EP1257368A2 - Verfahren zur herstellung farb- und/oder effektgebender mehrschichtlackierungen auf automobilkarosserien - Google Patents

Verfahren zur herstellung farb- und/oder effektgebender mehrschichtlackierungen auf automobilkarosserien

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Publication number
EP1257368A2
EP1257368A2 EP01905723A EP01905723A EP1257368A2 EP 1257368 A2 EP1257368 A2 EP 1257368A2 EP 01905723 A EP01905723 A EP 01905723A EP 01905723 A EP01905723 A EP 01905723A EP 1257368 A2 EP1257368 A2 EP 1257368A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrostatic
filler
application
layer
powder slurry
Prior art date
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EP01905723A
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English (en)
French (fr)
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EP1257368B1 (de
Inventor
Joachim Woltering
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BASF Coatings GmbH
Original Assignee
BASF Coatings GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF Coatings GmbH filed Critical BASF Coatings GmbH
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Publication of EP1257368B1 publication Critical patent/EP1257368B1/de
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    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
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    • B05D7/534—Base coat plus clear coat type the first layer being let to dry at least partially before applying the second layer
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    • B05D7/52—Two layers
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    • B05D7/536—Base coat plus clear coat type each layer being cured, at least partially, separately
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    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0209—Multistage baking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D7/57—Three layers or more the last layer being a clear coat
    • B05D7/576—Three layers or more the last layer being a clear coat each layer being cured, at least partially, separately

Definitions

  • the present invention relates to a new method for producing color and / or effect multi-layer coatings on automobile bodies, in which a powder slurry clearcoat is used.
  • Powder clearcoat slurry only covered, but not resumed. After this
  • Elevations or disturbances in the course of the course that are visible with a size of more than 0.5 ⁇ m. Since these elevations or course disorders are also present in particularly easily visible areas of the body, they are particularly eye-catching and give the impression of insufficient quality of the
  • solventborne clearcoats because they have higher solids contents, so that the difference between the Solids content of the wet paint and the solids content of the spray mist is lower than in the case of powder slurry clearcoats.
  • the solventborne clearcoats have a lower viscosity, which is why they spread better. This also makes the spray mist more flat.
  • long solvents high-boiling organic solvents
  • the object of the present invention is to develop a new process for the production of color and / or effect multi-layer coatings
  • the new process has the effect that the wet powder slurry clearcoat layers located on the outer skin of the automobile body and applied by electrostatic painting can easily absorb the spray mist drops from the interior painting, thereby achieving a much better flow.
  • the automobile bodies used in the method according to the invention usually have a cathodically deposited and thermally hardened electro-dip coating. However, they can also have a cathodically deposited electrodeposition coating which is not thermally hardened, but is merely dried or partially hardened.
  • the electrodeposition coating or the electrodeposition coating layer can be covered with a filler which is cured either on its own or together with the electrodeposition coating layer (wet-on-wet method).
  • the overlay with a filler takes place in particular in areas that are exposed to strong mechanical stress, such as stone chips.
  • Patent Application Laid-Open JP 52-065534 A 2 Chemical Abstracts No. 87: 137427) or the patents US 4,375,498 A 1, US 4,537,926 A 1, 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 A 1, EP 0 639 660 A 1, EP 0 817 648 A 1, DE 195 12 017 C l.
  • EP 0 192 113 A 2 DE 41 26476 AI or WO 98/07794.
  • suitable fillers in particular aqueous fillers, which are also referred to as stone chip protection primers or functional layers, for example from the patents US 4,537,926 A1, EP 0 529 335 A1, EP 0 595 186 A1, EP 0 639 660 A1, DE 44 38 504 A1, DE 43 37 961 A1, WO 89/10387, US 4,450,200 A1, US 4,614,683 A1 or WO 490/26827.
  • fillers can, however, also be applied to the baked electro-dip coating and then pre-dried or partially thermally hardened. In this variant of the method according to the invention, they are then cured together with the water-based lacquer layers and powder slurry clear lacquer layers applied to the filler layers (extended wet-on-wet method).
  • the paint finishes are coated with water-based paints.
