DE102004026423A1

DE102004026423A1 - Integriertes Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem und seine Verwendung für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate

Info

Publication number: DE102004026423A1
Application number: DE200410026423
Authority: DE
Inventors: Hubert Dr. Baumgart; Thomas Semmelmann; Maria Wehner
Original assignee: BASF Coatings GmbH
Current assignee: BASF Coatings GmbH
Priority date: 2004-05-29
Filing date: 2004-05-29
Publication date: 2005-12-22
Also published as: JP2008501051A; MXPA06011794A; CA2563924A1; WO2005116117A1; EP1761588A1; CN1961029B; CN1961029A

Abstract

Integriertes Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem, das zwei Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) umfasst, die überwiegend oder ganz aus denselben Bestandteilen bestehen und jeweils zwei getrennt voneinander gelagerte Komponenten umfassen, wobei DOLLAR A (I) eine Komponente DOLLAR A (i.1) isocyanatreaktive funktionelle Gruppen und DOLLAR A (i.2) reaktive funktionelle Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierende Bindung, DOLLAR A (i.3) flexibilisierende Struktureinheiten, die als Bestandteile dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen, und/oder DOLLAR A (i.4) hart machende Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, DOLLAR A enthält und DOLLAR A (II) eine Komponente DOLLAR A (ii.1) freie Isocyanatgruppen, DOLLAR A (ii.2) reaktive funktionelle Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierende Bindung, und DOLLAR A (ii.3) flexibilisierende Struktureinheiten, die als Bestandteile dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen, und/oder DOLLAR A (ii.4) hart machende Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, DOLLAR A enthält, DOLLAR A und wobei das Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem (B) DOLLAR A (a) insgesamt einen niedrigeren Gehalt an reaktiven ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues integriertes Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des neuen integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystems für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate mit Dual-Cure-Beschichtungsstoffen. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung komplex geformte dreidimensionale Substrate, die unter Verwendung des neuen integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystemsinnen und außen beschichtet worden sind.
Die hochwertige Beschichtung oder Lackierung komplex geformter dreidimensionaler Substrate wie Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere PKW-Karosserien ist naturgemäß aufwändig und wirft zahlreiche technische Probleme auf. So bestehen die farb- und/oder effektgebenden Lackierungen von Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere PKW-Karosserien, heute vorzugsweise aus mehreren Lackschichten, die übereinander appliziert werden und unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.

Beispielsweise werden nacheinander eine elektrisch abgeschiedene Elektrotauchlackierung (ETL) als Grundierung, eine Füllerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung, eine Basislackierung und eine Klarlackierung auf ein Substrat aufgebracht. Hierbei dient die ETL insbesondere dem Korrosionsschutz des Blechs. Sie wird von der Fachwelt häufig auch als Grundierung bezeichnet. Die Füllerlackierung dient der Abdeckung von Unebenheiten des Untergrundes und gewährt aufgrund ihrer Elastizität die Steinschlagbeständigkeit. Gegebenenfalls kann die Füllerlackierung noch zur Verstärkung des Deckvermögens und zur Vertiefung des Farbtons der Lackierung dienen. Die Basislackierung steuert die Farben und/oder die optischen Effekte bei. Die Klarlackierung dient der Verstärkung der optischen Effekte und dem Schutz der Lackierung vor mechanischer und chemischer Schädigung. Basislackierung und Klarlackierung werden häufig auch zusammenfassend als Decklackierung bezeichnet. Ergänzend wird noch auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seiten 49 und 51, „Automobillacke" verwiesen. Im Folgenden werden diese mehrschichtigen Lackierungen als farbund/oder effektgebende Mehrschichtlackierungen bezeichnet.

Neuerdings werden insbesondere die Klarlackierungen aus Klarlacken hergestellt, die thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbar sind. Unter aktinischer Strahlung ist hier und im Folgenden elektromagnetische Strahlung, wie nahes Infrarot, sichtbares Licht, UV-Strahlung oder Röntgenstrahlung oder Gammastrahlung, insbesondere UV-Strahlung, und Korpuskularstrahlung, wie Elektronenstrahlung, Protonenstrahlung, Alphastrahlung, Betastrahlung oder Neutronenstrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung, zu verstehen. Die kombinierte Härtung durch Hitze und aktinische Strahlung wird von der Fachwelt auch als Dual-Cure bezeichnet.

Dual-Cure-Beschichtungsstoffe, insbesondere Dual-Cure-Klarlacke, weisen den wesentlichen Vorteil auf, dass sie auch in den Schattenzonen komplex geformter dreidimensionaler Substrate, wie Karosserien, Radiatoren oder elektrische Wickelgüter, auch ohne optimale, insbesondere vollständige, Ausleuchtung der Schattenzonen mit aktinischer Strahlung Beschichtungen liefern, deren anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil an das der Beschichtungen außerhalb der Schattenzonen heranreicht. Dadurch werden die in den Schattenzonen befindlichen Beschichtungen auch nicht mehr so leicht durch mechanische und/oder chemische Einwirkung geschädigt, was beispielsweise in der Linie beim Einbau weiterer Bestandteile von Kraftfahrzeugen in die beschichteten Karosserien eintreten kann.

