[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrschichtigen Reparaturlackierung von
Substraten mit einer Füllerschicht und einer Decklackschicht, welches Anwendung findet
auf dem Gebiet der Fahrzeug- und Fahrzeugteilelackierung.
[0002] Mehrschichtige Fahrzeugreparaturlackierungen bestehen im allgemeinen aus einer auf
gegebenfalls vorbeschichtete Substrate aufgebrachten Füllerschicht und einer Deckbeschichtung
aus einer farb- und/oder effektgebenden Basislackschicht und einer transparenten Klarlackschicht.
Es kann sich jedoch auch um eine Deckbeschichtung aus einem pigmentierten Einschichtdecklack
handeln.
[0003] Aus ökologischen Gründen ist man bestrebt, auch in der Fahrzeugreparaturlackierung
die Lösemittelemission der Beschichtungsmittel zu reduzieren. So sind bereits für
nahezu alle Lackschichten wäßrige oder sogenannte High-solid-Beschichtungsmittel entwickelt
worden. Für den Füller- und Grundierungsbereich sind beispielsweise zweikomponentige
Wasserlacke auf Basis von hydroxyfunktionellen Bindemitteln und Polyisocyanathärtern
sowie auf Basis von Epoxid/Polyamin-Systemen bekannt. Die mit diesen Lacken erhaltenen
Beschichtungen entsprechen jedoch in mehreren Punkten noch nicht dem Eigenschaftsniveau
konventioneller lösemittelbasierender Füller bzw. Grundierungen. Beispielsweise ist
bei den Wasserfüllern die Schleifbarkeit noch unzureichend, und es gibt Probleme,
bei höheren Schichtdicken eine blasenfreie Applikation zu gewährleisten. Außerdem
muß beim Einsatz von Wasserlacken generell eine verlängerte Trockenzeit in Kauf genommen
werden, was die Effektivität beispielsweise in einer Lackierwerkstatt beeinträchtigt.
[0004] Es ist bereits bekannt, in der Fahrzeuglackierung mittels energiereicher Strahlung
härtbare Beschichtungsmittel einzusetzen.
[0005] So beschreibt die US-A-4 668 529 ein mittels UV-Strahlung härtbares Einkomponenten
(lK)-Füllerbeschichtungsmittel für die Reparaturlackierung. Als UV-härtbare Komponenten
werden lediglich sogenannte Reaktivverdünner eingesetzt. Es handelt sich um Tripropylenglykoltriacrylat
und Trimethylpropantriacrylat. Zusätzlich ist ein physikalisch trocknendes Epoxidharz
auf Basis eines Bisphenol A-Diglycidylethers enthalten.
[0006] In der EP-A-000 407 werden strahlenhärtbare Überzugsmittel beschrieben auf Basis
eines mit Acrylsäure veresterten OH-funktionellen Polyesterharzes, einer Vinylverbindung,
eines Photoinitiators und eines Polyisocyanates. In einem 1. Härtungsschritt erfolgt
die Strahlenhärtung mittels UV-Licht und in einem 2. Härtungsschritt erhält der Überzug
durch die OH/NCO-Vernetzung seine Endhärte. Der 2. Härtungsschritt kann bei 130 -
200°C oder über mehrere Tage bei Raumtemperatur erfolgen. Die Endhärte wird erst nach
mehreren Tagen erreicht.
[0007] In der EP-A-247 563 werden mittels UV-Strahlung härtbare Klarlacke beschrieben auf
Basis einer poly(meth)acryloylfunktionellen Verbindung, eines Polyolmono(meth)acrylates,
eines Polyisocyanates, eines Lichtstabilisators und eines Photoinitiators. Ein Teil
der strahlenhärtbaren Bindemittel enthält hier noch Hydroxyfunktionen, die mit dem
vorhandenen Polyisocyanat reagieren können und eine zusätzliche Härtungsmöglichkeit
bieten.
[0008] Die EP-A-540 884 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung
für die Kraftfahrzeugserienlackierung durch Auftrag einer Klarlackschicht auf eine
getrocknete oder vernetzte Basislackschicht, wobei das Klarlackbeschichtungsmittel
durch radikalische und/oder kationische Polymerisation härtbare Bindemittel enthält,
und die Härtung mittels energiereicher Strahlung durchgeführt wird. Nach Bestrahlung
der Klarlackschicht erfolgt der Einbrennprozeß, wobei Basislack und Klarlack gemeinsam
bei z.B. 80 - 160°C eingebrannt werden.
