DE4422287A1 - Verfahren zur Herstellung von Effektlackierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Effektlackie­ rungen.

Die Herstellung von Effektlackierungen, insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeuglackierung, begann ursprünglich mit der Entwicklung soge­ nannter Einschicht-Metallic-Lacke, bei dem ein Metallpigmente und Farb­ pigmente enthaltender Decklack auf die im allgemeinen grundierten und mit Füller versehenen Automobilkarossen deckend aufgetragen wird. Bei­ spiele für derartige Metallic-Einschichtdecklacke findet man in der DE-A-28 18 095. Die Überzugsmittel enthalten 1 bis 10 Gew.-% Metallpigmen­ te, bezogen auf den Bindemittelfestkörper des Überzugsmittels.

Aufgrund der besseren optischen Eigenschaften (höhere Brillanz) und der höheren Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen stellt die heute üb­ liche Zweischicht-Metallic-Lackierung eine Weiterentwicklung dar. Dabei wird auf die grundierten und mit Füller versehenen Automobilkarossen zunächst eine Metallpigmente und Farbpigmente enthaltende Basislack­ schicht deckend aufgetragen, die anschließend mit einem schützenden Klarlack bevorzugt nach dem Naß-in-Naß-Verfahren überlackiert wird (vgl. Glasurit-Handbuch Lacke und Farben, 11. Auflage, Curt R. Vincentz Verlag, Hannover, 1984). Anstelle von oder zusätzlich zu den Metallpig­ menten können in den Basislacken auch andere effektgebende Pigmente enthalten sein. Übliche Effektbasislacke enthalten zwischen 1 und 10 Gew.-% Effektpigmente, bezogen auf den Lackfestkörper.

Charakteristisch für derartige Effektlackierungen ist der sogenannte Helligkeits- oder Farbflop, der sich in Abhängigkeit vom Betrachtungs­ winkel ergibt. Bei großen Objekten wie z. B. Nutzfahrzeugen oder Omni­ bussen ist die Wahrnehmung dieses Flop-Effekts nur eingeschränkt mög­ lich, da der Betrachter im allgemeinen nur die senkrechten Flächen sieht, während z. B. die waagerechte Dachfläche sich einer Betrachtung entzieht. Ein Problem bei der Reparaturlackierung derartig großflächi­ ger Effektlackierungen besteht darin, daß im allgemeinen ganze Flächen neu lackiert werden müssen, wenn eine optimale Farbtonübereinstimmung gefordert ist. Dies ist arbeits- und materialaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Effekt­ lackierungen bereitzustellen, das es gestattet, den Verbrauch an Effektpigmenten gegenüber den eingangs geschilderten Verfahren deutlich zu reduzieren, und welches dennoch zu einer ansprechenden Effektlackie­ rung führt. Insbesondere soll der Effekt auch an großen Objekten bzw. an großen Oberflächen für den Betrachter in lebendiger Weise wahrnehm­ bar sein. Weiterhin soll das Verfahren gestatten, Erstlackierungen zu erstellen, die im Falle einer notwendig werdenden Reparatur in einfa­ cher Weise, d. h. kleinflächig, ausgebessert werden können, ohne daß Farbtonabweichungen wahrnehmbar sind.

Diese Aufgabe wird durch das einen Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zur Herstellung einer Effektlackierung gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes Sub­ strat eine unifarbene Lackschicht aufgetragen und mit einer transparen­ ten Lackschicht überlackiert wird, wofür ein Klarlacküberzugsmittel verwendet wird, das mindestens ein Effektpigment enthält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Klar­ lacküberzugsmittel 0,05 bis 0,5 Gew.-% mindestens eines Effektpigments, bezogen auf den festkörpergehalt des Klarlacküberzugsmittels.

