DE10043405C1 - Verfahren zur Herstellung farb- und/oder effektgebender Lackierungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung farb- und/oder effektgebender LackierungenInfo
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- C09D151/00—Coating compositions based on graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Coating compositions based on derivatives of such polymers
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Abstract
Verfahren zur Herstellung einer farb- und/oder effektgebenden Lackierung auf einem grundierten oder ungrundierten Substrat durch Applikation eines farb- und/oder effektgebenden, wäßrigen Unidecklacks oder - alternativ - eines farb- und/oder effektgebenden Wasserbasislacks und eines Klarlacks (Naß-in-naß-Verfahren) auf das Substrat und Härtung der resultierenden Lackschichten, bei dem man DOLLAR A (a) einen farb- und/oder effektgebenden, wäßrigen Unidecklack oder wäßrigen Wasserbasislack verwendet, der keine Metallplättchenpigmente enthält und der nach dem Aushärten eine farb- und/oder effektgebende Unidecklackierung oder Wasserbasislackierung liefert, die eine Wasserdampfpermeabilität delta¶60 DEG C¶ > 6,0 mg/h È m È bar bzw. delta¶60 DEG C¶ > 286,4 g È 100 mum/m·2· È d, worin d für die Zeiteinheit Tag steht, aufweist; oder DOLLAR A (b) einen effektgebenden oder farb- und effektgebenden, wäßrigen Unidecklack oder wäßrigen Wasserbasislack verwendet, der Metallplättchenpigmente enthält und der nach dem Aushärten eine farb- und/oder effektgebende Unidecklackierung oder Wasserbasislackierung liefert, die eine Wasserdampfpermeabilität delta¶60 DEG C¶ > 4,0 mg/h È m È bar bzw. delta¶60 DEG C¶ > 190,92 g È 100 mum/m·2· È d aufweist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung farb- und/oder
effektgebender Lackierungen.
Verfahren zur Herstellung farb- und/oder effektgebender Lackierungen aus farb- und/oder
effektgebenden Wasserbasislacken und wäßrigen Unidecklacken, sowie die
entsprechenden Wasserbasislacke und wäßrigen Unidecklacke sind aus den
Patentanmeldungen EP 0 089 497 A1, EP 0 256 540 A1, EP 0 260 447 A1, EP 0 297 576 A1,
WO 96/12747, EP 0 523 610 A1, EP 0 228 003 A1, EP 0 397 806 A1, EP 0 574 417 A1,
EP 0 531 510 A1, EP 0 581 211 A1, EP 0 708 788 A1, EP 0 593 454 A1, DE-A-43 28 092 A1,
EP 0 299 148 A1, EP 0 394 737 A1, EP 0 590 484 A1, EP 0 234 362 A1,
EP 0 234 361 A1, EP 0 543 817 A1, WO 95/14721, EP 0 521 928 A1, EP 0 522 420 A1,
EP 0 522 419 A1, EP 0 649 865 A1, EP 0 536 712 A1, EP 0 596 460 A1, EP 0 596 461
A1, EP 0 584 818 A1, EP 0 669 356 A1, EP 0 634 431 A1, EP 0 678 536 A1, EP 0 354 261 A1,
EP 0 424 705 A1, WO 97/49745, WO 97/49747, EP 0 401 565 A1, EP 0 496 205 A1,
EP 0 358 979 A1, EP 469 389 A1, DE 24 46 442 A1, DE 34 09 080 A1, DE 195 47 944 A1,
DE 197 41 554.7 A1 oder EP 0 817 684, Spalte S. Zeilen 31 bis 45,
bekannt.
Die bekannten Wasserbasislacke und wäßrigen Unidecklacke liefern farb- und/oder
effektgebende Mehrschichtlackierungen und Unidecklackierungen von hervorragender
optischer Qualität und weisen eine ausgezeichnete Zwischenschichthaftung auf.
Üblicherweise sind die Wasserbasislackierungen in den farb- und/oder effektgebenden
Mehrschichtlackierungen 7 bis 20 µm dick. In vielen Fällen wäre es wünschenswert, die
Wasserbasislackierungen in höheren Schichtdicken zu applizieren, um spezielle optische
Effekte zu realisieren. Indes neigen die Wasserbasislackierungen dann zur Bildung von
Kochern, die sich optisch ausgesprochen störend bemerkbar machen und den Eindruck
einer minderwertigen Lackierung vermitteln. Gleiches gilt bei der Anwendung der
bekannten wäßrigen Lacke als Unidecklacke.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung von farb-
und/oder effektgebender Lackierungen zu finden, das die Nachteile des Standes der
Technik nicht mehr länger aufweist, sondern das mindestens unter Erhalt - wenn nicht gar
unter Verbesserung - des bisher erreichten Eigenschaftsprofils der farb- und/oder
effektgebender Lackierungen die Herstellung kocherfreier Wasserbasislackierungen und
Unidecklackierungen auch in höheren Schichtdicken ermöglicht.
Demgemäß wurde das neue Verfahren zur Herstellung einer farb- und/oder effektgebenden
Lackierung auf einem grundierten oder ungrundierten Substrat durch
- A) Applikation mindestens eines farb- und/oder effektgebenden, wäßrigen Unidecklacks auf das Substrat, wodurch mindestens eine Unidecklackschicht resultiert, und
- B) Härtung der wäßrigen Unidecklackschicht, wodurch eine farb- und/oder effektgebende Unidecklackierung resultiert;
oder alternativ durch
- A) Applikation mindestens eines farb- und/oder effektgebenden Wasserbasislacks auf das Substrat, wodurch mindestens eine wäßrige Wasserbasislackschicht resultiert,
- B) Ablüften und/oder Trocknen der Wasserbasislackschicht(en), ohne diese vollständig zu härten,
- C) Applikation mindestens eines Klarlacks auf die Wasserbasislackschicht, wodurch mindestens eine Klarlackschicht resultiert, und
- D) gemeinsame Härtung der Wasserbasislackschicht(en) und der Klarlackschicht(en), wodurch eine farb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierung resultiert;
gefunden, bei dem man
- a) mindestens einen farb- und/oder effektgebenden, wäßrigen Unidecklack oder wäßrigen Wasserbasislack verwendet, der keine Metallplättchenpigmente enthält und der nach dem Aushärten eine farb- und/ oder effektgebende Unidecklackierung oder Wasserbasislackierung liefert, die eine Wasserdampfpermeabilität δ60°C < 6,0 mg/h.m.bar oder p60°C < 286,4 g.100 µm/m2.d, worin d für die Zeiteinheit Tag steht, aufweist; oder
- b) mindestens einen effektgebenden oder farb- und effektgebenden, wäßrigen Unidecklack oder wäßrigen Wasserbasislack verwendet, der Metallplättchenpigmente enthält und der nach dem Aushärten eine farb- und/oder effektgebende Unidecklackierung oder Wasserbasislackierung liefert, die eine Wasserdampfpermeabilität δ60°c < 4,0 mg/h.m.bar oder δ60°C < 190,92 g.100 µm/m2.d aufweist.
Im folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung einer farb- und/oder effektgebenden
Lackierung auf einem grundierten oder ungrundierten Substrat als "erfindungsgemäßes
Verfahren" bezeichnet.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht
vorhersehbar, daß die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, mit Hilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden konnte. Insbesondere überraschte, daß
ausgerechnet die Wasserdampfpermeabilität, die in der Membrantechnik eine wesentliche
Rolle spielt, ausschlaggebend für die Lösung des Problems der Kocherneigung sein würde.
