DE102011050871A1 - Verfahren zum Beschichten und/oder Lackieren von Fahrzeugteilen, zur Herstellung ausgehärteter Kunststoffmassen sowie ein Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem hierfür - Google Patents

Verfahren zum Beschichten und/oder Lackieren von Fahrzeugteilen, zur Herstellung ausgehärteter Kunststoffmassen sowie ein Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem hierfür Download PDF

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Abstract

Um ein Verfahren zum Beschichten und/oder Lackieren von Fahrzeugteilen bereitzustellen, mit dem bei komplexen Formen der Fahrzeugteile auch schwer zugängliche Bereiche in guter Qualität beschichtet bzw. lackiert werden können, wird ein die folgenden Schritte umfassendes Verfahren vorgeschlagen: – Bereitstellen eines Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems, welches mindestens eine der Komponenten in einer mikroverkapselten Form umfasst; – Auftragen des Reaktivsystems auf einen Oberflächenbereich eines Fahrzeugteils; – Konditionieren des Fahrzeugteils mit dem darauf aufgetragenen Reaktivsystem auf vorgegebene Reaktionsbedingungen; – Änderung, insbesondere Verminderung, eines auf das Reaktivsystem einwirkenden Drucks (Umgebungsdruck) zur Freisetzung der mikroverkapselten Komponente; und – Reagierenlassen des Reaktivsystems unter Bildung einer ausgehärteten Beschichtung bzw. Lackschicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ausgehärteten Kunststoffmasse basierend auf einem Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem sowie ein hierauf abgestimmtes Reaktivsystem.
  • Die eingangs genannten Verfahren bzw. die dabei verwendeten Reaktivsysteme sind in vielfältiger Form bekannt, wobei bei den Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystemen mindestens eine der Komponenten in einer zerbrechlichen mikroverkapselten Form vorliegt.
  • Mit solchen Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystemen lassen sich beispielsweise Beschichtungen auf Substrate, insbesondere Lack- oder Klebstoffbeschichtungen, aufbringen, wie dies z.B. in der EP 0 590 975 A1 beschrieben ist.
  • Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsysteme zur Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen sind ebenfalls bekannt.
  • Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsysteme werden auch verwendet, um mit Composit-Materialien, insbesondere mit Faserverbundwerkstoffen, Formkörper herzustellen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten und/oder Lackieren von Fahrzeugteilen bereitzustellen, mit dem bei komplexen Formen der Fahrzeugteile auch schwer zugängliche Bereiche in guter Qualität beschichtet bzw. lackiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der Erfindung liegt des Weiteren ganz generell die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von ausgehärteten Kunststoffmassen basierend auf einem Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit dem eine ausgehärtete Kunststoffmasse mit verbesserten Eigenschaften erhalten wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.
  • Die Bereitstellung eines Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems der genannten Art, die Konditionierung des Reaktivsystems auf vorgegebene Reaktionsbedingungen und die nachfolgende Verminderung des Umgebungsdrucks des Reaktivsystems führen zu einer Freisetzung der mikroverkapselten Komponente und damit zusammenhängend zu dem Beginn der Aushärtereaktion. Im Verlauf der genannten Aushärtereaktion ist eine Bildung einer ausgehärteten Kunststoffmasse in einer über den Querschnitt der Kunststoffmasse sehr homogenen Weise realisierbar, da einheitliche Startbedingungen für die Aushärtereaktion in praktisch allen Volumenteilen der Kunststoffmasse gleichzeitig erreicht werden können.
  • Dies basiert auf dem Umstand, dass sich Druckänderungen mit Schallgeschwindigkeit in der (unausgehärteten) Kunststoffmasse ausbreiten, einer Geschwindigkeit, die typischerweise deutlich über der Fortpflanzung von Temperaturerhöhungen (spezifische Wärmeleitfähigkeit), die im Stand der Technik sehr häufig als Mittel zum Starten des Aushärtens der Reaktivkomponente verwendet werden, liegt. Die Freisetzung der verkapselten Komponente findet erfindungsgemäß in allen Volumenteilen nahezu gleichzeitig statt.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere auch darin, dass unabhängig von der Geometrie des aus der ausgehärteten Kunststoffmasse zu bildenden Produktes, insbesondere auch in schwer zugänglichen Bereichen, die Aushärtereaktion gleichmäßig verläuft. Für Strahlungshärtungsverfahren stellen solche schwer zugänglichen Bereiche beispielsweise solche Abschnitte des Produktes dar, die infolge Schattenbildung und/oder Abdeckung nicht oder nur schwer von der Härtungsstrahlung erreicht werden können. Bei Wärmehärtungsverfahren sind als schwer zugängliche Bereiche solche Abschnitte des Produktes anzusehen, die einen gewissen Abstand von einer Einleitungsstelle der Wärme aufweisen und die infolge einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit und/oder einer hohen Masse des Produkts nur langsam bzw. zeitlich verzögert erwärmt werden.