Die unifarbene Lackschicht wird aus einem unifarben pigmentierten Über­ zugsmittel erstellt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Elektro­ tauchlacküberzugsmittel, ein Füllerüberzugsmittel, einen Decklack oder bevorzugt um einen Basislack handeln.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren unifarben pigmentierten Überzugsmittel, bevorzugt Basislacke, und die zur Erzeugung der Klar­ lackschicht verwendbaren Klarlacke sind flüssige Überzugsmittel. Es kann sich um übliche ein- oder mehrkomponentige Überzugsmittel handeln. Sie können lösemittelfrei sein oder es kann sich um Systeme auf der Basis von Lösemitteln handeln oder es handelt sich um wasserverdünnbare Überzugsmittel, deren Bindemittelsysteme in geeigneter Weise, z. B. anionisch, kationisch oder nicht-ionisch, stabilisiert sind. Bei den wasserverdünnbaren Systemen kann es sich um wasserlösliche oder in Was­ ser dispergierte Systeme, speziell Emulsionssysteme, handeln. Die Ba­ sislacküberzugsmittel können beispielsweise bei Temperaturen bis zu 150°C getrocknet werden, wobei es sich um physikalisch trocknende Sy­ steme handeln kann oder um Lacksysteme, die unter Ausbildung kovalenter Bindungen aushärten. Die Klarlacküberzugsmittel härten bei Einwirkung von Temperaturen beispielsweise bis zu 150°C durch chemische Vernetzung aus.

Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Überzugsmitteln handelt es sich um übliche Überzugsmittel, beispielsweise übliche Lack­ systeme, die ein oder mehrere übliche Basisharze als filmbildende Bin­ demittel enthalten. Sie können, falls die Basisharze nicht selbstver­ netzend oder selbsttrocknend sind, gegebenenfalls auch Vernetzer ent­ halten. Sowohl die Basisharzkomponente als auch die Vernetzerkomponente unterliegen keinerlei Beschränkung. Als filmbildende Bindemittel (Ba­ sisharze) können beispielsweise Polyester-, Polyurethan- und/oder (Meth-)Acryl-Copolymerharze verwendet werden. Die Auswahl der gegebe­ nenfalls enthaltenen Vernetzer ist unkritisch, sie richtet sich nach der Funktionalität der Basisharze, d. h. die Vernetzer werden so ausge­ wählt, daß sie eine zur Funktionalität der Basisharze komplementäre, reaktive Funktionalität aufweisen. Beispiele für solche komplementäre Funktionalitäten zwischen Basisharz und Vernetzer sind: Carboxyl/Ep­ oxid, an Kohlenstoff oder Silizium direkt gebundenes Hydroxyl/Methylol­ ether, an Kohlenstoff oder Silizium direkt gebundenes Hydroxyl/Freies Isocyanat, an Kohlenstoff oder Silizium direkt gebundenes Hydroxyl/-Blockiertes Isocyanat, (Meth)acryloyl/CH-acide Gruppe. In diesem Zusam­ menhang sind unter direkt an Silizium gebundenen Hydroxylgruppen auch latente Silanolgruppen, wie z. B. Alkoxysilangruppen, zu verstehen. So­ fern miteinander verträglich, können auch mehrere solcher komplementä­ rer Funktionalitäten in einem Überzugsmittel nebeneinander vorliegen. Die gegebenenfalls in den Überzugsmitteln enthaltenen Vernetzer können einzeln oder im Gemisch vorliegen.

Als im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbare unifarbene Überzugsmit­ tel können bevorzugt die allgemein bekannten, für Mehrschichtlackierun­ gen üblichen Basislacke dienen. Beispiele dafür sind lösemittelbasie­ rende oder wäßrige unifarbene Basislacke. Dabei sind die Wasserbasis­ lacke bevorzugt. Die Basislacke enthalten übliche physikalisch trock­ nende und/oder chemisch vernetzende Bindemittel, anorganische und/oder organische farbgebende Absorptionspigmente und/oder Füllstoffe sowie weitere lackübliche Hilfsstoffe, wie z. B. Katalysatoren, Verlaufsmit­ tel, rheologiebeeinflussende Mittel oder Antikratermittel. Als Binde­ mittelbasis des Basislacks werden bevorzugt Polyester-, Polyurethan­ und/oder (Meth-)Acryl-Copolymerharze eingesetzt. Handelt es sich dabei um fremdvernetzende Bindemittel, so werden sie über Vernetzer, z. B. Melamin- oder Isocyanatderivate gehärtet.

Beispiele für Bindemittelsysteme, die den im erfindungsgemäßen Verfah­ ren verwendbaren Basislacken auf Lösemittelbasis zugrunde liegen kön­ nen, findet man in DE-A-37 15 254, DE-A-39 13 001, DE-A-41 15 948 und WO-91 00 895.