Andererseits kann die Härtung mit aktinischer Strahlung eine unvollständige thermische Härtung kompensieren, wenn beispielsweise die Dual-Cure-Beschichtungsstoffe wegen der Temperaturempfindlichkeit der beschichtete Substrate nicht auf die für den raschen Ablauf der thermischen Vernetzungsreaktionen notwendigen Temperaturen erhitzt werden dürfen.

Dual-Cure-Beschichtungsstoffe und ihre Verwendung zur Herstellung hochwertiger farb- und/oder effektgebender Mehrschichtlackierungen sind beispielsweise aus den Patentanmeldungen DE 42 15 070 A1 , DE 198 18 735 A1 , DE 199 08 018 A1 , DE 199 30 665 A1 , DE 199 30 067 A1 , DE 199 30 664 A1 , DE 199 24 674 A1 , DE 199 20 799 A1 , DE 199 58 726 A1 , DE 199 61 926 A1 , DE 100 42 152 A1 , DE 100 47 989 A1 , DE 100 55 549 A1 , DE 101 29 970 A1 , DE 102 02 565 A1 , DE 102 04 114 A 1 , EP 0 928 800 A1 oder EP 0 952 170 A1 oder dem Patent DE 101 29 660 C1 bekannt.

Bei allen Vorteilen, die die Dual-Cure-Beschichtungsstoffe zweifelsohne bieten, treten in der Praxis bei der Beschichtung oder Lackierung der sehr komplex geformten PKW-Karosserien doch immer wieder Probleme auf. So ist häufig eine im oben genannten Sinne ausreichende Bestrahlung der Schattenzonen, beispielsweise unter der Heckklappe und der Motorhaube sowie im Bereich der Türschweller, des Kofferraums und der Türinnenseiten und der Fensterinnenseiten, selbst bei weitem Aufstellen von Türen, Klappen und Hauben nicht in dem gewünschten Maße möglich. Ein ausreichendes anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil muss daher in den Schattenzonen über die thermische Vernetzung eingestellt bzw. erzwungen werden, was aber zu Problemen führen kann, insbesondere wenn Karosserieanbauteile aus Kunststoff mitlackiert werden sollen, die keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden dürfen. Anders gesagt: es ergibt sich das Problem, dass die thermische Vernetzung die Defizite einer nicht ausreichenden Strahlenhärtung doch nicht in dem erforderlichen Ausmaß kompensieren kann.

Eine denkbare Lösung dieses Problems ist, einen speziellen Beschichtungsstoff für den Innenbereich (Innenlack) zu verwenden, der im Sinne einer thermischen Vernetzung besonders reaktiv ist. Hochreaktive Beschichtungsstoffe dieser Art sind seit langem bekannt und enthalten üblicherweise Bindemittel mit isocyanatreaktiven Gruppen und als Vernetzungsmittel Polyisocyanate (Zweikomponentensysteme). Hierdurch könnte erreicht werden, dass das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der Beschichtung in den Schattenzonen das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der Beschichtung in den Bereichen, die mit einer ausreichenden Strahlendosis und thermisch gehärtet worden sind, erreicht.

Es hat sich aber gezeigt, dass dann in den Bereichen der Karosserien, in denen Innenlack und Außenlack, d. h. der Beschichtungsstoff für den Außenbereich, überlappen, schwerwiegende Lackstörungen auftreten. Diese werden insbesondere durch Unverträglichkeit von Innenlack und Außenlack bei der Nass-in-nass-Applikation hervorgerufen. Diese Unverträglichkeit bewirkt, dass die Spritznebel des einen Lacks von dem Nassfilm des anderen Lacks nicht aufgenommen werden.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein neues integriertes Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern das die Beschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserien, speziell PKW-Karosserien, im Innen- und Außenbereich problemlos gestattet und eine Beschichtung liefert, die auch im Innenbereich ein anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil aufweist, das an das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der Beschichtung im Außenbereich, die mit einer ausreichenden Strahlendosis gehärtet werden konnte, zumindest heranreicht. Dabei sollen in den Bereichen, in denen die Beschichtung des Innenbereichs (Innenlackierung) in die des Außenbereichs (Außenlackierung) übergeht, keine Störungen der Beschichtung (Lackstörungen) mehr auftreten.

