DE102006030870A1 - Structural component,especially a plastic automobile exterior component, has a protective coating comprising a scratch protection layer over a thick UV protection layer containing an organic UV absorber - Google Patents

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Abstract

Structural component has a protective coating comprising a scratch protection layer over a UV protection layer that contains an organic UV absorber and is more than 10 mu m thick. An independent claim is also included for coating a structural component by applying a UV protection layer as above and applying a scratch protection layer as above over the UV protection layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Beschichtung von Bauteilen, insbesondere von bestimmungsgemäß der Witterung ausgesetzten Bauteilen, zum UV-Schutz und Kratzschutz. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Bauteil, insbesondere transparentes Kunststoffbauteil, mit einer Schutzbeschichtung umfassend eine UV-Schutzschicht und eine darüber angeordnete Kratzschutzschicht sowie ein entsprechendes Beschichtungsverfahren.The The present invention relates to the coating of components, in particular of intended use of the weather exposed components, for UV protection and scratch protection. Especially the invention relates to a component, in particular a transparent plastic component, with a protective coating comprising a UV protective layer and an overlying Scratch-resistant layer and a corresponding coating method.

Ein derartiges Bauteil sowie ein derartiges Verfahren sind beispielsweise aus der DE 100 18 429 A1 bekannt. Bei diesem Stand der Technik ist ein Schutzschichtaufbau aus einer zunächst applizierten zinkoxidhaltigen Schicht zum UV-Schutz und einer sodann aufgebrachten abriebfesten Schicht vorgesehen. Dieser Schichtaufbau besitzt eine Reihe von Nachteilen. Beispielsweise ist es relativ aufwendig, die UV-Schutzschicht mit möglichst kleinen und möglichst gleichmäßig verteilten Zinkoxidpartikeln auszubilden, was für eine gute UV-Schutzwirkung erforderlich ist. Außerdem erschwert das über den gesamten sichtbaren Spektralbereich relativ große Reflexionsvermögen von Zinkoxidpartikeln die Schaffung einer transparenten Schutzbeschichtung, wie sie in der Praxis insbesondere z. B. dann gefordert sein kann, wenn das betreffende Bauteil selbst transparent ist.Such a component and such a method are for example from the DE 100 18 429 A1 known. In this prior art, a protective layer structure of an initially applied zinc oxide-containing layer for UV protection and a subsequently applied abrasion-resistant layer is provided. This layer structure has a number of disadvantages. For example, it is relatively expensive to form the UV protective layer with the smallest possible and evenly distributed zinc oxide particles, which is required for a good UV protection effect. In addition, over the entire visible spectral range relatively large reflectivity of zinc oxide particles complicates the creation of a transparent protective coating, as in practice in particular z. B. then may be required if the component itself is transparent.

