DE4421558A1 - Metal substrate coating system - Google Patents

Metal substrate coating system

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DE4421558A1 DE19944421558 DE4421558A DE4421558A1 DE 4421558 A1 DE4421558 A1 DE 4421558A1 DE 19944421558 DE19944421558 DE 19944421558 DE 4421558 A DE4421558 A DE 4421558A DE 4421558 A1 DE4421558 A1 DE 4421558A1
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Abstract

The coating system has the substrate provided with a base layer of a compound which is wetted out by applied radiation, with subsequent partial wetting out before application of a cover lacquer and full wetting out by applied radiation. Alternatively the substrate is subjected to a further partial wetting out process after application of the lacquer coating and is shaped before the final wetting out via the applied radiation. The partial wetting out can be effected using electron beams and/or UV radiation, the final wetting out using electron beams with a power level of between 150 and 180 kVA.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschich­ ten von Metallsubstraten, welche auch noch nach dem Lackieren ohne Schaden für die Lackierung verformbar sind, sowie ein Verfahren zum Herstellen geformter beschichteter Metallerzeug­ nisse.The present invention relates to a method for coating metal substrates, which also after painting are deformable without damage to the paint, as well as a Process for making molded coated metal products nits.

Um Metalle mit einer Oberflächenbeschichtung hoher Beständig­ keit gegen chemische wie mechanische Belastungen zu versehen, kam bislang hauptsächlich eine Emaillierung in Frage. Für das Aufbringen einer Emaille-Beschichtung sind hohe Temperaturen und damit ein großer Aufwand an Energie erforderlich. Ferner werden für das Emaillierungsverfahren Materialien benötigt, die für die Umwelt stark belastend sind.To metals with a surface coating of high resistance against chemical and mechanical loads, So far, enamelling has mainly been considered. For the Applying an enamel coating is high temperatures and therefore a great deal of energy is required. Further materials are required for the enamelling process that are extremely harmful to the environment.

Da im Zuge immer strengerer gesetzlicher Auflagen hinsichtlich des Umweltschutzes eine Beschränkung bzw. ein Verbot solcher umweltbelastender Stoffe erwartet wird, wurden bereits Versuche mit Pulverbeschichtungen vorgenommen. Die erhaltenen Beschich­ tungen wiesen jedoch keine ausreichende Härte auf, um gewerb­ lich in breitem Rahmen anwendbar zu sein.Because in the course of ever stricter legal requirements regarding environmental protection a restriction or a prohibition of such environmentally harmful substances are expected, attempts have already been made made with powder coatings. The Beschich received However, hardnesses were not sufficiently hard to to be applicable in a wide range.

Auch ein Lackieren von Metalloberflächen mit strahlungshärtba­ ren Lacken führte bislang zu keinen zufriedenstellenden Ergeb­ nissen. Die Hauptschwierigkeit hierbei ist eine schlechte Haf­ tung der gehärteten Schicht auf dem Metall, hauptsächlich in­ folge eines Schrumpfprozesses, der bei der Härtung in der Be­ schichtung stattfindet. In der Folge treten einige Tage nach dem Lackieren Probleme mit der Haftung des Lacks auf, welche bei einem Verformen bzw. Abkanten der Metallsubstrate zu einem Brechen bzw. Abplatzen der Lackschicht führen.Also painting metal surfaces with radiation-hardenable Their paints have so far not led to satisfactory results nits. The main difficulty here is a bad harbour tion of the hardened layer on the metal, mainly in follow a shrinking process that occurs during hardening in the Be stratification takes place. As a result, a few days later problems with the adhesion of the varnish, which when the metal substrates are deformed or folded into one Break or flake off the paint layer.

Demzufolge besteht nach wie vor eine Notwendigkeit, die umwelt­ belastende Emaillierung zur Beschichtung von Metalloberflächen durch ein weniger umweltbelastendes und energiesparenderes Be­ schichtungsverfahren zu ersetzen, welches Metalloberflächen zumindest die gleichen vorzüglichen Eigenschaften hinsichtlich Beständigkeit gegen mechanische wie chemische Belastungen ver­ mittelt sowie es ermöglicht, die Metallsubstrate auch nach Auf­ bringen der Lackierung ohne Schaden für die Lackierung zu ver­ formen bzw. abzukanten.As a result, there is still a need to protect the environment stressful enamelling for coating metal surfaces through a less polluting and more energy-saving Be layering process to replace what metal surfaces at least the same excellent properties in terms Resistance to mechanical and chemical loads ver averages as well as enables the metal substrates to be opened bring the paintwork without causing damage to the paintwork shape or fold.

Die vorstehend beschriebenen Probleme werden durch die in den Ansprüchen beschriebenen Verfahren gelöst.The problems described above are solved by the in the Process described claims solved.

Die Erfindung lehrt ein Verfahren zum Beschichten von Metall­ substraten, umfassendThe invention teaches a method for coating metal substrates, comprehensive

  • - ein Aufbringen einer Grundierung aus einer strahlungs­ vernetzbaren Zusammensetzung auf ein Metallsubstrat,- applying a primer from a radiation crosslinkable composition on a metal substrate,
  • - ein Teilvernetzen der Grundierung,- a partial crosslinking of the primer,
  • - ein Aufbringen einer Decklackschicht aus einer strahlungs­ vernetzbaren Zusammensetzung auf das mit der teilvernetz­ ten Grundierung versehene Metallsubstrat und- Applying a top coat layer from a radiation cross-linkable composition to that with the partial cross-link metal substrate and
  • - ein Vollvernetzen der gesamten, Grundierung und Decklack­ schicht umfassenden Lackierung mittels Strahlung.- a full crosslinking of the entire primer and topcoat layer of coating with radiation.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Herstellen ge­ formter beschichteter Metallerzeugnisse, umfassendThe invention further includes a method of manufacturing ge shaped coated metal products comprising