  • Im einfachsten Fall wird nach einer Bereitstellung eines Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems dieses bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck lediglich einer Druckverminderung unterworfen, beispielsweise durch Anlegen eines Vakuums oder das Überführen oder Einschleusen der Kunststoffmasse in eine Vakuumkammer.
  • Die Druckminderung kann schlagartig, d.h. im Bereich von ca. 10 bis ca. 500 Millisekunden, erfolgen oder aber allmählich, z.B. im Bereich mehrerer Minuten (z.B. ca. 1 bis ca. 5 min). In beiden Fällen lässt sich eine ausreichend gleichmäßige Freisetzung der (mikro)verkapselten Komponente und nachfolgend eine homogene Aushärtung der Kunststoffmasse erzielen.
  • Je nach Art des Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems kann es erwünscht sein, die Temperatur des Reaktivsystems anzuheben, insbesondere um Restlösemittel zu entfernen und/oder um die Aushärtereaktion der Kunststoffmasse schneller ablaufen zu lassen. Mit einer Temperaturerhöhung (beispielsweise ∆T = ca. 40 K bis ca. 120 K) verringert sich in den meisten Fällen auch die Viskosität, was zu einer Erhöhung der Druckfortpflanzungsgeschwindigkeit in der Kunststoffmasse führt. Dies kann als Teilschritt des Konditionierungsvorgangs realisiert werden, so dass beim Beginn der Aushärtereaktion optimale Reaktionsbedingungen gegeben sind. Braucht das Erreichen einer gleichmäßigen Temperatur in der Kunststoffmasse eine gewisse Zeit, kann die Verminderung des Umgebungsdrucks bis zum Erreichen eines Temperaturgleichgewichts zurückgestellt werden, so dass die Aushärtereaktion in allen Volumenteilen unter denselben Bedingungen startet.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, im Rahmen der Konditionierung, insbesondere beim Einstellen einer gegenüber der Raumtemperatur erhöhten Systemtemperatur, gegebenenfalls eine Erhöhung des Umgebungsdrucks vorzunehmen, um der Ausdehnung der Mikrokapseln und damit einem vorzeitigen Zerbrechen der Mikrokapseln entgegenzuwirken und um den Beginn der Aushärtereaktion der Kunststoffmasse vor dem Erreichen einer gleichmäßigen Temperaturverteilung in derselben zu vermeiden. Erst dann wird, ausgehend von dem höheren Umgebungsdruck, eine Druckminderung vorgenommen, so dass dann bei einem auf höherer Temperatur konditionierten Reaktivsystem die Aushärtereaktion gestartet wird, die entsprechend schneller abläuft.
  • Bei Formkörpern wird auf diese Weise insbesondere vermieden, dass es durch unterschiedlich schnell ablaufende oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten beginnende Aushärteprozesse zu einem Verziehen und zu einem unästhetischen Aussehen des Bauteils kommt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch für die Massenproduktion von Produkten, bei denen Composit-Werkstoffe Verwendung finden.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird nach einer Bereitstellung eines Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems dieses in einem Autoklaven einer erhöhten Temperatur und einem wechselnden Umgebungsdruck unterworfen, beispielsweise durch die Reaktionsbedingungen festgelegtes Anlegen eines Überdrucks, eines Umgebungsdrucks und/oder eines Vakuums. Erfindungsgemäß können auch Druck-Stoßwellen vorgesehen werden, die sowohl kurzzeitige Druckerhöhungen als auch kurzzeitige Druckverminderungen in rascher Abfolge beinhalten können.