Um transparente Kunststoffe vor Witterungseinflüssen, insbesondere gegen UV-Anteile im Sonnenlicht, zu schützen, und eine große Oberflächenhärte bzw. Abriebfestigkeit (Kratzschutz) vorzusehen, ist es ferner bekannt und z. B. im Bereich der Fertigung von Kunststoffbauteilen für den Außenbereich eines Fahrzeugs (z. B. Verscheibung eines Kraftfahrzeugs) derzeit üblich, auf dem Bauteil einen thermisch härtenden Polysiloxanlack enthaltend einen organischen UV-Absorber aufzubringen. Diesbezüglich ist beispielsweise auf die DE 197 24 396 A1 zu verweisen, in welcher verschiedene organische UV-Absorber für Siloxan-Lacksysteme beschrieben sind. Dieses einschichtige Lacksystem kann z. B. durch Tauchen, Fluten, Gießen, Schleudern, Spritzen oder Aufstreichen in einer Schichtdicke von besonders bevorzugt 5 bis 15 μm, z. B. auf einem Polycarbonatbauteil, aufgebracht werden. Bei einer derartigen Schutzbeschichtung ergibt sich jedoch ein in der Praxis sehr nachteiliger Zielkonflikt zwischen einem guten UV-Schutz einerseits und einer guten Beständigkeit bzw. Kratzfestigkeit andererseits. Die Härte des Polysiloxanlacks nimmt nämlich mit zunehmendem UV-Absorbergehalt ab und umgekehrt. Ein weiteres Problem, das sich aktuell herauskristallisiert, ist die Tatsache, dass die kommerziell erhältlichen Polysiloxanlacke bei Temperaturen von mindestens etwa 130°C (typischerweise eine Stunde lang) eingebrannt werden müssen, was insbesondere für viele Kunststoffbauteile einen nachteiligen Effekt besitzen kann (z. B. Verzug etc.). Wenn der UV-Absorbergehalt im Lack zugunsten einer größeren Härte der Beschichtung gering gehalten wird und zur Verbesserung der UV-Schutzwirkung eine große Schichtdicke von mehr als 10 μm gewählt wird, so wird der Lack extrem spröde und platzt später leicht ab.In order to protect transparent plastics from the effects of the weather, in particular against UV components in sunlight, and to provide a high surface hardness or abrasion resistance (scratch protection), it is also known and z. B. in the field of production of plastic components for the exterior of a vehicle (eg., Glazing of a motor vehicle) currently common to apply on the component a thermosetting polysiloxane containing an organic UV absorber. In this regard, for example, on the DE 197 24 396 A1 to refer in which various organic UV absorbers are described for siloxane coating systems. This single-layer paint system can, for. B. by dipping, flooding, pouring, spinning, spraying or brushing in a layer thickness of more preferably 5 to 15 microns, z. B. on a polycarbonate component, are applied. In such a protective coating, however, results in a very disadvantageous target conflict in practice between a good UV protection on the one hand and a good resistance or scratch resistance on the other. The hardness of the polysiloxane lacquer decreases with increasing UV absorber content and vice versa. Another problem that is currently emerging is the fact that the commercially available polysiloxane paints must be baked at temperatures of at least about 130 ° C (typically one hour), which may have a detrimental effect, in particular for many plastic components (e.g. Delay, etc.). If the UV absorber content in the coating is kept low in favor of a greater hardness of the coating and a large layer thickness of more than 10 μm is selected to improve the UV protection effect, the coating becomes extremely brittle and subsequently breaks off slightly.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen UV- und Kratzschutz für Bauteile der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, bei welchem die oben erwähnten Nachteile vermieden werden.It It is an object of the present invention to provide UV and scratch protection for components the aforementioned To provide a type in which the above-mentioned disadvantages are avoided.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Beschichtungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.These Task is solved by a component having the features of claim 1 or a coating method with the features of claim 6. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil enthält die UV-Schutzschicht einen organischen UV-Absorber und besitzt die UV-Schutzschicht eine Schichtdicke von mehr als 10 μm, bevorzugt sogar mehr als 20 μm.at the component according to the invention contains the UV protective layer is an organic UV absorber and has the UV protective layer a layer thickness of more than 10 microns, preferably even more than 20 μm.

Durch die bei der Erfindung relativ große Schichtdicke der UV-Schutzschicht in Kombination mit der darüber aufgebrachten Kratzschutzschicht wird vorteilhaft der bei Verwendung organischer UV-Absorber im Stand der Technik bestehende Zielkonflikt zwischen UV-Schutz und Kratzschutz gelöst. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass trotz einer derart großen Schichtdicke der UV-Schutzschicht eine zuverlässige und über längere Zeiträume stabile Beschichtung geschaffen werden kann. Der Wirkmechanismus ist nicht ganz klar. Vermutlich bewirkt die Kratzschutzschicht neben der Bereitstellung einer harten bzw. abriebfesten Beschichtungsoberfläche auch eine mechanische Stabilisierung der darunter liegenden UV-Schutzschicht und/oder eine Barrierewirkung, welche eine Degradation und einen Verlust des UV-Absorbers durch Migration und Auswaschen verhindert.By the relatively large layer thickness of the UV protection layer in the invention in combination with the above applied scratch protection layer is advantageous in use Organic UV absorber in the prior art existing conflict of objectives between UV protection and scratch protection solved. Surprisingly, it has become pointed out that despite such a large layer thickness of the UV protective layer a reliable and over longer periods stable coating can be created. The mechanism of action is not very clear. Presumably, the scratch-resistant layer causes next the provision of a hard or abrasion resistant coating surface as well a mechanical stabilization of the underlying UV protective layer and / or a barrier effect, which is a degradation and a loss of the UV absorber prevented by migration and washing out.