Demgemäß wurde das neue integrierte Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem gefunden, das mindestens zwei Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) umfasst, die überwiegend oder ganz aus denselben Bestandteilen bestehen und jeweils mindestens zwei getrennt voneinander gelagerte Komponenten umfassen, wobei

(I) mindestens eine Komponente (i.1) isocyanatreaktive funktionelle Gruppen und (i.2) reaktive funktionelle Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung, (i.3) flexibilisierende Struktureinheiten, die als Bestandteile dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen, und/oder (i.4) hart machende Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, enthält und
(II) mindestens eine Komponente (ii.1) freie Isocyanatgruppen, (ii.2) reaktive funktionelle Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung und (ii.3) flexibilisierende Struktureinheiten, die als Bestandteile dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen, und/oder (ii.4) hart machende Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, enthält und wobei das Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem (B) (a) insgesamt einen niedrigeren Gehalt an reaktiven funktionellen Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung, und/oder (b) insgesamt einen höheren Gehalt an hart machenden Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, als das Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem (A) aufweist.

Im Folgenden wird das neue integrierte Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem als »erfindungsgemäßes System« bezeichnet.

Außerdem wurde die neue Verwendung des erfindungsgemäßen Systems für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate gefunden, die im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.

Des Weiteren wurde das neue Verfahren für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate gefunden, das die erfindungsgemäße Verwendung umfasst und bei dem man

(1) jeweils mindestens einen Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A) und (B) aus jeweils mindestens einem Dual-Cure-Mehrkomponentensystem (A) und (B) durch Vermischen von jeweils mindestens einer Komponente (I) und (II) und Homogenisieren der resultierenden Mischung herstellt und
(2) die Außenseite des dreidimensionalen Substrats mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A) und die Innenseite des dreidimensionalen Substrats mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (B) beschichtet, wonach man
(3) die resultierenden Beschichtungen thermisch und mit aktinischer Strahlung härtet, wodurch die Innen- und Außenbeschichtung resultieren.

Im Folgenden wird das neue Verfahren für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.

Weitere Erfindungsgegenstände gehen aus der Beschreibung hervor.

Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems, der erfindungsgemäßen Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden konnte.

Insbesondere war es überraschend, dass das erfindungsgemäße System die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufwies, sondern im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung die Beschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate, insbesondere Kraftfahrzeugkarosserien, speziell PKW-Karosserien, im Innen- und Außenbereich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren problemlos gestattete und Beschichtungen lieferte, die auch im Innenbereich ein anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil aufwiesen, das an das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der Beschichtungen im Außenbereich, die mit einer ausreichenden Strahlendosis gehärtet werden konnten, zumindest heranreichte. Dabei taten in den Bereichen, in denen die Beschichtungen des Innenbereichs (Innenlackierung) in die des Außenbereichs (Außenlackierung) übergingen, keine Störungen der Beschichtungen (Lackstörungen) mehr auf.

Das erfindungsgemäße System umfasst mindestens zwei, insbesondere zwei, Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B), insbesondere Dual-Cure-Zweikomponentensysteme (A) und (B).

Die Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) bestehen überwiegend oder ganz aus denselben Bestandteilen. »Überwiegend« bedeutet dabei, dass sich die Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) höchstens in drei und bevorzugt höchstens in zwei Bestandteilen und insbesondere nur in einem Bestandteil voneinander unterscheiden.

Jedes der Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) umfasst mindestens zwei, insbesondere zwei, Komponenten (I) und (II), die bis zur Herstellung der Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (A) und (B) im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung getrennt voneinander gelagert werden.

Bei jedem Dual-Cure-Mehrkomponentensystem (A) und (B) enthält die mindestens eine, insbesondere die eine, Komponente (I) isocyanatreaktive funktionelle Gruppen (i.1), die vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus Hydroxylgruppen, Thiolgruppen und primären und sekundäre Aminogruppen, insbesondere Hydroxylgruppen, ausgewählt werden.

Außerdem enthält sie reaktive funktionelle Gruppen (i.2), die mindestens eine, insbesondere eine, mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung enthalten. Beispiele geeigneter mit aktinischer Strahlung aktivierbarer Bindungen und reaktiver funktioneller Gruppen (i.2), die sie enthalten sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , Seite 8, Absätze [0059] bis [0061] bekannt. Insbesondere werden Acrylatgruppen (i.2) eingesetzt.

Des Weiteren enthalten sie flexibilisierende Struktureinheiten (i.3), die als Bestandteile dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen. Beispiele geeigneter flexibilisierende Struktureinheiten (i.3) sind ebenfalls aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , Seite 8, Absatz [0064], bis Seite 9, Absatz [0072], bekannt.

Nicht zuletzt enthalten sie hart machende Struktureinheiten (i.4), die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen. Beispiele geeigneter hart machender Struktureinheiten (i.4) sind ebenfalls aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , Seite 9, Absatz [0079], bis Seite 10, Absatz [0085].