  • Insbesondere empfiehlt es sich, ein Reaktivsystem mit einer verkapselten Reaktivkomponente bereitzustellen, bei der diese ausgewählt ist aus Initiatoren, Katalysatoren und/oder Beschleunigern für die Aushärtereaktion. Vorzugsweise enthalten die Mikrokapseln Radikale, wie sie bei der UV-Bestrahlung von UV-Photoinitiatoren entstehen. Besonders geeignet sind langlebige und/oder stabilisierte Radikale.
  • Mit den genannten Modifikationen lassen sich die Eigenschaften des Reaktivsystems bei der Aushärtung auf den jeweiligen Anwendungsfall hin optimieren.
  • Dies ermöglicht insbesondere auch die Freisetzung von Radikalen mittels Licht, insbesondere UV-Strahlung, was als Teilschritt des Konditionierungsvorgangs in das erfindungsgemäße Verfahren integriert werden kann, oder aber bei der Bereitstellung des Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems geschehen kann, so dass die Bedingungen zur Herstellung der radikalischen verkapselten Komponente in einfacher Weise so gewählt werden können, dass eine vollständige Aktivierung der Komponente gegeben ist und Abschattungseffekte, wie im Stand der Technik, vermieden werden.
  • Der Effekt der Freisetzung der mikroverkapselten Komponente kann bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens während oder nach der Verminderung des Umgebungsdrucks mittels Anwendung von Ultraschall unterstützt werden.
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere auch für Kunststoffmassen, die einen Composit-Werkstoff darstellen, als Lack oder allgemein als Beschichtungsstoff Verwendung finden, oder auch bei Kunststoffmassen, die ein dreidimensionales Kunststoffbauteil darstellen. Im letzteren Fall wird das Reaktivsystem gemäß einer bevorzugten Variante in eine Spritzgussform eingespritzt. Bei einer offenen Werkzeugform wird die Kunststoffmasse mittels Spritzen oder Sprühen aufgetragen oder in Form von vorgefertigten Geweben (sog. "Prepregs") in die Form eingelegt. Bei den "Prepregs" handelt es sich um harzgetränkte Matten oder Platten, bei denen das Reaktivsystem in Form einer erstarrten Schmelze vorliegt.
  • Insbesondere eignet sich das Verfahren für Kunststoffmassen, die eine Beschichtung auf einer Oberfläche eines Substrats darstellen, wobei das Substrat insbesondere auch eine Kraftfahrzeugkarosserie oder ein Teil / Modul einer Kraftfahrzeugkarosserie sein kann. Module einer Kraftfahrzeugkarosserie können der Rahmen ("Spaceframe"), Rahmenteile sowie Anbauteile wie Dach, Hauben, Kotflügel, Seitenteile, Türen und diverse Kleinteile sein.
  • Im letzteren Fall wird das Reaktivsystem gemäß einer bevorzugten Variante in einem Tauchbeschichtungsvorgang auf das Substrat aufgetragen, während gemäß einer anderen bevorzugten Variante ein Auftrag mittels Spritzen oder Sprühen vorgenommen wird.
  • Beide Arten des Auftragens sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren problemlos möglich, da das Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem so konzipiert ist, dass die Mikrokapseln erst unter Druckverminderung die verkapselte Reaktivkomponente freigeben, so dass die Handhabung des Reaktivsystems bei diesem Vorgang noch nicht zu einem Beginn der Aushärtereaktion führt. Auch unter diesen Umständen wird sichergestellt, dass ein gleichmäßiger Reaktionsstart in allen Teilen der Kunststoffmasse erfolgt.
  • Bei einer weiteren Variante der vorliegenden Erfindung wird bei der Bereitstellung des Reaktivsystems zunächst das System mit im Wesentlichen allen Komponenten mit Ausnahme der mikroverkapselten Komponente gemischt und erst dann die mikroverkapselte Komponente dem Reaktivsystem zugegeben.
  • Dies empfiehlt sich beispielsweise dann, wenn eine aktivierte Reaktivkomponente verwendet wird, insbesondere in Form eines langlebigen Radikals.
  • Das verwendete Reaktivsystem kann einerseits als Dispersion (weiche, deformierbare bewegliche Mikrokapseln in Flüssigkeit) oder als Suspension (feste, harte Mikrokapseln in Flüssigkeit) oder aus einer Kombination von weichen und harten Mikrokapseln in einer Flüssigkeit vorliegen. Andererseits ist es vorstellbar, dass das Reaktivsystem in einer Mischung von pulverförmigen Komponenten und der mikroverkapselten Komponente vorliegt und demnach als pulverförmige Feststoffmischung verarbeitet wird.