Die bei der Erfindung vorgesehenen Schutzschichten können in besonders einfacher Weise z. B. als Lackschichten getrennt voneinander und nacheinander auf dem betreffenden Substrat (Bauteil) aufgebracht werden. Jede dieser Schutzschichten erfüllt dann eine spezifische Aufgabe (UV-Schutz bzw. Kratzschutz) und kann dementsprechend hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und Schichtdicke optimiert werden. Der oben erläuterte Synergieeffekt zwischen UV-Schutzschicht und Kratzschutzschicht ermöglicht hierbei die Kombination einer hohen UV-Schutzwirkung mit einer hohen Kratzfestigkeit und Oberflächengüte.The Protective layers provided in the invention can be particularly simple Way z. B. as paint layers separated from each other and successively be applied to the relevant substrate (component). each then this protective layers fulfilled a specific task (UV protection or scratch protection) and can accordingly be optimized in terms of their composition and layer thickness. The above explained Synergy effect between UV protection layer and scratch protection layer allows this the combination of a high UV protection with a high scratch resistance and surface quality.

Eine besonders bevorzugte Verwendung der Erfindung ergibt sich für Bauteile aus Kunststoff, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen wie z. B. Polycarbonat (einschließlich Polycarbonat-Blends). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein spritzgegossenes Bauteil für den Außenbereich eines Fahrzeugs, insbesondere z. B. um ein spritzgegossenes Polycarbonat-Bauteil für die Fahrzeugverscheibung ("Glazing").A particularly preferred use of the invention results for components made of plastic, in particular thermoplastic materials such. B. Polycarbonate (including polycarbonate blends). In a particularly preferred embodiment, it is an injection-molded component for the exterior of a vehicle, in particular z. B. an injection molded polycarbonate component for vehicle glazing ("glazing").

Besonders interessant ist die erfindungsgemäße Beschichtung z. B. für großformatige (z. B. maximale Ausdehnung größer 1m) plattenförmige Verscheibungsbauteile, wie sie z. B. in der Automobilindustrie benötigt werden (z. B. Front-, Heck- oder Seitenscheiben, transparente Schiebedachdeckel, Panoramadächer etc.). Im Hinblick auf derart großformatige Bauteile ist anzumerken, dass in der Praxis ein großes Bedürfnis nach einfach handzuhabenden und kostengünstigen Beschichtungsverfahren besteht, weswegen prinzipiell zum UV-Schutz und Kratzschutz auch in Betracht kommende aufwendige Beschichtungsverfahren wie eine Abscheidung aus der Gasphase, Plasmabeschichtung etc., wie sie z. B. zur Beschichtung von Brillengläsern eingesetzt werden, im hier besonders interessierenden Verwendungsbereich in der Regel zu teuer wären.Especially interesting is the coating of the invention z. B. for large format (eg maximum extension greater than 1m) disc-shaped Verscheibungsbauteile how they z. B. in the automotive industry (eg front, rear or side windows, transparent sunroof covers, panoramic roofs Etc.). With regard to such large-sized components, it should be noted that that in practice a big one desire after easy to handle and inexpensive coating process Therefore, in principle for UV protection and scratch protection also eligible complex coating methods such as a Deposition from the gas phase, plasma coating, etc., as z. B. are used for coating of spectacle lenses, in here particularly interesting area of use in the rule would be too expensive.

Für die Formulierung des bei der Erfindung verwendeten organischen UV-Absorbers kann vorteilhaft auf an sich bekannte Substanzen und Substanzkombinationen zurückgegriffen werden, wie sie z. B. als Additive in Sprühlacken oder Sonnenschutzmitteln bekannt sind. Lediglich beispielhaft seien z. B. Benzophenone, Oxybenzon, Triazole und Trazine genannt. Auch kann die UV-Schutzschicht ferner so genannte HALS (Hindered-Amine-Light-Stabilisatoren) enthalten, welche etwaig in der UV-Schutzschicht ablaufende Reaktionen aggressiver Photooxidationsprodukte unterdrücken. Insbesondere bei einer vergleichsweise großen Schichtdicke der UV-Schutzschicht können derartige Reaktionen in oberflächennahen Bereichen der UV-Schutzschicht ansonsten ein Problem darstellen. In dieser Hinsicht ist anzumerken, dass die UV-Schutzschicht bei der Erfindung durchaus mit Schichtdicken von vorteilhaft bis etwa 40 μm problemlos langzeitstabil vorgesehen werden kann. Selbstverständlich kann ein solcher UV-Schutzlack auch weitere Additive an sich bekannter Art enthalten.For the formulation The organic UV absorber used in the invention may be advantageous in itself recourse to known substances and substance combinations become, how they z. B. as additives in spray paints or sunscreens are known. For example only z. Benzophenones, oxybenzone, Called triazoles and trazine. Also, the UV protective layer may also be called HALS (Hindered Amine Light Stabilizers) which may be present in the UV protective layer reactions of aggressive Photooxidationsprodukte suppress. Especially with a comparatively large layer thickness of the UV protective layer can such reactions in near-surface Areas of the UV protective layer otherwise pose a problem. In this regard, it should be noted that the UV protective layer at the invention certainly with layer thicknesses of advantageous to about 40 μm without problems can be provided long-term stable. Of course you can Such a UV protective coating also known additives Art included.