Beispiele für Bindemittelsysteme, die den im erfindungsgemäßen Verfah­ ren bevorzugt verwendbaren Wasserbasislacken zugrunde liegen können, findet man in DE-A-29 26 584, DE-A-36 28 124, DE-A-38 41 540, DE-A-39 03 804, DE-A-39 15 459, DE-A-39 42 804, DE-A-40 01 841, DE-A-40 09 857, DE-A-40 09 858, DE-A-40 11 633, DE-A-41 07 136, DE-A-41 22 266, DE-A-42 24 617, EP-A-0 089 497, EP-A-0 226 171, EP-A-0 287 144, EP-A-0 297 576, EP-A-0 353 797, EP-A-0 354 261, EP-A-0 401 565, EP-A-0 422 357, EP-A-0 512 524 und WO-92 17 546.

Beispiele für in den unifarbenen Basislacken verwendbare farbgebende Absorptionspigmente und/oder Füllstoffe, die organischer oder anorgani­ scher Natur sein können, sind Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Ruß, Si­ liziumdioxid, Bariumsulfat, Talkum, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridon- oder Pyrrolopyrrolpigmente. Ihre Einarbeitung in den Ba­ sislack kann in üblicher Weise über eine Farbpigmentanreibung erfolgen. Zu dem Zweck werden die farbgebenden Absorptionspigmente und/oder Füll­ stoffe im allgemeinen in einem Teil des Bindemittels angerieben oder es kann in einem speziellen Pastenharz angerieben werden. Das Anreiben geschieht in üblichen dem Fachmann bekannten Aggregaten. Danach wird mit dem restlichen Anteil des Bindemittels oder des Pastenharzes zur fertigen Farbpigmentanreibung komplettiert.

Als Klarlacke können allgemein bekannte einkomponentige (1K) oder zwei­ komponentige (2K) Klarlacke dienen. Beispiele dafür sind lösemittelba­ sierende oder wäßrige Klarlacke. Die Klarlacke enthalten chemisch ver­ netzende Bindemittel sowie gegebenenfalls Vernetzer, als erfindungswe­ sentliche Komponente 0,05 bis 0,5 Gew.-% mindestens eines Effektpig­ ments, bezogen auf den Festkörper des Klarlacks, und gegebenenfalls lackübliche Hilfsstoffe, wie z. B. Katalysatoren, Verlaufsmittel und Lichtschutzmittel (beispielsweise vom HALS-Typ, vom Benztriazol-Typ), Antischaummittel, wie beispielsweise silikonhaltige Verbindungen, Netz­ mittel oder haftvermittelnde Substanzen. Als Bindemittelbasis der Klar­ lacke werden beispielsweise bevorzugt Polyester-, Polyurethan- und/oder (Meth-)Acryl-Copolymerharze eingesetzt. Als Vernetzer können beispiels­ weise Melamin- und/oder Isocyanatderivate eingesetzt werden.

Beispiele für Bindemittelsysteme, die den im erfindungsgemäßen Verfah­ ren verwendbaren ein- (IK) und zweikomponentigen (2K) nicht-wäßrigen Klarlacken zugrunde liegen können, findet man in DE-A-38 26 693, DE-A- 40 17 075, DE-A-41 24 167, DE-A-41 33 704, DE-A-42 04 518, DE-A-42 04 611, EP-A-0 257 513, EP-A-0 408 858, EP-A-0 523 267, EP-A-0 557 822, WO-92 11 327.

Beispiele für Bindemittelsysteme, die den im erfindungsgemäßen Verfah­ ren verwendbaren ein- (1K) und zweikomponentigen (2K) Wasserklarlacksy­ stemen zugrunde liegen können, findet man in DE-A-39 10 829, DE-A-40 09 931, DE-A-40 09 932, DE-A-41 01 696, DE-A-41 32 430, DE-A-41 34 290, DE-A-42 03 510, EP-A-0 365 098, EP-A-0 365 775, EP-A-0 496 079, EP-A-0 546 640.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Klarlacke enthalten bezogen auf ihren Festkörpergehalt 0,05 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt zwi­ schen 0,1 und 0,3 Gew.-% mindestens eines lacküblichen, bevorzugt plättchenförmigen Effektpigmentes und sind aufgrund dieses äußerst ge­ ringen Pigment/Bindemittel-Gewichtsverhältnisses transparent.