  • Die Aktivierung der mikroverkapselten Komponente kann vor oder auch bei der Zugabe zu dem Reaktivsystem vorgenommen werden.
  • Alternativ kann die Aktivierung der mikroverkapselten Komponente als Teilschritt der Konditionierung realisiert werden.
  • Die Erfindung betrifft, wie eingangs erwähnt, auch Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsysteme nach Anspruch 10, insbesondere zur Verwendung in einem der vorstehend erwähnten Verfahren, bei welchen das Reaktivbeschichtungssystem zwei oder mehr Reaktivkomponenten umfasst, wobei mindestens eine der Komponenten in verkapselter Form vorliegt, deren Verkapselung mittels Druckminderung zerstörbar ist.
  • Die verkapselte Komponente der erfindungsgemäßen Reaktivsysteme umfasst insbesondere einen Initiator, einen Katalysator und/oder einen Reaktionsbeschleuniger für die Aushärtereaktion des Reaktivsystems. Vorzugsweise enthalten die Mikrokapseln Radikale, wie sie bei der UV-Bestrahlung von UV-Photoinitiatoren entstehen.
  • Besonders bevorzugte Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsysteme sind als Lack-Formulierung, als Klebstoff-Formulierung, als Gießmasse oder als Matten oder Fasern enthaltende Platten ausgelegt.
  • Eine weitere bevorzugte Form des erfindungsgemäßen Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems ist die eines Composit-Werkstoffs, wobei der Werkstoff insbesondere orientierte oder nicht orientierte Kurz-, Lang- oder Endlos-Fasern umfasst, ausgewählt aus der Gruppe von Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Naturfasern und/oder Polymerfasern.
  • Des Weiteren umfassen besonders bevorzugte Reaktivsysteme Additive, insbesondere in Form von Farbmitteln und Füllstoffen (Pigmente, Farbstoffe, usw.) sowie Hilfsstoffen (Verlaufshilfsmittel, Weichmacher, Lichtschutzmittel, usw.).
  • Bei der Mikroverkapselung werden bei den erfindungsgemäßen Reaktivsystemen bevorzugt Mikrokapseln einer anorganischen Verbindung zum Einsatz kommen, die insbesondere auf SiO2 basiert, wobei eine mittlere Wanddicke der Verkapselung von ca. 4 bis ca. 100 Nanometer, insbesondere ca. 10 bis ca. 75 Nanometer, gewählt wird. Bei solchen Wanddicken ist sichergestellt, dass das Reaktivsystem mit den üblichen technischen Hilfsmitteln als Beschichtung aufgebracht, als Gießmasse bei der Herstellung von dreidimensionalen Gegenständen verwendet oder auch bei der Verarbeitung zu Composit-Werkstoffen verwendet werden kann.
  • Andererseits sollte eine Obergrenze der Wanddicke von vorzugsweise ca. 50 Nanometer beachtet werden, damit mit wirtschaftlichen Mitteln eine ausreichende Druckminderung dargestellt werden kann, die zur Öffnung der Mikrokapseln und Freisetzung der verkapselten Komponente führen.
  • Bei einem alternativen erfindungsgemäßen Reaktivsystem ist die Verkapselung auf einer organischen Verbindung (Polymerhülle) basierend ausgeführt, wobei dann mittlere Wanddicken im Bereich von ca. 10 bis ca. 50 Nanometer bevorzugt sind.
  • Auch hier ist wieder gewährleistet, dass die verkapselte Komponente in dem Reaktivsystem sicher gehandhabt werden kann bei dem typischen Verfahren zum Auftragen des Reaktivsystems als Beschichtung auf Substraten, bei der Verwendung als Gießmasse und/oder bei der Verarbeitung zu Compositwerkstoffen.
  • Um eine möglichst gleiche Verteilung der mikroverkapselten Komponente in dem Reaktivsystem und damit in allen Volumenteilen gleichmäßige Reaktionsbedingungen sicher zu stellen, wird empfohlen, die Mikrokapseln mit einem mittleren Kapseldurchmesser von ca. 20 nm bis zu ca. 10.000 nm, insbesondere ca. 20 nm bis ca. 1.000 nm, zu verwenden.