[0009] Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen
Lackierung, insbesondere Reparaturlackierung bereitzustellen, welches es ermöglicht,
umweltfreundliche Füllerbeschichtungsmittel auch in hohen Schichtdicken und mit hoher
Pigmentierung problemlos zu applizieren. Die erhaltenen Beschichtungen sollen rasch
und vollständig durchhärten und nach kurzer Trockenzeit gut schleifbar sein sowie
sehr gute Zwischenschichthaftung, guten Decklackstand und zufriedenstellende Chemikalien-,
Benzin- und Wasserfestigkeit gewährleisten.
[0010] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen
Reparatur-Lackierung, bei dem auf ein gegebenenfalls mit einem Grundierungs- und/oder
weiteren Beschichtungsmitteln vorbeschichtetes Substrat ein Füllerbeschichtungsmittel
aufgebracht und anschließend eine Deckbeschichtung aus einer farb- und/oder effektgebenden
Basislackschicht und einer transparenten Klarlackschicht oder eine Deckbeschichtung
aus einem pigmentierten Einschichtdecklack appliziert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß als Füllerbeschichtungsmittel ein solches verwendet wird, das entweder ausschließlich
durch radikalische und/oder kationische Polymerisation härtbare Bindemittel enthält,
wobei diese Bindemittel mittels energiereicher Strahlung gehärtet werden, oder das
durch radikalische und/oder kationische Polymerisation härtbare Bindemittel enthält,
wobei diese Bindemittel mittels energiereicher Strahlung gehärtet werden und das zusätzlich
chemisch vernetzende Bindemittel enthält.
[0011] Es war überraschend und aus dem Stand der Technik nicht herleitbar, daß die mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Mehrschichtlackierungen das gleiche, für eine
Lackierung erforderliche, hohe Eigenschaftsniveau zeigen, wie es bisher mit den üblichen
bewährten aber lösemittelbasierenden Lacken, insbesondere Reparaturlacken, erzielt
wurde. Das betrifft insbesondere solche Eigenschaften wie Schleifbarkeit, Decklackstand,
Wasser- und Chemikalienbeständigkeit. Außerdem wurde überraschend gefunden, daß der
erfindungsgemäße Mehrschichtaufbau bezüglich Zwischenschichthaftung sowie rascher
und vollständiger Durchhärtung auch in hohen Schichtdicken und bei hoher Pigmentierung
einem üblichen Reparaturlackaufbau noch überlegen ist.
[0012] Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Füllerbeschichtungsmitteln handelt
es sich um Beschichtungsmittel, die mittels energiereicher Strahlung über eine radikalische
und/oder kationische Polymerisation vernetzen. Es kann sich dabei um festkörperreiche
wäßrige oder lösemittelhaltige Systeme handeln, heispielsweise mit einem Festkörpergehalt
von 50 bis 95 Gew.-% (bei wäßrigen wie auch konventionellen, lösemittelhaltigen Systemen).
Die Systeme können jedoch auch als 100 %ige Beschichtungsmittel, die ohne Lösungsmittel
und ohne Wasser appliziert werden können, vorliegen.
[0013] Als mittels energiereicher Strahlung härtbare Bindemittel können im erfindungsgemäßen
Verfahren alle üblichen strahlenhärtbaren Bindemittel oder deren Mischungen eingesetzt
werden, die dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben sind. Es handelt
sich entweder um durch radikalische oder durch kationische Polymerisation vernetzbare
Bindemittel. Bei ersteren entstehen durch Einwirkung von energiereicher Strahlung
auf die Photoinitiatoren Radikale, die dann die Vernetzungsreaktion auslösen. Bei
den kationisch härtenden Systemen werden durch die Bestrahlung aus Initiatoren Lewis-Säuren
gebildet, die dann ihrerseits die Vernetzungsreaktion auslösen.