  • - ein Aufbringen einer Grundierung aus einer strahlungs­ vernetzbaren Zusammensetzung auf ein Metallsubstrat,- applying a primer from a radiation crosslinkable composition on a metal substrate,
  • - ein Teilvernetzen der Grundierung,- a partial crosslinking of the primer,
  • - ein Aufbringen einer Decklackschicht aus einer strahlungs­ vernetzbaren Zusammensetzung auf das mit der teilvernetz­ ten Grundierung versehene Metallsubstrat,- Applying a top coat layer from a radiation cross-linkable composition to that with the partial cross-link metal substrate provided with primer,
  • - ein Teilvernetzen der Decklackschicht,- partial crosslinking of the top coat layer,
  • - ein Formen des mit Grundierung und Decklackschicht ver­ sehenen Metallsubstrats und- a form of ver with primer and top coat metal substrate and
  • - ein Vollvernetzen der gesamten, Grundierung und Decklack­ schicht umfassenden Lackierung mittels Strahlung.- a full crosslinking of the entire primer and topcoat layer of coating with radiation.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Metallsubstrate sind vorzugs­ weise plattenförmig. Als Metallsubstrate können im Rahmen der vorliegenden Erfindung entfettete Metallplatten ohne weitere Oberflächenbehandlung eingesetzt werden; die Oberflächen der Metallplatten können jedoch auch phosphatiert oder elektroly­ tisch verzinkt sein.The metal substrates that can be used according to the invention are preferred wise plate-shaped. As metal substrates in the context of present invention degreased metal plates without further Surface treatment can be used; the surfaces of the However, metal plates can also be phosphated or electrolyzed be galvanized table.

Als Grundierung wird eine strahlungsvernetzbare, insbesondere Elektronenstrahl- und UV-vernetzbare Zusammensetzung, allgemein auch als "Primer" bezeichnet, verwendet. Sie dient erfindungs­ gemäß als Haftvermittler zwischen der Metalloberfläche und der Lackierung aus strahlungsvernetzbarem Lack, welche die eigen­ tliche Oberflächenbeschichtung darstellt.A radiation-crosslinkable, in particular, is used as the primer Electron beam and UV crosslinkable composition, general also called "primer". It serves fiction according to as an adhesion promoter between the metal surface and the Varnishing made of radiation-crosslinkable varnish, which represents surface coating.

Die strahlungsvernetzbare Zusammensetzung zum Lackieren des grundierten Metallsubstrats umfaßt gleichfalls bekannte, durch Strahlung, insbesondere Elektronenstrahl- und UV-Strahlen, vernetzbare Zusammensetzungen.The radiation-crosslinkable composition for painting the primed metal substrate also includes known ones Radiation, in particular electron beam and UV rays, crosslinkable compositions.

Im Rahmen der Erfindung verwendbare Zusammensetzungen für Grun­ dierung und Decklackschicht umfassen bekannte strahlungsver­ netzbare acrylische Präpolymere, wie beispielsweise Polyure­ than-, Polyester-, Polyether-, Epoxi- oder Vollacrylate oder Mischungen davon. Diese können zusätzlich mit ebenfalls bekann­ ten, niedrigviskosen Reaktivverdünnern vermischt verwendet wer­ den.Compositions for green usable in the invention The coating and topcoat layer comprise known radiation sources wettable acrylic prepolymers such as polyure than, polyester, polyether, epoxy or full acrylates or Mixtures of these. These can also be known as well ten, low-viscosity reactive thinners are mixed the.

Ferner können nach einem kationischen Härtungsmechanismus ver­ netzbare Lacksysteme verwendet werden, wie beispielsweise Ep­ oxide oder Vinylether, Mischungen derselben oder Mischungen von Epoxiden und/oder Vinylethern mit vorstehend genannten Acryla­ ten.Furthermore, according to a cationic curing mechanism wettable coating systems are used, such as Ep oxides or vinyl ethers, mixtures thereof or mixtures of Epoxides and / or vinyl ethers with the aforementioned acrylic ten.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die vorstehend genannte, durch Strahlen vernetzbare Grundierung bzw. der vorstehend genannte, durch Strahlen vernetzbare Decklack mit einem oder mehreren, als solchen bekannten Photoinitiatoren versetzt verwendet werden, welche eine Vernetzbarkeit mittels UV-Strahlen vermitteln. Zur An­ wendung kommen hierbei sämtliche bekannte Photoinitiatoren und Photoinitiatorgemische, gegebenenfalls mit gleichfalls bekann­ ten Coinitiatoren und Sensibilisatoren gemischt.In one embodiment of the method according to the invention can be the above-mentioned, crosslinkable by radiation Primer or the above, by blasting crosslinkable topcoat with one or more, as such known photoinitiators are used, which  mediate connectivity by means of UV rays. To the All known photoinitiators and Mixtures of photoinitiators, possibly also known mixed coinitiators and sensitizers.