Der UV-Absorber ist bevorzugt sowohl für UVA-Strahlung als auch UVB-Strahlung wirksam. Auch dies kann durch Einsatz von an sich bekannten UV-Absorbern bei der Erfindung ohne weiteres gewährleistet werden.Of the UV absorber is preferred for both UVA and UVB radiation effective. This can also be achieved by using UV absorbers which are known per se be ensured in the invention readily.

Hinsichtlich der Qualität des UV-Schutzes ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass durch die UV-Schutzschicht wenigstens 90%, bevorzugt wenigstens 95%, der Sonnenstrahlungsleistung im Wellenlängenbereich von 100 bis 350 nm absorbiert werden.Regarding the quality of UV protection is according to a embodiment provided that by the UV protective layer at least 90%, preferably at least 95% of the solar radiation power in the wavelength range be absorbed from 100 to 350 nm.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die UV-Schutzschicht ein Lack auf Acrylbasis oder PUR-Basis. Derartige Lacke sind vielfältig bekannt und in der Praxis besonders gut handhabbar.In a particularly preferred embodiment the UV protective layer is an acrylic-based or PUR-based paint. Such paints are diverse known and particularly easy to handle in practice.

Auch für die Kratzschutzschicht kann im Rahmen der Erfindung auf an sich bekannte Formulierungen und/oder Aufbringungsverfahren zurückgegriffen werden. Wesentlich ist, dass mit der UV-Schutzschicht und der Kratzschutzschicht zwei separat übereinander an einer Bauteiloberfläche angeordnete Schichten gebildet sind, von denen jede ihre spezifische Aufgabe erfüllt.Also for the Scratch protective layer can be known per se in the context of the invention Formulations and / or application method used become. It is essential that with the UV protective layer and the scratch-resistant coating two separately on top of each other on a component surface arranged layers are formed, each of which has its specific Task completed.

Bevorzugt ist die Schichtdicke der Kratzschutzschicht wenigstens um einen Faktor 2, weiter bevorzugt wenigstens um einen Faktor 3 kleiner als die Schichtdicke der UV-Schutzschicht.Prefers the layer thickness of the scratch-resistant layer is at least one Factor 2, more preferably at least a factor of 3 smaller as the layer thickness of the UV protective layer.

Hinsichtlich der Qualität des Kratzschutzes ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass dieser das in der DE 100 18 429 A1 , Seite 2, Zeilen 40 bis 43, angegebe Kriterium erfüllt.With regard to the quality of the scratch protection is provided according to an embodiment that this in the DE 100 18 429 A1 , Page 2, lines 40 to 43, specified criterion met.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kratzschutzschicht von einem Nanolack gebildet, der die Oberfläche der Schutzbeschichtung durch Nanoteilchen (z. B. aus Keramik) versieht. Damit kann nicht nur eine relativ hohe Kratzfestigkeit, sondern auch eine schmutzabweisende Wirkung erzielt werden, wie sie z. B. für den Außenbereich von Fahrzeugen besonders interessant ist. Die Nanopartikel können z. B. in einer organischen Matrix eingebunden sein und neben ihrer Wirkung zum Kratzschutz und/oder zur Selbstreinigung vorteilhaft eine "Selbstheilung" vorsehen, bei welcher Kratzer im Lack durch selbstorganisierende Nanopartikel selbsttätig "geheilt" werden. Außerdem kann durch eine solche Nanoschicht (als Kratzschutzschicht oder eventuell als zusätzlich auf einer Kratzschutzschicht aufgebrachte Deckschicht) eine gute Barrierewirkung der oben bereits erwähnten Art realisiert werden, bei welcher die UV-Absorbersubstanz(en) am Austreten (z. B. Ausdiffundieren) aus der UV-Schutzschicht gehindert wird/werden. Außerdem kann durch einen über der UV-Schutzschicht aufgebrachten Nanolack der Angriff der UV-Schutzschicht durch Sauerstoff aus der Luft eingedämmt werden.In a preferred embodiment the scratch protection layer is formed by a nanolack, which is the surface the protective coating is provided by nanoparticles (eg of ceramic). This can not only a relatively high scratch resistance, but also a dirt-repellent effect can be achieved, as z. B. for outdoor use Of vehicles is particularly interesting. The nanoparticles can z. B. be involved in an organic matrix and next to her Effect for scratch protection and / or self-cleaning advantageous Provide a "self-healing", in which Scratches in the paint can be automatically "cured" by self-organizing nanoparticles. In addition, can by such a nano-layer (as a scratch-proofing layer or possibly as additional on a scratch-resistant coating applied layer) a good Barrier effect of the type already mentioned above are realized, in which the UV absorber substance (s) escape (eg out-diffusion) is prevented from the UV protective layer. In addition, can through one over the UV protective layer applied nanolack the attack of the UV protective layer be contained by oxygen from the air.