[0014] Bei den radikalisch härtenden Bindemitteln kann es sich z.B. um Prepolymere, wie
Poly- oder Oligomere, die radikalisch polymerisierbare olefinische Doppelbindungen
im Molekül aufweisen, handeln. Beispiele für Prepolymere oder Oligomere sind (meth)acrylfunktionelle
(Meth)acrylcopolymere, Epoxidharz(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate, Polyether(meth)acrylate,
Polyurethan(meth)acrylate,, Amino(meth)acrylate, Silikon(meth)acrylate, Melamin(meth)acrylate,
ungesättigte Polyurethane oder ungesättigte Polyester. Die zahlenmittlere Molmasse
(Mn) dieser Verbindungen liegt bevorzugt bei 200 bis 10000. Bevorzugt sind durchschnittlich
2-20 radikalisch polymerisierbare olefinische Doppelbindungen im Molekül enthalten.
Bevorzugt werden jeweils aliphatische und/oder cycloaliphatische (Meth)acrylate eingesetzt.
Besonders bevorzugt sind (cyclo)aliphatische Polyurethan(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate
und Epoxy(meth)acrylate. Die Bindemittel können einzeln oder im Gemisch eingesetzt
werden.
[0015] Die Prepolymere können in Kombination mit Reaktivverdünnern, d.h. reaktiven polymerisierbaren
flüssigen Monomeren, vorliegen. Die Reaktivverdünner werden im allgemeinen in Mengen
von 1 - 50 Gew.-%, bevorzugt 5 - 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Prepolymer
und Reaktivverdünner, eingesetzt. Die Reaktivverdünner können mono-, di- oder polyungesättigt
sein. Beispiele für monoungesättigte Reaktivverdünner sind: (Meth)acrylsäure und deren
Ester, Maleinsäure und deren Halbester, Vinylacetat, Vinylether, substituierte Vinylharnstoffe,
Styrol, Vinyltoluol. Beispiele für diungesättigte Reaktivverdünner sind: Di(meth)acrylate
wie Alkylenglykol-di(meth)acrylat, Polyethylenglykoldi(meth)acrylat, 1,3-Butandiol-di(meth)acrylat,
Vinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Divinylbenzol, Dipropylenglykol-di(meth)acrylat,
Hexandiol-di(meth)acrylat. Beispiele für polyungesättigte Reaktivverdünner sind: Glycerin-tri(meth)acrylat,
Trimethylolpropan-tri(meth)acrylat, Pentaerythrit-tri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat.
Die Reaktivverdünner können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt werden
als Reaktivverdünner Diacrylate wie z.B. Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat
und/oder Hexandioldiacrylat eingesetzt.
[0016] Als Bindemittel für kationisch polymerisierbare Systeme können die üblichen dem Fachmann
bekannten und in der Literatur beschriebenen Bindemittel eingesetzt werden. Es kann
sich dabei beispielsweise um polyfunktionelle Epoxyoligomere, die mehr als zwei Epoxygruppen
im Molekül enthalten, handeln. Es handelt sich beispielsweise um Polyalkylenglykoldiglycidylether,
hydrierte Bisphenol-A-Glycidylether, Epoxyurethanharze, Glycerintriglycidylether,
Diglycidylhexahydrophthalat, Diglycidylester von Dimersäuren, epoxidierte Derivate
des (Methyl)cyclohexens, wie z.B. 3,4-Epoxycyclohexyl-methyl(3,4-epoxycyclohexan)carboxylat
oder epoxidiertes Polybutadien. Das Zahlenmittel der Molmasse der Polyepoxidverbindungen
liegt bevorzugt unter 10000. Es können auch Reaktivverdünner, wie z.B. Cyclohexenoxid,
Butenoxid, Butandioldiglycidylether oder Hexandioldiglycidylether, eingesetzt werden.
[0017] Die unter Strahleneinwirkung härtenden Bindemittelsysteme enthalten Photoinitiatoren.
Geeignete Photoinitiatoren sind beispielsweise solche, die im Wellenlängenbereich
von 190 bis 600 nm absorbieren.
[0018] Beispiele für Photoinitiatoren für radikalisch härtende Systeme sind Benzoin und
-derivate, Acetophenon, und -derivate, wie z.B. 2,2-Diacetoxyacetophenon, Benzophenon
und -derivate, Thioxanthon und -derivate, Anthrachinon, 1-Benzoylcyclohexanol, phosphororganische
Verbindungen, wie z.B. Acylphosphinoxide. Die Photoinitiatoren werden beispielsweise
in Mengen von 0,1 - 7 Gew.-%, bevorzugt 0,5 - 5 Gew.-% eingesetzt, bezogen auf die
Summe von radikalisch polymerisierbaren Prepolymeren, Reaktivverdünnern und Photoinitiatoren.