  • suitable waterborne basecoats in particular waterborne basecoats based on polyurethane, can be found in the patents 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 A 1, EP 0 228 003 A 1, EP 0 397 806 A 1, EP 0 574 417 A 1, EP 0 531 510 A 1, EP 0 581 211 A 1, EP 0 708 788 A 1, EP 0 593 454 A 1, DE-A-43 28 092 A1, EP 0 299 148 A1, EP 0 394737 A1, EP 0590484 A1, EP 0234362 A1, EP 0234361 A1, EP 0543817 A1, WO 95/14721, EP 0521928 A1, EP 0522420 A1, EP 05224
  • the resulting water-based lacquer layers are usually not cured, but rather pre-dried or partially cured.
  • aqueous powder slurry clearcoats are applied to the water-based lacquer layers, so that powder slurry clearcoat layers result.
  • suitable powder slurry clearcoats are known from US Pat. No. 4,268,542 and patent applications DE 195 40 977 A1, DE 195 18 392 A1, DE 196 17 086 A1, DE-A-196 13 547, EP 0 652 264 A1, DE 196 18 657 A1, DE 196 52 813 A1, DE 196 17 086 A1 or DE-A-198 14 471 A1.
  • the aqueous powder slurry clearcoats are applied by electrostatic painting of the exterior parts of the body, followed by pneumatic spraying (compressed air spraying) of the interior parts of the body.
  • the electrostatic painting can be carried out by means of an electrostatic spray gap, an electrostatic spray bell or an electrostatic spray disk.
  • electrostatic painting can be done by electrostatic assisted mechanical atomization. This is preferably carried out with the aid of electrostatic high-rotation disks or high-rotation bells.
  • Pneumatic spraying or compressed air painting also has no special features in terms of method, but can be carried out by hand or with the aid of conventional and known painting machines or robots.
  • Lacquer layers with the exception of the cathodically depositable electrodeposition lacquer layer, are used.
  • the application is preferably carried out under illumination with visible light of a wavelength of more than 550 ⁇ m or with exclusion of light if the water-based lacquers and / or the powder slurry clearcoats are curable thermally and with actinic radiation. This avoids a material change or damage to the coating material to be used according to the invention and to the overspray.
  • the coating materials to be used according to the invention are applied in a wet layer thickness such that, after they have hardened, coatings result in the layer thicknesses necessary and advantageous for their functions.
  • a base coat they are 5 to 50, preferably 5 to 40, particularly preferably 5 to 30 and in particular 10 to 25 ⁇ m
  • a clear coat they are 10 to 100, preferably 15 to 80, particularly preferably 20 to 75 and in particular 25 to 70 ⁇ m.
  • the water-based lacquer coats are cured thermally or thermally and with actinic radiation together with the powder slurry clear lacquer coats and, if appropriate, the lacquer coats below or not fully cured.
  • actinic radiation means electromagnetic radiation such as near infrared (NIR), visible light, UV light or X-rays, but especially UV light, or corpuscular radiation such as electron beams.
  • NIR near infrared
  • visible light visible light
  • UV light UV light
  • X-rays UV light
  • corpuscular radiation such as electron beams.
  • Curing can take place after a certain rest period or flash-off time. It can have a duration of 30 s to 2 h, preferably 1 min to 1 h and in particular 1 min to 45 min.
  • the resting time is used, for example, for the course and degassing of the layers and for the evaporation of volatile constituents such as any solvent and / or water still present.
  • a dose of 1,000 to 2,000, preferably 1,100 to 1,900, particularly preferably 1,200 to 1,800, very particularly preferably 1,300 to 1,700 and in particular 1,400 to 1,600 mJ / cm 2 is preferably used.
  • this hardening can be supplemented with actinic radiation from other radiation sources.
  • work is preferably carried out under an inert gas atmosphere. This can be ensured, for example, by supplying carbon dioxide and / or nitrogen directly to the surface of the clear lacquer layer.
  • inert gas in order to avoid the formation of ozone.
  • suitable radiation sources are flash lamps from VISIT, high or low mercury low-pressure vapor lamps, which may be doped with lead to open a radiation window up to 405 nm, or electron beam sources.
  • Their arrangement is known in principle and can be adapted to the conditions of the workpiece and the process parameters.
  • the areas (shadow areas) which are not directly accessible to radiation, such as cavities, folds and other undercuts due to construction can be combined with point, small area or all-round emitters, combined with an automatic movement device for irradiating cavities or Edges to be (partially) cured.