Dies war umso mehr überraschend, als die Membrantechnik von dem hier in Rede
stehenden technischen Gebiet völlig verschieden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung farb- und/oder effektgebender
Mehrschichtlackierungen auf grundierten oder ungrundierten Substraten.
Als Substrate kommen alle zu lackierenden Oberflächen, die durch eine Härtung der
hierauf befindlichen Lackierungen unter Anwendung von Hitze und/oder aktinischer
Strahlung nicht geschädigt werden, in Betracht.
Geeignete Substrate bestehen beispielsweise aus Metallen, Kunststoffen, Holz, Keramik,
Stein, Textil, Faserverbunden, Leder, Glas, Glasfasern, Glas- und Steinwolle, mineral- und
harzgebundene Baustoffen, wie Gips- und Zementplatten oder Dachziegel, sowie
Verbunden dieser Materialien.
Demnach ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Lackierung von Bauwerken im
Innen- und Außenbereich, Möbeln, Türen und Fenstern, für die Automobilserien- und
-reparaturlackierung und die industrielle Lackierung, inklusive Coil Coating, Container
Coating und die Imprägnierung oder Beschichtung elektrotechnischer Bauteile, vorzüglich
geeignet. Im Rahmen der industriellen Lackierungen eignet es sich für die Lackierung
praktisch aller Teile für den privaten oder industriellen Gebrauch wie Radiatoren,
Haushaltsgeräte, Kleinteile aus Metall wie Schrauben und Muttern, Radkappen, Felgen,
Emballagen oder elektrotechnische Bauteile wie Motorwicklungen oder
Transformatorwicklungen. Vor allem aber ist das erfindungsgemäße Verfahren für die
Automobilserien- und -reparaturlackierung geeignet.
Im Falle elektrisch leitfähiger Substrate können Grundierungen verwendet werden, die in
üblicher und bekannter Weise aus Elektrotauchlacken (ETL) hergestellt werden. Hierfür
kommen sowohl anodische (ATL) als auch kathodische (KTL) Elektrotauchlacke,
insbesondere aber KTL, in Betracht. Im Falle von Metall kann das Substrat auch einer
Oberflächenbehandlung, beispielsweise einer Galvanisierung oder einer Phosphatierung
oder Eloxierung, unterzogen worden sein.
Insbesondere in der Automobilserienlackierung wird auf die vollständig ausgehärtete oder
die lediglich getrocknete Elektrotauchlackierung (ETL) ein Füller oder eine
Steinschlagschutzgrundierung appliziert. Diese Lackschicht wird entweder für sich alleine
oder zusammen mit der darunter liegenden Elektrotauchlackschicht vollständig
ausgehärtet. Die applizierte Füllerschicht kann auch lediglich getrocknet oder partiell
ausgehärtet werden, wonach sie mit den darüber liegenden Lackschichten sowie
gegebenenfalls mit der darunter liegenden Elektrotauchlackschicht vollständig ausgehärtet
wird (erweiterte Naß-in-naß-Verfahren). Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt
der Begriff Grundierung auch die Kombination von Elektrotauchlackierung und
Füllerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung.
Beispiele geeigneter Elektrotauchlacke sowie ggf. von Naß-in-naß-Verfahren werden in
der japanischen Patentanmeldung 1975-142501 (japanische Offenlegungsschrift JP 52-
065534 A2, Chemical Abstracts Referat Nr. 87: 137427) oder den Patentschriften US 4,375,498 A1,
US 4,537,926 A1, US 4,761,212 A1, EP 0 529 335 A1, DE 41 25 459 A1,
EP 0 595 186 A1, EP 0 074 634 A1, EP 0 505 445 A1, DE 42 35 778 A1, EP 0 646 420 A1,
EP 0 639 660 A1, EP 0 817 648 A1, DE 195 12 017 C1, EP 0 192 113 A2, DE 41 26 476 A1
oder WO 98/07794 beschrieben. Üblicherweise sind die hieraus
hergestellten Elektrotauchlackierungen 5 bis 70, vorzugsweise 7 bis 65, bevorzugt 9 bis 60,
besonders bevorzugt 11 bis 55, ganz besonders bevorzugt 13 bis 50 und insbesondere 15
bis 45 µm dick.
Beispiele geeigneter Füllerlackierungen und Steinschlagschutzgrundierungen werden
beispielsweise in den Patentanmeldungen und Patenten EP 0 427 028 A1, DE 41 42 816 A1,
DE 38 05 629 C1, DE 31 08 861 C2 oder DE 195 04 947 A1 beschrieben werden.
Üblicherweise sind sie 10 bis 100, vorzugsweise 11 bis 95, bevorzugt 12 bis 90, besonders
bevorzugt 13 bis 85, ganz besonders bevorzugt 14 bis 80 und insbesondere 15 bis 75 µm
dick.
Weitere Beispiele gut geeigneter Substrate sind grundierte oder ungrundierte Kunst
stofformteile aus ABS, AMMA, ASA, CA, CAB, EP, UF, CF, MF, MPF, PF, PAN, PA,
PE, HDPE, LDPE, LLDPE, UHMWPE, PET, PMMA, PP, PS, SB, PUR, PVC, RF, SAN,
PBT, PPE, POM, PUR-RIM, SMC, BMC, PP-EPDM und UP (Kurzbezeichnungen nach
DIN 7728T1), Polymerblends dieser Kunststoffe, modifizierte Kunststoffe oder faserver
stärkte Kunststoffe. Im Falle von nichtfunktionalisierten und/oder unpolaren
Substratoberflächen können diese vor der Beschichtung in bekannter Weise einer
Vorbehandlung, wie mit einem Plasma oder mit Beflammen, unterzogen oder mit einer
Hydrogrundierung versehen werden.
In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im ersten
Verfahrenschritt mindestens ein farb- und/oder effektgebender, wäßriger Unidecklack auf
das Substrat appliziert, wodurch mindestens eine Unidecklackschicht resultiert.
In einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im ersten
Verfahrenschritt mindestens ein farb- und/oder effektgebender Wasserbasislacke auf das
Substrat appliziert, wodurch mindestens eine Wasserbasislackschicht resultiert.
Sowohl der wäßriger Unidecklack als auch der Wasserbasislack sind physikalisch,
thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Begriff "physikalische Härtung" die
Härtung einer Unidecklackschicht oder Wasserbasislackschicht durch Verfilmung, wobei
die Verknüpfung innerhalb der Beschichtung über Schlaufenbildung der Polymermoleküle
der Bindemittel (zu dem Begriff vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg
Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Bindemittel", Seiten 73 und 74) erfolgt. Oder
aber die Verfilmung erfolgt über die Koaleszenz von Bindemittelteilchen (vgl. Römpp
Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998,
"Härtung", Seiten 274 und 275). Üblicherweise sind hierfür keine Vernetzungsmittel
notwendig. Gegebenenfalls kann die physikalische Härtung durch Luftsauerstoff, Hitze
oder durch Bestrahlen mit aktinischer Strahlung unterstützt werden.
Die thermisch härtbaren wäßrigen Unidecklacke oder Wasserbasislacke können
selbstvernetzend oder fremdvernetzend sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff "selbstvernetzend" die
Eigenschaft eines Bindemittels, mit sich selbst Vernetzungsreaktionen einzugehen.
Voraussetzung hierfür ist, daß in den Bindemitteln komplementäre reaktive funktionelle
Gruppen enthalten sind, die miteinander reagieren und so zu einer Vernetzung führen.