Die Photoinitiatoren können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Außerdem
können weitere synergistische Komponenten, z.B. tertiäre Amine, eingesetzt werden.
[0019] Photoinitiatoren für kationisch härtende Systeme sind Substanzen, die als Oniumsalze
bekannt sind, welche unter Strahleneinwirkung photolytisch Lewis-Säuren freisetzen.
Beispiele hierfür sind Diazoniumsalze, Sulfoniumsalze oder Jodoniumsalze. Bevorzugt
sind Triarylsulfoniumsalze. Die Photoinitiatoren für kationisch härtende Systeme können
in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Summe von kationisch polymerisierbaren
Prepolymeren, Reaktivverdünnern und Initiatoren, einzeln oder als Gemische eingesetzt
werden.
[0020] Zur Herstellung der mittels energiereicher Strahlung, beispielsweise gepulster Strahlung,
härtbaren Füllerbeschichtungsmittel können verschiedene radikalisch härtende Systeme,
verschiedene kationisch härtende Systeme oder radikalisch und kationisch härtende
Systeme miteinander kombiniert werden. Bevorzugt werden radikalisch härtende Systeme
eingesetzt. Bevorzugte radikalisch härtende Bindemittel sind Epoxid(meth)acrylate,
Polyurethan(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate und (meth)acrylfunktionelle Poly(meth)acrylate.
Besonders bevorzugt sind aromatische Epoxid(meth)acrylate. Die beispielhaft genannten
mittels energiereicher Strahlung härtbaren Bindemittel sind im allgemeinen als Handelsprodukte
erhältlich.
[0021] Erfindungsgemäß können die mittels energiereicher Strahlung härtbaren Füllerbeschichtungsmittel
ausschließlich mittels energiereicher Strahlung härtbare Bindemittel enthalten, sie
können jedoch auch neben den mittels energiereicher Strahlung härtbaren Bindemitteln
noch andere chemisch vernetzende Bindemittel enthalten. Als chemisch vernetzende Bindemittel
können beispielsweise beliebige zweikomponentige Bindemittelsysteme auf Basis einer
hydroxyfunktionellen und einer isocyanatfunktionellen Komponente, einer hydroxyfunktionellen
und einer Anhydridkomponente, einer Polyamin- und einer Epoxidkomponente oder einer
Polyamin- und einer acryloyifunktionellen Komponente eingesetzt werden. Bei den zusätzlich
einsetzbaren Bindemitteln kann es sich um solche auf wäßriger oder Lösemittelbasis
handeln. Werden in den Füllerbeschichtungsmitteln neben den strahlenhärtenden Bindemitteln
noch andere chemisch vernetzende Bindemittel eingesetzt, dann können bevorzugt solche
auf Basis einer hydroxyfunktionellen und einer isocyanatfunktionellen Komponente oder
einer Polyamin- und einer Epoxidkomponente eingesetzt werden. Der Anteil an chemisch
vernetzenden Bindemitteln kann beispielsweise bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf das UV-härtbare
Bindemittel, betragen.
[0022] Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Füllerbeschichtungsmittel können
Füllstoffe und Pigmente enthalten. Es handelt sich dabei um die üblichen in der Lackindustrie
einsetzbaren Füllstoffe und organischen oder anorganischen farbgebenden und/oder Korrosionsschutzpigmente.
Beispiele für Pigmente sind Titandioxid, mikronisiertes Titandioxid, Eisenoxidpigmente,
Ruß, Azopigmente, Zinkphosphat. Beispiele für Füllstoffe sind Siliciumdioxid, Aluminiumsilikat,
Bariumsulfat und Talkum. Zur Verbesserung von Härte und Schleitbarkeit können vorteilhaft
auch UV-härtbare Pigmente und/oder Füllstoffe eingesetzt werden. Es handelt sich hierbei
um Pigmente und/oder Füllstoffe, die mit mittels UV-Strahlung härtbaren Verbindungen,
z.B. mit acrylfunktionellen Silanen, gecoated sind und in den Strahlenhärtungsprozeß
mit einbezogen werden.