Die »dreidimensionalen Netzwerke« liegen in den duroplastischen Festkörpern der aus den Dual-Cure-Mehrkomponentensystemen (A) und (B) hergestellten Beschichtungen oder Lackierungen (A) und (B) vor und bilden den Hauptbestandteil oder den alleinigen Bestandteil dieser Beschichtungen oder Lackierungen (A) und (B). Die Glasübergangstemperaturen Tg der Beschichtungen oder Lackierungen (A) und (B) wird daher durch die stoffliche Zusammensetzung und Struktur der dreidimensionalen Netzwerke maßgeblich bestimmt. Die stoffliche Zusammensetzung und die Struktur der dreidimensionalen Netzwerke wiederum werden über die Auswahl der Bestandteile der Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) eingestellt.

Vorzugsweise enthält die Komponente (I) mindestens ein polymeres und/oder oligomeres Bindemittel; insbesondere enthält sie zwei oligomere und/oder polymere Bindemittel, wobei ein Teil oder alle der isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen (i.1) in dem Bindemittel oder den Bindemitteln enthalten sind.

Die Bindemittel können reaktive funktionelle Gruppen (i.2) enthalten. Vorzugsweise sind sie aber frei von diesen.

Das Bindemittel enthält Struktureinheiten (i.3) und (i.4) oder es besteht aus diesen. Die Struktureinheiten (i.3) und (i.4) werden dabei in einem Verhältnis verwendet, dass die Bindemittel nach ihrem Einbau in die dreidimensionalen Netzwerke zur Einstellung der gewünschten Glasübergangstemperatur Tg beitragen.

Beispiele geeigneter Bindemittel und die Mengen, in denen sie bevorzugt in den Komponenten (I) eingesetzt werden, sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , Seite 3, Absatz [0018], bis Seite 6, Absatz [0041], bekannt. Insbesondere werden (Meth)Acrylatcopolymerisate verwendet. Vorzugsweise weisen diese eine Glasübergangstemperatur von – 50 °C bis + 110, vorzugsweise – 30 bis + 80, bevorzugt – 15 bis + 70, besonders bevorzugt – 15 bis + 50, ganz besonders bevorzugt – 15 bis + 40 und insbesondere – 15 bis + 30 °C auf. Ihre Säurezahl richtet sich vor allem danach, ob sie in wässrigen erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffen eingesetzt werden sollen; vorzugsweise liegt die Säurezahl bei 5 bis 100 mg KOH/g. Ebenso kann ihr Gehalt an isocyanatreaktiven Gruppen, insbesondere Hydroxylgruppen, breit variieren; vorzugsweise liegt ihre Hydroxylzahl bei 20 bis 300, bevorzugt 30 bis 250, besonders bevorzugt 40 bis 200, ganz besonders bevorzugt 60 bis 190 insbesondere 80 bis 180 mg KOH/g.

Vorzugsweise enthält die Komponente (I) mindestens einen, insbesondere einen, niedermolekularen und/oder oligomeren Bestandteil, der mindestens eine reaktive funktionelle Gruppe (i.2) und vorzugsweise mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei und insbesondere mindestens vier reaktive funktionelle Gruppen (i.2) enthält. Darüber hinaus kann dieser Bestandteil noch mindestens eine, insbesondere eine isocyanatreaktive funktionelle Gruppe (i.1) enthalten. Bevorzugt sind die überwiegende Anteil oder alle der reaktiven funktionellen Gruppen (i.2) der Komponente (I) im dieser Bestandteil enthalten. Beispiele geeigneter Bestandteile dieser Art und die Mengen, in denen sie bevorzugt in den Komponenten (I) eingesetzt werden, sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , Seite 11, Absätze [0101] bis [0103] bekannt.

Darüber hinaus kann die Komponente (I) noch übliche und bekannte Lackadditive enthalten, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 1, Seite 12, Absatz [0123] beschrieben werden. Insbesondere werden strukturviskose Sag control agents (SCA), eingesetzt.

Des Weiteren kann die Komponente (I) auch noch übliche und bekannte Pigmente, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , Seite 11, Absatz (0104], bis Seite 12, Absatz [0121], beschrieben werden, enthalten. Insbesondere werden Nanopartikel eingesetzt.

Die Herstellung der Komponente (I) weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt durch Vermischen der vorstehend beschriebenen Bestandteile Vermischen und Homogenisieren der resultierenden Mischungen mit Hilfe üblicher und bekannter Mischverfahren und Vorrichtungen wie Rührkessel, Rührwerksmühlen, Extruder, Kneter, Ultraturrax, In-line-Dissolver, statische Mischer, Zahnkranzdispergatoren, Druckentspannungsdüsen und/oder Microfluidizer vorzugsweise unter Ausschluss von aktinischer Strahlung.