Oder aber die Bindemittel enthalten reaktive funktionelle Gruppe die "mit sich selbst"
reagieren. Als fremdvernetzend werden dagegen solche wäßrigen Unidecklacke und
Wasserbasislacke bezeichnet, worin die eine Art der komplementären reaktiven
funktionellen Gruppen in dem Bindemittel, und die andere Art in einem Härter oder
Vernetzungsmittel vorliegen. Ergänzend wird hierzu auf Römpp Lexikon Lacke und
Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Härtung", Seiten 274 bis
276, insbesondere Seite 275, unten, verwiesen.
Die wäßrigen Unidecklacke und Wasserbasislacke können thermisch und mit aktinischer
Strahlung härtbar sein.
Die Härtung mit aktinischer Strahlung erfolgt über Gruppen die Bindungen enthalten, die
mit aktinischer Strahlung aktivierbar sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter
aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung, wie sichtbares Licht, UV-Strahlung
oder Röntgenstrahlung, insbesondere UV-Strahlung, und Korpuskularstrahlung wie
Elektronenstrahlung zu verstehen.
Werden die thermische und die Härtung mit aktinischer Strahlung bei einem Unidecklack
oder Wasserbasislack gemeinsam angewandt, spricht man auch von "Dual Cure" und
"Dual-Cure-Unidecklack oder -Wasserbasislack".
Die thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren, wäßrigen
Unidecklacke und die Wasserbasislacke können Einkomponenten- oder Zwei- oder
Mehrkomponentensysteme sein.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem Einkomponentensystem ein
Unidecklack oder Wasserbasislack zu verstehen, bei dem das Bindemittel und das
Vernetzungsmittel nebeneinander in dem Beschichtungsstoff vorliegen. Voraussetzung
hierfür ist, daß die beiden Bestandteile erst bei höheren Temperaturen und/oder bei
Bestrahlen mit aktinischer Strahlung miteinander vernetzen. Einkomponentensysteme
werden vor allem in der Automobilserienlackierung verwendet.
Demgegenüber ist unter einem Zwei- oder Mehrkomponentensystem ein Unidecklack oder
Wasserbasislack zu verstehen, bei dem das Vernetzungsmittel wegen seiner hohen
Reaktivität getrennt von den übrigen Bestandteilen des Beschichtungsstoffs gelagert wird
und erst kurz vor dessen Anwendung zu den übrigen Bestandteilen hinzugegeben wird.
Zwei- oder Mehrkomponentensysteme werden vor allem in der
Automobilreparaturlackierung verwendet.
Farb- und/oder effektgebende, wäßrige Unidecklacke oder Wasserbasislacke, die für das
erfindungsgemäße Verfahren besonders gut geeignet sind, sind wäßrige
Beschichtungsstoffe auf der Basis gesättigter, ungesättigter und/oder mit olefinisch
ungesättigten Verbindungen gepfropfter, ionisch und/oder nichtionisch stabilisierter
Polyurethane, wie sie in den Patentanmeldungen EP 0 089 497 A1, EP 0 256 540 A1, EP 0 260 447 A1,
EP 0 297 576 A1, WO 96/12747, EP 0 523 610 A1, EP 0 228 003 A1, EP 0 397 806 A1,
EP 0 574 417 B1, WO 92/15405, EP 0 531 510 A1, EP 0 581 211 A1, EP 0 708 788 A1,
EP 0 593 454 A1, DE-A-43 28 092 A1, EP 0 299 148 A1, EP 0 394 737 A1,
EP 0 590 484 A1, EP 0 234 362 A1, EP 0 234 361 A1, EP 0 543 817 A1, WO 95/14721,
EP 0 521 928 A1, EP 0 522 420 A1, EP 0 522 419 A1, EP 0 649 865 A1, EP 0 536 712 A1,
EP 0 596 460 A1, EP 0 596 461 A1, EP 0 584 818 A1, EP 0 669 356 A1,
EP 0 634 431 A1, EP 0 678 536 A1, EP 0 354 261 A1, EP 0 424 705 A1, WO 97/49745,
WO 97/49747, EP 0 401 565 A1, EP 0 496 205 A1, EP 0 358 979 A1, EP 469 389 A1,
DE 24 46 442 A1, DE 34 09 080 A1, DE 195 47 944 A1, DE 197 41 554 A1 oder EP 0 817 684,
Spalte 5, Zeilen 31 bis 45, im Detail beschrieben werden.
Bei den hierin enthaltenen farbgebenden Pigmenten kann es sich um organische oder um
anorganische Pigmente handeln. Beispiele geeigneter Pigmente sind natürlich
vorkommende Pigmente (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme
Verlag, Stuttgart, New York, Seiten 400 und 467, "Natürlich vorkommende Pigmente"),
synthetische Eisenoxid-Pigmente, polycyclische Pigmente (vgl. Römpp Lexikon Lacke
und Druckfarben, Seite 459 "Polycyclische Pigmente"), Azomethin-Pigmente,
Azopigmente (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Seite 52, "Azomethin-
Pigmente", "Azopigmente") oder Metallkomplex-Pigmente (vgl. Römpp Lexikon Lacke
und Druckfarben, Seite 379, "Metallkomplex-Pigmente").
Als Effektpigmente können Metallplättchenpigmente wie handelsübliche
Aluminiumbronzen, gemäß DE-A-36 36 183 chromatierte Aluminiumbronzen,
handelsübliche Edelstahlbronzen und nichtmetallische Effektpigmente, wie zum Beispiel
Perlglanz- oder Interferenzpigmente, eingesetzt werden. Ergänzend wird auf Römpp
Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 176,
"Effektpigmente" und Seiten 380 und 381 "Metalloxid-Glimmer-Pigmente" bis
"Metallpigmente", oder die Patentschriften und Patentanmeldungen DE 36 36 156 A1, DE 37 18 446 A1,
DE 37 19 804 A1, DE 39 30 601 A1, EP 0 068 311 A1, EP 0 264 843 A1,
EP 0 265 820 A1, EP 0 283 852 A1, EP 0 293 746 A1, EP 0 417 567 A1, US 4,828,826 A
oder US 5,244,649 A verwiesen.
Werden Metallplättchenpigmente als effektgebende Pigmente verwendet, wird die
Wasserdampfpermeabilität signifikant erniedrigt, sodaß erfindungsgemäß ein niedrigerer
Schwellenwert agesetzt werden muß.
Die Applikation des Unidecklacks oder des Wasserbasislacks kann durch alle üblichen
Applikationsmethoden, wie z. B. Spritzen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Tränken,
Träufeln oder Walzen erfolgen. Dabei kann das zu beschichtende Substrat als solches
ruhen, wobei die Applikationseinrichtung oder -anlage bewegt wird. Indes kann auch das
zu beschichtende Substrat, insbesondere ein Coil, bewegt werden, wobei die
Applikationsanlage relativ zum Substrat ruht oder in geeigneter Weise bewegt wird.
Vorzugsweise werden Spritzapplikationsmethoden angewandt, wie zum Beispiel
Druckluftspritzen, Airless-Spritzen, Hochrotation, elektrostatischer Sprühauftrag (ESTA),
gegebenenfalls verbunden mit Heißspritzapplikation wie zum Beispiel Hot-Air-
Heißspritzen. Die Applikation kann bei Temperaturen von max. 70 bis 80°C durchgeführt
werden, so daß geeignete Applikationsviskositäten erreicht werden, ohne daß bei der
kurzzeitig einwirkenden thermischen Belastung eine Veränderung oder Schädigungen des
Unidecklacks oder des Wasserbasislacks und seines gegebenenfalls
wiederaufzubereitenden Overspray eintreten. So kann das Heißspritzen so ausgestaltet
sein, daß der Unidecklacke oder der Wasserbasislack nur sehr kurz in der oder kurz vor der
Spritzdüse erhitzt wird.