  • the curing can take place in stages, i. H. by multiple exposure or exposure to actinic radiation. This can also take place alternately, i. that is, curing alternately with UV radiation and electron radiation.
  • the thermal curing also has no special features in terms of method, but is carried out according to the customary and known methods such as heating in a forced air oven or irradiation with IR and / or oderIR lamps. As with curing with actinic radiation, thermal curing can also be carried out in stages. The thermal curing is advantageously carried out at temperatures from 90 ° C. to 180 ° C.
  • thermal curing and curing with actinic radiation can be used simultaneously or in succession. Will the two If curing methods are used one after the other, thermal curing can be started, for example, and curing with actinic radiation can be ended. In other cases, it may prove advantageous to start with actinic radiation and end with it.
  • the multi-layer color and / or effect coating resulting from the process according to the invention can also be coated with a layer of an organically modified ceramic material, as is commercially available, for example, under the Ormocer® brand.
  • the color and / or effect multi-layer coatings produced in the process according to the invention have a particularly high gloss. Compared to the multi-layer paintwork produced in the usual and known manner, they have significantly less haze and little or no disruptive surface structures such as orange peel structures. They are therefore of particularly high optical quality. Since the other advantages of waterborne basecoats and powder slurry clearcoats are fully retained, they are of particularly high technical and economic value for users and their customers.
  • Basecoat were coated and flashed off at room temperature for two minutes. Then the powder slurry clearcoat was in Wedge shape applied over the spray mist droplets and flashed off at room temperature for two minutes. Spray mist droplets and powder slurry clearcoat wedge were then predried at 40 ° C. for 10 minutes and then baked at 150 ° C. for 30 minutes.
  • the ripple of the powder slurry clearcoats of the example and the comparative experiment was measured using the Wavescan method.
  • a laser beam was directed onto the surface at an angle of 60 °, and the fluctuations of the reflected light in the so-called long wave range (0.6 to 10 mm; observation distance: 2.5 m) and in the so-called short wave range (0.1 to 0.6 mm; observation distance: 45 cm) with the help of a measuring device.

Landscapes

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

Description

Verfahren zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen auf Automobilkarosserien
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung farb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen auf Automobilkarosserien, bei dem ein Pulverslurry-Klarlack verwendet wird.
Bei der Automobilserienlackierung werden üblicherweise zuerst die Innenteile der Automobilkarosserien durch pneumatisches Spritzen oder Druckluftspritzen lackiert. Das pneumatische Spritzen wird deshalb gewählt, weil sich die Hohlräume und Vertiefungen aufgrund der Ausbildung von Faraday-Käfigen nur schlecht elektrostatisch beschichten lassen.
Bei der Innenlackierung werden die Türen geöffnet, und es werden von Hand oder mit Hilfe eines Lackierautomaten die Falze und die Innenseiten der Türen lackiert.
Dabei entsteht aber Spritznebel, der auf die Außenhaut der Karosserie fällt.
Hiervon sind insbesondere der Bereich um die Türen und die Motorhaube betroffen. Dieser Spritznebel trocknet bei Verwendung von Pulverklarlack-
Slurries besonders rasch an und wird bei der nachfolgenden elektrostatischen Beschichtung der Karosserieaußenteile von der dabei angewandten
Pulverklarlack-Slurry nur überdeckt, aber nicht wiederaufgenommen. Nach dem
Einbrennen liegen daher an den Stellen, an denen der Spritznebel aufgetroffen ist,
Erhebungen oder Verlaufsstörungen vor, die bei einer Größe von mehr als 0,5 μm sichtbar werden. Da diese Erhebungen oder Verlaufsstörungen außerdem noch an besonders leicht sichtbaren Bereichen der Karosserie vorliegen, sind sie optisch besonders auffallend und erwecken den Eindruck nicht ausreichender Qualität des
Gesamtprodukts.