Bei jedem Dual-Cure-Mehrkomponentensystem (A) und (B) enthält die mindestens eine, insbesondere die eine, Komponente (II) freie Isocyanatgruppen (ii.1). Darüber hinaus kann sie in untergeordnetem Maße noch blockierte Isocyanatgruppen enthalten, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , der die Seiten 7 und 8 übergreifende Absatz [0058], beschrieben werden.

Außerdem enthält die Komponente (II) reaktive funktionelle Gruppen (ii.2), enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung. Beispiele geeigneter reaktiver funktioneller Gruppen (ii.2) sind die vorstehend beschriebenen reaktiven funktionellen Gruppen (i.2).

Des. Weiteren enthält die Komponente (II) flexibilisierende Struktureinheiten (ii.3), die als Bestandteil dreidimensionalen Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen. Beispiele geeigneter flexibilisierender Struktureinheiten (ii.3) sind die vorstehend beschriebenen Struktureinheiten (i.3).

Nicht zuletzt enthält die Komponente (II) hart machende Struktureinheiten (ii.4), die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen. Beispiele geeigneter hart machender Struktureinheiten (ii.4) sind die vorstehend beschriebenen Struktureinheiten (i.4).

Bevorzugt enthält die Komponente (II) mindestens einen Bestandteil, der zwingend die Merkmale (ii.1) und (ii.2) aufweist, oder er besteht hieraus.

Beispiele geeigneter Komponenten (II) und geeigneter Bestandteile der Merkmale (ii.1) und (ii.2), Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Mengen, in denen sie vorzugsweise in den Dual-Cure-Mehrkomponentensystemen (A) und (B) eingesetzt werden können, sind aus der deutschen Patentanmeldung DE 101 29 970 A1 , Seite 6, Absatz [0042], bis Seite 11, Absatz [0100], im Detail bekannt.

Darüber hinaus kann die Komponente (II) die vorstehend beschriebenen Lackadditive enthalten, sofern diese unter den Bedingungen der Herstellung, die Lagerung und der Verwendung der Komponente (II) nicht mit den Isocyanatgruppen (ii.1) reagieren.

Die Herstellung der Komponente (II) erfordert ebenfalls keine methodischen Besonderheiten, sondern es können die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren eingesetzt werden.

Für das erfindungsgemäße System ist es wesentlich, dass das Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem (B) insgesamt einen niedrigeren Gehalt an reaktiven funktionellen Gruppen (i.2) + (ii.2) und/oder insgesamt einen höheren Gehalt an hart machenden Struktureinheiten (i.4) + (ii.4) als das Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem (A) hat.

Das erfindungsgemäße System dient der Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate. Beispiele komplex geformter dreidimensionaler Substrate sind Karosserien von Fortbewegungsmitteln, inklusive mit Motorkraft und/oder Muskelkraft betriebene Fortbewegungsmittel, wie PKW, Nutzfahrzeuge, Omnibusse, Motorräder, Fahrräder, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Fluggeräte, und Teile hiervon, Bauwerke und Teile hiervon, Türe, Fenster, Möbel sowie mechanische, optische und elektronische Bauteile. Insbesondere dient das erfindungsgemäße System der Innen- und Außenbeschichtung von Kraftfahrzeugkarosserien, speziell PKW-Karosserien.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung werden aus den Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystemen (A) und (B) die Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (A) und (B) durch Vermischen der vorstehend beschriebenen Komponenten (I) und (II) und Homogenisieren der resultierenden Mischungen hergestellt.

Die resultierenden Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (A) und (B) sind vorzugsweise konventionelle, organische Lösemittel enthaltende Beschichtungsstoffe, wässrige Beschichtungsstoffe oder im Wesentlichen oder völlig lösemittel- und wasserfreie flüssige Beschichtungsstoffe (100%-Systeme).

Sie können zur Herstellung von deckenden Beschichtungen oder Lackierungen, wie Füllerlackierungen, Basislackierungen und Unidecklackierungen, eingesetzt werden. Insbesondere sind sie hervorragend zur Herstellung transparenter, ein- und mehrschichtiger Klarlackierungen, sowie von Klarlackierungen von mehrschichtigen, farbund/oder effektgebenden, elektrisch leitfähigen, magnetisch abschirmenden und/oder fluoreszierenden Beschichtungen insbesondere nach dem Nass-in-nass-Verfahren geeignet bei dem ein Basislack, insbesondere ein Wasserbasislack, auf die Oberfläche eines Substrats appliziert wird, wonach man die resultierende Basislackschicht, ohne sie auszuhärten, trocknet und mit einer Klarlackschicht überschichtet. Anschließend werden die beiden Schichten gemeinsam gehärtet.