Die für die Applikation verwendete Spritzkabine kann beispielsweise mit einem
gegebenenfalls temperierbaren Umlauf betrieben werden, der mit einem geeigneten
Absorptionsmedium für den Overspray, z. B. dem Unidecklack oder dem Wasserbasislack
selbst, betrieben wird.
Bevorzugt wird die Applikation bei Beleuchtung mit sichtbarem Licht einer Wellenlänge
von über 550 µm oder unter Lichtausschluß durchgeführt, wenn der Unidecklack oder der
Wasserbasislack thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar ist. Hierdurch werden
eine stoffliche Änderung oder Schädigung des Unidecklacks oder des Wasserbasislacks
und des Overspray vermieden.
Selbstverständlich können die vorstehend beschriebenen Applikationsmethoden auch bei
der Herstellung der übrigen Lackschichten im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
angewandt werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Unidecklackschicht nach ihrer
Applikation physikalisch, thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung
ausgehärtet. Wegen ihres hohen Gehalts an Pigmenten, die die aktinische Strahlung stark
absorbieren und/oder streuen, wird die Unidecklackschicht vorzugsweise thermisch
gehärtet. Hierbei werden bevorzugt die nachfolgend beschriebenen Methoden der
thermischen Härtung sowie gegebenenfalls die nachfolgend beschriebenen Methoden der
Härtung mit aktinischer Strahlung angewandt (Dual Cure).
Für die physikalische Härtung der Unidecklackschicht müssen keine besonderen
Maßnahmen ergriffen werden.
Bei der thermischen Härtung oder bei Dual Cure der Unidecklackschicht können die
hierunter befindlichen Lackschichten der Grundierung mit ausgehärtet werden, sofern sie
noch nicht oder nur partiell gehärtet sind (Naß-in-naß-Verfahren).
Die Aushärtung kann nach einer gewissen Ruhezeit erfolgen. Sie kann eine Dauer von 30 s
bis 2 h, vorzugsweise 1 min bis 1 h und insbesondere 1 min bis 45 min haben. Die
Ruhezeit dient beispielsweise zum Verlauf und zur Entgasung der Unidecklackschicht und
zum Verdunsten von flüchtigen Bestandteilen wie Wasser sowie gegebenenfalls noch
vorhandene Lösemittel (Ablüften). Die Ruhezeit oder das Ablüften kann durch die
Anwendung erhöhter Temperaturen bis 90°C und/oder durch eine reduzierte Luftfeuchte
< 10 g Wasser/kg Luft, insbesondere < 5 g/kg Luft, unterstützt und/oder verkürzt werden,
sofern hierbei keine Schädigungen oder Veränderungen der Lackschichten eintreten, etwa
eine vorzeitige vollständige Vernetzung.
Die thermische Härtung weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt
nach den üblichen und bekannten Methoden wie Erhitzen in einem Umluftofen oder
Bestrahlen mit IR-Lampen. Wie bei der nachstehend beschriebenen Härtung mit
aktinischer Strahlung kann auch die thermische Härtung stufenweise erfolgen.
Bei Einkomponentensystemen erfolgt die thermische Härtung vorzugsweise bei
Temperaturen oberhalb 100°C. Im allgemeinen empfiehlt es sich, hierbei Temperaturen
von 180°C, vorzugsweise 170°C und insbesondere 150°C nicht zu überschreiten. Bei
Zwei- oder Mehrkomponentensystemen erfolgt die thermische Härtung vorzugsweise bei
Temperaturen unter 100°C, bevorzugt unter 60°C.
Vorzugsweise wird die Härtung mit aktinischer Strahlung mit UV-Strahlung und/oder
Elektronenstrahlen durchgeführt. Vorzugsweise wird hierbei eine Dosis von 1.000 bis
3.000, bevorzugt 1.100 bis 2.900, besonders bevorzugt 1.200 bis 2.800, ganz besonders
bevorzugt 1.300 bis 2.700 und insbesondere 1.400 bis 2.600 mJ/cm2 angewandt.
Gegebenenfalls kann diese Härtung mit aktinischer Strahlung von anderen Strahlenquellen
ergänzt werden. Im Falle von Elektronenstrahlen wird vorzugsweise unter
Inertgasatmosphäre gearbeitet. Dies kann beispielsweise durch Zuführen von Kohlendioxid
und/oder Stickstoff direkt an die Oberfläche der Unidecklackschicht gewährleistet werden.
Auch im Falle der Härtung mit UV-Strahlung kann, um die Bildung von Ozon zu
vermeiden, unter Inertgas gearbeitet werden.
Für die Härtung mit aktinischer Strahlung werden die üblichen und bekannten
Strahlenquellen und optischen Hilfsmaßnahmen angewandt. Beispiele geeigneter
Strahlenquellen sind Blitzlampen der Firma VISIT, Quecksilberhoch- oder
-niederdruckdampflampen, welche gegebenenfalls mit Blei dotiert sind, um ein
Strahlenfenster bis zu 405 nm zu öffnen, oder Elektronenstrahlquellen. Deren Anordnung
ist im Prinzip bekannt und kann den Gegebenheiten des Werkstücks und der
Verfahrensparameter angepaßt werden. Bei kompliziert geformten Werkstücken, wie sie
für Automobilkarosserien vorgesehen sind, können die nicht direkter Strahlung
zugänglichen Bereiche (Schattenbereiche) wie Hohlräume, Falzen und anderen
konstruktionsbedingte Hinterschneidungen mit Punkt-, Kleinflächen- oder
Rundumstrahlern verbunden mit einer automatischen Bewegungseinrichtung für das
Bestrahlen von Hohlräumen oder Kanten (partiell) ausgehärtet werden.
Die Anlagen und Bedingungen dieser Härtungsmethoden werden beispielsweise in R.
Holmes, U. V. and E. B. Curing Formulations for Printing Inks, Coatings and Paints, SITA
Technology, Academic Press, London, United Kindom 1984, beschrieben.
Hierbei kann die Aushärtung stufenweise erfolgen, d. h. durch mehrfache Belichtung oder
Bestrahlung mit aktinischer Strahlung. Dies kann auch alternierend erfolgen, d. h., daß
abwechselnd mit UV-Strahlung und Elektronenstrahlung gehärtet wird.
Werden die thermische Härtung und Härtung mit aktinischer Strahlung zusammen
angewandt, können diese Methoden gleichzeitig oder alternierend eingesetzt werden.
Werden die beiden Härtungsmethoden alternierend verwendet, kann beispielsweise mit der
thermischen Härtung begonnen und mit der Härtung mit aktinischer Strahlung geendet
werden. In anderen Fällen kann es sich als vorteilhaft erweisen, mit der Härtung mit
aktinischer Strahlung zu beginnen und hiermit zu enden. Besondere Vorteile resultieren,
wenn die Unidecklackschicht in zwei getrennten Verfahrensschritten zuerst mit aktinischer
Strahlung und anschließend thermisch gehärtet wird.
Selbstverständlich können die vorstehend beschriebenen Härtungsmethoden im Rahmen
des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zur Härtung der übrigen Lackschichten,
insbesondere der Wasserbasislackschichten, angewandt werden.
Durch die Härtung resultiert die ein- oder mehrschichtige Unidecklackierung, wonach die
erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens abgeschlossen ist. Vorzugsweise ist die
Unidecklackierung 10 bis 100, bevorzugt 11 bis 90, besonders bevorzugt 12 bis 80, ganz
besonders bevorzugt 13 bis 70 und insbesondere 14 bis 60 µm dick.