Diese Effekte sind bei lösemittelhaltigen Klarlacken nicht so ausgeprägt, da diese höhere Festkörpergehalte aufweisen, so daß die Differenz zwischen dem Festkörpergehalt des Naßlacks und dem Festkörpergehalt des Spritznebels geringer ist als im Falle der Pulverslurry-Klarlacke. Außerdem haben die lösemittelhaltigen Klarlacke eine geringere Viskosität, weswegen sie sich besser ausspreiten. Dadurch wird auch der Spritznebel flächiger. Nicht zuletzt trocknen sie wegen ihres Gehalts an hochsiedenden organischen Lösemitteln („langen Lösemittel") nicht so schnell ein und können daher von hierauf applizierten Klarlacken wesentlich besser aufgenommen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindungen ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung von färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen auf
Automobilkarosserien zu finden, daß die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern auch bei Verwendung von Pulverslurry-Klarlacken Lackierungen liefert, die keine sichtbaren Erhebungen oder Verlaufs Störungen mehr aufweisen.
Demgemäß wurde das neue Verfahren zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen auf Automobilkarosserien durch
(I) Applikation eines Wasserbasislacks auf die Karosserie und Trocknung oder partielle Härtung der resultierenden Wasserbasislackschicht
(II) Applikation eines wäßrigen Pulverslurry-Klarlacks auf die getrocknete oder partiell gehärtete Wasserbasislackschicht (II) und
(III) Härtung der Schichten (I ) und (II) durch Hitze oder Hitze und aktinische Strahlung (Dual Cure),
gefunden, bei dem die Applikation des wäßrigen Pulverslurry-Klarlacks (II) durch
(II a) elektrostatische Lackierung der Karosserieaußenteile, gefolgt von (II b) pneumatischem Spritzen (Druckluftspritzen) der Karosserieinnenteile,
erfolgt.
Im folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen auf Automobilkarosserien als „erfindungsgemäßes Verfahren" bezeichnet.
Überraschenderweise bewirkt das neue Verfahren, daß die auf der Außenhaut der Automobilkarosserie befindliche, durch elektrostatische Lackierung applizierte, nasse Pulverslurry-Klarlackschichten problemlos die Spritznebeltropfen aus der Innenlackierung aufnehmen können, wodurch ein wesentlich besserer Verlauf erzielt wird.
Die bei dem erfmdungsgemaßen Verfahren eingesetzten Automobilkarosserien weisen üblicherweise eine kathodisch abgeschiedene und thermisch gehärtete Elektrotauchlackierung auf. Sie können aber auch eine kathodisch abgeschiedene Elektrotauchlackschicht aufweisen, die nicht thermisch gehärtet, sondern lediglich getrocknet oder partiell gehärtet ist. Die Elektrotauchlackierung oder die Elektrotauchlackschicht wird kann mit einem Füller überschichtet, der entweder für sich alleine oder gemeinsam mit der Elektrotauchlackschicht gehärtet wird (Naß-in-naß- Verfahren). Die Überschichtung mit einem Füller erfolgt insbesondere in den Bereichen, die einer starken mechanischen Beanspruchung, wie beispielsweise durch Steinschlag, ausgesetzt sind.
Beispiele geeigneter kathodischer Elektrotauchlacke sowie ggf. von Naß-in-naß-
Verfahren werden in der japanischen Patentanmeldung 1975-142501 (japanische
Offenlegungsschrift JP 52-065534 A 2, Chemical Abstracts Referat Nr. 87: 137427) oder den Patentschriften US 4,375,498 A 1, US 4,537,926 A 1, US 4,761,212 A 1, EP 0 529 335 A 1, DE 41 25 459 A 1, EP 0 595 186 A 1, EP 0 074 634 A 1, EP 0 505 445 A 1, DE 42 35 778 A 1, EP 0 646 420 A 1, EP 0 639 660 A 1, EP 0 817 648 A 1, DE 195 12 017 C l. EP O 192 113 A 2, DE 41 26476 A I oder WO 98/07794 beschrieben.
Desgleichen sind geeignete Füller, insbesondere wäßrige Füller, die auch als Steinschlagschutzgrundierungen oder Funktionsschichten bezeichnet werden, beispielsweise aus den Patentschriften US 4,537,926 A 1, EP 0 529 335 A 1, EP 0 595 186 A 1, EP 0 639 660 A 1, DE 44 38 504 A 1, DE 43 37 961 A 1, WO 89/10387, US 4,450,200 A 1, US 4,614,683 A 1 oder WO 490/26827 beschrieben.