Methodisch weist die Applikation der Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (A) und (B) keine Besonderheiten auf, sondern kann durch alle üblichen Applikationsmethoden, wie z.B. Spritzen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln oder Walzen erfolgen. Vorzugsweise werden Spritzapplikationsmethoden angewandt. Generell empfiehlt es sich, unter Ausschluss von aktinischer Strahlung zu arbeiten, um eine vorzeitige Vernetzung der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffe, -Klebstoffe und -Dichtungsmassen zu vermeiden.

Vorzugsweise wird dabei das erfindungsgemäße Verfahren angewandt. D. h., dass die Außenseite oder Bereiche der Außenseite des dreidimensionalen Substrats mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A) und die Innenseite oder Bereiche der Innenseite des dreidimensionalen Substrats mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (B) beschichtet werden. Anschließend werden die resultierenden, ungehärteten Beschichtungen (A) und (B) gegebenenfalls gemeinsam mit weiteren vorhandenen ungehärteten Beschichtungen thermisch und mit aktinischer Strahlung gehärtet, wodurch die integrierte Innen- und Außenbeschichtung oder integrierte Innen- Außenlackierung (B/A) resultiert Die Härtung selbst weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern kann mit Hilfe der in der deutschen Patentanmeldung DE 102 02 565 A1 , Seite 9, Absatz [0090], bis Seite 10, Absatz [0107], beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen durchgeführt werden.

Die resultierende erfindungsgemäße Innenbeschichtung oder Innenlackierung (B) ist hart und kratzfest, so dass sie beispielsweise bei dem weiteren Einbau oder Anbau von Kraftfahrzeugteilen nicht mehr beschädigt wird. Sie hat hervorragende optische Eigenschaften und eine sehr hohe Licht-, Chemikalien-, Wasser-, Schwitzwasser-, Witterungs- und Etch-Beständigkeit. Ihre Überlackierbarkeit ist hervorragend.

Die resultierende erfindungsgemäße Außenbeschichtung (A) ist hoch kratzfest und hart, so dass sie allen Anforderungen der Automobilhersteller und ihrer Kunden genügt. Insbesondere weist ihre aus dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A) hergestellte Klarlackierung einen Speichermodul E' im gummielastischen Bereich von mindestens 10^7,5 Pa und ein Verlustfaktor tan δ bei 20 °C von max. 0,1 auf, wobei der Speichermodul E' und der Verlustfaktor mit Hilfe der Dynamisch-Mechanischen Thermo-Analyse (DMTA) an freien Filmen mit einer Schichtdicke von 40 ± 10 μm gemessen worden sind (vgl. die deutsche Patentanmeldung DE 102 02 565 A1 ). Sie hat ebenfalls hervorragende optische Eigenschaften und eine sehr hohe Licht-, Chemikalien-, Wasser-, Schwitzwasser-, Witterungs- und Etch-Beständigkeit. Ihre Überlackierbarkeit ist hervorragend.

Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße integrierte Innen- und Außenlackierung (B/A) in den Bereichen, in denen Innenlackierung (B) und Außenlackierung (A) überlappen, frei von Lackstörungen, wie Stippen, Krater, Kocher oder Läufer.

Beispiele
Beispiel 1
Die Herstellung von integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystemen
Die Dual-Cure-Zweikomponentensysteme (A1) und (A2):
Für die Herstellung der integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsysteme zur Herstellung integrierter Innen- und Außenlackierungen (B/A) von PKW-Karosserien wurden zunächst die in der Tabelle 1 aufgeführten Dual-Cure-Zweikomponentensysteme (A1) und (A2) durch Vermischen der Bestandteile ihrer Komponenten (I) und (II) und Homogenisieren der resultierenden Mischungen (I) und (II) unter Ausschluss von UV-Strahlung hergestellt. Die jeweiligen Komponenten (I) und (II) wurden bis zu ihrer Verwendung getrennt voneinander gelagert. Tabelle 1: Die stoffliche Zusammensetzung der Dual-Cure-Zweikomponentensysteme (A1) bis (A5)
Komponente (I):

Komponente (II):
Die Dual-Cure-Zweikomponentensysteme (B1) bis (B5):
Für die Herstellung der integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsysteme zur Herstellung integrierter Innen- und Außenlackierungen (B/A) von PKW-Karosserien wurden zunächst die in der Tabelle 2 aufgeführten Dual-Cure-Zweikomponentensysteme (B1) bis (B5) durch Vermischen der Bestandteile ihrer Komponenten (I) und (II) und Homogenisieren der resultierenden Mischungen (I) und (II) unter Ausschluss von UV-Strahlung hergestellt. Die jeweiligen Komponenten (I) und (II) wurden bis zu ihrer Verwendung getrennt voneinander gelagert. Tabelle 2: Die stoffliche Zusammensetzung der Dual-Cure-Zweikomponentensysteme (B1) bis (B5)

