<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Lackieren eines Werkstückes durch ein elektrophoretisches Abscheiden von Lack auf dem Werkstück, wobei auf dem Werkstück in unterschiedlichen Lackbädem wenigstens zwei Lackschichten unmittelbar aufeinander unter einer vorgegebenen Gleichspannung elektrophoretisch abgeschieden und dann gemeinsam eingebrannt oder getrocknet werden.
Bei elektrophoretischen Lackierungen wird das zu lackierende, elektrisch leitfähige Werkstück in Abhängigkeit von der Polarität der Ladung der dispergierten Lackteilchen als Anode oder Kathode in ein Lackbad eingebracht, wo die Beschichtung des Werkstückes durch die Einwirkung eines zwischen dem Werkstück und einer weiteren Elektrode, beispielsweise der Badwandung, angelegten elektrischen Feldes erfolgt. Da der für die Lackabscheidung massgebende Stromfluss durch das Lackbad zwischen den Elektroden durch die sich auf dem Werkstück abscheidende Lackschicht zunehmend verringert wird, nimmt die Abscheiderate mit grösser werdender Dicke der abgeschiedenen Lackschicht rasch ab, so dass sich eine natürliche, von der angelegten Gleichspannung abhängige und über die Grösse dieser Gleichspannung einstellbare Begrenzung der abscheidbaren Schichtstärke ergibt.
Nach der Beschichtung wird das Werkstück dem Lackbad entnommen und nach einer Vortrocknung je nach Lackart entweder zum Einbrennen der Lackschicht einem Brennofen zugeführt oder zum Trocknen der Lackschicht einer entsprechenden UVBestrahlung ausgesetzt. Die bekannten, für eine elektrophoretische Beschichtung geeigneten Lacke unterscheiden sich in Abhängigkeit von der Polarität der Ladung der dispergierten Lackteilchen insbesondere hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, ihrer Oberfläche und ihres Anwendungsgebietes zum Teil erheblich voneinander, so dass z. B. eine geringe Rissanfälligkeit nur mit einer verminderten Abriebfestigkeit erkauft werden kann oder ein Metallic-Lack zwangsläufig mit einer rauhen Oberfläche verbunden ist.
Obwohl sich die für eine Elektrophorese eignenden Lacke im allgemeinen gut pigmentieren lassen, ergibt sich ausserdem bei der Notwendigkeit, verschiedene Farben zur Verfügung zu haben, ein erheblicher Aufwand, weil für jede Farbe ein eigenes Lackbad mit den für das Elektrophoreseverfahren erforderlichen Einrichtungen bereitgestellt werden muss.
Um eine Werkstückbeschichtung zu erhalten, die aus unterschiedlichen Eigenschaften zweier Lackschichten kombinierte Eigenschaften aufweist, ist es bereits bekannt (Patent Abstracts of Japan, Sektion C, Nr. 2-25 595, Nr. 63-266 097, Nr. 1-92 396 und Nr. 6-173089), auf einem Werkstück zwei unterschiedliche Lackschichten kathodisch abzuscheiden und dann gemeinsam einzubrennen oder zu trocknen. Trotz der zweischichtigen Lackabscheidung bleiben jedoch die möglichen Variationsbereiche Insbesondere hinsichtlich der Abriebfestigkeit beschränkt, weil die Elastizität und Rissneigung der Lackschichten im wesentlichen vorgegeben sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine elektrophoretische Lackabscheidung zu ermöglichen, die eine hohe Abriebfestigkeit mit einer geringen Rissanfättigkeit verbindet.
Ausgehend von einem Verfahren zum Lackieren eines Werkstückes der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass zunächst wenigstens eine elastische Lackschicht kathodisch und dann zumindest eine härtere Lackschicht anodisch abgeschieden werden.
Durch die höhere Elastizität von kathodisch abgeschiedenen Lacken, die eine Grundschicht bilden, kann die Biegefestigkeit der gesamten Lackierung deutlich gesteigert und dementsprechend die Rissanfällig- keit der gesamten Lackierung herabgesetzt werden, obwohl die Deckschicht aus einem anodisch abgeschiedenen Lack eine im Vergleich zur kathodisch abgeschiedenen Lackschicht erheblich geringere Elastizität aufweist. Demzufolge kann die hohe Abriebfestigkeit der anodisch abgeschiedenen Deckschicht der Lackierung ausgenützt werden, ohne die sonst damit verbundene Rissanfälligkeit in Kauf nehmen zu müssen. Bei einer geforderten Schichtdicke der Gesamtlackierung können ja die Dicken der Einzelschichten entsprechend klein gehalten werden.
Die mit dem elektrophoretischen Aufbringen von wenigstens zwei unterschiedlichen Lackschichten verbundenen Vorteile bleiben bei einerseits kathodisch und anderseits anodisch abgeschiedenen Lackschichten erhalten.
