DE102022003374A1 - coating process - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung von matten und kratzfesten Beschichtungen auf mehrdimensionalen Substraten mit einem durch Strahlung aushärtenden Lack, der manuell oder mit automatischen Anlagen aufgebracht wird, wird die aufgebrachte Beschichtung unter einer ersten UV-Bestrahlung einer Wellenlänge zwischen 360 nm und 420 nm bestrahlt und vorgeliert, wird nach der Vorgelierung die Beschichtung mittels Excimer-Bestrahlungstechnik im Wellenlängenbereich zwischen 150 nm und 225 nm unter Inertatmosphäre photochemisch gefaltet und erfolgt im Anschluss eine Endaushärtung der Beschichtung unter einer zweiten UV-Bestrahlung mit UV-Mitteldruckstrahlern.In a process for the production of matt and scratch-resistant coatings on multidimensional substrates with a radiation-curing lacquer that is applied manually or with automatic systems, the applied coating is irradiated under a first UV radiation with a wavelength between 360 nm and 420 nm and pre-gelled After pre-gelling, the coating is photochemically folded using excimer irradiation technology in the wavelength range between 150 nm and 225 nm in an inert atmosphere and the coating is then finally cured under a second UV irradiation with UV medium-pressure lamps.
Description
Die Erfindung betrifft in Verfahren zur Herstellung von stark mattierten Oberflächenbeschichtungen mittels Spritzapplikation auf mehrdimensionalen Objekten mit strahlenhärtenden Lacken und mit nach Aushärtung mit elektromagnetischer StrahlungThe invention relates to a method for producing highly matt surface coatings by means of spray application on multidimensional objects with radiation-curing paints and after curing with electromagnetic radiation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von matten und kratzfesten Oberflächen auf mehrdimensionalen Werkstücken. Dabei wird ein strahlenhärtender Lack mittels Zerstäubungsverfahren für das Sprühen (Spritzapplikation) auf das Objekt aufgetragen. Nach optionaler forcierter Trocknung wird der Lack durch eine Kombination von elektromagnetischer Strahlung vorgeliert, anschließend durch kurzwellige monochromatische UV-Strahlung an der Oberfläche gefaltet und zum Schluss erneut durch elektromagnetische Strahlung endausgehärtet. Durch speziell aufeinander abgestimmte Parameter werden alle vier Schmalflächen (Kanten), die Oberfläche und weitere in der Oberfläche sich befindliche Profilierungen mit nur einer Lackschicht im gewünschten matten Glanzgrad erzeugt.The invention relates to a method for producing matt and scratch-resistant surfaces on multi-dimensional workpieces. A radiation-curing paint is applied to the object using an atomization process for spraying (spray application). After optional forced drying, the paint is pre-gelled by a combination of electromagnetic radiation, then folded on the surface by short-wave monochromatic UV radiation and finally hardened again by electromagnetic radiation. Thanks to specially coordinated parameters, all four narrow surfaces (edges), the surface and other profiles located in the surface are created with just one coat of paint in the desired matt gloss level.
Die Erzeugung von matten Oberflächen ist ein gängiges Verfahren in der Lackindustrie. Der Effekt lässt sich auf der einen Seite durch physikalische Vorgänge erzielen (Trocknung eines Lackes mit Festkörper < 100 Gew.-%) oder durch chemische Zusammensetzung (Mattierungsmittel, Wachse, anorganische Füllstoffe). Des Weiteren besteht die Möglichkeit die Oberfläche mittels hochenergetischer Strahlung im Wellenlängenbereich ≥ 150nm bis ≤ 225nm, vorzugsweise bei 172nm, photochemisch zu falten uns so tiefmatte und hochkratzfeste Beschichtungen zu erzeugen. Das zuletzt genannte Verfahren, auch Excimer-Technologie genannt, ist in diversen Patenschriften beschrieben und findet bereits Anwendung in der OberflächenbeschichtungThe production of matt surfaces is a common process in the coatings industry. The effect can be achieved on the one hand by physical processes (drying of a paint with solids < 100% by weight) or by chemical composition (matting agents, waxes, inorganic fillers). Furthermore, there is the possibility of photochemically folding the surface using high-energy radiation in the wavelength range ≥ 150 nm to ≤ 225 nm, preferably at 172 nm, and thus creating deep matt and highly scratch-resistant coatings. The latter method, also known as excimer technology, is described in various patent specifications and is already being used in surface coating
Das Einsatzgebiet dieser Technologie beschränkt sich jedoch auf die Anwendung bei flächigen Substraten unterschiedlicher Zusammensetzung (MDF, Papier, Kunststoff). Um einen vergleichbaren Effekt auf Schmalflächen (Kanten) zu erzielen, müssen speziell dafür hergestellte und beschichtete Anleimer auf der Kante angebracht werden.However, the field of application of this technology is limited to use with flat substrates of different compositions (MDF, paper, plastic). In order to achieve a comparable effect on narrow surfaces (edges), specially manufactured and coated edging strips must be attached to the edge.