[0023] Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Füllerbeschichtungsmittel können
lackübliche Additive enthalten. Bei den Additiven handelt es sich um die üblichen
auf dem Lacksektor einsetzbaren Additive. Beispiele für solche Additive sind Verlaufsmittel,
z.B. auf der Basis von (Meth)acryl-Homopolymerisaten oder Silikonölen, Antikratermittel,
Antischaummittel, Katalysatoren, Haftvermittler. Die Additive werden in üblichen,
dem Fachmann geläufigen Mengen eingesetzt.
[0024] Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Füller können lösemittelfrei formuliert
werden. Ihr Festkörpergehalt beträgt dann 100 Gew.-%. Die Füller können jedoch auch
geringe Mengen organische Lösemittel und/oder Wasser enthalten. Bei den Lösemitteln
handelt es sich um übliche lacktechnische Lösemittel. Diese können aus der Herstellung
der Bindemittel stammen oder werden separat zugegeben. Beispiele für solche Lösemittel
sind ein- oder mehrwertige Alkohole, z.B. Propanol, Butanol, Hexanol; Glykolether
oder -ester, z.B.Butylglykol, Butyldiglykol, Diethylenglykoldialkylether, Dipropylenglykoldialkylether,
Ethylglykolacetat, Butylglykolacetat, Butyldiglykolacetat, Ester, wie z.B. Butylacetat,
Isobutylacetat, Amylacetat, Glykole, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol und deren
Oligomere, Alkyl-Pyrrolidone, z.B. 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.
[0025] Der Auftrag der Füllerschicht erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren auf ein gegebenenfalls
vorbeschichtetes Substrat. Bevorzugte Substrate sind Metall- oder Kunststoffsubstrate.
Die Füller können auf übliche Grundierungs- oder weitere Zwischenschichten, wie sie
für die Mehrschichtlackierung auf dem Kraftfahrzeugsektor verwendet werden, appliziert
werden. Sie können auf eine im Rahmen der Fahrzeugreparaturlackierung bereits vorbeschichtete
bzw. vorbehandelte Fahrzeugkarosse bzw. deren Teile aufgebracht werden, sie können
jedoch auch auf Altlackierungen aufgebracht werden. Die Applikation kann nach den
bekannten Methoden, bevorzugt mittels Spritzauftrag, erfolgen.
[0026] Die Füller können beispielsweise auf übliche lösemittel- oder wasserbasierende Spachtel,
Grundierungen, Haftprimer oder weitere Zwischenschichten, wie sie für die Fahrzeugreparaturlackierung
üblich sind, oder auf Altlackierungen, wie z.B. KTL-Untergründe, aufgebracht werden.
Die Untergründe bzw. Lackschichten. auf die die Füllerschicht aufgebracht wird, können
dabei bereits ausgehärtet oder vorgetrocknet sein. Als für die Reparaturlackierung
übliche Spachtel, Grundierungen oder Primer kommen beispielsweise solche in Frage
auf Basis peroxidhärtender ungesättigter Polyester, säurehärtender Polyvinylbutyrale,
physikalisch trocknender Bindemittel, z.B. Polyurethane oder Arcrylate, sowie zweikomponentiger
vernetzender Bindemittel, z.B. auf Basis einer Epoxid- und einer Polyaminkomponente
oder Polyisocyanat- und einer Hydroxykomponente.
[0027] Nach Applikation des Füllers auf einen der vorstehend genannten Untergründe wird
die Füllerschicht, gegebenenfalls nach einer kurzen Ablüftphase, energiereicher Strahlung,
bevorzugt UV-Strahlung, ausgesetzt. Bevorzugt sind UV-Strahlungsquellen mit Emissionen
im Wellenlängenbereich von 180 bis 420 nm, insbesondere von 200 bis 400 nm. Beispiele
für derartige UV-Strahlungsquellen sind gegebenenfalls dotierte Quecksilberhochdruck-,
mitteldruck- und niederdruckstrahler, Gasentladungsröhren, wie z.B. Xenonniedrdrucklampen,
gepulste und ungepulste UV-Laser, UV-Punktstrahler, wie z.B. UV-emittierende Dioden
und Schwarzlichtröhren. Bevorzugt erfolgt die Bestrahlung mit gepulster UV-Strahlung.
Als Strahlungsquelle werden dann besonders bevorzugt sogenannte Hochenergieelektronen-Blitzeinrichtungen
(kurz: UV-Blitzlampen) eingesetzt.