a) Festkörper: 65 Gew.-%; Hydroxylzahl: 175 mg KOH/g; Glasübergangstemperatur: –21 °C;
b) Festkörper: 65 Gew.-%; Hydroxylzahl: 175 mg KOH/g; Glasübergangstemperatur: +11 °C;
c) SCA auf Harnstoffbasis gemäß Herstellbeispiel 3, Seite 11, Zeilen 41 bis 51, der DE 102 04 114 A1 (Festkörper: 59 Gew.-%);
d) Festkörper: 28,47 Gew.-%;
e) Festkörper: 100 Gew.-%;
f) handelsübliches Lichtschutzmittel der Firma Ciba Specialty Chemicals; Festkörper: 100 Gew.-%;
g) handelsübliches Lichtschutzmittel der Firma Ciba Specialtiy Chemicals; Festkörper: 85 Gew.-%;
h) handelsübliches Lackadditiv der Firma Byk Chemie; Festkörper: 52 Gew.-%
i) handelsüblicher Photoinitiator der Firma Ciba Specialty Chemicals; Festkörper: 50 Gew.-%;
j) handelsüblicher Photoinitiator der Firma BASF Aktiengesellschaft; Festkörper: 10 Gew.-%;
k) Roskydal^® UA VPLS 2337 der Firma Bayer AG (Basis: Trimeres Hexamethylendiisocyanat; Gehalt an Isocyanatgruppen: 12 Gew.-%; Festkörper: 100 Gew.-%;
l) Roskydal^® UA VP FWO 3003-77 der Firma Bayer AG auf der Basis des Trimeren von Isophorondiisocyanat (Festkörper: 70,5 Gew.-%; Gehalt an Isocyanatgruppen: 6,7 Gew.-%;
m) Polyisocyanat auf Basis von Isophorondiisocyanat (Desmodur^® N 3300 der Firma Bayer AG;
n) Isocyanatoacrylat auf Basis von 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat (Desmodur^® W der Firma Bayer AG) und 4-Hydroxybutylacrylat (Festkörper: 70 Gew.-%; Isocyanat-Äquivalentgewicht 724 g);

Die integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsysteme:
Jedes der vorstehend beschriebenen Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A1) oder (A2) konnte mit jedem der vorstehend beschriebenen Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (B1), (B2), (B3), (B4) oder (B5) zu einem integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem kombiniert werden, sodass insgesamt 10 solcher Systeme resultierten.
Beispiel 2
Die Beschichtung von PKW-Karosserien mit effektgebenden Mehrschichtlackierungen mit Klarlackierungen, die unter Verwendung der integrierten Dual-Cure-Beschichtungsstoffsysteme hergestellt wurden
Allgemeine Versuchsvorschrift:
Für die Innenlackierung von PKW-Karosserien unter der Heckklappe und der Motorhaube sowie im Bereich der Türschweller, des Kofferraums und der Türinnenseiten und der Fensterinnenseiten wurden kurz vor der Applikation aus den vorstehend beschriebenen Dual-Cure-Mehrkomponentensystemen (B1) bis (B5) (vgl. Beispiel 1, Tabelle 2) durch Vermischen der jeweiligen Komponenten (I) und (II) in den folgenden Mischungsverhältnissen (I)/(II) (Gew.-%) die Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (B1) bis (B5) hergestellt: (B1): 100/111; (B2): 100/111; (B3): 100/91; (B4): 100/89; (B5): 100/89.
Für die Außenlackierungen von PKW-Karosserien wurden kurz vor der Applikation aus den vorstehend beschriebenen Dual-Cure-Zweikomponentensystemen (A1) und (A2) (vgl. Beispiel 1, Tabelle 1) durch Vermischen der jeweiligen Komponenten (I) und (II) in den folgenden Mischungsverhältnissen (I)/(II) (Gew.-%) die Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (A1) und (A2) hergestellt: (A1): 100/67; können Schreiben (A2): 100/65.
PKW-Karosserien, die mit einer üblichen und bekannten Elektrotauchlackierung und einer üblichen und bekannten Füllerlackierung beschichtet worden waren, wurden mit einem handelsüblichen, Aluminiumeffektpigmente enthaltenden Wasserbasislack beschichtet. Die Wasserbasislackschichten wurden kurz bei Raumtemperatur abgelüftet und während 10 Minuten bei 80 ° C getrocknet. Die Nassschichtdicken wurden so gewählt, dass nach dem Trocknen und Aushärten Schichtdicken von 12 bis 15 μm resultierten.
Die Wasserbasislackschicht im Innenbereich von fünf PKW-Karosserien wurde nass-in-nass mit jeweils einem der Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (B1) bis (B5) beschichtet, und die Wasserbasislackschicht auf der Außenseite wurde nass-in-nass mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A1) beschichtet. Die Nassschichtdicken der Klarlackschichten wurden dabei so eingestellt, dass nach dem Aushärten Schichtdicken von 40 bis 45 μm resultierten.
Die Wasserbasislackschicht im Innenbereich von fünf PKW-Karosserien wurde nass-in-nass mit jeweils einer der Dual-Cure-Beschichtungsstoffe (B1) bis (B5) beschichtet, und die Wasserbasislackschicht auf der Außenseite wurde nass-in-nass mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A2) beschichtet. Die Nassschichtdicken der Klarlackschichten wurden dabei so eingestellt, dass nach dem Aushärten Schichtdicken von 40 bis 45 μm resultierten.
Die Wasserbasislackschichten und Klarlackschichten der 10 PKW-Karosserien wurden gemeinsam während fünf Minuten bei Raumtemperatur und während 10 Minuten bei 80 °C vorgetrocknet, mit UV-Strahlung einer Dosis von 1.500 mJ/cm² bestrahlt und anschließend während 20 Minuten bei 140 °C ausgehärtet.
Die resultierenden Innenlackierung (B) waren hart und kratzfest, sodass die weiteren Bauteile der PKW problemlos eingebaut werden konnten. Die resultierenden Außenlackierungen (A) waren hochkratzfest und hart. Beide Lackierungen hatten hervorragende optische Eigenschaften und eine sehr hohe Licht-, Chemikalien-, Wasser-, Schwitzwasser-, Witterungs- und Etch-Beständigkeit. Ihre Überlackierbarkeit war hervorragend. Vor allem aber traten in den Bereichen, in denen die Innenlackierungen (B) und Außenlackierungen (A) überlappten, keine Lackstörungen mehr auf.