Des Weiteren beschränkt sich die Excimer-Technologie in Ihrer bisherigen Anwendung auf Walz und Gießapplikation.DFurthermore, the excimer technology is limited in its previous application to rolling and casting applications.D
Die Aufgabe des vorliegenden Verfahrens ist es, ein Lack-System anzubieten, dass unter Verwendung der bekannten Excimer-Technologie bei Spritzapplikation auf mehrdimensionalen Objekten mit einem einmaligen Auftrag eine homogene, tiefmatte und hochkratzfeste Beschichtung auf allen sichtbaren Flächen erzeugt.The task of the present method is to offer a coating system that, using the well-known excimer technology, produces a homogeneous, deep-matt and highly scratch-resistant coating on all visible surfaces when sprayed on multi-dimensional objects with a single application.
Das vorliegende Verfahren wird durch nachfolgendes Profil gekennzeichnet:
- Strahlenhärtender Lack (Festkörper wasserverdünnt ≥ 35 Gew.-% bis ≤55 Gew.-%; Festkörper nicht wasserverdünnt ≥80 Gew.-%) Lackauftrag mittels manueller und automatischer Anlagen (Handspritzstand, Spritzautomat, Spritzroboter) durch Sprühverfahren (pneumatisch und hydraulisch) mit oder ohne forcierte Trocknung
- Radiation-curing paint (solids, water-diluted ≥ 35 wt.% to ≤55 wt.%; solids, not water-diluted ≥80 wt.%) Paint application using manual and automatic systems (manual spray stand, spray gun, spray robot) by spraying processes (pneumatic and hydraulic) with or without forced drying
Erzeugte Beschichtung aus Schritt 1 wird mit UV-Licht der Wellenlänge ≥ 360nm bis ≤420nm; vorzugsweise bei 395nm bestrahlt und vorgeliert.The coating produced in step 1 is exposed to UV light with a wavelength of ≥ 360 nm to ≤ 420 nm; preferably irradiated at 395nm and pre-gelled.
Nach der Vorgelierung wird die Beschichtung mittels Excimer-Bestrahlungstechnik im Wellenlängenbereich ≥ 150nm bis ≤225nm, vorzugsweise bei 172nm, unter Inertatmosphäre photochemisch gefaltet.After pre-gelling, the coating is photochemically folded in an inert atmosphere using excimer irradiation technology in the wavelength range ≧150 nm to ≦225 nm, preferably at 172 nm.
Im Anschluß erfolgt die Endaushärtung der Beschichtung mit klassischen UV-Mitteldruckstrahlern zur Erzielung der Endeigenschaften wie hohe Kratzfestigkeit und hohe chemische Beständigkeit.The final curing of the coating then takes place with classic UV medium-pressure lamps to achieve the final properties such as high scratch resistance and high chemical resistance.
Die Auftragsmenge des Lackes auf dem Substrat bei Schritt (2) liegt bei 60-120g/m2.