[0028] Bevorzugte UV-Blitzlampen emittieren Licht einer Wellenlänge von 200 bis 900 nm mit
einem Maximum bei etwa 300 bis 500 nm. Die UV-Blitzlampen enthalten bevorzugt eine
Mehrzahl von Blitzröhren, beispielsweise mit inertem Gas, wie Xenon, gefüllte Quarzröhren.
Die UV-Blitzlampen sollen an der Oberfläche des zu härtenden Überzuges eine Beleuchtungsstärke
von mindestens 10 Megalux, bevorzugt von 10 bis 80 Megalux pro Blitzentladung bewirken.
Die Energie pro Blitzentladung soll bevorzugt 1 bis 10 kJoule betragen. Bei den UV-Blitzlampen
handelt es sich bevorzugt um transportable Einrichtungen, die direkt vor einer auszubessernden
Schadstelle positioniert werden können. Je nach den Gegebenheiten können ein oder
mehrere UV-Blitzlampen eingesetzt werden. Einsetzbare UV-Blitzlampen sind beispielsweise
beschrieben in den WO-A-9411123 und in der EP-A-525 340. UV-Blitzlampen sind im Handel
erhältlich.
[0029] Die Trocknung bzw. Härtung der Füllerschicht kann durch eine Mehrzahl aufeinanderfolgender
Blitzentladungen erfolgen. Bevorzugt werden 1 bis 40 aufeinanderfolgende Blitzentladungen
ausgelöst. Der Abstand der UV-Blitzlampe zur zu bestrahlenden Substratoberfläche kann
dabei 5 - 50 cm, bevorzugt 10 - 25 cm, besonders bevorzugt 15 - 20 cm betragen. Die
Abschirmung der UV-Lampen zur Vermeidung von Strahlungsaustritt kann dabei z.B. durch
Verwendung eines entsprechend ausgekleideten Schutzgehäuses um die transportable Lampeneinheit
oder mit Hilfe anderer, dem Fachmann bekannter Sicherheitsmaßnahmen, erfolgen.
[0030] Die Bestrahlungsdauer liegt insgesamt im Bereich weniger Sekunden, beispielsweise
im Bereich von 3 Millisekunden bis 400 Sekunden, bevorzugt von 4 - 160 Sekunden, je
nach Anzahl der gewählten Blitzentladungen. Die Blitze können beispielsweise ca. alle
4 s ausgelöst werden. Die UV-Blitzlampen sind jederzeit sofort einsetzbereit, d.h.
sie bedürfen keiner Einbrennzeit und können zwischen zwei zeitlich etwas auseinanderliegenden
Härtungs- bzw. Bestrahlungsvorgängen ausgeschaltet bleiben, ohne daß beim erneuten
Bestrahlungsvorgang durch die Einbrennphase Zeiteinbußen auftreten.
[0031] Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt, darin, daß in einem
Arbeitsgang hohe Schichtdicken aufgebracht werden können (ohne Zwischenschleifen)
und daß auch bei hoher Pigmentierung der Füller, beispielsweise bei einer Pigment-Volumenkonzentration
(PVK) von 30 bis 45 % und mehr, Überzüge mit Schichtdicken von beispielsweise 200
bis 400, bevorzugt 300 bis 400
µm aufgebracht werden können, die schnell und vollständig durchhärten und gut schleifbar
sind. Um die rasche Durchhärtung auch bei hoher Pigmentierung zu gewährleisten kann
so vorgegangen werden, daß das Füllerbeschichtungsmittel in mehreren, bevorzugt zwei,
Spritzgängen appliziert wird und nach dem ersten Spritzgang bzw. nach jedem weiteren
Spritzgang, wenn insgesamt mehr als zwei Spritzgänge erfolgen, jeweils eine Zwischenbestrahlung
ausgelöst wird. So werden z.B. in einem 1. Spritzgang beispielsweise 100 bis 200
µm Schichtdicke aufgebracht Mit z.B. 2 bis 5 Blitzen erfolgt eine Zwischenhärtung,
anschließend wird in einem 2. Spritzgang eine weitere Schicht von z.B. 100 - 200
µm aufgebracht und es erfolgt mit der erforderlichen Anzahl von Blitzentladungen die
vollständige Härtung.