  • Um die Freisetzung der verkapselten Komponente aus den Mikrokapseln zu erleichtern, kann bei bevorzugten erfindungsgemäßen Reaktivsystemen vorgesehen sein, dass neben der eigentlichen Reaktivkomponente ein Treibmittel in der Mikrokapsel eingeschlossen ist.
  • Bevorzugt sind Treibmittel, insbesondere Lösemittel, mit einem Dampfdruck von ca. 20 mbar oder mehr bei 20 °C.
  • Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Beispielen noch näher erläutert.
  • Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsysteme für die Verfahren der folgenden Beispiele 1 bis 6 lassen sich z.B. aus den in der EP 1 497 338 B1 beschriebenen Reaktivsystemen entwickeln, auf die hier vollumfänglich Bezug genommen wird. Insbesondere darf auf die Ausführungsbeispiele der EP 1 497 338 B1 verwiesen werden. Anstatt die Photoinitiatoren den Reaktivsystemen direkt zuzugeben, werden diese entsprechend der vorliegenden Erfindung in mikroverkapselter Form den Reaktivsystemen beigegeben. Die Photoinitiatoren werden noch in mikroverkapseltem Zustand durch Bestrahlung aktiviert und das Reaktivsystem nachfolgend auf die zu beschichtenden Substrate aufgetragen bzw. in entsprechende Werkzeugformen eingespritzt. Danach werden die aktivierten Photoinitiatoren aus den Mikrokapseln freigesetzt, wie dies im Folgenden in den Beispielen 1 bis 6 im Einzelnen beschrieben wird.
  • In einem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Werkstück, z.B. eine Kraftfahrzeugkarosserie oder ein Kraftfahrzeugmodul, mit einer Lackschicht, z.B. einem Klarlack, versehen. Anschließend wird das Werkstück in eine Kammer gebracht und ca. 10 Minuten einem leichten Unterdruck von ca. 0,8 bis 0,9 bar ausgesetzt, wodurch das restliche Lösemittel aus dem Lackfilm entweicht und damit der Lackfilm trocknet. Anschließend wird schlagartig (durch Öffnen eines Ventils zu einer unter Vakuum stehenden parallelen Kammer) der Druck in der Kammer auf unter 0,1 bar abgesenkt. Dabei zerbrechen schlagartig die im Reaktivsystem des Lackfilms enthaltenen Mikrokapseln und die Härtungskomponente wird freigesetzt und bewirkt innerhalb kurzer Zeit (10 Sekunden bis 2 Minuten) die Aushärtung des Lackfilms.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Werkstück, z.B. eine Kraftfahrzeugkarosserie oder ein Kraftfahrzeugmodul, mit einer Lackschicht, z.B. einem Klarlack, versehen. Anschließend wird das Werkstück in einen Lacktrockner gebracht, wo das Werkstück einer um 40 bis 120 K erhöhten Temperatur gegenüber der Umgebungstemperatur ca. 5 bis 15 Minuten ausgesetzt wird, wodurch das restliche Lösemittel aus dem Lackfilm entweicht und damit der Lackfilm trocknet. Anschließend wird das Werkstück in eine Kammer gebracht und innerhalb von 2 Minuten oder schlagartig (durch Öffnen eines Ventils zu einer unter Vakuum stehenden parallelen Kammer) der Druck in der Kammer auf unter 0,1 bar abgesenkt. Dabei zerbrechen die im Reaktivsystem des Lackfilms enthaltenen Mikrokapseln und die Härtungskomponente wird freigesetzt und bewirkt innerhalb kurzer Zeit (10 Sekunden bis 2 Minuten) die Aushärtung des Lackfilms.