Bei der zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird oder werden die
Wasserbasislackschicht(en) nicht ausgehärtet, sondern nur abgelüftet, getrocknet oder
partiell ausgehärtet. D. h., daß keine der vorhandenen zur thermischen Vernetzung
befähigten reaktiven funktionellen Gruppen umgesetzt werden oder nur ein Teil hiervon,
etwa bis zu 90, vorzugsweise bis zu 80 und insbesondere bis zu 70 Mol%, umgesetzt
wird. Bei der Ablüftung oder der Ruhezeit werden die vorstehend beschriebenen
Bedingungen angewandt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Wasserbasislackschicht mit mindestens
einem Klarlack überschichtet (Naß-in-naß-Verfahren), wobei die vorstehend beschriebenen
Applikationsmethoden angewandt werden.
Beispiele geeigneter Klarlacke sind Ein- oder Mehrkomponentenklarlacke,
Pulverklarlacke, Pulverslurryklarlacke, UV-härtbare Klarlacke oder Sealer, wie sie aus den
Patentanmeldungen, Patentschriften und Veröffentlichungen DE 42 04 518 A1, EP 0 594 068 A1,
EP 0 594 071 A1, EP 0 594 142 A1, EP 0 604 992 A1, EP 0 596 460 A1, WO 94/10211,
WO 94/10212, WO 94/10213, WO 94/22969 oder WO 92/22615, US 5,474,811 A1,
US 5,356,669 A1 oder US 5,605,965 A1, DE 42 22 194 A1, BASF Lacke + Farben
AG, "Pulverlacke", 1990, BASF Coatings AG "Pulverlacke, Pulverlacke für industrielle
Anwendungen", Januar 2000, US 4,268,542 A1, DE 195 40 977 A1, DE 195 18 392 A1,
DE 196 17 086 A1, DE-A-196 13 547, DE 196 52 813 A1, DE-A-198 14 471 A1, EP 0 928 800 A1,
EP 0 636 669 A1, EP 0 410 242 A1, EP 0 783 534 A1, EP 0 650 978 A1,
EP 0 650 979 A1, EP 0 650 985 A1, EP 0 540 884 A1, EP 0 568 967 A1, EP 0 054 505 A1,
EP 0 002 866 A1, DE 197 09 467 A1, DE 42 03 278 A1, DE 33 16 593 A1, DE 38 36 370 A1,
DE 24 36 186 A1, DE 20 03 579 B1, WO 97/46549, WO 99/14254, US 5,824,373 A,
US 4,675,234 A, US 4,634,602 A, US 4,424,252 A, US 4,208,313 A, US 4,163,810 A,
US 4,129,488 A, US 4,064,161 A, US 3,974,303 A, EP 0 844 286 A1, DE 43 03 570 A1,
DE 34 07 087 A1, DE 40 11 045 A1, DE 40 25 215 A1, DE 38 28 098 A1,
DE 40 20 316 A1 oder DE 41 22 743 A1 bekannt sind.
Im allgemeinen werden die Wasserbasislackschicht(en) und Klarlackschicht(en) in einer
Naßschichtdicke appliziert, daß nach ihrer gemeinsamen Aushärtung Schichten mit der für
ihre Funktionen notwendigen und vorteilhaften Schichtdicken resultieren. Im Falle der
Wasserbasislackierung liegt sie bei 5 bis 70, vorzugsweise 6 bis 65, besonders bevorzugt 7
bis 60 und insbesondere 8 bis 55 µm, und im Falle der Klarlackierungen liegt sie bei 10 bis
100, vorzugsweise 15 bis 80, besonders bevorzugt 20 bis 75 und insbesondere 25 bis 70 µm.
Bei der gemeinsamen Härtung der Wasserbasislackschicht(en) und Klarlackschicht(en),
insbesondere der Wasserbasislackschicht und der Klarlackschicht, werden die vorstehend
beschriebenen Methoden angewandt. Gegebenenfalls können hierbei die darunter
liegenden, noch nicht vollständig ausgehärteten Lackschichten der Grundierung mit
ausgehärtet werden (erweitertes Naß-in-naß-Verfahren).
Hierbei erweist es sich als ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäße Verfahrens, daß
hiermit von Oberflächenstörungen, insbesondere von Kochern, freie
Wasserbasislackierungen besonders hoher Schichtdicke hergestellt werden können. Dieser
besondere Vorteile bleibt erhalten, wenn die Wasserbasislackierungen in Schichtdicken <
20, vorzugsweise < 25 und insbesondere < 30 µm hergestellt werden. Dieser besondere
Vorteil strahlt auch auf die farb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen aus,
die diese Wasserbasislackierungen enthalten; auch sie sind frei von Kochern.
Erfindungsgemäß wird dieser besondere Vorteil dadurch erzielt, daß die erfindungsgemäß
zu verwendenden wäßrigen Unidecklacke oder Wasserbasislacke, die keine
Metallplättchenpigmente enthalten, in ihrer stofflichen Zusammensetzung so eingestellt
werden, daß die hieraus hergestellten Unidecklackierungen oder Wasserbasislackierungen
nach ihrer Aushärtung eine Wasserdampfpermeabilität δ60°C < 6, vorzugsweise < 7,
bevorzugt < 8 und insbesondere < 9 mg/h.m.bar oder p60°C < 286,4, vorzugsweise <
334,11 bevorzugt < 381,84 und insbesondere < 429,57 g.100 µm/m2.d aufweisen.
Des weiteren wird dieser besondere Vorteile erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die
erfindungsgemäß zu verwendenden wäßrigen Unidecklacke oder Wasserbasislacke, die
Metallplättchenpigmente enthalten, in ihrer stofflichen Zusammensetzung so eingestellt
werden, daß die hieraus hergestellten Unidecklackierungen oder Wasserbasislackierungen
nach ihrer Aushärtung eine Wasserdampfpermeabilität δ60°C < 4, vorzugsweise < 5,
bevorzugt < 6 und insbesondere < 7 mg/h.m.bar oder p60°C < 190,92, vorzugsweise <
238,65 bevorzugt < 286,4 und insbesondere < 334,11 g.100 µm/m2.d aufweisen.
Die Wasserdampfpermeabilität kann nach den unterschiedlichsten, von der
Membrantechnik her bekannten Methoden ermittelt werden. Erfindungsgemäß ist es von
Vorteil, wenn die Wasserdampfpermeabilität nach ASTM F-1249 bestimmt wird oder
bestimmt wird, indem man in einen Glastiegel einer definierten Öffnung eine bestimmte
Menge Wasser einfüllt, die definierte Öffnung des Glastiegels mit der Unidecklackierung
oder Wasserbasislackierung in der Form einer freien Membran einer definierten Dicke
haftfest verschließt, überstehende Teile der Membran bündig zum Tiegelrand entfernt, den
Glastiegel mit Wasser und Membran auswiegt, bei einer konstanten Temperatur oberhalb
der Zimmertemperatur während eines definierten Zeitraums lagert und hiernach den
Gewichtsverlust bestimmt.
Die Einstellung der stofflichen Zusammensetzung der wäßrigen Unidecklacke oder
Wasserbasislacke kann in der unterschiedlichsten Art und Weise erfolgen. Beispielsweise
können die eingesetzten Polyurethane, Vernetzungsmittel und/oder Pigmente so variiert
werden, daß sich die erfindungswesentliche Wasserdampfpermeabilität ergibt.
Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, die Wasserdampfpermeabilität durch die Zugabe von
- a) hochsiedenden ("langen") organischen Lösemitteln,
- b) Polyetherpolyolen,
- c) wäßrigen Dispersionen mindestens eines Copolymerisats, herstellbar, indem in einer wäßrigen Dispersion mindestens eines Polyurethanharzes, das ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 1000 bis 30.000 Dalton aufweist und im statistischen Mittel pro Molekül 0,05 bis 1,1 polymerisierbare Doppelbindungen enthält, mindestens ein olefinisch ungesättigtes Monomer in Gegenwart mindestens eines wasserunlöslichen Initiators radikalisch polymerisiert wird, wobei das Ge wichtsverhältnis zwischen dem Polyurethanharz oder dem Gemisch von Poylurethanharzen und dem olefinisch ungesättigten Monomeren oder dem Gemisch aus olefinisch ungesättigten Monomeren zwischen 1 : 10 und 10 : 1 liegt;
und/oder von
- a) wäßrigen Dispersionen, herstellbar, indem man eine Mischung aus mindestens einem hydrophoben Poylurethanharz, mindestens einem olefinisch ungesättigten Monomeren, mindestens einer oberflächenaktiven Substanz und Wasser in einem sehr hohen Scherfeld dispergiert und homogenisiert, wodurch stabilisierte Teilchen der genannten Ausgangsverbindungen in der wäßrigen Phase resultieren, die olefinisch ungesättigten Monomere innerhalb der Teilchen (co)polymerisiert, wodurch eine Dispersion eines hydrophob modifizierten Kernpolymers resultiert, eine Mischung aus olefinisch ungesättigten Monomeren, enthaltend mindestens ein hydrophiles olefinisch ungesättigtes Monomer, zu der Dispersion des hydrophob modifizierten Kernpolymers hinzugibt und die Monomeren in der Gegenwart des Kernpolymers copolymerisiert, wodurch ein hydrophiles Schalenpolymer resultiert;
einzustellen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter der Eigenschaft hydrophil die
konstitutionelle Eigenschaft eines Moleküls oder einer funktionellen Gruppe zu verstehen,
in die wäßrige Phase einzudringen oder darin zu verbleiben. Demgemäß ist im Rahmen der
vorliegenden Erfindung unter der Eigenschaft hydrophob die konstitutionelle Eigenschaft
eines Moleküls oder einer funktionellen Gruppe zu verstehen, sich gegenüber Wasser
exophil zu verhalten, d. h., sie zeigen die Tendenz, in Wasser nicht einzudringen oder die
wäßrige Phase zu verlassen. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben,
Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "Hydrophilie", "Hydrophobie", Seiten
294 und 295, verwiesen.
Beispiele geeigneter langer Lösemittel (i) sind Triorganophosphate, insbesondere Trialkyl-
und/oder Tricycloallcylphosphate wie Tripropyl-, Tributyl-, Triamyl-, Trihexyl- oder
Tricyclohexylphosphat, insbesondere Tributylphosphat.
Der Gehalt der wäßrigen Unidecklacke oder Wasserbasislacke an langen Lösemitteln (i)
kann breit variieren. Vorzugsweise liegt er bei 0,1 bis 10, bevorzugt 0,2 bis 8, besonders
bevorzugt 0,3 bis 6, ganz besonders bevorzugt 0,4 bis 4 und insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-
%, jeweils bezogen auf den Unidecklack oder Wasserbasislack.
Geeignete Polyetherpolyole (ii) weisen Hydroxylzahlen von 35 bis 1000 mg KOH/g und
zahlenmittlere Molekulargewicht von 180 bis 5000 Dalton auf. Polyetherpolyole (ii) sind
übliche und bekannte Produkte und werden beispielsweise unter der Marke Lupranol® von
der Firma BASF Aktiengesellschaft vertrieben.
Der Gehalt der wäßrigen Unidecklacke oder Wasserbasislacke an Polyetherpolyolen (ii)
kann ebenfalls breit variieren. Vorzugsweise liegt er bei 0,5 bis 20, bevorzugt 0,6 bis 18,
besonders bevorzugt 0,7 bis 16, ganz besonders bevorzugt 0,8 bis 14 insbesondere 0,9 bis
12 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Unidecklack oder Wasserbasislack.
Geeignete wäßrige Dispersionen (iii) werden im Detail in dem deutschen Patent DE 197 36 535 C1
beschrieben.
Geeignete wäßrige Dispersionen (iv) werden im Detail in der europäischen
Patentanmeldung EP 0 755 946 A 2 beschrieben.
Der Gehalt der wäßrigen Unidecklacke oder Wasserbasislacke an den wäßrigen
Dispersionen (iii) und/oder (iv) kann ebenfalls breit variieren. Vorzugsweise liegt er bei 2
bis 40, bevorzugt 3 bis 35, besonders bevorzugt 4 bis 30, ganz besonders bevorzugt 5 bis
25 und insbesondere 6 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Unidecklack oder
Wasserbasislack.
Die in erfindungsgemäßer Verfahrensweise hergestellten farb- und/oder effektgebenden
Unidecklackierungen oder farb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen weisen
hervorragende optischen Eigenschaften auf. Aufgrund ihrer von Kochern und sonstigen
Oberflächenstörungen freien Oberflächen kommen die Farben, Metallic-Effekte und/oder
dichroitischen Effekte besonders intensiv zur Wirkung. Darüber hinausweist die
Mehrschichtlackierung auch eine hervorragende Zwischenschichthaftung auf, die auch
nicht durch die Belastung im Schwitzwasserkonstantklima vermindert wird.
In einem Dissolver wurden 31 Gewichtsteile eines anorganischen Verdickungsmittels
(Natrium-Magnesium-Schichtsilikat, 3%ig in Wasser) vorgelegt. Hierzu wurden 16
Gewichtsteile einer gemäß Beispiel 1, "Herstellung von Polyurethanharzdispersionen",
Seite 14, Zeile 13, bis Seite 15, Zeile 27, insbesondere Ziff. 1.3., Seite 15, Zeilen 23 bis 27,
der internationalen Patentanmeldung WO 92/15405 hergestellten wäßrigen
Polyurethandispersion gegeben und unter starkem Rühren mit dem Verdickungsmittel
vermischt.
Getrennt hiervon wurden 3,5 Gewichtsteile einer gemäß Beispiel zwei, Seite 15, Zeile 31,
bis Seite 16, Zeile 22, der internationalen Patentanmeldung WO 92/15405 hergestellten
Polyesterdispersion in einem Rührgefäß vorgelegt und mit 5,5 Gewichtsteilen eines
handelsüblichen, wasserverdünnbaren Melaminformaldehydharzes in Isobutanol
(Luwipal® LR 8968 der Firma BASF Aktiengesellschaft) und 6 Gewichtsteilen der
vorstehend beschriebenen Polyurethandispersion vermischt. Die resultierende Mischung
wurde mit der vorstehend beschriebenen vermischt.
Zu dem resultierenden Gemisch wurden nacheinander 2 Gewichtsteile Ethylhexanol und
2,5 Gewichtsteile einer Tensidlösung aus 50 Gew.-% Surfynol® 100 (Firma Air Products)
und 50 Gew.-% Butylglykol eingerührt.
Getrennt hiervon wurden 3, 4 Gewichtsteile einer Rußpaste und 14,3 Gewichtsteile einer
Grünpigmentpaste unter Rühren vermischt und ebenfalls in die obige Mischung eingerührt.