Wird lediglich eine Teilvernetzung der strahlungsvernetzbaren Zusammensetzung für Grundierung oder Decklackschicht mittels UV-Strahlen angestrebt, werden der bzw. die Photoinitiatoren in einer Menge zugesetzt, die geringer ist als die Menge an Photo­ initiator, die bei einer vorgegebenen UV-Lampenleistung und einer vorgegebenen Bahn- oder Substratgeschwindigkeit notwendig ist, um eine volle Vernetzung zu erzielen. Die in diesem Zusam­ menhang erforderlichen Verfahrensparameter sind dem Fachmann als solche bekannt. Typischerweise beträgt die Menge an Photo­ initiator oder Photoinitiatormischung, gegebenenfalls zusammen mit sogenannten Coinitiatoren und Sensibilisatoren, 0,1 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 1,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtformulierung der Zusammensetzung.Is only a partial crosslinking of the radiation crosslinkable Composition for primer or top coat using Aimed at UV rays, the photoinitiator (s) in added in an amount less than the amount of photo initiator at a given UV lamp power and a given web or substrate speed is necessary is to achieve full networking. The in this together Process parameters required are the specialist known as such. Typically the amount of photo is initiator or photoinitiator mixture, optionally together with so-called coinitiators and sensitizers, 0.1 to 3 % By weight, preferably 0.2 to 1.5% by weight, in each case based on the Overall formulation of the composition.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens können die vorstehend genannten, durch Strahlen ver­ netzbaren Zusammensetzungen mit Anteilen bekannter, thermisch vernetzbarer Harze bzw. Lacksysteme, die eine über die strah­ leninduzierte Härtung hinausgehende Verfestigung der Beschich­ tung unter Wärmeeinfluß ermöglichen, gemischt verwendet werden.In a further embodiment of the Ver driving the above, by blasting ver wettable compositions with proportions of known, thermal crosslinkable resins or lacquer systems, one over the beam oil-induced hardening beyond hardening of the coating tion under the influence of heat allow mixed use.

Die strahlungsvernetzbaren Zusammensetzungen können desweiteren anorganische, organische oder metallische Füllstoffe, Mattie­ rungsmittel, rheologische Additive oder Wachse umfassen. Um bestimmte Eigenschaftsprofile zu erreichen, können den Zusam­ mensetzungen ferner Additive, wie Verlaufsmittel, Gleitmittel, Entlüfter, Entschäumer, Haftverbesserer, Dispergierhilfsmittel, Benetzungsmittel, Antiabsetzmittel, Antistatika, Stabilisato­ ren, Lichtschutzmittel, Korrosionsschutzmittel und weitere, dem Fachmann bekannte Stoffe, einzeln oder in Mischung zugesetzt werden. The radiation crosslinkable compositions can furthermore inorganic, organic or metallic fillers, mattie agents, rheological additives or waxes. Around To achieve certain property profiles can get together further additives, such as leveling agents, lubricants, Deaerators, defoamers, adhesion improvers, dispersing agents, Wetting agents, anti-settling agents, antistatic agents, stabilizers , light stabilizers, corrosion inhibitors and others, the Substances known to those skilled in the art, added individually or in a mixture become.  

Darüberhinaus kann den strahlungsvernetzbaren Zusammensetzungen eine oder mehrere thermisch wirkende Vernetzerkomponenten zuge­ setzt werden. Umfaßt die strahlungsvernetzbare Zusammensetzung Präpolymere, die reaktive Gruppen enthalten, die mit der ther­ mischen Vernetzerkomponente unter Temperatureinfluß reagieren, kann so eine über die strahlungsinduzierte Vernetzung hinaus­ gehende, weitere Vernetzung des Systems erfolgen.In addition, the radiation-crosslinkable compositions one or more thermally acting crosslinker components be set. Includes the radiation crosslinkable composition Prepolymers containing reactive groups with the ther mix crosslinker component react under the influence of temperature, can go beyond radiation-induced networking outgoing, further networking of the system.

Für die Auswahl der Komponenten für die Primerschicht ist fer­ ner die Verwendung von Materialien vorteilhaft, die bei der strahleninduzierten Vernetzung nur wenig schrumpfen und/oder die polare Gruppen, wie zum Beispiel Hydroxyl-, Carbonsäure-, Phosphorsäureester-, Sulfonsäureester-, Epoxid- oder Aminogrup­ pen enthalten.For the selection of the components for the primer layer is fer ner the use of materials advantageous in the radiation-induced networking shrink only slightly and / or the polar groups, such as hydroxyl, carboxylic acid, Phosphoric acid ester, sulfonic acid ester, epoxy or amino group pen included.

Die strahlungsvernetzbaren Zusammensetzungen können in einem als solchen bekannten Verfahren, wie beispielsweise durch Spritz-, Walz-, Gießauftrag oder im Tauchverfahren, aufgebracht werden.The radiation crosslinkable compositions can be in one as such known methods, such as by Spraying, rolling, casting or immersion become.

Die strahlungsvernetzbare Grundierung bzw. Decklackschicht kann auch durch zwei oder mehr übereinander aufgebrachte Einzel­ schichten erstellt werden.The radiation-crosslinkable primer or topcoat layer can also by two or more singles one on top of the other layers are created.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Grundierung bzw. Decklackschicht nach dem in der europäischen Patentanmeldung Nr. 92108427.3 (Veröffentlichungsnummer 0570607) offenbarten Verfahren zum Auftragen von Lack (und Farbe) auf ein Substrat mittels eines Trägers mit "release"-Eigenschaften (vgl. euro­ päische Patentanmeldung Nr. 92108426.5; Veröffentlichungsnummer 0573676) aufgetragen werden.In a preferred embodiment, the primer or Top coat according to that in the European patent application No. 92108427.3 (publication number 0570607) Process for applying varnish (and paint) to a substrate by means of a carrier with "release" properties (cf. euro Patent application No. 92108426.5; Publication number 0573676) can be applied.

Hierzu wird die Lackschicht, in diesem Falle aus einer strah­ lungsvernetzbaren Zusammensetzung, zuvor auf den Träger mit "release"-Eigenschaften aufgebracht und auf diesem mittels Strahlung teilvernetzt. Die teilvernetzte Lackschicht wird dann unter Druck und/oder erhöhter Temperatur vom Träger auf das Substrat übertragen. Vorzugsweise kann die Übertragung der Lack­ schicht mittels eines Kalanders ausgeführt werden, der insbe­ sondere mindestens eine Walze aus elastischem Material auf­ weist.For this, the paint layer, in this case from a jet Lung-crosslinkable composition, previously on the carrier with "release" properties applied and on this by means of Radiation partially cross-linked. The partially crosslinked lacquer layer is then under pressure and / or elevated temperature from the carrier to the  Transfer substrate. Preferably, the transfer of the varnish layer can be carried out by means of a calender, in particular special at least one roller made of elastic material points.

