VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BESCHICHTETEN SUBSTRATS

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats durch Auftragen wenigstens eines Beschichtungsmittels auf das Substrat, das einen Kunststoff umfasst, welcher ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastischen Polyolefinen (TPO) oder Mischungen daraus, sowie ein entsprechendes Kunstoffbauteil.

Stand der Technik

[0002] Kunststoffe nehmen im Automobilbau inzwischen einen Anteil zwischen 15 und 20 Gewichtsprozent mit steigender Tendenz ein. Dabei handelt es sich häufig um Exterieur- und Interieurteile, die ihre entsprechenden optischen, haptischen und funktionalen Eigenschaften durch eine Lackierung erhalten. Die steigenden Anforderungen an Qualität und Wirtschaftlichkeit sowie Ressourceneffizienz, aber auch der globale Wettbewerbsdrucks erfordern immer wirtschaftlichere, nachhaltigere und flexiblere Lackierprozesse.

[0003] So erfreut sich der Trend zu weniger Lackierschritten beispielsweise durch füllerlose Lacksysteme auch bei Anbauteilen aus Kunststoff großer Beliebtheit. Dabei reduziert sich durch den Wegfall der Zwischentrocknung der Energieverbrauch und gleichzeitig sinken Materialverbrauch und Lösemittelemissionen. Außerdem wird weniger Produktionsfläche für die Lackieranlage benötigt.

[0004] Entsprechende Lacklösungen gibt es unter anderem für glänzende, spritzgegossene Interieurteile, beispielsweise Zierleisten, aus einem ABS-PC-Blend (ABS: Acrylnitril-Butadien-Styrol, PC: Polycarbonat). Der Lack sorgt mit einem nur einschichtigen Lackaufbau für eine edle, hochglänzende Oberfläche.

[0005] In der Automobilindustrie kommen bisher für die Beschichtung von Kunststoffen überwiegend lösemittelhaltige und wasserbasierte Lacke zum Einsatz. Lösemittelhaltige UV-Dual-Cure-Systeme werden ebenfalls seit einigen Jahren angewendet. Sie ermöglichen eine gute Mattierbarkeit sowie Metallic-Farbtöne. Allerdings lassen sich mit UV-Lacken nicht alle Metallic-Farbtöne herstellen. Hochglanzoberflächen werden mit lösemittelhaltigen UV-Dual-Cure-Klarlacken im Aufbau mit Basislacken erzeugt. Verstärkt zum Einsatz kommen in letzter Zeit für die Kunststofflackierung sowohl 100%UV-Klarlacke mit Klavierlackoptik als auch 2K-Dual-Cure-Systeme, wobei Erstere deutlich höhere chemische Beständigkeitseigenschaften aufweisen. Auf vielen gängigen Kunststoffsubstraten wie ABS, SAN (Styrol-Acrylnitril), PS (Polystyrol) und ABS/PC (Polycarbonat) werden gute Haftungswerte ohne Vorbehandlung erzielt. Ansonsten lassen sich die Haftungseigenschaften in der Regel durch eine Aktivierung der Oberfläche durch Beflammen, Plasmabehandlung oder Gasphasenfluorierung optimieren.

[0006] Dual-Cure bezeichnet die kombinierte Härtung durch Hitze und aktinische Strahlung. Dual-Cure-Beschichtungsstoffe und Verfahren und Vorrichtungen zu ihrer Härtung mit aktinischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, sind aus den deutschen Patentanmeldungen DE 198 18 735 A1, DE 42 15 070 A1, DE 199 30 665 A1, DE 199 30 067 A1, DE 199 30 664 A1, DE 199 24 674 A1 oder DE 199 20 799 A1 bekannt. Sie dienen der Herstellung von Beschichtungen, insbesondere von Klarlackierungen und farb- und/oder effektgebenden Mehrschichtlackierungen. Die Härtung mit aktinischer Strahlung wird vor allem mit UV-Strahlung durchgeführt.

[0007] Üblicherweise besitzen die enthaltenen Bindemittelkomponenten dabei unterschiedliche funktionelle Gruppen die unter geeigneten Bedingungen i.d.R. unabhängig voneinander miteinander vernetzen. Übliche, zum Stand der Technik gehörende Dual Cure-Systeme besitzen strahlen- sowie thermisch härtbare Gruppen, wobei besonders vorteilhafte Eigenschaften bei Verwendung von Isocyanat- und Hydroxygruppen als thermisch vernetzende Funktionen erzielt werden.