  • In einem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Werkstück, z.B. ein Kraftfahrzeugbauteil oder ein Kraftfahrzeugmodul, mit einer Lackschicht, z.B. einem Klarlack, versehen. Das Reaktivsystem der Klarlackzusammensetzung wird während des Auftragens des Klarlacks auf das Bauteil oder Modul mittels UV-Strahlung behandelt und damit dessen mikroverkapselte Komponente aktiviert. Bedarfsweise wird das Werkstück in einen Lacktrockner gebracht, wo das Werkstück einer um 40 bis 120 K erhöhten Temperatur gegenüber der Umgebungstemperatur ca. 5 bis 15 Minuten ausgesetzt wird oder einem leichten Unterdruck von ca. 0,8 bis 0,9 bar, wodurch das restliche Lösemittel aus dem Lackfilm entweicht und damit der Lackfilm trocknet. Anschließend wird das Werkstück in eine Kammer gebracht und innerhalb von 2 Minuten oder schlagartig (z.B. durch Öffnen eines Ventils zu einer unter Vakuum stehenden parallelen Kammer) der Druck in der Kammer auf unter 0,1 bar abgesenkt. Dabei zerbrechen die im Reaktivsystem des Lackfilms enthaltenen Mikrokapseln und die aktivierte Härtungskomponente wird freigesetzt und bewirkt innerhalb kurzer Zeit (10 Sekunden bis 2 Minuten) die Aushärtung des Lackfilms.
  • In einem vierten Ausführungsbeispiel wird in eine Werkzeugform mit oder ohne eingelegten Faserverstärkungsteil eine Zwei- oder Mehrkomponenten-Kunststoffmasse (Reaktivsystem) eingespritzt. Anschließend (oder auch schon während des Einspritzens) wird das durch die Werkzeugform gebildete Werkstück in der Werkstückform um 20 bis 80 K gegenüber der Ursprungstemperatur aufgeheizt und gleichzeitig proportional zur Temperaturerhöhung der Umgebungsdruck bis maximal 10 bar erhöht. Nach dem gleichmäßigen Erwärmen wird das Werkstück in der Werkzeugform schlagartig wieder auf Atmosphärendruckbedingungen abgesenkt. Dabei zerbrechen die in der Kunststoffmasse enthaltenen Mikrokapseln und die Härtungskomponente wird freigesetzt und bewirkt innerhalb kurzer Zeit (10 Sekunden bis 2 Minuten) die Aushärtung des Kunststoff- oder Composite-Teils.
  • In einem fünften Ausführungsbeispiel wird in eine Werkzeugform mit oder ohne eingelegten Faserverstärkungsteil eine Zwei- oder Mehrkomponenten-Kunststoffmasse (Reaktivsystem) eingespritzt. Anschließend (oder auch schon während des Einspritzens) wird das durch die Werkzeugform gebildete Werkstück in der Werkstückform einem Unterdruck ausgesetzt. Nach dem Erreichen des maximalen Unterdrucks von weniger als 0,1 bar zerbrechen die in der Kunststoffmasse enthaltenen Mikrokapseln und die Härtungskomponente wird freigesetzt und bewirkt innerhalb kurzer Zeit (10 Sekunden bis 2 Minuten) die Aushärtung des Kunststoff- oder Composite-Teils.
  • In einem sechsten Ausführungsbeispiel wird in eine Werkzeugform mit oder ohne eingelegten Faserverstärkungsteil eine Zwei- oder Mehrkomponenten-Kunstoffmasse (Reaktivsystem) eingespritzt. Vor dem Einspritzen wird die Kunststoffmasse in der Zuführungsleitung bis zu maximal 1 Minute mit UV-Strahlung bestrahlt, was zu einer Aktivierung der in den Mikrokapseln enthaltenen Komponente führt. Anschließend (oder auch schon während des Einspritzens) wird das durch die Werkzeugform gebildete Werkstück in der Werkstückform einem Unterdruck ausgesetzt. Nach dem Erreichen des maximalen Unterdrucks von weniger als 0,1 bar zerbrechen die in der Kunststoffmasse enthaltenen Mikrokapseln und die Härtungskomponente wird freigesetzt und bewirkt innerhalb kurzer Zeit (10 Sekunden bis 2 Minuten) die Aushärtung des Kunststoff- oder Composite-Teils.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0590975 A1 [0003]
    • EP 1497338 B1 [0046]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Beschichten und/oder Lackieren von Fahrzeugteilen unter Verwendung eines Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems, umfassend die Schritte – Bereitstellen eines Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems, welches mindestens eine der Komponenten in einer mikroverkapselten Form umfasst; – Auftragen des Reaktivsystems auf einen Oberflächenbereich eines Fahrzeugteils; – Konditionieren des Fahrzeugteils mit dem darauf aufgetragenen Reaktivsystem auf vorgegebene Reaktionsbedingungen; – Änderung, insbesondere Verminderung, eines auf das Reaktivsystem einwirkenden Drucks (Umgebungsdruck) zur Freisetzung der mikroverkapselten Komponente; und – Reagierenlassen des Reaktivsystems unter Bildung einer ausgehärteten Beschichtung bzw. Lackschicht.