Im einfachsten Fall besteht die Schutzbeschichtung aus der UV-Schutzschicht und der direkt darüber angeordneten Kratzschutzschicht. Es soll jedoch keineswegs ausgeschlossen sein, dass die Schutzbeschichtung noch weitere Schichten umfasst, beispielsweise eine so genannte Primerschicht zwischen der Bauteiloberfläche und der UV-Schutzschicht zur Verbesserung der Haftung der Schutzbeschichtung am Bauteil und/oder eine Zwischenschicht zwischen der UV-Schutzschicht und der Kratzschutzschicht. Mit einer solchen Zwischenschicht (z. B. Lackschicht) kann z. B. die Haftung der Kratzschutzschicht verbessert werden und/oder eine Barriere für den UV-Absorber bewerkstelligt werden.In the simplest case, the protective coating consists of the UV protective layer and the scratch protection layer arranged directly above it. However, it should by no means be excluded that the protective coating comprises further layers, for example a so-called primer layer between the component surface and the UV protective layer to improve the adhesion of the protective coating on the component and / or an intermediate layer between the UV protective layer and the Scratch protection layer. With such an intermediate layer (eg lacquer layer), z. B. the adhesion of the scratch-resistant layer can be improved and / or a barrier for the UV absorber can be accomplished.

Die Ausbildung einer eigens als Barriere für den organischen UV-Absorber vorgesehenen Schicht überhalb der UV-Schutzschicht, z. B. zwischen der UV-Schutzschicht und der Kratzschutzschicht und/oder an der Oberfläche der Schutzbeschichtung, ist gemäß einer Ausführungsform als Abscheidung aus der Gasphase (z. B. CVD, PECVD oder dergleichen) vorgesehen. Hinsichtlich des in diesem Fall insbesondere für großflächige Beschichtungen entstehenden Aufwands ist anzumerken, dass die Kosten bei Aufbringung vergleichsweise dünner Barriereschichten niedrig gehalten werden können. Eine solche als Barriere dienende Schicht besitzt demzufolge bevorzugt eine Schichtdicke, die einen vergleichsweise geringen Anteil (z. B. weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%) der Gesamtdicke der Schutzbeschichtung ausmacht.The Formation of a barrier for the organic UV absorber provided layer above the UV protective layer, z. B. between the UV protective layer and the scratch-resistant layer and / or on the surface the protective coating is according to a embodiment as deposition from the gas phase (eg CVD, PECVD or the like) intended. Regarding in this case, in particular for large-area coatings It should be noted that the cost of application comparatively thinner Barrier layers can be kept low. Such as a barrier serving layer therefore preferably has a layer thickness, a comparatively small proportion (eg less than 20%, in particular less than 10%) of the total thickness of the protective coating accounts.

Das erfindungsgemäße Bauteil, mit oder ohne den vorstehend erläuterten Besonderheiten, kann vorteilhaft durch ein Beschichtungsverfahren hergestellt werden, umfassend die Schritte:

  • – Aufbringen einer UV-Schutzschicht auf das Bauteil, und
  • – Aufbringen einer Kratzschutzschicht (direkt oder indirekt) über der UV-Schutzschicht,
wobei die UV-Schutzschicht einen organischen UV-Absorber enthält und mit einer Schichtdicke von mehr als 10 μm aufgebracht wird.The component according to the invention, with or without the peculiarities explained above, can advantageously be produced by a coating method, comprising the steps:
  • - Applying a UV protective layer on the component, and
  • Applying a scratch-resistant layer (directly or indirectly) over the UV protective layer,
wherein the UV protective layer contains an organic UV absorber and is applied with a layer thickness of more than 10 microns.