[0008] EP 1 419 015 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen aus thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren Beschichtungsstoffen, bei dem man A) die Beschichtungsstoffe auf grundierte oder ungrundierte Substrate oder auf hierauf befindliche ungehärtete, partiell gehärtete und/oder vollständig gehärtete Lackschichten appliziert und B) die resultierenden Schichten aus den Beschichtungsstoffen für sich alleine oder gemeinsam mit den ungehärteten und/oder partiell gehärteten Lackschichten thermisch und mit aktinischer Strahlung härtet, wobei die Härtung mit aktinischer Strahlung unter einer sauerstoffabgereicherten Atmosphäre durchgeführt wird.

[0009] DE 199 45 291 A1 offenbart eine Lackieranlage zum Lackieren von Kunststoffgegenständen mit einer Vorbehandlungszone, in welcher die Oberflächen zum Lackieren vorbereitet, insbesondere gereinigt und gespült, werden. Die so vorbehandelten Gegenstände werden dann durch eine Trockenzone in eine Lackierzone gebracht. In einem ersten Durchgang durch diese Lackierzone werden die Gegenstände in einer ersten Lackierstation mit einem modifizierten, Primereigenschaften aufweisenden Basislack vorlackiert und sodann mit normalem Basislack bespritzt, sodann abgedunstet und getrocknet und in einem zweiten Durchgang durch diese Lackierzone in einer zweiten Lackierstation mit Klarlack bespritzt und sodann abschließend getrocknet.

Beschreibung der Erfindung

[0010] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), oder thermoplastische Polyolefinen (TPO) enthaltenden Kunststoffteils bereitzustellen, bei dem die Zahl der Lackierschritte und die Kosten für die Lackieranlage reduziert und gleichzeitig die Qualitätsanforderungen an die Lackierung erfüllt werden.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensseitig durch folgende Schritte gelöst:

a- Nassreinigen des unbehandelten Substrats;

b- Auftragen eines ersten Beschichtungsmittels;

c- Zwischentrocknung oder Nass/Nass-Behandlung des mit dem ersten Beschichtungsmittel beschichteten Substrats;

d- Auftragen eines zweiten Beschichtungsmittels, welches thermisch und durch aktinische Strahlung (Dual-Cure) härtbar ist;

e- Erwärmen oder Trocknen des beschichteten Substrats, wobei eine Polyaddition erfolgt;

f- Bestrahlen des beschichteten Substrats mit aktinischer Strahlung, wobei eine Polymerisation ausgelöst wird.

[0012] Mit Blick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundelag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden konnte. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht nämlich darin, dass in dem vorgeschlagenen Verfahren gänzlich auf den Schritt einer Aktivierung des Substrats verzichtet wird.

[0013] Damit entfallen nicht nur Investitionskosten für die Aktivierungseinheiten beim Um- oder Aufrüsten bestehender Lackieranlagen, sondern auch die mit den Aktivierungseinheiten (Beflammung, Plasma) verbundenen Brandschutzmaßnahmen und Betriebskosten. Das Kunststoffsubstrat aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), oder thermoplastische Polyolefinen (TPO) kann gefüllt oder ungefüllt sein.

[0014] Auf den Kunststoffsubstraten aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), oder thermoplastische Polyolefinen (TPO) können so ohne Aktivierung Ein-, Zwei, und Dreischichtaufbauten aus Dual-Cure, 2K- oder 1K-Systemen bereitgestellt werden, die den Anforderungen der Automobilhersteller, beispielsweise für lackierte Interieurkunststoffbauteile aus Polypropylen, genügen.

[0015] Bevorzugt enthält dabei das erste Beschichtungsmittel in Schritt b wenigstens einen 1K- oder 2K- Hydroprimer oder einen Lösemittelprimer und/oder UV-2K-Dualcure-Primer.

[0016] Erfindungsgemäß enthält das zweite Beschichtungsmittel wenigstens einen UV-2K-Dualcure-Hydrolack.

[0017] Die Verfahrenskombination aus 1K oder 2K-Lösemittel- und/oder Hydroprimer und/oder UV/2K-Dualcureprimer mit UV/ 2K-Dualcure Hydrolacksystemen auf Substraten aus PP und TPO kann dabei im Verbund mit ABS, ABS mod. PC, PC ABS, PC, PMMA für lackierte Interieurbauteile erfolgen. Eine Aktivierungseinheit, z.B. mit Beflammung oder Plasma ist nicht erforderlich.

[0018] Das Verfahren unter Verwendung von UV/2K-Dualcure Hydrolacken ermöglicht vorteilhaft die Herstellung mattierter und hochkratzfester Lacksysteme mit Dekor-, Soft- und Comforthaptik für lackierte Interieurbauteile.

[0019] Ein weiterer Vorteil eines derart beschichteten Kunststoffbauteils liegt u.a. in seiner Parfümbeständigkeit, z.B. gegen ätherische Öle und in seinem weichen Haptikcharakter.