[0032] Sind in den erfindungsgemäß einsetzbaren Füllerbeschichtungsmitteln neben den strahlenhärtbaren
Bindemitteln weitere chemisch vernetzbare Bindemittel enthalten, so reichen die mittels
der UV-Bestrahlung (UV-Blitzlampe) erzeugten Temperaturen auf der Beschichtung im
allgemeinen aus, die zusätzlichen vernetzbaren Bindemittel zu härten. Ein separater
Härtungsvorgang ist nicht erforderlich.
[0033] Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Füllerbeschichtungsmittel können
als Schleiffüller, Grundierfüller oder naß-in-naß-Füller formuliert bzw. eingesetzt
werden.
[0034] Nach teilweiser oder vollständiger Härtung der Füllerschicht oder naß-in-naß wird
im erfindungsgemäßen Verfahren auf die Füllerschicht eine Deckbeschichtung aus einer
farb- und/oder effektgebenden Basislackschicht und einer transparenten Klarlackschicht
oder eine Deckbeschichtung aus einem pigmentierten Einschichtdecklack aufgebracht.
[0035] 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.
[0036] Die Härtung der Basislackschicht kann bei Raumtemperatur oder forciert hei beispielsweise
40 - 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.
[0037] Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, als Basislack
einen solchen einzusetzen, der mittels energiereicher Strahlung härtbare Bindemittel
enthält. Bei den mittels energiereicher Strahlung härtbaren Bindemittel handelt es
sich beispielsweise um die vorstehend bei der Beschreibung der Füllerbeschichtungsmittel
bereits genannten Bindemittel. Bevorzugt werden im Basislack in diesem Fall jedoch
aliphatische Polyurethan(meth)acrylate und/oder aliphatische (meth)acrylfunktionelle
Poly(meth)arylate eingesetzt.
[0038] Eine Härtung kann dann, wie vorstehend für den Füller beschrieben, mit einer UV-Strahlungsquelle
erfolgen. Dabei kann der Basislack naß-in-naß auf die Füllerschicht (naß-in-naß-Füller)
aufgebracht werden und Füller- und Basislackschicht werden gemeinsam in einem Arbeitsschritt
der Strahlung ausgesetzt. Gegebenenfalls kann eine kurze Zwischenbestrahlung der Füllerschicht
erfolgen. Es kann jedoch auch, insbesondere bei hohen Schichtdicken und hoher Pigmentierung
des Füllers, zunächst die Füllerschicht vollständig mittels UV-Strahlung ausgehärtet
werden (Schleiffüller), gegebenenfalls in mehreren Bestrahlungsschritten, und anschließend
die separate Härtung der Basislackschicht mit UV-Strahlung erfolgen.
[0039] 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. Die Härtung der Klarlackschicht
kann bei Raumtemperatur oder forciert bei beispielsweise 40 - 80°C erfolgen.
[0040] Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, einen
Mehrschichtaufbau zu erstellen, der auf einem strahlenhärtbaren Füller, einem physikalisch
trocknenden oder chemisch vernetzenden, nicht auf strahlenhärtbaren Bindemitteln basierenden,
Basislack und einem Klarlack der mittels energiereicher Strahlung härtbare Bindemittel
enthält, basiert. In diesem Fall kann der Basislack auf den vollständig ausgehärteten
Füller aufgebracht werden und nach Härtung des Basislackes oder nach kurzer Zwischentrocknung
des Basislackes, kann der strahlenhärtende Klarlack aufgebracht werden. Anschließend
erfolgt die Bestrahlung mit UV-Strahlen. Der Klarlack kann in diesem Fall die üblichen
strahlenhärtbaren Bindemittel enthalten, wie sie vorstehend bereits bei der Beschreibung
der Füllerbeschichtungsmittel genannt wurden. Bevorzugt werden dabei aliphatische
Polyurethan(meth)acrylate und/oder aliphatische acrylfunktionelle Poly(meth)acrylate
eingesetzt.
Besonders bevorzugt werden in dieser Ausführungsform im Füller mittels energiereicher
Strahlung härtbare Bindemittel auf Basis von aromatischen Epoxid(meth)acrylaten und
im Klarlack mittels energiereicher Strahlung härtbare Bindemittel auf Basis von aliphatischen
Polyurethan(meth)acrylaten und/oder aliphatischen (meth)acrylfunktionellen Poly(meth)acrylaten
eingesetzt. Es besteht weiterhin noch die Möglichkeit, auf die gehärtete oder zwischengehärtete
Füllerschicht. oder auch naß-in-naß, einen üblichen lösemittel- oder wasserbasierenden
pigmentierten Einschichtdecklack aufzubringen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man in kurzer Zeit Mehrschichtüberzüge
mit großer Härte, hoher Kratzfestigkeit sowie sehr guter Chemikalien- und Wasserbeständigkeit.