Diese Füller können indes auch auf die eingebrannten Elektrotauchlackierungen appliziert werden und anschließend vorgetrocknet bzw. partiell thermisch gehärtet werden. Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden sie dann gemeinsam mit den auf die Füllerschichten applizierten Wasserbasislackschichten und Pulverslurry-Klarlackschichten gemeinsam gehärtet (erweitertes Naß-in-naß- Verfahren).
Im Innenbereich der Automobilkarosserie kann auch auf die FüUerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung verzichtet werden, weil hier i. a. keine Gefahr einer mechanischen Beanspruchung besteht.
Im weiteren Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die FüUerlackierungen mit Wasserbasislacken beschichtet. Beispiele geeigneter Wasserbasislacke, insbesondere Wasserbasislacke auf Polyurethanbasis, sind aus den Patentschriften EP 0 089 497 A 1, EP 0 256 540 A 1, EP 0 260 447 A 1, EP 0 297 576 A 1, WO 96/12747, EP 0 523 610 A 1, EP 0 228 003 A 1, EP 0 397 806 A 1, EP 0 574 417 A 1, EP 0 531 510 A 1, EP 0 581 211 A 1, EP 0 708 788 A 1, EP 0 593 454 A 1, DE-A-43 28 092 A 1, EP 0 299 148 A 1, EP 0 394737 A 1, EP 0590484 A 1, EP 0234362 A 1, EP 0234361 A 1, EP 0543817 A 1, WO 95/14721, EP 0521928 A 1, EP 0522420 A 1, EP 0522419 A 1, EP 0649865 A 1, EP 0536712 A 1, EP 0596460 A 1, EP 0596461 A 1, EP 0584818 A 1, EP 0669356 A 1, EP 0634431 A 1, EP 0678536 A 1, EP 0354261 A 1, EP 0 424705 A 1, WO 97/49745, WO 97/49747, EP 0401565 A 1 oder EP 0817684, Spalte 5, Zeilen 31 bis 45, bekannt.
Üblicherweise werden die resultierenden Wasserbasislackschichten nicht gehärtet, sondern vorgetrocknet bzw. partiell gehärtet.
Auf die Wasserbasislackschichten werden die wäßrigen Pulverslurry-Klarlacke appliziert, so daß Pulverslurry-Klarlackschichten resultieren. Beispiele geeigneter Pulverslurry-Klarlacke sind aus der US-Patentschrift US-A-4,268,542 und den Patentanmeldungen DE 195 40 977 A 1, DE 195 18 392 A 1, DE 196 17 086 A 1, DE-A-196 13 547, EP 0 652 264 A 1, DE 196 18 657 A 1, DE 196 52 813 A 1, DE 196 17 086 A 1 oder DE-A-198 14 471 A 1 bekannt.
In erfindungsgemäßer Verfahrensweise werden die wäßrigen Pulverslurry- Klarlacke durch elektrostatische Lackierung der Karosserieaußenteile, gefolgt von pneumatischem Spritzen (Druckluftspritzen) der Karosserieinnenteile appliziert.
Dabei kann die elektrostatische Lackierung mittels eines elektrostatischen Sprühspalts, einer elektrostatischen Sprühglocke oder einer elektrostatischen Sprühscheibe erfolgen.
Des weiteren kann die elektrostatische Lackierung durch Elektrostatik-unterstützte mechanische Zerstäubung erfolgen. Vorzugsweise wird diese mit Hilfe von elektrostatischen Hochrotationsscheiben oder Hochrotationsglocken durchgeführt. Auch das pneumatische Spritzen oder Druckluftlackieren weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern kann per Hand oder mit Hilfe von üblichen und bekannten Lackierautomaten oder -robotern durchgeführt werden.
Ergänzend wird hierzu auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seite 186: »Elektrostatische Lackierung«, Seite 187: »Elektrostatische Sprühpistolen«, »Elektrostatisches Sprühen«, sowie Seite 165: »Druckluftspritzen«, verwiesen.
Selbstverständlich können diese Applikationsmethoden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch für die Herstellung der übrigen
Lackschichten, ausgenommen der kathodisch abscheidbaren Elektrotauchlackschicht, angewandt werden.