[0020] Die Verfahrenskombination aus UV/2K-Hydro-Dualcure Klarlacke mit 1K oder 2K-Lösemittel- und Hydroprimer und/oder 2K-Basislacken und/oder UV/2K-Dualcure Hydrolacksystemen ermöglicht zudem die Generierung einer breiten Produktpallette mit matten, seidenglänzenden oder hochglänzenden Oberflächen.

[0021] Die Oberfläche des Substrats bzw. Kunststoffs wird vor dem Auftragen des ersten Beschichtungsmittels erfindungsgemäß nicht aktiviert.

[0022] Die herkömmliche Aktivierung von Kunststoffsubstraten mittels Beflammung, Plasmaverfahren, die in Niederdruck- und Atmosphärendurckplasmen unterschieden werden, und Gasphasenfluorierung lässt sich vor allem für die Abreinigung dünner organischer Verunreinigungen bei gleichzeitiger Aktivierung der Oberfläche einsetzen. Diese Doppelfunktion basiert auf einer physikalischen und chemischen Reaktion des Verfahrens. Dadurch wird neben einer sauberen Oberfläche auch die Erhöhung der Oberflächenspannung bzw. Oberflächenenergie erzielt, um optimale Voraussetzungen für den nachfolgenden Lackierprozess zu schaffen.

[0023] Angesichts des erfindungsgemäßen Verfahrens scheint jedoch für die Haftfestigkeit auf den genannten Kunststoffsubstraten die gleichzeitige Schwächung der Kunststoffoberfläche durch den Energieeintrag bei der Aktivierung genauso entscheidend zu sein und wird bisher kaum beachtet. Analytische Untersuchungen der Aktivierungseffekte zielen meist auf die Art und den Anteil der erzeugten polaren funktionellen Gruppen sowie die dadurch erzielte Polarität, lassen aber nachteilige Abbaueffekte außer Acht.

[0024] Bei PE-, PP-, bzw. TPO-Werkstoffen, die für einen Polymerabbau anfällig sind, scheint es beispielsweise so zu sein, dass auf eine Aktivierung verzichtet werden kann, um eine sichere Haftfestigkeit wasserbasierender Lacksysteme zu ermöglichen, ohne dass die nachteilige Wirkung eines potentiellen Polymerabbaus aufgrund einer Aktivierung eintritt.

[0025] Unbehandeltes PP zeigt in der XPS-Analyse (Photoelektronenspektroskopie) reine -C-C Anteile von 91,25%, keine -COOH Anteile. Beim Beflammen und bei ADP-Verfahren (Atmosphärendruckplasmaverfahren über Düse) steigen insbesondere die Carboxylgruppenanteile (-COOH) sehr stark an. Mit 2K-Systemen erfolgen über die Härtung bekannte Isocyanatnebenreaktionen in Richtung Biureth- und Harnstoffgruppen.

[0026] Mit ToF-SIMS (Sekundärionenmassenspektrometrie) werden derartige Oberflächenspecies nachweisbar, wobei sich dann Unterschiede zum unbehandelten PP zeigen. Die Charakterisierung und Nachweisführung erfolgt demnach mit gekoppelten Analysen von XPS und ToF-SIMS.

[0027] Bevorzugt enthält das erste Beschichtungsmittel und/oder das zweite Beschichtungsmittel wenigstens ein UV-Adsorptionsmittel, wodurch das ausgehärtete Beschichtungsmittel wirksam vor UV-Strahlung, insbesondere vor Sonnenlicht, geschützt wird. Sonnenlicht ausgesetzter Lack versprödet dadurch deutlich langsamer und erhält eine längere Haltbarkeit.

[0028] Bevorzugt enthält das erste Beschichtungsmittel und/oder das zweite Beschichtungsmittel wenigstens einen Haftzusatz oder ein Bindemittel, um die Haftung des Lackes auf dem Substrat zu verbessern. Der Haftzusatz bzw. das Bindemittel beinhalten beispielsweise Pigmente und Harze.

[0029] Das durch ein oben beschriebenes Verfahren erhaltene Kunststoffbauteil mit beschichtetem Substrat weist das erste Beschichtungsmittel eine Schichtdicke von 10-30 µm, bevorzugt 15 µm und/oder das zweite Beschichtungsmittel eine Schichtdicke von 3-20 µm, bevorzugt 15-40 µm, besonders bevorzugt 25-30 µm auf. Bevorzugt weist das zweite Beschichtungsmittel eine Schichtdicke von 3 bis 20 µm zur Beschichtung transparenter Substrate, insbesondere in Verbindung mit Polycarbonat, auf.