Das Teilvernetzen der Grundierung bzw. Decklackschicht kann mittels Elektronenstrahlen und/oder UV-Strahlen erfolgen. Der Begriff "teilvernetzt" bedeutet, daß die Grundierung noch nicht vollständig einer Vernetzung unterzogen wird, sondern nur teil­ weise, so daß später noch eine vollständige Vernetzung möglich ist. Die Vernetzung von Anstrichmitteln und Lacken mittels Elektronenstrahlen und UV-Strahlen ist dem Fachmann als solches bekannt.The partial crosslinking of the primer or topcoat layer can by means of electron beams and / or UV rays. Of the The term "partially cross-linked" means that the primer has not yet fully networked, but only partially wise, so that complete networking is possible later is. The crosslinking of paints and varnishes Electron rays and UV rays are known to those skilled in the art as such known.

Erfolgt das Teilvernetzen der Lackschicht mittels Elektronen­ strahlen, wird hierzu in der Regel eine Strahlendosis einge­ setzt, die geringer ist als die Dosis, die zur vollständigen Vernetzung notwendig ist. Typischerweise kommen hierfür Strah­ lendosen von 0,5 bis 10 kGy (= 0,05 bis 1 Mrad), bevorzugt 1 bis 5 kGy (= 0,1 bis 0,5 Mrad) zur Anwendung.Is the partial crosslinking of the lacquer layer by means of electrons a radiation dose is usually used for this purpose which is less than the dose required for complete Networking is necessary. Typically, strah come for this loses of 0.5 to 10 kGy (= 0.05 to 1 Mrad), preferably 1 up to 5 kGy (= 0.1 to 0.5 Mrad).

Das Ausmaß einer Vernetzung mittels UV-Strahlen wird im allge­ meinen bei vorgegebener UV-Lampenleistung und vorgegebener Bahn- oder Substratgeschwindigkeit über die Menge an Photoini­ tiator(en) geregelt, welche der strahlungsvernetzbaren Zusam­ mensetzung zugesetzt wird.The extent of crosslinking using UV rays is generally mean with given UV lamp power and given Web or substrate speed over the amount of Photoini tiator (s) regulates which of the radiation-crosslinkable comp composition is added.

Durch die nur unvollständige Vernetzung der Primerschicht wird erreicht, daß diese Schicht bei der Bestrahlung zum einen nur wenig schrumpft und zum anderen beweglich genug bleibt, um eventuelle Schrumpfprozesse auszugleichen, zu relaxieren und sich an die Oberfläche des Substrats "anzuschmiegen". Hierdurch wird die Haftung entscheidend verbessert.Due to the incomplete crosslinking of the primer layer achieved that this layer only when irradiated little shrinks and on the other hand remains flexible enough to compensate for any shrinking processes, relax and to "nestle" against the surface of the substrate. Hereby liability is significantly improved.

Durch die unvollständige Vorvernetzung wird außerdem erreicht, daß die auf diese Primerschicht aufgebrachte, strahlungsvernetz­ bare Decklackschicht in die Primerschicht eindiffundiert, sich mit dieser vermischt und bei der Härtung mit dieser verbindet, was zu einer sehr guten Haftung der Decklackschicht auf der Primerschicht führt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann so das Problem umgangen werden, daß normalerweise strahlungs­ vernetzbare Lacksysteme nur sehr schlecht auf bereits vollstän­ dig strahlungsvernetzten Lackschichten haften.The incomplete pre-networking also means that that the radiation crosslinking applied to this primer layer diffuse topcoat layer diffuses into the primer layer  mixed with it and combined with it during hardening, which leads to a very good adhesion of the top coat on the Primer layer leads. By the method according to the invention so the problem can be avoided that is normally radiation cross-linkable coating systems are very poor on already complete dig radiation-crosslinked lacquer layers adhere.

Soll ein Formen des Metallsubstrats vorgenommen werden, wird die Decklackschicht zunächst teilvernetzt. Dies kann beispiels­ weise mittels Elektronenstrahlen oder UV-Strahlen vorgenommen werden. Die Lackschicht behält dabei noch genügend Elastizität, um ohne Ablösen oder Abplatzen vom Metallsubstrat bzw. Brechen oder Rissbildung der Formänderung des Substrats folgen zu kön­ nen.Shaping of the metal substrate is to be carried out the top coat layer is initially partially crosslinked. For example made by means of electron beams or UV rays become. The paint layer still has enough elasticity to without peeling or chipping from the metal substrate or breaking or to follow the change in shape of the substrate nen.

Unter "Formen" wird im Rahmen der Erfindung eine dreidimensio­ nale Verformung ebenso wie eine Profilierung, Strukturierung oder Texturierung des Substrats bzw. der Substratoberfläche verstanden.In the context of the invention, "shapes" is a three-dimensional nale deformation as well as profiling, structuring or texturing of the substrate or the substrate surface Understood.

Sind die beschichteten Metallplatten zur Fertigung dreidimen­ sionaler Formstücke, wie beispielsweise Gehäusen von Waschma­ schinen u.ä., vorgesehen, kann eine Verformung durch Abkanten oder andere im Stand der Technik bekannte Verfahren erfolgen.Are the coated metal plates three-dimensional for manufacturing sional fittings, such as housings from Waschma Schinen and the like, provided, a deformation by folding or other methods known in the art.