Sowohl für die UV-Schutzschicht als auch die Kratzschutzschicht kann auf an sich bekannte Aufbringungsmethoden (z. B. Tauchen, Fluten, Gießen, Schleudern, Spritzen oder Aufstreichen) zurückgegriffen werden.Either for the UV-protective layer as well as the scratch-resistant layer can on itself known methods of application (eg diving, flooding, pouring, spinning, Spraying or painting) become.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die UV-Schutzschicht und die Kratzschutzschicht (und gegebenenfalls vorgesehene weitere Schichten wenigstens zum Teil) in flüssiger oder pastöser Form separat voneinander und nacheinander aufgebracht und jeweils ausgehärtet, insbesondere Z. B. thermisch und/oder durch Bestrahlung (z. B. UV-Bestrahlung). Nach dem Aufbringen einer jeweiligen Schicht kann diese vor dem Aufbringen einer nachfolgenden Schicht hierbei vollständig oder auch nur teilweise ausgehärtet werden. In letzterem Fall kann eine nachträgliche Vollaushärtung der betreffenden Schicht auch nach Aufbringung einer nachfolgenden Schicht erfolgen (z. B. als abschließende Aushärtung des gesamten Schutzschichtaufbaus).In a particularly preferred embodiment Both the UV protective layer and the scratch-resistant layer (and optionally provided additional layers at least in part) in liquid or pasty Shape separately from each other and applied one after another and each Hardened, in particular For example, thermally and / or by irradiation (eg UV irradiation). After applying a respective layer, this can before the Applying a subsequent layer here completely or even partially cured become. In the latter case, a subsequent full curing of relevant layer even after application of a subsequent layer take place (eg as a final curing the entire protective layer structure).

Insbesondere bei Verwendung für ein thermoplastisches Kunststoffbauteil ist es sehr vorteilhaft, wenn eine beim Beschichtungsverfahren maximal auftretende Aushärtetemperatur höchstens 120°C beträgt, bevorzugt sogar deutlich unter 120°C. Bei einer Aushärtung mittels UV-Bestrahlung ist beispielsweise eine maximale Aushärtetemperatur im Bereich von 70-90°C, und bei rein thermischer Härtung im Bereich von etwa 80-110°C möglich.Especially when used for a thermoplastic plastic component is very advantageous if a maximum occurring in the coating process curing temperature is at most 120 ° C, preferably even well below 120 ° C. at a curing By means of UV irradiation, for example, a maximum curing temperature in the range of 70-90 ° C, and with purely thermal curing in the range of about 80-110 ° C possible.

Wie oben bereits erwähnt kann als Kratzschutzschicht ein Nanolacksystem oder ein anderes, insbesondere handelsübliches Kratzschutzsystem aufgebracht werden.As already mentioned above may as nonskack coating nanolack system or another, in particular commercial Scratch protection system can be applied.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es stellen schematisch dar:The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference to the attached Drawings closer explained. They represent schematically:

1 ein spritzgegossenes transparentes Kunststoffbauteil zur Verwendung als Verscheibungsbauteil an einem Kraftfahrzeug, 1 an injection-molded transparent plastic component for use as a glazing component on a motor vehicle,

2 das Bauteil von 1 nach Aufbringung eines UV-Schutzlackes, und 2 the component of 1 after application of a UV protective varnish, and

3 das Bauteil von 2 nach Aufbringung einer Kratzschutzschicht. 3 the component of 2 after application of a scratch protection layer.

1 veranschaulicht (im Querschnitt betrachtet) ein plattenförmiges Kunststoffbauteil 10, welches im dargestellten Ausführungsbeispiel aus Polycarbonat mit einer mittleren Bauteildicke d0 spritzgegossen wurde. Das transparente Kunststoffbauteil 10 ist zur Verscheibung an einem Kraftfahrzeug (z. B. als Heckscheibe, transparente Dachplatte etc.) vorgesehen und auf Grund der Verwendung von Polycarbonat extrem kratzempfindlich. Deshalb, und weil das Bauteil 10 als solches durch Witterungseinflüsse und insbesondere durch die Sonneneinstrahlung sich trüben und verspröden würde, wird das Bauteil 10 in nachfolgend beschriebener Weise vor der Montage am Fahrzeug auf einer (in den Figuren oberen) Flachseite mit einer Schutzbeschichtung 12 (vgl. 3) versehen. 1 illustrates (in cross-section) a plate-shaped plastic component 10 , which was injection-molded in the illustrated embodiment of polycarbonate with a mean component thickness d0. The transparent plastic component 10 is intended for glazing on a motor vehicle (eg as a rear window, transparent roof plate, etc.) and is extremely scratch-sensitive due to the use of polycarbonate. That's why, and because the component 10 as such would be clouded and embrittled by weather conditions and in particular by the sunlight, the component becomes 10 in the manner described below before installation on the vehicle on a (in the figures upper) flat side with a protective coating 12 (see. 3 ) Mistake.