[0030] Eine Vorrichtung zur Herstellung eines beschichteten Substrats durch Auftragen wenigstens eines Beschichtungsmittels auf das Substrat, das einen Kunststoff umfasst, welcher ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastischen Polyolefinen (TPO) oder Mischungen daraus, umfasst
eine Wascheinrichtung zur alkalischen Nassreinigung des nicht-aktivierten Substrats;
einen nachgeordneten Haftwassertrockner mit Kühlzone;
eine erste Lackiereinrichtung mit einem Bereich zum Auftragen eines ersten Beschichtungsmittels und eine nachgelagerte zweite Lackiereinrichtung mit einem Bereich zum Auftragen eines zweiten Beschichtungsmittels, welches wenigstens einen durch Hitze und aktinischer Strahlung (Dual-Cure) härtenden Hydrolacks aufweist, wobei
eine Zwischentrocknungs- und/oder Kühlzone zwischen der ersten Lackiereinrichtung und der zweiten Lackiereinrichtung angeordnet ist; und
eine der ersten und zweiten Lackiereinrichtung nachgelagerte Bestrahlungseinheit mit aktinischer Strahlung.

[0031] Bevorzugt ist die erste Lackiereinrichtung zum Auftragen eines ersten Beschichtungsmittels geeignet, welches wenigstens einen 1K- oder 2K- Hydroprimer oder Lösemittelprimer und/oder UV-2K-Dualcure-Hydro-Primer enthält.

[0032] Bevorzugt ist die zweite Lackiereinrichtung zum Auftragen eines zweiten Beschichtungsmittels geeignet, welches wenigstens einen UV-2K-Dualcure-Hydrolack enthält.

[0033] Vorzugsweise ist die Zwischentrocknungs- und/oder Kühlzone für Trocknungstemperaturen von 20-90°C ausgelegt.

Beispiele

Beispiel Lackaufbauten:

[0034] Die folgenden Beispiele zeigen tabellarisch verschiedene Lackaufbauten bestehend aus Hydro-Grundierung als erstem Beschichtungsmittel und Basislack bzw. Schutzlack als zweitem Beschichtungsmittel auf geflämmten und ungeflämmten Substraten. Die Beschichtungen weisen allgemein eine 1K-Grundierung mit UV-Dualcure Decklack oder eine 1K-Grundierung mit 2K-Decklack oder UV-Hydro-Dualcure Decklacke auf.

[0035] Anschließend erfolgt eine lacktechnische Prüfung auf Kratzfestigkeit und Cremeeinflüsse.

[0036] Unbehandeltes PP als Substrat zeigt bei alleiniger Verwendung von 1K-, 2K-, etc. Hydrolacken mangelhafte Untergrundhaftung, wobei sich die Beschichtungen komplett vom Untergrund abziehen lassen. Lösemittelhaltige Lacke haften ohne Vorbehandlung ebenfalls schlechter. Die Gitterschnittprüfungen ergeben hierbei Kennwerte > GT 3 - GT 5 (sehr schlechte Haftfestigkeit) für Hydrolacke auf PP ohne Aktivierung. Die erfindungsgemäßen Lackaufbauten zeigen dagegen bei den Gitterschnittprüfungen Kennwerte ≤ GT 1 - GT 0 (sehr gute Haftfestigkeit).

[0037] Ferner kommen zur Charakterisierung der Lackhaftung Analysemethoden wie beispielsweise DSC (Differential Scanning Calorimetrie) und Prüfungen der Kratzfestigkeit (z.B. Vickers Eindringhärte), Nutzung allgemeiner Oberflächenanalytik, wie IR-Spektroskopie, XPS und ToF-SIMS, wie oben beschrieben, in Betracht.

[0038] Die erzielten Effekte für UV/2K-Dualcure Decklacke sind für Dekor, Soft, Comfort, beliebige Farbtöne für Interieur, Exterieur, wie Schwarz, Beige, Rot, Silber, Chrom, Kontrast Anthrazit, Titan, etc., matt, seidenmatt und pianoschwarz, Pianowhite und Hochglanz.

[0039] Die optischen Effekte für UV/2K-Klarlacke sind Hochglanz, Seidenmatt und Matt, gängige Farbtöne sind möglich.