Das mehrschichtige Abscheiden von einerseits kathodisch und anderseits anodisch abzuscheidenden Elektrophoreselacken auf einem Werkstück kann trotz der spannungsabhängigen Begrenzung der abscheidbaren Schichtdicke dadurch in einfacher Weise ermöglicht werden, dass jede folgende Lackschicht auf die vorhergehende Lackschicht unter einer Gleichspannung abgeschieden wird, die in Abhängigkeit von der abzuscheidenden Schichtdicke grösser als die für die Abscheidung der vorhergehenden Lackschicht aufgebrachte Gleichspannung gewählt wird, so dass die Dicke jeder Schicht wieder über die in dem jeweiligen Lackbad eingesetzte Gleichspannung gesteuert und eingestellt werden kann.
In bestimmten Fällen bedarf es allerdings keiner mit jeder Schicht fortschreitenden Erhöhung der Elektrodenspannung, dann nämlich, wenn die nachfolgende Schicht aus einem Lackbad abgeschieden wird, dessen elektrischer Widerstand entsprechend geringer als das des vorhergehenden Lackbades ist, um einen aufgrund der wirksamen
Restspannung für das elektrophoretische Abscheiden ausreichenden Badstrom sicherzustellen.
<Desc/Clms Page number 2>
Weisen die nacheinander zum Einsatz kommenden Lackbäder eine unterschiedliche Pigmentierung auf, so ergibt sich für diese zwei- oder mehrschichtige Lackierung eine Mischfarbe, die von den Farben der Pigmente der einzelnen Schichten und deren Dicke abhängt. Durch das mehrschichtige Abscheiden unterschiedlich pigmentierter Elektrophoreselacke kann somit aus wenigen Grundfarben eine vielfältige Farbpalette zur Verfügung gestellt werden, was den Aufwand für ein Lackieren mit mehreren Farben erheblich herabsetzt, weil eben nur Lackbäder für die zum Mischen benötigten Grundfarben vorgesehen werden müssen. So kann beispielsweise ein Elektrophoreselack zum anodischen Abscheiden, der sich besonders einfach pigmentieren lässt, in drei getrennten Bädern mit den Grundfarben Rot, Blau und Gelb pigmentiert werden.
Um ein Werkstück violett lackieren zu können, wird es nach dem kathodischen Abscheiden einer Lackgrundschicht zunächst in dem roten Lackbad mit einer Spannung von z. B. 40 V und dann in dem blauen Lackbad mit einer Spannung von z. B. 60 V beschichtet. Für eine anthrazite Farbgebung ist das Werkstück zusätzlich z. B. bei 80 V im gelben Lackbad zu beschichten. In ähnlicher Weise erhält man eine grüne Lackierung des Werkstückes, wenn dieses vorerst im blauen Lackbad unter 40 V und dann im gelben Lackbad bei 60 V beschichtet wird. Mit einem solchen Vorgehen können jedoch nicht nur grundsätzliche Farbmischungen erstellt, sondern Innerhalb dieser Farbmischungen noch sehr feine Farbabstufungen erzielt werden, und zwar durch eine Veränderung der einzelnen Schichtdicken aufgrund einer entsprechenden Wahl der jeweiligen Gleichspannung.
Mit einer Deckschicht aus einem anodisch abgeschiedenen Glanzlack kann die Oberfläche der Gesamtlackierung entsprechend gestaltet werden. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit elektrophoretisch abgeschiedenen Metallic-Lacken von Bedeutung, die zur Ausbildung einer rauhen Oberfläche neigen. Der diese Metallic-Lackschicht abdeckende Glanzlack kann dabei transparent oder aber auch pigmentiert eingesetzt werden.
Da sich für die Lackierung metallisierter Kunststoffwerkstücke nur glänzende, kathodisch abscheidende Elektrophoreselacke eignen, die unter einer UV-Bestrahlung aushärten, konnten solche Werkstücke nicht matt durch ein Elektrophoreseverfahren lackiert werden. Mit dem erfindungsgemässen Lackierverfahren wird dies möglich, weil auf die Grundschicht aus Glanzlack eine Schicht eines Mattlackes abgeschieden werden kann, der dann die Oberfläche der Lackierung bestimmt. Darüber hinaus ergibt sich die vorteilhafte Möglichkeit, den Mattheitsgrad der Oberfläche beliebig einzustellen, weil ja auf jeden Glanzlack eine Mattlackschichte abgeschieden werden kann, deren über die angelegte Gleichspannung steuerbare Dicke den Mattheitsgrad bestimmt.
So ergibt beispielsweise eine aus einem bei 90V abgeschiedene Grundschicht aus einem Glanzlack mit einer bei 150V abgeschiedenen Deckschicht aus einem Mattlack eine matte Oberfläche, während die Oberfläche einer Lackierung aus einer bei 120V abgeschiedenen Glanzlackschicht mit einer bei 150V abgeschiedenen Mattlackabdeckung einen wegen der geringeren Dicke der Mattlackschicht geringeren Mattheitsgrad aufweist, der im allgemeinen als seidenmatt bezeichnet wird.