  2. Verfahren zur Herstellung einer ausgehärteten Kunststoffmasse basierend auf einem Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem, umfassend die Schritte – Bereitstellen eines Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystems, welches mindestens eine der Komponenten in einer mikroverkapselten Form umfasst; – Konditionieren des Reaktivsystems auf vorgegebene Reaktionsbedingungen; – Änderung, insbesondere Verminderung, eines auf das Reaktivsystem einwirkenden Drucks (Umgebungsdruck) zur Freisetzung der mikroverkapselten Komponente; und – Reagierenlassen des Reaktivsystems unter Bildung der ausgehärteten Kunststoffmasse.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Konditionieren eine Erhöhung der Temperatur des Reaktivsystems umfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Konditionieren des Reaktivsystems eine Erhöhung des Umgebungsdrucks des Reaktivsystems umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktivsystem eine verkapselte Reaktivkomponente umfasst, die ausgewählt ist aus Initiatoren, Katalysatoren und/oder Beschleunigern für die Aushärtereaktion.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mikroverkapselte Komponente eine aktivierte Reaktivkomponente, insbesondere eine ein chemisches Radikal beinhaltende Reaktivkomponente, umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivsystem während oder nach der Änderung des Umgebungsdrucks des Reaktivsystems mit Ultraschall beaufschlagt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse eine Beschichtung auf der Oberfläche eines Substrats ist, wobei das Substrat eine Kraftfahrzeugkarosserie oder ein Kraftfahrzeugteil/-Modul ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung des Reaktivsystems im Wesentlichen alle Komponenten mit Ausnahme der mikroverkapselten Komponente gemischt werden und nachfolgend, insbesondere mit einem zeitlichen Abstand, die mikroverkapselte Komponente dem Reaktivsystem zugegeben wird, wobei – die mikroverkapselte Komponente vor oder bei der Zugabe zu dem Reaktivsystem aktiviert wird, wobei – die Aktivierung insbesondere als Teilschritt der Konditionierung vorgenommen wird.
  10. Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem, insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivbeschichtungssystem zwei oder mehr Reaktivkomponenten umfasst, wobei mindestens eine der Komponenten in verkapselter Form vorliegt, deren Verkapselung mittels Druckminderung zerstörbar ist.
  11. Reaktivsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Lackformulierung, eine Klebstoffformulierung und/oder eine Gießmasse ist.
  12. Reaktivsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Composite-Werkstoff umfasst, wobei der Werkstoff insbesondere Fasern, ausgewählt aus der Gruppe Glasfasern, Kohlefasern, Keramikfasern, Naturfasern und/oder Polymerfasern, enthält und/oder eine mit dem Reaktivsystem getränkte Matte oder Platte aus Fasern umfasst.
  13. Reaktivsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verkapselte Komponente einen Initiator, einen Katalysator und/oder einen Reaktionsbeschleuniger umfasst.
  14. Reaktivsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivsystem Additive, insbesondere Pigmente, Verlaufshilfsmittel, Füllstoffe, Weichmacher und/oder Lichtschutzmittel, enthält.
  15. Reaktivsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln auf einer anorganischen Verbindung, insbesondere SiO2, basieren und eine mittlere Wanddicke von ca. 10 bis ca. 100 Nanometer aufweisen oder dass die Mikrokapseln auf einer organischen Verbindung basieren und eine mittlere Wanddicke von ca. 10 bis ca. 50 Nanometer aufweisen.
  16. Reaktivsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in den Mikrokapseln neben der Komponente ein Treibmittel enthalten ist, dessen Dampfdruck bei 20 °C einen Wert von ca. 20 mbar oder mehr aufweist.
DE102011050871A 2011-06-06 2011-06-06 Verfahren zum Beschichten und/oder Lackieren von Fahrzeugteilen, zur Herstellung ausgehärteter Kunststoffmassen sowie ein Zwei- oder Mehrkomponenten-Reaktivsystem hierfür Withdrawn DE102011050871A1 (de)

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