Beispiele für derartige Effektpigmente sind Metallpigmente, z. B. aus Titan, Aluminium oder Kupfer, Interferenzpigmente, wie z. B. metalloxid­ beschichtete Metallpigmente, z. B. titandioxidbeschichtetes oder misch­ oxidbeschichtetes Aluminium, beschichteter Glimmer, z. B. titandioxidbe­ schichteter oder mischoxidbeschichteter Glimmer, Graphiteffektpigmente, plättchenförmiges Eisenoxid (micaceous ironoxide), Molyb­ dändisulfidpigmente, plättchenförmige Kupferphthalocyaninpigmente und Bismutoxidchloridplättchen, beschichtete Glasflakes. Die mischoxidbes­ chichteten Aluminium- und Glimmerpigmente können mit organischen Pig­ menten belegt sein.

Das Klarlacküberzugsmittel kann ein oder auch mehrere unterschiedliche lackübliche Effektpigmente enthalten, bevorzugt enthält es nur ein lackübliches Effektpigment, wobei die Metallpigmente besonders bevor­ zugt sind. Die bevorzugten plättchenförmigen Metallpigmente besitzen mittlere Partikeldurchmesser zwischen 5 und 80 mm, bevorzugt zwischen 20 und 60 µm.

Die Effektpigmente können dem an sich fertigen Klarlacküberzugsmittel zugesetzt werden, beispielsweise als handelsübliche Paste oder sie wer­ den zuvor, insbesondere wenn sie in Pulverform geliefert werden, aufge­ schlossen. Dazu werden die Effektpigmente im allgemeinen mit Additiven und organischen Lösemitteln angepastet und mit dem Bindemittelsystem unter Scheren vermischt. Es ist ebenso möglich die Effektpigmente in Form eines entsprechenden Effektmischlacks dem Klarlacküberzugsmittel zuzumischen.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Klarlacküberzugsmittel enthält neben den Effektpigmenten bevorzugt keine weiteren Pigmente. Es kann jedoch mit transparenten Farbstoffen versehen sein.

Die Applikation des unifarbenen Überzugsmittels und des Effektpigmente enthaltenden Klarlacks kann durch alle üblichen Spritzapplikationsme­ thoden durchgeführt werden, wie z. B. Druckluftspritzen, Airless-Spritzen, Hochrotation, elektrostatischer Sprühauftrag (ESTA).

Das unifarbene Überzugsmittel kann nach üblichen Methoden appliziert werden. Bevorzugt wird es durch Spritzen in einer Trockenschichtdicke von beispielsweise 10 bis 60 µm appliziert. Die aus dem unifarbenen Überzugsmittel erstellte Lackschicht kann getrocknet oder vernetzt wer­ den, beispielsweise bei Temperaturen von 20 bis 150°C. Gegebenenfalls kann ein Zwischenschliff erfolgen. Anschließend erfolgt der Auftrag des Klarlacküberzugs. Es ist jedoch auch möglich und bevorzugt, insbeson­ dere im Falle der Basislacke, die Applikation im Naß-in-Naß-Verfahren durchzuführen, d. h. vor dem Auftrag des Klarlacküberzugs wird die aus dem unifarbenen Überzugsmittel gebildete Schicht abgelüftet, z. B. bei 20 bis 80°C. Danach wird mit dem Klarlacküberzugsmittel überlackiert und gemeinsam mit der aus dem unifarbenen Überzugsmittel gebildeten Schicht getrocknet oder vernetzt. Das Klarlacküberzugsmittel wird be­ vorzugt in einer Trockenschichtdicke von 30 bis 60 µm aufgebracht. Die Trocknung oder Vernetzung des Klarlacküberzugsmittels oder der im Naß- in-Naß-Verfahren gebildeten Decklackschicht aus Basislack und Klarlack kann beispielsweise bei 20 bis 150°C erfolgen. Für Reparaturzwecke sind Temperaturen von 20 bis 80°C bevorzugt. Für Zwecke der Serienlackierung sind im allgemeinen Temperaturen über 80°C, beispielsweise über 120°C bevorzugt.