Bevorzugt wird die Applikation bei Beleuchtung mit sichtbarem Licht einer Wellenlänge von über 550 μm oder unter Lichtausschluß durchgeführt, wenn die Wasserbasislacke und/oder die Pulverslurry-Klarlacke thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar sind. Hierdurch werden eine stoffliche Änderung oder Schädigung des erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungs Stoffs und des Overspray vermieden.
Im allgmeinen werden die erfindungsgemäß zu verwendenden Beschichtungsstoffe in einer Naßschichtdicke appliziert, daß nach ihrer Aushärtung Beschichtungen mit der für ihre Funktionen notwendigen und vorteilhaften Schichtdicken resultieren. Im Falle einer Basislackierung liegen sie bei 5 bis 50, vorzugsweise 5 bis 40, besonders bevorzugt 5 bis 30 und insbesondere 10 bis 25 μm, und im Falle einer Klarlackierung liegen sie bei 10 bis 100, vorzugsweise 15 bis 80, besonders bevorzugt 20 bis 75 und insbesondere 25 bis 70 μm. Nach der Applikation werden die Wasserbasislackschichten gemeinsam mit den Pulverslurry-Klarlackschichten sowie gegebenenfalls den darunter liegenden nicht oder nicht vollständig gehärteten Lackschichten thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung gehärtet. Die Härtung mit Hitze und mit aktinischer Strahlung wird von der Fachwelt auch als Dual Cure bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Licht oder Röntgenstrahlung, insbesondere aber UV-Licht, oder Korpuskularstrahlung wie Elektronenstrahlung zu verstehen.
Die Aushärtung kann nach einer gewissen Ruhezeit oder Ablüftzeit 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 Schichten und zum Verdunsten von flüchtigen Bestandteilen wie gegebenenfalls noch vorhandenem Lösemittel und/oder Wasser.
Vorzugsweise wird bei der Härtung mit aktinischer Strahlung eine Dosis von 1.000 bis 2.000, bevorzugt 1.100 bis 1.900, besonders bevorzugt 1.200 bis 1.800, ganz besonders bevorzugt 1.300 bis 1.700 und insbesondere 1.400 bis 1.600 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 Klarlackschicht 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, UN. 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.
Auch 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- und/oder ΝIR-Lampen. Wie bei der Härtung mit aktinischer Strahlung kann auch die thermische Härtung stufenweise erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt die thermische Härtung bei Temperaturen von 90 °C bis l80 °C.
Bei Dual Cure können thermische Härtung und Härtung mit aktinischer Strahlung gleichzeitig oder nacheinander angewandt werden. Werden die beiden Härtungsmethoden nacheinander 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.
Selbstverständlich können die vorstehend beschriebenen Härtungsmethoden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zur Härtung der übrigen Lackschichten angewandt werden.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren resultierende mehrschichtige farb- und/oder effektgebende Lackierung kann noch mit einer Schicht aus einem organisch modifizierten Keramikmaterial, wie es beispielsweise unter der Marke Ormocer® im Handel erhältlich ist, beschichtet werden.
Die in erfindungsgemäßer Verfahrensweise hergestellten färb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen weisen eine besonders hohen Glanz auf. Im Vergleich zu den in üblicher und bekannter Weise hergestellten Mehrschichtlackierungen haben sie signifikant weniger Schleier und kaum bis gar keine störenden Oberflächenstrukturen wie Orangenhautstrukturen. Sie sind daher von besonders hoher optischer Qualität. Da die sonstigen Vorteile von Wasserbasislackierungen und Pulverslurry-Klarlackierungen in vollem Umfang erhalten bleiben, sind sie für die Anwender und deren Kunden von einem besonders hohen technischen und wirtschaftlichen Wert.
Beispiel und Vergleichsversuch
Für den Vergleichsversuch wurde Spritznebel eines üblichen und bekannten
Pulverslurry-Klarlacks auf die Oberfläche von Prüftafeln, die mit einer schwarzen
Basislackierung beschichtet waren appliziert und während zwei Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet. Anschließend wurde der Pulverslurry-Klarlack in Keilform über die Spritznebel-Tröpfchen appliziert und während zwei Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet. Anschließend wurden Spritznebel-Tröpfchen und Pulverslurry-Klarlacke-Keil bei 40°C während 10 Minuten vorgetrocknet und dann während 30 Minuten bei 150 °C eingebrannt.