Der eingesetzte strahlenhärtende Lack enthält erfindungsgemäß:
- Ein oder mehrere UV-strahlenhärtende Bindemittel:
- Bindemittel I: Mit Acryl/Methacrylsäure veresterte aliphatische Urethanacrylat, die zum Teil wasserverdünnbar sind
- Bindemittel II: UV-härtbare Aliphatische Polyuerthandispersionen, mit Wasser verdünnt mit einem Festkörper von 30-70 Gew.-%
- Bindemittel III: Mit Acryl/Methacrylsäure veresterte Polyetheracrylate
- Bindemittel IV: Mit Acryl/Methacrylsäure veresterte Polyethylene Glykole
According to the invention, the radiation-curing lacquer used contains:
- One or more UV radiation curing binders:
- Binder I: Aliphatic urethane acrylate esterified with acrylic/methacrylic acid, some of which are water-dilutable
- Binder II: UV-curable aliphatic polyurethane dispersions, diluted with water to a solids content of 30-70% by weight
- Binder III: Polyether acrylates esterified with acrylic/methacrylic acid
- Binder IV: Polyethylene glycols esterified with acrylic/methacrylic acid
Bei Bedarf ein oder mehrere Reaktivverdünner-Monomere Dabei handelt es sich um unterschiedliche mit Acrylsäure/Methacrylsäure veresterte Ethylen/Propylenglykoleund mehrfachfunktionelle aliphatische/aromatische AlkoholeOne or more reactive diluent monomers, if required. These are a variety of ethylene/propylene glycols esterified with acrylic acid/methacrylic acid and polyfunctional aliphatic/aromatic alcohols
Bei Bedarf ein oder mehrere Reaktivverdünner-Oligomere Dabei handelt es sich um unterschiedliche mit Acrylsäure/Methacrylsäure veresterte Ethylen/Propylenglykole und mehrfachfunktionelle aliphatische/aromatische Alkohole mit einem höheren MolekulargewichtOne or more reactive diluent oligomers, if required. These are different ethylene/propylene glycols esterified with acrylic acid/methacrylic acid and higher molecular weight polyfunctional aliphatic/aromatic alcohols
WasserWater
Dabei handelt es sich um entmineralisiertes oder übliches LeitungswasserThis is demineralized or normal tap water
Photoinitiatorphotoinitiator
Dabei handelt es sich um auf Norrish Typ I und/oder Norrish Typ II Reaktionen basierende photoinduzierte RadikalbilderThese are photo-induced radical images based on Norrish type I and/or Norrish type II reactions
Organische LösemittelOrganic solvents
Dabei handelt es sich um Acetate, Glykole, Glykolacetate, GlykoletherThese are acetates, glycols, glycol acetates, glycol ethers
Mattierungsmittelmatting agent
Dabei handelt es sich um gefällte und modifizierte Kieselsäuren, anorganischen Füllstoffen und Wachsen auf Basis von polymerisiertem Harnstoff, Ethylen, Propylen, AmidverbindungenThese are precipitated and modified silicic acids, inorganic fillers and waxes based on polymerized urea, ethylene, propylene, amide compounds
Additiveadditives
- a. Benetzungsadditive auf Silikon- und Acrylatbasis
- b. Entschäumeradditive auf Silikonbasis in Kombination mit gefällten Kieselsäuren
- c. Amin-Additive auf Basis aliphatischer Amino-alkohol Verbindungen zur Regulierung des pH-Wertes
- d. Rheologieadditive auf Basis organischer und anorganischer Verbindungen
- a. Silicone and acrylate based wetting additives
- b. Silicone-based defoamer additives in combination with precipitated silica
- c. Amine additives based on aliphatic amino-alcohol compounds to regulate the pH value
- i.e. Rheology additives based on organic and inorganic compounds
Geeignete Substrate für das erfindungsgemäße Verfahren bilden zum Beispiel Holz (massiv und furniert), Holzwerkstoffe (HDF, MDF, etc.), mineralische Substrate, Kunststoff- und Papierbeschichtete Holz- und Verbundwerkstoffe.Suitable substrates for the method according to the invention are, for example, wood (solid and veneered), wood-based materials (HDF, MDF, etc.), mineral substrates, plastic- and paper-coated wood and composite materials.
Das Substrat wird vor dem Auftrag des transparenten Lackes in unterschiedlicher Weise mit Spachteln und Grundierungen vorbehandelt, um mechanische, chemische und farbgebende Eigenschaften zu erzielen.Before the transparent paint is applied, the substrate is pre-treated in various ways with spatulas and primers in order to achieve mechanical, chemical and coloring properties.
Die Rohstoffformulierung des Lackes kann variieren, um einen optimalen Verbund zur nächstliegenden unteren Lackschicht zu erreichen.The raw material formulation of the paint can vary in order to achieve an optimal bond with the next lower paint layer.
Es wird damit ein Verfahren zur Herstellung von matten und kratzfesten Oberflächen auf mehrdimensionalen Oberflächen nach nachfolgendem Schema erläutert:
- 1. Strahlenhärtender Lack (Festkörper wasserverdünnt ≥ 35 Gew.-% bis ≤55 Gew.-%; Festkörper nicht wasserverdünnt ≥80 Gew.-%)
- 2. Lackauftrag mittels manueller und automatischer Anlagen (Handspritzstand, Spritzautomat, Spritzroboter) durch Sprühverfahren (pneumatisch und hydraulisch) mit oder ohne forcierte Trocknung
- 3. Erzeugte Beschichtung aus Schritt 1 wird mit UV-Licht der Wellenlänge ≥ 360nm bis ≤420nm; vorzugsweise bei 395nm bestrahlt und vorgeliert.
- 4. Nach der Vorgelierung wird die Beschichtung mittels Excimer-Bestrahlungstechnik im Wellenlängenbereich ≥ 150nm bis ≤225nm, vorzugsweise bei 172nm, unter Inertatmosphäre photochemisch gefaltet.