Wie aus 2 ersichtlich, wird hierzu zunächst eine Acryllackschicht 14 enthaltend organische UV-Absorber auf das Bauteil 10 aufgebracht und wenigstens teilweise ausgehärtet. Die Acryllackschicht 14 bildet einen UV-Schutz, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel eine einheitliche Schichtdicke d1 von etwa 30 μm besitzt (Die Schichtdicken sind in den Figuren nicht maßstäblich dargestellt).How out 2 can be seen, this is first an acrylic coating 14 containing organic UV absorbers on the component 10 applied and at least partially cured. The acrylic lacquer layer 14 forms a UV protection, which in the illustrated embodiment has a uniform layer thickness d1 of about 30 microns (The layer thicknesses are not shown to scale in the figures).

Wie aus 3 ersichtlich, wird über der Acryllackschicht 14 sodann noch eine Nanolackschicht 16 (mit Keramik-Nanopartikeln) aufgebracht und zusammen mit der Acryllackschicht 14 thermisch bei einer Aushärtetemperatur von weniger als 120°C vollständig ausgehärtet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nanolackschicht 16 direkt, d. h. ohne eine weitere Zwischenschicht auflackiert. Die beispielsweise in eine organische Matrix eingebundenen Nanopartikel der Schicht 16 können an der Oberfläche für eine weitgehend inerte Schicht mit sehr hoher Kratzfestigkeit sorgen. Der Nanolack kann auch z. B. durch UV-Bestrahlung bei 80°C bereits gut ausgehärtet werden.How out 3 can be seen, over the acrylic lacquer layer 14 then another nanolack layer 16 (with ceramic nanoparticles) applied and together with the acrylic lacquer layer 14 thermal completely cured at a curing temperature of less than 120 ° C. In the illustrated embodiment, the nanolack layer 16 directly, ie without a further intermediate layer painted. The nanoparticles of the layer, for example, incorporated into an organic matrix 16 can provide on the surface for a largely inert layer with very high scratch resistance. The nanolack can also z. B. by UV irradiation at 80 ° C already cured well.

Alle verwendeten Schutzschichten sind transparent, so dass durch die Beschichtung des Bauteils 10 dessen Transparenz nicht nennenswert verringert wird.All protective layers used are transparent, so that through the coating of the component 10 whose transparency is not significantly reduced.

Bei der beschriebenen Beschichtungsmethode sind vorteilhaft aufwendige und teuere Prozesse vermieden. Dennoch bietet die Schutzbeschichtung 12 einen ausgezeichneten UV-Schutz und eine hohe Kratzfestigkeit. Die Verwendung von separaten Lackschichten ermöglicht eine einfachere und billigere Verarbeitung (Anlagen und Prozess) bei gleichzeitig geringer Fehler- bzw. Ausschussquote. Im Gegensatz zu herkömmlichen Polysiloxanlacken können bei der Erfindung hohe und somit für viele Kunststoffsubstrate kritische Einbrenntemperaturen vermieden werden. Abhängig von der konkreten Formulierung des UV-Schutzlackes können auch Spannungsrisse im Polycarbonat vermieden werden, die durch gängige Polysiloxanlacke bzw. deren Primer oftmals verursacht wurden. Insbesondere bei Verwendung einer Nanoschicht wie der beschriebenen Nanolackschicht als äußerste Decklage kann darüber hinaus bei der Erfindung eine Reparaturfähigkeit oder sogar ein "selbstheilender" Effekt erzielt werden (die heutigen Polysiloxanlacke sind weder nacharbeitbar noch reparaturfähig). Die für die UV-Schutzschicht und/oder die Kratzschutzschicht verwendeten Lacksysteme können wasserbasierend oder auch auf Basis von Lösemitteln sein, die den betreffenden Kunststoff weniger oder überhaupt nicht angreifen.In the described coating method complex and expensive processes are advantageously avoided. Nevertheless, the protective coating offers 12 excellent UV protection and high scratch resistance. The use of separate layers of lacquer allows for easier and cheaper processing (systems and process) with at the same time a low defect or reject rate. In contrast to conventional polysiloxane lacquers, high firing temperatures, which are critical for many plastic substrates, can be avoided in the invention. Depending on the specific formulation of the UV protective varnish, it is also possible to avoid stress cracks in the polycarbonate which are often caused by common polysiloxane varnishes or their primers. In particular, when using a nano-layer as the nanolack layer described as the outermost cover layer repairability or even a "self-healing" effect can be achieved in addition to the invention (today's polysiloxane coatings are neither reworkable nor repairable). The paint systems used for the UV protective layer and / or the scratch-resistant layer can be water-based or even based on solvents which attack the plastic in question less or not at all.