Es kann zweckmäßig sein, weitere Klarlackschichten überzulackieren, beispielsweise unter Verwendung wäßriger oder nicht-wäßriger Klarlacke oder von Pulverklarlacken.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Effektmehr­ schichtlackierungen können auf verschiedenste Arten von Substraten auf­ gebracht werden. Im allgemeinen handelt es sich um metallische oder Kunststoffuntergründe. Diese sind häufig vorbeschichtet, d. h. Kunst­ stoffsubstrate können z. B. mit einer Kunststoffgrundierung versehen sein, metallische Substrate besitzen im allgemeinen eine elektrophore­ tisch aufgebrachte Grundierung und gegebenenfalls zusätzlich eine oder mehrere weitere Lackschichten, wie z. B. eine Füllerschicht. Diese Schichten sind im allgemeinen ausgehärtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Effektmehr­ schichtlackierungen mit deutlich geringerem Verbrauch an Effektpigment im Vergleich zu herkömmlichen Effekteinschicht- oder Effektzweischicht­ lackierungen aus Effektbasislack und Klarlack. Der Verbrauch ist um einen Faktor von im allgemeinen mindestens 2 verringert. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Effektlackierungen zeichnen sich aus durch einen für den Betrachter sehr lebendig wahrnehmbaren Effekt, und das erfindungsgemäße Verfahren ist daher insbesondere auch zur Lackierung großflächiger Objekte geeignet. Ein besonderer Vorteil liegt in der einfachen Reparierbarkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Effektlackierungen, insbesondere ist es möglich eine kleinflächige Reparaturlackierung durchzuführen, ohne daß es zu wahrnehmbaren Farbtonabweichungen kommt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Mehrschichtlackie­ rungen entsprechen den heute üblichen Anforderungen in der Kraftfahr­ zeuglackierung. Das Verfahren ist somit geeignet für die Fahrzeugerstlackierung und -reparaturlackierung, es kann jedoch auch in anderen Bereichen, z. B. der Kunststofflackierung, insbesondere der Fahrzeugtei­ lelackierung, eingesetzt werden.

Beispiel 1

85 Teile einer 55%igen Lösung eines hydroxylfunktionellen Acrylathar­ zes (Säurezahl 8, Hydroxylzahl 140 mg KOH/g, jeweils bezogen auf Festharz) in Xylol/Butylacetat (1 : 1) werden mit 3,5 Teilen eines handels­ üblichen Verlaufsmittels, 1,5 Teilen eines 1 : 1-Gemischs han­ delsüblicher Lichtschutzmittel auf HALS- bzw. Bentriazolbasis und 10 Teilen eines Gemischs aus Butylglykolacetat, Methoxypropylacetat, Xylol und Butylacetat im Verhältnis 3 : 2 : 1 : 4 vermischt. Anschließend werden 2 Teile eines Effektmischlacks mit einem Aluminiumgehalt von 4% und einem Festkörpergehalt von 23% (mittlerer Teilchendurchmesser der Aluminiumplättchen 50 µm) zugesetzt und homogen eingerührt. Anschlie­ ßend werden 51 Teile der 40%igen Lösung eines Isocyanurat-Poly­ isocyanats auf Basis von Hexamethylendiisocyanat in einem Gemisch aus Xylol, Methoxypropylacetat, Butylacetat und Butylglykolacetat im Ver­ hältnis 1 : 1 : 10 : 5 homogen eingerührt.

Beispiel 2 (Herstellung einer erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierung

Mit in der Automobilserienlackierung verwendetem handelsüblichem katho­ disch abscheidbarem Elektrotauchlack (KTL) (18 µm) und handelsüblichem Füller (35 µm) vorbeschichtete Karosseriebleche werden in 50 µm Trockenschichtdicke mit einem unifarbenen Basislack (Basislack "Standox" der Firma HERBERTS, Farbton Imperialrot DB 582) durch Spritzen lackiert. Nach 30minütigem Ablüften bei Raumtemperatur wird das Über­ zugsmittel aus Beispiel 1 in 45 µm Trockenschichtdicke durch Spritzen überlackiert und es wird 30 Minuten bei 80°C (Objekttemperatur) ge­ trocknet. Man erhält eine optisch ansprechende Metalleffektlackierung.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung einer Effektlackierung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf ein Substrat eine unifarbene Lackschicht auf­ getragen und mit einer transparenten Lackschicht überlackiert wird, wofür ein Klarlacküberzugsmittel verwendet wird, das mindestens ein Effektpigment enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als unifar­ bene Lackschicht eine Basislackschicht aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klarlacküberzugsmittel verwendet wird, das 0,05 bis 0,5 Gew.-% mindestens eines Effektpigments, bezogen auf den festkörpergehalt des Klarlacküberzugsmittels, enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klarlacküberzugsmittel verwendet wird, das als Effektpigmente plättchenförmige Effektpigmente enthält.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Klarlacküberzugsmittel verwendet wird, das als Effektpigmente Metallpigmente und/oder Interferenzpigmente enthält.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß unifarbene Lackschicht und transparente Lackschicht naß-in-naß aufgetragen werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es zur Kraftfahrzeuglackierung durchgeführt wird.