Eine Profilierung, Strukturierung oder Texturierung des Sub­ strats bzw. der Substratoberfläche kann unter Verwendung von nur geringem Druck beispielsweise mittels eines Prägezylinders oder -bleches oder eines strukturierten bzw. geprägten Papieres oder einer entsprechenden Folie in an sich bekannter Weise auf die teilvernetzte Decklackschicht aufgebracht werden. Die Prägung des Papieres oder der Folie kann hierbei durch eine geprägte Lack- oder Kunststoffschicht erzielt werden.Profiling, structuring or texturing the sub strats or the substrate surface can be using only slight pressure, for example by means of an embossing cylinder or sheet or a structured or embossed paper or a corresponding film in a manner known per se the partially cross-linked top coat is applied. The Embossing of the paper or the foil can be done by a embossed lacquer or plastic layer can be achieved.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrenes kann für das Aufbringen der Strukturierung ein Kalander mit vorzugs­ weise mindestens einer elastischen Walze eingesetzt werden, um den nötigen Anpreßdruck zu erzeugen. In one embodiment of the method according to the invention For the application of the structure, a calender with preference as at least one elastic roller are used to to generate the necessary contact pressure.  

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die teilvernetzte Deck­ lackschicht vor dem Aufbringen der Profilierung, Struktur, Tex­ tur oder Maserung zu erwärmen, um sie elastischer zu machen und so das Einprägen des Musters zu vereinfachen. Die Erwärmung kann beispielsweise mittels Infrarot-Strahlen oder Heißluft bewirkt werden.Here it is particularly advantageous to use the partially networked deck lacquer layer before applying the profiling, structure, tex to heat the texture or grain to make it more elastic and so to simplify the embossing of the pattern. The warming can for example by means of infrared rays or hot air be effected.

Die Vollvernetzung wird bevorzugt mittels Elektronenstrahlen ausgeführt. Die Leistung, mit welcher die gemeinsame Vollver­ netzung der Lackierung aus strahlungsvernetzbarer Grundierung und Decklackschicht ausgeführt wird, ist kritisch. Sie liegt bevorzugt zwischen 150 und 180 kVA. Zu hohe Elektronenstrahl- Kanonenstärken bewirken einen zu hohen Vernetzungsgrad und da­ mit zu große Sprödigkeit der Lackierung, was dazu führt, daß die Lackierung bei einer Verformung der lackierten Metallwerk­ stoffe nicht mehr die erforderliche Elastizität aufweist, um die resultierende Dehnung auszuhalten, und vom Metallsubstrat abplatzt.Full crosslinking is preferred using electron beams executed. The performance with which the common full ver wetting of the coating from radiation-crosslinkable primer and topcoat layer is critical. she lies preferably between 150 and 180 kVA. Too high electron beam Cannon strengths cause a high degree of cross-linking and there with too brittleness of the paint, which leads to the fact that the painting in case of deformation of the painted metalwork fabrics no longer have the required elasticity to endure the resulting strain, and from the metal substrate flakes off.

Für die Vollvernetzung hat es sich dabei als vorteilhaft erwie­ sen, auch bei nur einseitig lackierten, plattenförmigen Metall­ substraten die Elektronenstrahl-Kanonen so anzuordnen, daß die Strahlen aus unterschiedlichen Richtungen auf den Lack treffen, um eine gleichmäßige Vernetzung der gesamten Lackierung ein­ schließlich der Randbereiche und Biegestellen sicherzustellen.It has proven to be advantageous for full networking sen, even with plate-shaped metal painted only on one side arrange the electron guns so that the Beams from different directions hit the paint, to ensure even cross-linking of the entire paint finish finally ensure the edge areas and bending points.

Eine zusätzliche und endgültige Härtung des Lacks, und insbe­ sondere von dessen Oberfläche, kann durch ein abschließendes Erwärmen der Lackschicht nach dem Vollvernetzen erfolgen. Der Lack erfährt hierbei eine zusätzliche Vernetzung. Die Erwärmung kann bevorzugt mittels Infrarot-Strahlen, jedoch beispielsweise auch mittels Konvektion oder Heißluft bewirkt werden.An additional and final hardening of the paint, and esp special of its surface, can by a final The coating layer is heated after it has been fully crosslinked. Of the Lacquer undergoes additional networking. The warming can preferably by means of infrared rays, however, for example can also be effected by means of convection or hot air.

Die Temperatur, welche im Zuge der Erwärmung an der lackierten Oberfläche erzeugt wird, ist kritisch. Eine zu hohe Temperatur führt zu feinen Rissen in der Beschichtung, wohingegen eine zu geringe Temperatur nicht zu maximal möglicher zusätzlicher Här­ tung führt. Der bevorzugte Temperaturbereich liegt zwischen 170 und 220°C in Abhängigkeit von dem verwendeten Lack. The temperature, which in the course of the heating at the painted Surface creation is critical. Too high a temperature leads to fine cracks in the coating, whereas one to low temperature not to the maximum possible additional hardness tung leads. The preferred temperature range is between 170 and 220 ° C depending on the paint used.  

Dabei wird das Erwärmen des vollvernetzten Lacks bevorzugt in Abhängigkeit von der über die gesamte Oberfläche des Lacks ge­ messenen Ausgangstemperatur geregelt. Hierzu kann beispielswei­ se die Oberfläche des vollvernetzten Metallsubstrats mittels eines Linienscanners abgetastet werden, um die Temperatur der Substratoberfläche über deren gesamte Fläche zu erfassen, und die Leistung von Infrarot-Strahlern entsprechend gesteuert wer­ den. Alternativ können auch Infrarotkameras (Thermovisions-Ka­ mera) eingesetzt werden, mit denen örtlich aufgelöste Tempera­ turverteilungen meßbar sind. Eine Infrarotkamera ermöglicht die Messung der einzelnen Temperaturen in einem matrixartig aufge­ teilten Feld.The heating of the fully crosslinked lacquer is preferred in Dependence on the ge over the entire surface of the paint measured output temperature. For this, for example se the surface of the fully cross-linked metal substrate a line scanner to be scanned to determine the temperature of the Detect substrate surface over its entire area, and the output of infrared emitters is controlled accordingly the. Alternatively, infrared cameras (Thermovisions-Ka mera) are used with which locally resolved tempera door distributions are measurable. An infrared camera enables that Measurement of the individual temperatures in a matrix-like manner shared field.

