Füller beschichteten Kotflügel zeigen sowohl bei 40% relativer Luftfeuchtigkeit als auch bei 70% relativer Luftfeuchtigkeit am gesamten Objekt einschließlich Sicken und Kanten eine einheitliche gleichmäßige Oberflächenqualität.



Es wurden in den Beispielen 1 und 2 jeweils bei 40 und 70% relativer Luftfeuchtigkeit die gleichen oben genannten Ergebnisse erzielt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Mehrschichtlackierung, bei dem eine Füllerschicht aufgebracht und gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die noch nicht gehärtete Füllerschicht mit NIR-Strahlung des Wellenlängenbereichs von 760 bis 1500 nm bestrahlt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein wässriges Füllerbeschichtungsmittel auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes Substrat appliziert und anschließend gehärtet wird, auf die erhaltene Füllerschicht eine Decklackschicht aus einem farb- und/oder effektgebenden Basislack- und einem Klarlackbeschichtungsmittel oder aus einem pigmentierten Einschichtdecklackbeschichtungsmittel aufgebracht und gehärtet wird, wobei nach Applikation des Füllerschichtungsmittel die noch nicht gehärtete Füllerschicht mit NIR-Strahlung des Wellenlängenbereichs von 760 bis 1500 nm bestrahlt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Reparaturlackierung von Fahrzeugkarossen oder deren Teilen durchgeführt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die noch nicht gehärtete wässrige Füllerschicht vor dem Bestrahlen mit der NIR-Strahlung einem Ablüften unterzogen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung mit der NIR-Strahlung zur Trocknung durchgeführt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung mit der NIR-Strahlung in einem oder mehreren Bestrahlungsschritten bis zur Endhärtung durchgeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endhärtung im Anschluss an die Bestrahlung mit der NIR-Strahlung bei Raumtemperatur, forciert bei höheren Temperaturen, durch Bestrahlen mit UV- oder IR-Strahlung durchgeführt wird.






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