Claims

Integriertes Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem, das mindestens zwei Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) umfasst, die überwiegend oder ganz aus denselben Bestandteilen bestehen und jeweils mindestens zwei getrennt voneinander gelagerte Komponenten umfassen, wobei (I) mindestens eine Komponente (i.1) isocyanatreaktive funktionelle Gruppen und (i.2) reaktive funktionelle Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung, (i.3) flexibilisierende Struktureinheiten, die als Bestandteile dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen, und/oder (i.4) hart machende Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, enthält und (II) mindestens eine Komponente (ii.1) freie Isocyanatgruppen, (ii.2) reaktive funktionelle Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung und (ii.3) flexibilisierende Struktureinheiten, die als Bestandteile dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erniedrigen, und/oder (ii.4) hart machende Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, enthält und wobei das Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem (B) (a) insgesamt einen niedrigeren Gehalt an reaktiven funktionellen Gruppen, enthaltend mindestens eine mit aktinischer Strahlung aktivierbare Bindung, und/oder (b) insgesamt einen höheren Gehalt an hart machenden Struktureinheiten, die als Bestandteil dreidimensionaler Netzwerke deren Glasübergangstemperatur Tg erhöhen, als das Dual-Cure-Beschichtungsstoffsystem (A) aufweist.
Integriertes Dual-Cure-Beschichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) umfasst.
Integriertes Dual-Cure-Beschichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein Dual-Cure-Zweikomponentensystem (A) umfasst.
Integriertes Dual-Cure-Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein Dual-Cure-Zweikomponentensystem (B) umfasst.
Integriertes Dual-Cure-Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dual-Cure-Mehrkomponentensysteme (A) und (B) in höchstens zwei Bestandteilen stofflich voneinander unterscheiden.
Integriertes Dual-Cure-Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (I) mindestens ein oligomeres und/oder polymeres Bindemittel mit isocyanatreaktiven funktionellen Gruppen (i.1) enthalten.
Integriertes Dual-Cure-Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (I) mindestens einen niedermolekularen und/oder oligomeren Bestandteil mit mindestens einer reaktiven funktionellen Gruppe (i.2) enthalten.
Integriertes Dual-Cure-Beschichtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (II) mindestens einen Bestandteil enthalten, der die Merkmale (ii.1) und (ii.2) aufweist.
Verwendung des integrierten Dual-Cure-Beschichtungssystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate.
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate PKW-Karosserien sind.
Verfahren für die Innen- und Außenbeschichtung komplex geformter dreidimensionaler Substrate gefunden unter Verwendung des integrierten Dual-Cure-Beschichtungssystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man (1) jeweils mindestens einen Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A) und (B) aus jeweils mindestens einem Dual-Cure-Mehrkomponentensystem (A) und (B) durch Vermischen von jeweils mindestens einer Komponente (I) und (II) und Homogenisieren der resultierenden Mischung herstellt und (2) die Außenseite des dreidimensionalen Substrats mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (A) und die Innenseite des dreidimensionalen Substrats mit dem Dual-Cure-Beschichtungsstoff (B) beschichtet, wonach man (3) die resultierenden Beschichtungen (A) und (B) thermisch und mit aktinischer Strahlung härtet, wodurch die integrierte Innen- und Außenbeschichtung (B/A) resultiert.