Im Falle geformter Gegenstände müssen dann die Ausgangstempera­ turen für jede Einzelfläche der dreidimensionalen Anordnung bestimmt werden. Gleichzeitig muß auch beispielsweise die An­ ordnung von Infrarotstrahlern der dreidimensionalen Anordnung des geformten Gegenstands folgen, um eine gleichmäßige und nachvollziehbare Erwärmung sämtlicher lackierter Flächen zu gewährleisten.In the case of shaped objects, the initial temperature must then structures for each individual surface of the three-dimensional arrangement be determined. At the same time, for example, the An Order of infrared radiators of the three-dimensional arrangement of the shaped object to achieve an even and traceable heating of all painted surfaces guarantee.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine dauerhafte Be­ schichtung der Oberfläche eines Metallsubstrats mit einer strahlungsvernetzbaren, insbesondere einer durch Elektronen­ strahlen vernetzbaren Zusammensetzung, ermöglicht. Sie verleiht dem Metallsubstrat überragende Oberflächeneigenschaften, insbe­ sondere eine mit einer Emaillebeschichtung vergleichbare mecha­ nische Härte, welche mit keinem anderen bekannten Lacktyp er­ reicht werden konnte. Darüberhinaus sind strahlungsvernetzbare Lacke lösemittelfrei und somit diesbezüglich umweltfreundlich. Die Vernetzung kann bei Vergleich mit den herkömmlichen Email­ lierungsverfahren mit einem relativ geringeren Energieaufwand ausgeführt werden und die Verarbeitung erfolgt in wesentlich kürzerer Zeit, was darüberhinaus die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bedingt. Through the inventive method, a permanent loading layering the surface of a metal substrate with a radiation-crosslinkable, especially one by electrons radiation crosslinkable composition, enables. It gives surface properties superior to the metal substrate, in particular especially a mecha comparable to an enamel coating niche hardness, which he with no other known paint type could be enough. In addition, radiation crosslinkable Paints are solvent-free and therefore environmentally friendly. Networking can be compared to conventional email lation process with a relatively lower energy consumption be executed and the processing takes place essentially shorter time, which furthermore affects the profitability of the conditioned method according to the invention.  

In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird eine mit einem Färbemittel gemischte Zusammen­ setzung zum Grundieren des Metallsubstrats verwendet.In a particular embodiment of the Ver a mixture mixed with a colorant used to prime the metal substrate.

In einer weiteren Ausführungsform kann auch die strahlungs­ vernetzbare Zusammensetzung für die Decklackschicht des Metall­ substrats mit einem Färbemittel gemischt verwendet werden.In a further embodiment, the radiation crosslinkable composition for the top coat layer of the metal substrate mixed with a colorant.

Die Färbemittel umfassen im Rahmen der vorliegenden Erfindung lösliche Farbstoffe ebenso wie organische oder anorganische Pigmente, bevorzugt jedoch einen oder mehrere sublimierbare Dispersionsfarbstoffe als farbgebende Substanz(en). Diese Farb­ stoffe entwickeln ihre volle Farbwirkung erst im Zuge einer ab­ schließenden Erwärmung. Durch die Wärmeeinwirkung sublimieren die Farbstoffe und verteilen sich in der Folge durch Migration gleichmäßig in der gesamten Lackschicht. Hierdurch gewinnt die Farbe des Lacks Tiefenwirkung und eine außergewöhnliche Bril­ lanz. Ausgezeichnete Ergebnisse werden mit Mengen von 3 bis 5 g sublimierbarem Dispersionsfarbstoff auf 1 l Elektronenstrahl­ vernetzbarem Klarlack erhalten.In the context of the present invention, the colorants comprise soluble dyes as well as organic or inorganic Pigments, but preferably one or more sublimable Disperse dyes as coloring substances. This color fabrics only develop their full color effect in the course of a closing warming. Sublimate by exposure to heat the dyes and subsequently spread through migration evenly throughout the paint layer. This wins the Color of the lacquer depth effect and an extraordinary glasses lance. Excellent results are obtained with amounts of 3 to 5 g sublimable disperse dye on 1 l electron beam crosslinkable clear coat obtained.

Zusätzlich kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel des er­ findungsgemäßen Verfahrens auf die teilvernetzte Grundierung des Metallsubstrats ein Dekor aufgebracht werden. Das Dekor kann hierzu beispielsweise mittels Offset-, Rotations-, Tief-, Flexo- oder Siebdruckverfahren als Bild, Muster, Einzelfarbe oder Motiv direkt auf das mit der teilvernetzten Grundierung versehene Substrat gedruckt werden. Das Dekor kann jedoch auch von einem Trägermaterial in an sich bekannter Weise in Form eines "Abziehbildes" oder mittels eines an sich bekannten Transferdruckverfahrens auf das Substrat übertragen werden.In addition, in another embodiment of the inventive method on the partially crosslinked primer a decor can be applied to the metal substrate. The decor can for this purpose, for example, by means of offset, rotation, deep, Flexographic or screen printing process as an image, sample, individual color or motif directly on that with the partially cross-linked primer provided substrate are printed. However, the decor can also of a carrier material in a manner known per se in the form a "decal" or by means of a known one Transfer printing process can be transferred to the substrate.

Hierzu werden bevorzugt Drucktinten verwendet, die neben subli­ mierbaren Dispersionsfarbstoffen herkömmlicher Art Bindemittel und gegebenenfalls Oxidationsadditive umfassen. For this purpose, printing inks are preferably used which, in addition to subli mable dispersible dyes of conventional type binders and optionally include oxidation additives.  