Die einzelnen Lackschichten zeigen eine sehr gute Zwischenschichthaftung, und Anlöseresistenz
gegenüber darunter bzw. darüberliegenden Lackschichten. Auch sehr dicke Füllerschichten
können in einem Spritzgang blasenfrei appliziert werden und trocknen rasch. Auch hoch
pigmentierte Füller können in hohen Schichtdicken aufgebracht werden und zeigen eine
rasche und vollständige Durchhärtung. Die Füllerbeschichtungen sind nach kurzer Trockenzeit
gut schleifbar. Sie zeigen einen sehr guten Decklackstand.
Die Überzüge entsprechen ansonsten den Anforderungen an einen Lackaufbau, z.B. einen
Reparaturlackaufbau, auf dem Gebiet der Fahrzeuglackierung, wobei die Trocknung bzw.
Härtung der Überzüge im Vergleich zu in üblicher Weise getrockneten bzw. gehärteten
Lackaufbauten in sehr verkürzter Zeit erfolgen kann.
[0041] Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft eingesetzt werden in der Fahrzeugreparaturlackierung,
insbesondere zur Reparaturlackierung von Fahrzeugteilen, kleineren Schadstellen und
zum Spotrepair.
[0042] Die Erfindung soll an Hand des folgenden Beispiels erläutert werden.
Beispiel
Herstellung eines Füllers
[0043] Folgende Komponenten wurden miteinander vermischt und mittels Schnellrührer einige
Minuten dispergiert (alle Angaben beziehen sich auf das Gewicht):
131 Teile eines handelsüblichen aromatischen Epoxyacrylates
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 Butylacecat
Erstellung eines Mehrschichtaufbaus
[0044] Der vorstehend hergestelte Füller wird auf KTL-beschichtete Bleche aufgebracht. In
einem Arbeitsgang wird eine Füllerschicht in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke
von etwa 300
µm aufgebracht und nach kurzem Ablüften bei Raumtemperatur wird die Füllerschicht der
Bestrahlung durch eine UV-Blitzlampe (3500 Ws) ausgesetzt. Es wird mit 30 Blitzen
(etwa 120 s) bestrahlt. Anschließend wird der Füller geschliffen und ein lösemittelbasierender
üblicher pigmentierter 2K-Decklack auf Basis Acrylat/Polyisocyanat überlackiert.
Ergebnisse der lacktechnischen Untersuchungen
[0045]
Eigenschaft |
erfindungsgemäßer Mehrschichtaufbau |
Veraleichs-Mehrschichtaufbau (1) |
Feucht/Warm-Test (2)(3) |
0/0 |
|
Haftung (4) |
0-1 |
|
Haftung (4) nach Feucht/Warm-Test (2) |
0-1 |
|
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Schleifbarkeit des Füllers |
i.O. |
i.O. |
Decklackstand |
i.O. |
i.O. |
(1) Zum Vergleich wurde in dem oben beschriebenen Reparaturlackaufbau der UV-Füller
durch einen üblichen lösemittelbasierenden 2K-Polyurethan-Füller ersetzt. |
(2) Feucht/Warm-Test nach DIN 50017 |
(3) Beurteilung der Blasenbildung nach DIN 53209 |
(4) Gitterschnitt in Anlehnung an DIN 53151
i.O. : in Ordnung |
[0046] Die Ergebnisse zeigen, daß der erfindungsgemäße Mehrschichtaufbau bezüglich Schleifbarkeit
und Decklackstand dem guten Niveau eines üblichen Reparaturlackaufbaus mit einem lösemittelbasierenden
2K-Füller entspricht. Bei vergleichbaren hohen Füllerschichtdicken von beispielsweise
300 µm und ohne Zwischenschleifen ist der erfindungsgemäße Mehrschichtaufbau bezüglich
der Haftung auf verschiedenen Untergründen einem üblichen Reparaturlackaufbau mit
lösemittelbasierendem 2K-Füller sogar deutlich überlegen.