[0040] Die folgenden Tabellen zeigen beispielhaft verschiedene Kombinationen von erstem und zweitem Beschichtungsmittel auf einem Substrat sowie deren Eigenschaften:

Lackaufbau		Farbe 1	Farbe 2	Farbe 3 Hochglanz Schwarz	Farbe 4	Farbe 5
Farbhersteller
Farbenart	UV-2K - Dualcure zweischichtig	UV Silber K 2K-UV-Hydrolack	UV Schwarz 2K - UV-Hydrolack	UV Schwarz Hochglanz	Zusätzlich: Kontrastfarbtöne, Galvanaoeffekt, Titansilbe, Titangrau, etc. Quicksilver,Meica-, Micra-Farbtöne, matt seidenglänzend, hochglänzend Matte Interleurfabtöne nach Vorgabe OEM
Härter	Härter 1 für UV matt schwarz und silber, galvano Härter 2 für Hochglanz Schwarz	Batch -No. Decor - / Soft-/ Comfort Farbe:
Mischungsverhältnis	100 : 10 (Vol.) bei Silber	1405577	1405454	1405635
	100 : 20 (Vol. ) bei Schwarz
	100 : 5 ( Vol.) ) bei Schwarz
	Hochglanz
Primer	2K - Hydrogrundierung für Standardsubstrate ABS PC modifiziert / PB ABS	Ankreuzen gemessene Viskosität Decklack in sec				Temperatur in °C
	PP-Bauteile wurde vorab mit 1K-Lösemittelprimer lackiert.
	Zukünftig 1 K-, 2K-Hydroprimer oder UV-/2K -Dualcure-Hydroprimer
Härter	Härter 1	DIN	Primer	4	ja
Michungsverhältnis	100 : 10 (Vol.) )	ISO	Decklack	6	ja
Angaben Schichdickenvorgabe		Viskosität Decor - / Soft- / Comfort Farbe:
Schichtdicke	15 - 20 µm	27	22	16
Schichtdicke UV-/ 2K Dualcure	15 - 25 µm	Primer Batch -Nr.		2K-Hydrogrundierung + 2% VE-Wasser	Viskosität	35

Beispiel Hochglanzaufbauten:

[0041] 

Lackaufbau	Grundierung	Decklack
Materialbezeichnung	1 K - Lösemittelprimer	UV-Hydrolackfarbe silber matt
Substrat	PP GF 30	PP GF 30
Vorbehandlung	Beflammt	Unbeflammt

TL226
Hydrolyselagerung 72h bei 90°C und > 96% rel. Feuchte
Veränderung der Oberfläche	Keine Veränderung der Oberfläche	Keine Veränderung der Oberfläche
Gitterschnitt nach 3.7.1 < = 1	GT0	GT< 1
Kratzbeständigkeit nach 3.8	kein Aufreissen der Lackoberfläche	kein Aufreissen der Lackoberfläche

Cremeprüfung
Veränderung der Oberfläche	Keine Veränderung der Oberfläche	Keine Veränderung der Oberfläche
Gitterschnitt nach 3.7.1 < = 1	GT0	GT< 1
Kratzbeständigkeit nach 3.8	kein Aufreissen der Lackoberfläche	kein Aufreissen der Lackoberfläche

Parfümbeständigkeit Standardprüfung Hohl-/Flachglas
G1 Lösung auf beträufeltes Filtermedium. Nach 24 h Lagerungbei Raumtempertur wird das Filtermedium entfernt, mit feuchten Tuch abgewischt und Probe visuell beurteilt.	Keine Veränderung der Oberfläche	Keine Veränderung der Oberfläche
Kratzbeständigkeit nach PLN-Kr-1/01 Erichsen Prüfstab 318 Prüfspitze 1,00 mm Belastung 5 N	kein Aufreissen der Lackoberfläche	kein Aufreissen der Lackoberfläche

Kurze Figurenbeschreibung

[0042] Nachfolgend seien einzelne Ausführungsformen der Lackiervorrichtung der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

[0043] Darin zeigen:

Fig. 1a,b

eine schematische Darstellung zweier Lackiervorrichtungen aus dem Stand der Technik für Interieurbauteile im Nass/Nass Prozess (Fig. 1a) oder mit Zwischentrocknung nach Grundierung (Fig. 1b);

Fig. 2

eine schematische Darstellung einer Lackiervorrichtung für Kunststoffbauteile im Nass/Nass-Prozess;

Fig. 3

eine schematische Darstellung einer Lackiervorrichtung für Kunststoffbauteile mit Zwischentrocknung nach Grundierung;

Fig. 4

eine schematische Darstellung einer Lackiervorrichtung für Kunststoffbauteile im Nass/Nass-Prozess für Klarlacke;

Fig. 5

eine schematische Darstellung einer Lackiervorrichtung für Kunststoffbauteile mit Zwischentrocknung nach Grundierung für Klarlacke.

[0044] Fig. 1 zeigt zwei Lackiervorrichtungen aus dem Stand der Technik für Interieurbauteile aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) Copolymerisat, ABS-modifiziertes Polycarbonat (PC), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Mischungen daraus, im Nass/Nass Prozess, d.h. ohne Zwischentrocknung (Fig. 1 a) im Trockner 8, oder mit Zwischentrocknung nach Grundierung in der ersten Lackierkabine 6 (1 b).