In einer besonderen Ausführungsform können die Lackschicht und das Dekor gemeinsam nach dem in der europäischen Patentanmel­ dung Nr. 92108427.3 (Veröffentlichungsnummer 0570607) offenbar­ ten, Verfahren zum Auftragen von Lack und Farbe auf ein Sub­ strat mittels eines Trägers mit "release"-Eigenschaften (vgl. europäische Patentanmeldung Nr. 92108426.5; Veröffentlichungs­ nummer 0573676) auf das grundierte Metallsubstrat aufgebracht werden.In a special embodiment, the lacquer layer and the decor together according to that in the European patent application # 92108427.3 (publication number 0570607) method of applying varnish and paint to a sub strat by means of a carrier with "release" properties (cf. European Patent Application No. 92108426.5; Publication number 0573676) applied to the primed metal substrate become.

Das bereits vorstehend kurz beschriebene Verfahren wird dahin­ gehend abgewandelt, daß auf die teilvernetzte Lackschicht ein Dekor aufgebracht wird und dann der teilvernetzte Lack mitsamt dem Dekor unter Druck und/oder erhöhter Temperatur vom Träger auf das Substrat übertragen wird, so daß das Dekor direkt dem gegebenenfalls grundierten Substrat aufliegt.The method already briefly described above will go away going modified that on the partially crosslinked paint layer Decor is applied and then the partially cross-linked lacquer together the decor under pressure and / or elevated temperature from the wearer is transferred to the substrate, so that the decor directly optionally primed substrate rests.

Im Falle einer Verwendung eines Dekors auf Basis sublimierbarer Dispersionsfarbstoffe wird ebenfalls im Zuge einer abschließen­ den Erwärmung eine Verbesserung der Farbwirkung beobachtet. Die Wärmeeinwirkung führt auch hier zu einer Sublimation der Farb­ stoffe, welche daraufhin bis zu einer gewissen Tiefe in die Grundierungs- wie in die Lackschicht einwandern. Ohne hinsicht­ lich der Schärfe des Dekormotivs Abstriche machen zu müssen, wird so ein tieferer und brillanterer Farbeindruck erzielt.In case of using a decor based on sublimable Disperse dyes will also complete in the course of one the heating observed an improvement in the color effect. The The effect of heat also leads to a sublimation of the colors fabrics, which then penetrate to a certain depth in the Immerse primer as well as in the paint layer. Without regard in terms of the sharpness of the decorative motif, a deeper and more brilliant color impression is achieved.

Für eine bessere Haftung des Dekors auf der Grundierung ist es vorteilhaft, das grundierte und dekorierte Substrat vor dem Aufbringen des strahlungsvernetzbaren Decklacks beispielsweise mittels Infrarot-Strahlen oder Heißluft zu erwärmen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Dekor ohne Einwirkung von Wärme auf das grundierte Substrat aufgebracht worden ist.It is for better adhesion of the decor to the primer advantageous to the primed and decorated substrate before Application of the radiation-crosslinkable topcoat, for example to be heated by means of infrared rays or hot air. This is This is particularly advantageous if the decor is without influence of heat has been applied to the primed substrate.

In einer abwandelten Form des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Dekor auch auf die Lackschicht aufgebracht werden. Hierzu wird die Lackschicht mittels Strahlung, insbesondere UV- und/ oder Elektronenstrahlung, teilvernetzt und daraufhin das Dekor mittels eines der vorstehend beschriebenen Verfahren aufge­ bracht. Die Erwärmung zur "Entwicklung" der Farbwirkung bei Verwendung sublimierbarer Dispersionsfarbstoffe kann dann vor oder nach dem Vollvernetzen der Lackschicht erfolgen.In a modified form of the method according to the invention the decor can also be applied to the lacquer layer. For this the coating layer is exposed to radiation, in particular UV and / or electron beams, partially cross-linked and then the decor  by means of one of the methods described above brings. The warming contributes to the "development" of the color effect Sublimable disperse dyes can then be used or after the coating layer has been fully crosslinked.

Die beschriebenen Verfahren zur Erzielung farbiger oder deko­ rierter Beschichtungen mittels farbiger Grundierungen, gefärb­ ter Lacke und Dekore können selbstverständlich miteinander kombiniert verwendet werden. Dadurch können besonders interes­ sante und attraktive Farb- und Dekorwirkungen erzeugt werden. Wird beispielsweise eine klare und ungefärbte Grundierung in Verbindung mit einem mittels sublimierbarer Dispersionsfarben gefärbten Lack verwendet, werden überaus attraktive metallisch wirkende, farbige Beschichtungen erhalten.The procedures described to achieve colored or decorative coated coatings using colored primers, colored The paints and decors can of course work together can be used in combination. This can be particularly interesting sante and attractive color and decor effects are generated. For example, if a clear and uncolored primer is used in Connection with a sublimable emulsion paint Colored lacquer used, are extremely attractive metallic effective colored coatings obtained.

Die Erfindung umfaßt gleichfalls beschichtete Metallsubstrate bzw. geformte beschichtete Metallerzeugnisse, welche durch die erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden.The invention also includes coated metal substrates or shaped coated metal products, which by the Process according to the invention can be obtained.

Claims (19)