Zusammenfassend kann mit der Erfindung eine Erhöhung der Bauteilqualität bei gleichzeitiger Reduzierung des Aufwands bei der Fertigung erreicht werden, was insbesondere für Polycarbonat-Glazing-Bauteile für den Automobilbereich von großer Bedeutung ist.In summary can with the invention an increase the component quality achieved while reducing the cost of manufacturing be, especially for Polycarbonate glazing components for the automotive sector of great Meaning is.

1010
KunststoffbauteilPlastic component
1212
Schutzbeschichtungprotective coating
1414
AcryllackschichtAcrylic paint layer
1616
NanolackschichtNano paint coating
d0d0
Bauteildickecomponent thickness
d1d1
Schichtdicke der Acryllackschichtlayer thickness the acrylic lacquer layer
d2d2
Schichtdicke der Nanolackschichtlayer thickness the nanolack layer

Claims (7)

Bauteil, insbesondere Kunststoffbauteil für den Außenbereich eines Fahrzeugs, mit einer Schutzbeschichtung (12) umfassend eine UV-Schutzschicht (14) und eine darüber angeordnete Kratzschutzschicht (16), dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Schutzschicht (14) einen organischen UV-Absorber enthält und eine Schichtdicke (d1) von mehr als 10 μm besitzt.Component, in particular plastic component for the exterior of a vehicle, with a protective coating ( 12 ) comprising a UV protective layer ( 14 ) and a scratch protection layer ( 16 ), characterized in that the UV protective layer ( 14 ) contains an organic UV absorber and has a layer thickness (d1) of more than 10 microns. Bauteil nach Anspruch 1, ausgebildet als spritzgegossenes Polycarbonat-Bauteil für die Verscheibung eines Kraftfahrzeugs.Component according to claim 1, designed as injection-molded Polycarbonate component for the Glazing of a motor vehicle. Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die UV-Schutzschicht (14) ferner HALS-Stabilisatoren enthält.Component according to one of the preceding claims, wherein the UV protective layer ( 14 ) also contains HALS stabilizers. Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die UV-Schutzschicht (14) ein Lack auf Acrylbasis oder PUR-Basis ist.Component according to one of the preceding claims, wherein the UV protective layer ( 14 ) is an acrylic-based or PUR-based paint. Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kratzschutzschicht (16) von einem Nanolack gebildet ist.Component according to one of the preceding claims, wherein the scratch-resistant layer ( 16 ) is formed by a nanolack. Verfahren zur Beschichtung eines Bauteils (10), insbesondere Kunststoffbauteils für den Außenbereich eines Fahrzeugs, umfassend die Schritte: – Aufbringen einer UV-Schutzschicht (14) auf das Bauteil, und – Aufbringen einer Kratzschutzschicht (16) über der UV-Schutzschicht (14), dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Schutzschicht (14) enthaltend einen organischen UV-Absorber mit einer Schichtdicke (d1) von mehr als 10 μm aufgebracht wird.Method for coating a component ( 10 ), in particular a plastic component for the exterior of a vehicle, comprising the steps: - applying a UV protective layer ( 14 ) on the component, and - applying a scratch-resistant coating ( 16 ) over the UV protective layer ( 14 ), characterized in that the UV protective layer ( 14 ) containing an organic UV absorber having a layer thickness (d1) of more than 10 microns is applied. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine maximale Aushärtetemperatur während des Verfahrens höchstens 120°C beträgt.The method of claim 6, wherein a maximum curing temperature while of the procedure at most 120 ° C is.
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DE102014210034A1 (en) 2014-05-26 2015-11-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for producing a plastic part and a veneering part for a vehicle that can be produced by this method
DE102021211017A1 (en) 2021-09-30 2023-03-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Process for manufacturing a free-form optical component

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DE102005017023A1 (en) * 2005-04-13 2006-10-19 Bayer Materialscience Ag UV-stabilized polycarbonate moldings

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