[0045] In dieser üblichen Prozessfolge wird gemäß Fig. 1a der Dekorsoftlack in zwei Aufträgen nass in nass aufgebracht. Es erfolgt keine Zwischentrocknung, sondern lediglich ein Flash-Off für 7-10 Min bei 20° - 26°C und 55±5% relativer Feuchte.

[0046] In der ersten Lackierkabine 6 wird ein Primer mit oder ohne Zwischentrocknung zur Grundierung aufgetragen. In der zweiten Lackierkabine 11 erfolgt die Auftragung von 2K-Hydro-Decklack für Interieurfarben, Dekor, Soft und Effektlacke wie Metallic, Silber, Chrom, etc.

[0047] In beiden Fällen erfolgt eine alkalische Nassreinigung 1 als Äquivalent für zwei Entfettungszonen in zwei Spülzonen sowie anschließendem Spülen mit VE-(vollentsalztem) Wasser. Daran schließt sich eine Blaszone 2 mit einem Haftwassertrockner 3 an. Üblicherweise ist bei Kunststoffbauteilen, die nicht aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) Copolymerisat, ABS-modifiziertes Polycarbonat (PC), Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Mischungen daraus hergestellt sind, nach dem Haftwassertrockner 3 eine Aktivierungseinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen. Es folgt ein Durchfahrbereich 5 vor der ersten 6 und zweiten 11 Lackierkabine. Vor dem Durchfahrbereich 5 zur ersten Lackierkabine 6 befindet sich eine erste Kühlzone 4.

[0048] Beim üblichen Verfahren zum Zweischichtaufbau werden nun zwei Dekorsoftlacke nass in nass in der ersten 6 und zweiten 11 Lackierkabine aufgebracht, wobei zwischen den Lackierkabinen eine Kontrollzone 10 angeordnet ist, in der auch der Flash-Off stattfindet. Der zweiten Lackierkabine ist eine Abdunstzone 12 mit dem abschließenden Lacktrockner 13 angeordnet, in dem das vollständig beschichtete Substrat bei 80°C für 30 Min getrocknet wird. Nach Durchlaufen der abschließenden Kühlzone 14 gelangt das nunmehr lackierte Bauteil in den Ausfahrbereich 15 und weiterhin in die Teileabnahmekontrolle 17, sowie der Teileaufgabe 18 und dem Bestückungsbereich 19.

[0049] In der Prozessfolge gemäß Fig. 1b wird der Dekorsoftlack in zwei Aufträgen im Primer-Trockner 8, dem eine Abdunstzone 7 vorgeschaltet ist, nach Grundierung in der ersten Lackierkabine 6 (1 b) zwischengetrocknet. Auch hier ist zwischen den Lackierkabinen eine Kontrollzone 10 angeordnet, in der auch der Flash-Off stattfindet. Der zweiten Lackierkabine ist eine Abdunstzone 12 mit dem abschließenden Lacktrockner 13 nachgeschaltet, in dem das vollständig beschichtete Substrat bei 80°C für 30 Min getrocknet wird. Nach Durchlaufen der abschließenden Kühlzone 14 gelangt das nunmehr lackierte Bauteil in den Ausfahrbereich 15 und weiterhin in die Teileabnahmekontrolle 17, sowie der Teileaufgabe 18 und dem Bestückungsbereich 19.

[0050] Für PP-/TPO-Substrate sind im Stand der Technik keine Direktlackierungen ohne Aktivierung möglich. Auch für den Einsatz wässriger Primer ist derzeit eine Aktivierung zwingend erforderlich. Die nachfolgend beschriebenen Lackieranlagen stellen eine vorrichtungsseitige Lösung dieses Problems dar.

[0051] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Lackiervorrichtung für Kunststoffbauteile, insbesondere Interieurbauteile, enthaltend Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastischen Polyolefinen (TPO) oder Mischungen daraus im Nass/Nass-Prozess. Es erfolgt keine Zwischentrocknung 8, sondern lediglich ein Flash-Off für 7-10 Min bei 20° - 26°C und 55±5% relativer Feuchte.

[0052] Als Substrate werden PP, TPO ohne Aktivierung, gegebenenfalls in Verbindung mit ABS, ABS mod., PC ABS, PC oder PMMA verwendet. Die Verfahrenskombination aus 1K oder 2K-Lösemittel- und/oder Hydroprimer und/oder UV/2K-Dualcureprimer mit UV/ 2K-Dualcure Hydrolacksystemen auf Substraten aus PP und TPO kann, auch im Verbund mit ABS, ABS mod. PC, PC ABS, PC, PMMA für sämtliche lackierten Interieurbauteile erfolgen. Eine aufwändige und kostenintensive Aktivierungseinheit, z.B. mit Beflammung oder Plasma ist nicht erforderlich. Damit entfallen nicht nur Investitionskosten für die Aktivierungseinheiten beim Um- oder Aufrüsten bestehender Lackieranlagen, sondern auch die mit den Aktivierungseinheiten (Beflammung, Plasma) verbundenen Brandschutzmaßnahmen und Betriebskosten.