1. Verfahren zum Beschichten von Metallsubstraten, umfassend
  • - ein Aufbringen einer Grundierung aus einer strahlungsver­ netzbaren Zusammensetzung auf ein Metallsubstrat,
  • - ein Teilvernetzen der Grundierung,
  • - ein Aufbringen einer Decklackschicht aus einer strahlungs­ vernetzbaren Zusammensetzung auf das mit der teilvernetz­ ten Grundierung versehene Metallsubstrat und
  • - ein Vollvernetzen der gesamten, Grundierung und Decklack­ schicht umfassenden Lackierung mittels Strahlung.
1. A method of coating metal substrates comprising
  • applying a primer from a radiation-crosslinkable composition to a metal substrate,
  • - a partial crosslinking of the primer,
  • - Applying a top coat of a radiation-crosslinkable composition on the metal substrate provided with the partially crosslinked primer and
  • - A complete crosslinking of the entire coating comprising primer and topcoat layer by means of radiation.
2. Verfahren zum Herstellen geformter beschichteter Metall­ erzeugnisse, umfassend
  • - ein Aufbringen einer Grundierung aus einer strahlungs­ vernetzbaren Zusammensetzung auf ein Metallsubstrat,
  • - ein Teilvernetzen der Grundierung,
  • - ein Aufbringen einer Decklackschicht aus einer strahlungs­ vernetzbaren Zusammensetzung auf das mit der teilvernetz­ ten Grundierung versehene Metallsubstrat,
  • - ein Teilvernetzen der Decklackschicht,
  • - ein Formen des mit Grundierung und Decklackschicht ver­ sehenen Metallsubstrats und
  • - ein Vollvernetzen der gesamten, Grundierung und Decklack­ schicht umfassenden Lackierung mittels Strahlung.
2. A method of making molded coated metal products comprising
  • applying a primer from a radiation-crosslinkable composition to a metal substrate,
  • - a partial crosslinking of the primer,
  • applying a top coat of a radiation-crosslinkable composition to the metal substrate provided with the partially crosslinked primer,
  • - partial crosslinking of the top coat layer,
  • - A shaping of the metal substrate provided with primer and topcoat layer
  • - A complete crosslinking of the entire coating comprising primer and topcoat layer by means of radiation.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Teilvernetzen mittels Elektronenstrahlen und/oder UV-Strahlen und das Vollvernetzen mittels Elektronenstrahlen vorgenommen wird. 3. The method according to claim 1 or 2, the partial crosslinking using electron beams and / or UV rays and full crosslinking using electron beams is made.   4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Vollvernetzen mittels Elektronenstrahlen mit einer Leistung von 150 bis 180 kVA vorgenommen wird.4. The method according to claim 3, the full crosslinking by means of electron beams with a Power from 150 to 180 kVA is made. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches zusätzlich ein Erwärmen der Lackierung nach dem Voll­ vernetzen umfaßt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, which additionally involves heating the paint after full network includes. 6. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei die vollvernetzte Lackierung beim Erwärmen auf eine Tem­ peratur zwischen 170 und 220°C erwärmt wird.6. The method according to claim 5,
the fully cross-linked paint is heated to a temperature between 170 and 220 ° C when heated. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Erwärmen mittels Infrarot-Strahlen erfolgt.7. The method according to claim 5 or 6, the heating being carried out by means of infrared rays. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das mit Grundierung und Decklackschicht versehene Metall­ substrat vor dem Formen erwärmt wird.8. The method according to any one of claims 2 to 7, the metal provided with primer and top coat substrate is heated before molding. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Grundierung mit einem Färbemittel gemischt verwendet wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, using the primer mixed with a colorant becomes. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die strahlungsvernetzbare Zusammensetzung der Decklack­ schicht mit einem Färbemittel gemischt verwendet wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, the radiation-crosslinkable composition of the topcoat layer mixed with a colorant. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Färbemittel einen oder mehrere sublimierbare(n) Dispersionsfarbstoff(e) als farbgebende Substanz(en) umfaßt.11. The method according to claim 9 or 10, the colorant one or more sublimable (s) Disperse dye (s) as a coloring substance (s) comprises. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welches den zusätzlichen Schritt umfaßt, die auf das Metallsub­ strat aufgebrachte teilvernetzte Grundierung mit einem Dekor zu versehen. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, which includes the additional step directed to the metal sub strat applied partially crosslinked primer with a decor Mistake.   13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Dekor einen oder mehrere sublimierbare(n) Dispersions­ farbstoff(e) als farbgebende Substanz(en) umfaßt.13. The method according to claim 12, the decor having one or more sublimable dispersions dye (s) as a coloring substance (s) comprises. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Dekor unter Verwendung eines Farbträgers mittels eines Transferdruckverfahrens auf das mit der Grundierung versehene Metallsubstrat aufgebracht wird.14. The method according to claim 12 or 13, the decor using a color medium a transfer printing process on the one with the primer provided metal substrate is applied. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welches den zusätzlichen Schritt umfaßt, die auf das grundierte Metallsubstrat aufgebrachte Decklackschicht vor dem Vollver­ netzen bzw. vor dem Formen und nachfolgendem Vollvernetzen teil­ zuvernetzen und dann in die Oberfläche der teilvernetzten Deck­ lackschicht eine Struktur, insbesondere eine Textur oder Mase­ rung, einzuprägen.15. The method according to any one of claims 1 to 14, which includes the additional step to the primed Metal substrate applied top coat before the full ver part or before molding and subsequent full cross-linking crosslink and then into the surface of the partially crosslinked deck lacquer layer a structure, especially a texture or mase tion, to impress. 16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die teilvernetzte Decklackschicht vor dem Einprägen der Struktur, Textur oder Maserung erwärmt wird.16. The method according to claim 15, the partially crosslinked topcoat layer before embossing the Structure, texture or grain is heated. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei für das Vollvernetzen Elektronenstrahlenquellen so ange­ ordnet sind, daß Elektronenstrahlen aus zumindest zwei ver­ schiedenen Richtungen auf das beschichtete Substrat treffen.17. The method according to any one of claims 3 to 16, whereby for the full crosslinking electron beam sources are arranged that electron beams from at least two ver meet the coated substrate in different directions. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 17, wobei das Erwärmen der vollvernetzten Lackierung in Abhängig­ keit von einer über eine Oberfläche des Lacks gemessene Aus­ gangstemperatur geregelt wird.18. The method according to any one of claims 5 to 17, depending on the heating of the fully cross-linked paint of an measured over a surface of the paint is regulated. 19. Beschichtete, gegebenenfalls geformte Metallerzeugnisse, erhalten durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18.19. Coated, optionally shaped metal products, obtained by a method according to any one of claims 1 to 18.
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