Die Rußpaste bestand aus, bezogen auf ihre Gesamtmenge, 68,7 Gew.-% der vorstehend
beschriebenen Polyurethandispersion, 5 Gew.-% der vorstehend beschriebenen
Polyesterdispersion, 8,6 Gew.-% Butyldiglykol, 7,6 Gew.-% deionisiertem Wasser und
10,1 Gew.-% Ruß. Die Grünpigmentpaste bestand aus 76,5 Gew.-% der vorstehend
beschriebenen Poylurethandispersion und 23,5 Gew.-% Heliogen Grün L 9361.
Getrennt hiervon wurden 3,5 Gewichtsteile eines Mischlacks, bestehend aus, bezogen auf
den Mischlack, 38,4 Gew.-% des vorstehend beschriebenen Verdickungsmittels, 6,8 Gew.-%
der vorstehend beschriebenen Melaminformaldehydharzlösung, 38,4 Gew.-% der
vorstehend beschriebenen Poylurethandispersion, 7,6 Gew.-% der vorstehend
beschriebenen Polyesterdispersion und 8,8 Gew.-% 2-Butoxyethanol, und 1,2
Gewichtsteile des Perlglanzpigments Merlin Super-grün 839 Z angeteigt und
homogenisiert. Die resultierende Pigmentpaste wurde zu der vorstehend beschriebenen
Mischung gegeben.
Die hiernach resultierende Mischung wurde noch mit 12 Gewichtsteilen deionisiertem
Wasser versetzt, und es wurde mit Dimethylethanolamin (15prozentig in Wasser) ein pH-
Wert von 7,6 bis 8,2 eingestellt.
Die Kochergrenze des resultierenden Wasserbasislacks wurde wie folgt bestimmt.
Ein mit einer Füllerlackierung beschichtetes Blech der Abmessungen 30 mal 50 cm wurde
mit einem Klebstreifen versehen, um nach der Lackierung die Schichtdickendifferenzen zu
ermitteln. Der Wasserbasislack wurde elektrostatisch keilförmig appliziert. Die
resultierende Wasserbasislackschicht wurde während einer Minute bei Raumtemperatur
abgelüftet und anschließend während 10 Minuten in Umluftofen bei 70°C getrocknet.
Auf die getrocknete Wasserbasislackschicht wurde ein üblicher und bekannter
Zweikomponentenklarlack appliziert. Die resultierende Klarlackschicht wurde während 20
Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet. Anschließend wurden die Wasserbasislackschicht
und die Klarlackschicht in einem Umluftofen während 20 Minuten bei 140°C gehärtet.
Nach der visuellen Auswertung der Kocher wird die Schichtdicke der Kochergrenze
bestimmt. Im vorliegenden Fall lag sie bei 23 µm.
Zur Bestimmung der Wasserdampfpermeabilität wurde der Wasserbasislack in
gleichmäßiger Schichtdicke auf eine Stabylantafel der Abmessungen 12 mal 12 cm
appliziert und ausgehärtet. Hiernach wurde die Wasserbasislackierung in der Form eines
Films von der Stabylantafel abgenommen, und es wurde die Schichtdicke des Lackfilms
bestimmt. Sie lag bei 20 µm. An einer defektfreien Stelle des Lackfilms wurde mit einem
Locheisen (Durchmesser: 40 mm) ein Stück ausgestanzt. Ein Glastiegel (Höhe: 2 cm;
offene Oberfläche: 4,9 cm2) wurde mit deionisiertem Wasser teilweise gefüllt. Der
überstehende Rand des Glastiegels wurde mit einem Zweikomponentenkleber (UHU-Plus
Schnellfest) versehen, und die Öffnung des Glastiegels wurde mit dem ausgestanzten Stück
verschlossen. Nach der Trocknung des Klebers (zwei Stunden) wurde der aufgeklebte
Lackfilm mit einem Klingenmesser bündig zum Tiegelrand abgeschnitten. Der Prüfling
wurde anschließend auf einer Analysenwaage gewogen und während 24 Stunden bei 60°C
in einem Umluftofen gelagert. Hiernach wurde der Gewichtsverlust (620 mg) bestimmt.
Aus der aktiven Oberfläche, der Filmdicke, dem Wasserdampfdruck bei 60°C (0,199 bar),
der Prüftzeit (24 Stunden) und der Temperatur errechnete sich die
Wasserdampfpermeabilität zu δ60°C = 5,3 mg/h.m.bar oder p60°C = 252,97 g.100 µm/m2.d.
Der Vergleichsversuch V1 wurde wiederholt, nur daß anstelle von 2-Ethylhexanol
Tributylphosphat (i) verwendet wurde.
Die resultierende Wasserbasislackierung wies eine Wasserdampfpermeabilität von δ60°C =
6,4 mg/h.m.bar oder p60°C = 267,07 g.100 µm/m2.d auf. Die Kochergrenze lag bei
27 bis 28 µm.
Der Vergleichsversuch V1 wurde wiederholt, nur daß anstelle der 16 Gewichtsteile der
wäßrigen Polyurethandispersion gemäß Beispiel 1, "Herstellung von
Polyurethanharzdispersionen", Seite 14, Zeile 13, bis Seite 15, Zeile 27, insbesondere Ziff.
1.3., Seite 15, Zeilen 23 bis 27, der internationalen Patentanmeldung WO 92/15405
- - 12,3 Gewichtsteile einer gemäß Seite 3, Zeile 56, bis Seite 6, Zeile 48, i. V. m. Seite 8, Zeilen 49 und 50, des deutschen Patents DE 197 36 535 C1 hergestellten Dispersion (iii)
verwendet wurden.
Die resultierende Wasserbasislackierung wies eine Wasserdampfpermeabilität von δ60°C =
7,7 mg/h.m.bar oder p60°C = 367,52 g.100 µm/m2.d auf. Die Kochergrenze lag bei
28 bis 29 µm.
Der Vergleichsversuch V1 wurde wiederholt, nur daß anstelle der 16 Gewichtsteile der
wäßrigen Polyurethandispersion gemäß Beispiel 1, "Herstellung von
Polyurethanharzdispersionen", Seite 14, Zeile 13, bis Seite 15, Zeile 27, insbesondere Ziff.
1.3., Seite 15, Zeilen 23 bis 27, der internationalen Patentanmeldung WO 92/15405
- - 9,8 Gewichtsteile einer gemäß Example 1 Example 2 und Example 3 i. V. m. Example 4, Sample 1, Seite 8, Zeile 1, bis Seite 10, Zeile 50, insbesondere Seite 10, Table 1, Spalte 2, der europäischen Patentanmeldung EP 0 755 946 A2 hergestellten Dispersion (iv)
verwendet wurden.
Die resultierende Wasserbasislackierung wies eine Wasserdampfpermeabilität von δ60°C =
11,08 mg/h.m.bar oder p60°C = 525,03 g.100 µm/m2.d auf. Die Kochergrenze lag
bei über 34 µm.
Der Vergleichsversuch V1 wurde wiederholt, nur daß zusätzlich zu 2-Ethylhexanol 2
Gewichtsteile des Polyetherpolyols Lupranol® 3900 der Firma BASF Aktiengesellschaft
(zahlenmittleres Molekulargewicht 180 Dalton; Hydroxylzahl 925 mg KOH/g) verwendet
wurden.