[0053] Auch bei den erfindungsgemäßen UV-Hydro Dualcure-Lackaufbauten kann der Lackierprozess grundsätzlich "nass in nass" (Fig. 2) oder mit Zwischentrocknung im Primer-Trockner 8 (Fig. 3) der haftvermittelnden Schicht erfolgen. Zusätzlich erfolgt ein Flash-Off für 7-10 Min bei 24° - 26°C und 55±5% relativer Feuchte.

[0054] Im Unterschied zur Anlage gemäß Fig. 1 a,b wird nunmehr die haftvermittelnde UV/2K Dualcure-Hydroprimer/Grundierung oder ein 2K-Hydroprimer in der ersten Lackierkabine 6 aufgetragen.

[0055] In der zweiten Lackierkabine 11 erfolgt der Auftrag der UV/2K Dualcure - Hydrobasislacke für Interieurfarben, Dekor, Soft und Effektlacke wie Metallic, Silber, Chrom, etc.

[0056] Vorrichtungsseitig weisen Vorrichtungen gegenüber dem Stand der Technik zusätzlich eine UV-Strahlereinheit 16 auf, welche bevorzugt im Anlagenbereich zwischen der abschließenden Kühlzone 14 und dem Ausfahrbereich 15 angeordnet ist.

[0057] Die Lackiervorrichtung zur Herstellung eines beschichteten Substrats zeichnet sich somit insbesondere durch die Kombination aus einer Wascheinrichtung zur alkalischen Nassreinigung 1 des nicht-aktivierten Substrats, einen nachgeordneten Haftwassertrockner 3 mit Kühlzone 4, einer ersten Lackiereinrichtung 6 zum Auftragen eines ersten Beschichtungsmittels und eine nachgelagerte zweite Lackiereinrichtung 11 zum Auftragen eines zweiten Beschichtungsmittels, welches wenigstens einen durch Dual-Cure härtenden Hydrolack aufweist, aus. Dabei ist eine Zwischentrocknungs- und/oder Abdunstzone 7, 8 zwischen der ersten Lackiereinrichtung und der zweiten Lackiereinrichtung angeordnet sowie eine der zweiten Lackiereinrichtung 11 nachgelagerte Bestrahlungseinheit 16 mit aktinischer Strahlung.

[0058] Fig. 4 zeigt, analog zu Fig. 2, eine schematische Darstellung einer Lackiervorrichtung im Nass/Nass-Prozess für Klarlacke.

[0059] Bei den UV-Hydro-Dualcure-Klarlackaufbauten kann der Lackierprozess grundsätzlich auch "nass in nass" (Fig. 4) oder als Zweischichtaufbau mit Zwischentrocknung 8 (Fig. 5) der haftvermittelnden Schicht erfolgen. Bei Zwischentrocknung 8 erfolgt ebenfalls ein Flash-Off für 7-10 Min bei 24° - 26°C und 55+5% relativer Feuchte.

[0060] In der ersten Lackierkabine 6 wird ein haftvermittelnder UV-Hydrobasislack in Schwarz, Metallic-wässrig, etc. (Interieurfarben, Dekor, Comfort, Soft und Effektlacke wie Metallic, Silber, Chrom) aufgetragen. Anschließend erfolgt in der zweiten Lackierkabine 11 der Auftrag des UV-Hydro-Klarlacks, z.B. matt, seidenmatt oder hochglänzend.

[0061] Als UV-Strahler für UV/2K-Dualcure-Hydrobasislacke (Dekor, Soft, Comfort mattiert mit Effekt und Interieurfarben) kommen vorzugsweise eisendotierte Strahler, für Klarlacksysteme quecksilberdotierte UV-Strahler in Frage.