Für das Beispiel wurde der Vergleichsversuch wiederholt, nur daß zunächst der Pulverslurry-Klarlack in Keilform und anschließend die Spritznebel appliziert wurden.
Die Welligkeit der Pulverslurry-Klarlackierungen des Beispiels und des Vergleichsversuchs wurde mit Hilfe der Wavescan-Methode gemessen. Zu diesem Zweck wurde ein Laserstrahl unter einem Winkel von 60° auf die Oberfläche gerichtet, und es wurden auf einer Meßstrecke von 10 cm die Schwankungen des reflektierten Lichts im sogenannten long wave-Bereich (0,6 bis 10 mm; Beobachtungabstand: 2,5 m) und im sogenannten short wave-Bereich (0,1 bis 0,6 mm; Beobachtungsabstand: 45 cm) mit Hilfe eines Meßgeräts registriert.
Glanz und Haze wurden reflektometrisch unter einem Winkel von 20° mit einem Reflektometer der Firma BYK nach DIN 67530: 1982-01 oder ISO 2813: 1994 gemessen.
Die Ergebnisse finden sich in der Tabelle 1 (Vergleichsversuch) und in der Tabelle 2 (Beispiel). Der Vergleich der Ergebnisse zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren Pulverslurry-Klarlackierungen mit signifikant besseren optischen Eigenschaften und Oberflächeneigenschaften lieferte.
Tabellel: Glanz, Haze und Welligkeit von in üblicher und bekannter Weise hergestellten Pulverslurry-Klarlackierungen (Vergleichsversuch) Nebel/Keil (μm) Glanz Haze Welligkeit:
Long Wave Short Wave
5
30 76,0 50,4 46,0 54,3
40 77, 0 33,6 35,2 34,3
10 50 77,1 28,3 16,3 17,5
Tabelle 2: Glanz, Haze und Welligkeit von in erfindungsgemäßer Weise 15 hergestellten Pulverslurry-Klarlackierungen (Beispiel)
Nebel/Keil (μm) Glanz Haze Wenigkeit:
Long Wave Short Wave
20
30 77 4 32,6 22,5 33,1
40 78, 0 27,1 9,9 15,1
25 50 77,7 27,6 6,9 15,3

Claims

Verfahren zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen auf AutomobilkarosserienPatentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung färb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen auf Automobilkarosserien, durch
(I) Applikation eines Wasserbasislacks auf die Karosserie und
Trocknung oder partielle Härtung der resultierenden Wasserbasislackschicht
(II) Applikation eines wäßrigen Pulverslurry-Klarlacks auf die getrocknete oder partiell gehärtete Wasserbasislackschicht (II) und
(III) Härtung der Schichten (I) und (II) durch Hitze oder Hitze und aktinische Strahlung (Dual Cure),
dadurch gekennzeichnet, daß die Applikation des wäßrigen Pulverslurry-
Klarlacks (II) durch
(II a) elektrostatische Lackierung der Karosserieaußenteile, gefolgt von
(II b) pneumatischem Spritzen (Druckluftspritzen) der
Karosserieinnenteile,
erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Lackierung (III a) mittels eines elektrostatischen Sprühspalts, einer elektrostatischen Sprühglocke oder einer elektrostatischen Sprühscheibe erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Lackierung (III a) durch Elektrostatik-unterstützte mechanische Zerstäubung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrostatik-unterstützte mechanische Zerstäubung mit Hilfe von elektrostatischen Hochrotationsscheiben oder Hochrotationsglocken durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Applikation des Wasserbasislacks ein Füller auf die Karosserie appliziert und die resultierende Füllerschicht gehärtet wird oder alternativ ein Füller auf die Karosserie appliziert und die resultierende Füllerschicht getrocknet oder partiell gehärtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein wäßriger Füller verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wasserbasislack auf Polyurethanbasis verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Karosserie mit einem kathodisch abscheidbaren Elektrotauchlack beschichtet wird, der vor der Applikation des Füllers thermisch gehärtet oder getrocknet bzw. partiell thermisch gehärtet und dann gemeinsam mit der Füllerschicht eingebrannt wird.
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