- 5. Im Anschluß erfolgt die Endaushärtung der Beschichtung mit klassischen UV-Mitteldruckstrahlern zur Erzielung der Endeigenschaften wie hohe Kratzfestigkeit und hohe chemische Beständigkeit
- 1. Radiation-curing lacquer (solids, water-diluted ≥ 35 wt.% to ≤55 wt.%; solids, not water-diluted ≥80 wt.%)
- 2. Paint application using manual and automatic systems (manual spray stand, spray machine, spray robot) by spraying methods (pneumatic and hydraulic) with or without forced drying
- 3. The coating produced in step 1 is exposed to UV light with a wavelength of ≥ 360 nm to ≤ 420 nm; preferably irradiated at 395nm and pre-gelled.
- 4. After pre-gelling, the coating is folded photochemically in an inert atmosphere using excimer irradiation technology in the wavelength range ≥150 nm to ≤225 nm, preferably at 172 nm.
- 5. The final curing of the coating then takes place with classic UV medium-pressure lamps to achieve the final properties such as high scratch resistance and high chemical resistance
Die Auftragsmenge des Lackes auf das Substrat bei Schritt (2) liegt bei 60-120g/m2.The amount of paint applied to the substrate in step (2) is 60-120 g/m 2 .
Das Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass unter Punkt 1 des Schemas sowohl UV-Lacke als auch wasserdünnbare UV-Lacke eingesetzt werden können, weiter, dass die in Punkt 1 des Schemas genannten Lacksysteme ein oder mehrere Bindemittel und ein oder mehrere Fotoinitiatoren aus den voranstehend genannten Gruppen enthalten können, weiter, dass unter Punkt 2 des Schemas bei einem einmaligen Spritzauftrag eine homogene, tiefmatte und hochkratzfeste Beschichtung auf allen sichtbaren Flächen erzeugt wird. Zu den sichtbaren Flächen des Objektes gehören die Schmalflächen (Kanten), die Oberfläche selbst und alle weiteren in der Oberfläche sich befindlichen Profilierungen.The method is further characterized in that under point 1 of the scheme both UV coatings and water-dilutable UV coatings can be used, further that the coating systems mentioned in point 1 of the scheme one or more binders and one or more photoinitiators from the above mentioned groups, further that under point 2 of the scheme a single spray application produces a homogeneous, deep matt and highly scratch-resistant coating on all visible surfaces. The visible surfaces of the object include the narrow surfaces (edges), the surface itself and all other profiles located in the surface.
Bei dem Verfahren erfolgt der Lackauftrag indirekt durch pneumatische, hydraulische (Airless) und pneumatisch unterstützende hydraulische (Airmix) Zerstäubungsverfahren. Wobei folgende Luft- bzw- Materialdrücke verwendet werden können:
- 1. Pneumatische Zerstäubung: 2-5 bar Luftdruck
- 2. Hydraulische Zerstäubung (Airless): 70-140 bar Materialdruck
- 3. Pneumatisch unterstützte Hydraulische Zerstäubung: ): 70-140 bar Materialdruck und 0,5-2,5 bar Luftdruck
- 1. Pneumatic atomization: 2-5 bar air pressure
- 2. Hydraulic atomization (airless): 70-140 bar material pressure
- 3. Pneumatically assisted hydraulic atomization: ): 70-140 bar material pressure and 0.5-2.5 bar air pressure
Bei dem Verfahren liegt unter Punkt 3 des Schemas die Energie des UV-Lichts bei 50-250mJ/cm2 und wird bevorzugt durch LED-Lampen erzeugt.In the method under point 3 of the scheme, the energy of the UV light is 50-250mJ/cm 2 and is preferably generated by LED lamps.
Letztlich wird bei dem Verfahren unter Punkt 5 des Schemas die Energie zur Endaushärtung durch UV-Licht durch konventionelle UV-Hoch- und Mittedruckstrahler (Hg-Strahler mit variabler Dotierung aus Galium, Eisen und Indium) erzeugt, bei einer Energie von 100 bis 3000mJ/cm2.Ultimately, in the process under point 5 of the scheme, the energy for final curing is generated by UV light using conventional UV high and medium pressure lamps (Hg lamps with variable doping from gallium, iron and indium), at an energy of 100 to 3000mJ/ cm2 .
Claims (11)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021004597.1 | 2021-09-13 | ||
DE102021004597 | 2021-09-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022003374A1 true DE102022003374A1 (en) | 2023-03-16 |
Family
ID=85284735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022003374.7A Pending DE102022003374A1 (en) | 2021-09-13 | 2022-09-13 | coating process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022003374A1 (en) |
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2022
- 2022-09-13 DE DE102022003374.7A patent/DE102022003374A1/en active Pending
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