Bezugszeichenliste

[0062] 

1

- Nassreinigung

2

- Blaszone

3

- Haftwassertrockner

4

- Kühlzone 1

5

- Durchfahrbereich vor Lackierung

6

- Lackierkabine 1

7

- Abdunstzone 1

8

- Trockner Primer

9

- Kühlzone 2

10

- Kontrollzone

11

- Lackierkabine 2

12

- Abdunstzone 2

13

- Trockner Lack

14

- Kühlzone 3

15

- Ausfahrbereich

16

- UV-Strahlereinheit

17

- Teileabnahme/Kontrolle

18

- Teileaufgabe

19

- Bestückung des Schlittens

20

- Start/Ende

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substrats durch Auftragen wenigstens eines Beschichtungsmittels auf das Substrat, das einen Kunststoff beinhaltet, welcher ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), thermoplastischen Polyolefinen (TPO) oder Mischungen daraus, gekennzeichnet durch

a- Nassreinigen des unbehandelten Substrats;

b- Auftragen eines ersten Beschichtungsmittels, wobei die Oberfläche des Substrats vor dem Auftragen des ersten Beschichtungsmittels nicht aktiviert wird;

c- Zwischentrocknung oder Nass/Nass-Behandlung des mit dem ersten Beschichtungsmittel beschichteten Substrats;

d- Auftragen eines zweiten Beschichtungsmittels, welches thermisch und durch aktinische Strahlung (Dual-Cure) härtbar ist und wenigstens einen UV-2K-Dualcure-Hydrolack enthält;

e- Erwärmen oder Trocknen des beschichteten Substrats, wobei eine Polyaddition erfolgt;

f- Bestrahlen des beschichteten Substrats mit aktinischer Strahlung, wobei eine Polymerisation ausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Beschichtungsmittel wenigstens einen Hydroprimer oder einen Lösemittelprimer enthält.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Beschichtungsmittel und/oder das zweite Beschichtungsmittel wenigstens ein UV-Adsorptionsmittel enthalten.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Beschichtungsmittel und/oder das zweite Beschichtungsmittel wenigstens einen Haftzusatz oder ein Bindemittel enthalten.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Beschichtungsmittel eine Schichtdicke von 10-30 µm, bevorzugt 15 µm und/oder das zweite Beschichtungsmittel eine Schichtdicke von 3-20 µm aufweist.

Claims

1. Method for producing a coated substrate by applying at least one coating composition to the substrate, which comprises a plastic selected from a group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), thermoplastic polyolefins (TPO) or mixtures thereof,
characterized by

a - wet cleaning of the untreated substrate;

b - application of a first coating composition, with the surface of the substrate not being activated before the application of the first coating composition;

c - intermediate drying or wet-on-wet treatment of the substrate coated with the first coating composition;

d - application of a second coating composition, which is curable thermally and by actinic radiation (dual cure) and comprises at least one UV 2K dual-cure water-based varnish;

e - heating or drying of the coated substrate, with a polyaddition taking place;

f - irradiation of the coated substrate with actinic radiation, with a polymerization being triggered.

2. Method according to Claim 1, characterized in that the first coating composition comprises at least one water-based primer or one solvent-based primer.

3. Method according to either of Claims 1 and 2,
characterized in that
the first coating composition and/or the second coating composition comprise at least one UV adsorber.

4. Method according to any of Claims 1 to 3, characterized in that
the first coating composition and/or the second coating composition comprise at least one adhesion additive or one binder.

5. Method according to any of Claims 1 to 4, characterized in that
the first coating composition has a film thickness of 10-30 µm, preferably 15 µm, and/or the second coating composition has a film thickness of 3-20 µm.

Revendications

1. Procédé pour la fabrication d'un substrat revêtu par application d'au moins un agent de revêtement sur le substrat, qui comporte un matériau synthétique, qui est choisi dans un groupe constitué par le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), les polyoléfines thermoplastiques (TPO) ou leurs mélanges, caractérisé par

a le nettoyage par voie humide du substrat non traité ;

b l'application d'un premier agent de revêtement, la surface du substrat n'étant pas activée avant l'application du premier agent de revêtement ;

c le séchage intermédiaire ou traitement humide/humide du substrat revêtu par le premier agent de revêtement ;

d l'application d'un deuxième agent de revêtement, qui est durcissable par voie thermique et par un rayonnement actinique (double durcissement - Dual-Cure) et qui contient au moins une laque aqueuse Dual-cure à 2 composants UV ;

e le chauffage ou le séchage du substrat revêtu, une polyaddition ayant lieu ;

f l'irradiation du substrat revêtu par un rayonnement actinique, une polymérisation étant déclenchée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier agent de revêtement contient au moins un apprêt aqueux ou un apprêt en solvant.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le premier agent de revêtement et/ou le deuxième agent de revêtement contien(nen)t au moins un adsorbant des UV.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier agent de revêtement et/ou le deuxième agent de revêtement contien(nen)t au moins un additif d'adhérence ou un liant.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier agent de revêtement présente une épaisseur de couche de 10-30 µm, de préférence de 15 µm et/ou le deuxième agent de revêtement présente une épaisseur de couche de 3-20 µm.

Zeichnung