Die resultierende Wasserbasislackierung wies eine Wasserdampfpermeabilität von δ60°C =
6,5 mg/h.m.bar oder p60°C = 310,25 g.100 µm/m2.d auf. Die Kochergrenze lag bei
26 µm.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung einer farb- und/oder effektgebenden Lackierung auf
einem grundierten oder ungrundierten Substrat durch
- A) Applikation mindestens eines farb- und/oder effektgebenden, wäßrigen Unidecklacks auf das Substrat, wodurch mindestens eine Unidecklackschicht resultiert, und
- B) Härtung der wäßrigen Unidecklackschicht(en), wodurch eine farb- und/oder effektgebende Unidecklackierung resultiert;
- A) Applikation mindestens eines farb- und/oder effektgebenden Wasserbasislacks auf das Substrat, wodurch mindestens eine wäßrige Wasserbasislackschicht resultiert,
- B) Ablüften und/oder Trocknen der Wasserbasislackschicht(en), ohne diese vollständig zu härten,
- C) Applikation mindestens eines Klarlacks auf die Wasserbasislackschicht, wodurch mindestens eine Klarlackschicht resultiert, und
- D) gemeinsame Härtung der Wasserbasislackschicht(en) und der Klarlackschicht(en), wodurch eine farb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierung resultiert,
- a) mindestens einen farb- und/oder effektgebenden, wäßrigen Unidecklack oder wäßrigen Wasserbasislack verwendet, der keine Metallplättchenpigmente enthält und der nach dem Aushärten eine farb- und/oder effektgebende Unidecklackierung oder Wasserbasislackierung liefert, die eine Wasserdampfermeabilität δ60°C < 6,0 mg/h.m.bar oder δ60°C < 286,4 g.100 µm/m2.d, worin d für die Zeiteinheit Tag steht, aufweist; oder
- b) mindestens einen effektgebenden oder farb- und effektgebenden, wäßrigen Unidecklack oder wäßrigen Wasserbasislack verwendet, der Metallplättchenpigmente enthält und der nach dem Aushärten eine farb- und/oder effektgebende Unidecklackierung oder Wasserbasislackierung liefert, die eine Wasserdampfpermeabilität δ60°C < 4,0 mg/h.m.bar oder δ60°C < 190,92 g.100 µm/m2.d aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die farb- und/oder
effektgebenden, wäßrigen Wasserbasislacke und Unidecklacke als Bindemittel
mindestens ein gesättigtes, ungesättigtes und/oder mit olefinisch ungesättigten
Verbindungen gepfropftes, ionisch und/oder nichtionisch stabilisiertes Polyurethan
als Bindemittel enthalten.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die farb- und/oder
effektgebenden, wäßrigen Wasserbasislacke und Unidecklacke physikalisch
härtend, thermisch selbstvernetzend oder fremdvernetzend oder thermisch und mit
aktinischer Strahlung härtbar sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Wasserdampfpermeabilität der farb- und/oder effektgebenden Unidecklackierung
oder Wasserbasislackierung bestimmt, indem man in einen Glastiegel einer
definierten Öffnung eine bestimmte Menge Wasser einfüllt, die definierte Öffnung
des Glastiegels mit der Unidecklackierung oder Wasserbasislackierung in der Form
einer freien Membran einer definierten Dicke haftfest verschließt, überstehende
Teile der Membran bündig zum Tiegelrand entfernt, den Glastiegel mit Wasser und
Membran auswiegt, bei einer konstanten Temperatur oberhalb der
Zimmertemperatur während eines definierten Zeitraums lagert und hiernach den
Gewichtsverlust bestimmt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Wasserdampfermeabilität nach ASTM F-1249 bestimmt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Wasserdampfpermeabilität der farb- und/oder effektgebenden Unidecklackierung
oder Wasserbasislackierung durch Zugabe von
- a) mindestens einem hochsiedenden ("langen") organischen Lösemittel,
- b) mindestens einem Polyetherpolyol,
- c) mindestens einer wäßrigen Dispersion mindestens eines Copolymerisats, herstellbar, indem in einer wäßrigen Dispersion mindestens eines Po lyurethanharzes, das ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 1000 bis 30.000 Dalton aufweist und im statistischen Mittel pro Molekül 0,05 bis 1,1 polymerisierbare Doppelbindungen enthält, mindestens ein olefinisch ungesättigtes Monomer in Gegenwart mindestens eines wasserunlöslichen Initiators radikalisch polymerisiert wird, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Polyurethanharz oder dem Gemisch von Poylurethanharzen und dem olefinisch ungesättigten Monomeren oder dem Gemisch aus olefinisch ungesättigten Monomeren zwischen 1 : 10 und 10 : 1 liegt;
- a) mindestens einer wäßrigen Dispersion, herstellbar, indem man eine Mischung aus mindestens einem hydrophoben Poylurethanharz, mindestens einem olefinisch ungesättigten Monomeren, mindestens einer oberflächenaktiven Substanz und Wasser in einem sehr hohen Scherfeld dispergiert und homogenisiert, wodurch stabilisierte Teilchen der genannten Ausgangsverbindungen in der wäßrigen Phase resultieren, die olefinisch ungesättigten Monomere innerhalb der Teilchen (co)polymerisiert, wodurch eine Dispersion eines hydrophob modifizierten Kernpolymers resultiert, eine Mischung aus olefinisch ungesättigten Monomeren, enthaltend mindestens ein hydrophiles olefinisch ungesättigtes Monomer, zu der Dispersion des hydrophob modifizierten Kernpolymers hinzugibt und die Monomeren in der Gegenwart des Kernpolymers copolymerisiert, wodurch ein hydrophiles Schalenpolymer resultiert;
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Unidecklackierungen oder Wasserbasislackierung eine Schichtdicke d < 20 µm
haben.
8. Verwendung von
- a) hochsiedenden ("langen") organischen Lösemitteln,
- b) Polyetherpolyolen,
- c) wäßrigen Dispersionen mindestens eines Copolymerisats, herstellbar, indem in einer wäßrigen Dispersion mindestens eines Polyurethanharzes, das ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von 1000 bis 30.000 Dalton aufweist und im statistischen Mittel pro Molekül 0,05 bis 1,1 polymerisierbare Doppelbindungen enthält, mindestens ein olefinisch ungesättigtes Monomer in Gegenwart mindestens eines wasserunlöslichen Initiators radikalisch polymerisiert wird, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem Poly urethanharz oder dem Gemisch von Poylurethanharzen und dem olefinisch ungesättigten Monomeren oder dem Gemisch aus olefinisch ungesättigten Monomeren zwischen 1 : 10 und 10 : 1 liegt;
- a) wäßrigen Dispersionen, herstellbar, indem man eine Mischung aus mindestens einem hydrophoben Poylurethanharz, mindestens einem olefinisch ungesättigten Monomeren, mindestens einer oberflächenaktiven Substanz und Wasser in einem sehr hohen Scherfeld dispergiert und homogenisiert, wodurch stabilisierte Teilchen der genannten Ausgangsverbindungen in der wäßrigen Phase resultieren, die olefinisch ungesättigten Monomere innerhalb der Teilchen (co)polymerisiert, wodurch eine Dispersion eines hydrophob modifizierten Kernpolymers resultiert, eine Mischung aus olefinisch ungesättigten Monomeren, enthaltend mindestens ein hydrophiles olefinisch ungesättigtes Monomer, zu der Dispersion des hydrophob modifizierten Kernpolymers hinzugibt und die Monomeren in der Gegenwart des Kernpolymers copolymerisiert, wodurch ein hydrophiles Schalenpolymer resultiert;
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die farb- und/oder
effektgebenden Unidecklackierungen und Wasserbasislackierungen Schichtdicken
< 20 µm haben.
10. Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die farb-
und/oder effektgebenden Unidecklackierungen oder Wasserbasislackierungen aus
wäßrigen Unidecklacken oder Wasserbasislacken auf der Basis gesättigter,
ungesättigter und/oder mit olefinisch ungesättigten Verbindungen gepfropfter,
ionisch und/oder nichtionisch stabilisierter Polyurethane herstellbar sind.
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