DE60012539T2

DE60012539T2 - Mehrstufiges beschichtungsverfahren unter verwendung einer wässerigen grundschicht und wässerigen deckschicht

Info

Publication number: DE60012539T2
Application number: DE60012539T
Authority: DE
Inventors: J. Donaldson EMCH
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: ATE271928T1; EP1204485B1; WO2000072979A3; DE60012539D1; WO2000072979A2; AU5015200A; MXPA01011946A; CA2374151A1; CA2374151C; EP1204485A2; US6291027B1; BR0011609A; PT1204485E; ES2223523T3

Description

Diese Patentanmeldung korrespondiert mit der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/320,264, die "Multi-Stage Processes for Coating Substrates with Liquid Basecoat and Powder Topcoat" betitelt ist; der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/320,483, die "Processes For Coating A Metal Substrate With an Electrodeposited Coating Composition and Drying the Same" betitelt ist; der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/320,484, die "Processes For Drying Primer Coating Compositions" betitelt ist; und der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/320,522, die "Processes For Drying Topcoats And Multicomponent Composite Coatings On Metal And Polymeric Substrates" betitelt ist, die alle von Donaldson J. Emch sind und jeweils gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung angemeldet wurden.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Trocknen von flüssigen Basisbeschichtungen für automobile Beschichtungsanwendungen und insbesondere Mehrstadienverfahren zur Trocknung einer flüssigen Basisbeschichtung, die eine Kombination aus Infrarotstrahlung und Konvektionstrocknung für einen anschließenden Flüssigkeitsdecklackauftrag umfassen.
Hintergrund der Erfindung
Derzeitige Automobilkarossen werden mit mehrfachen Beschichtungslagen behandelt, die nicht nur das Aussehen des Automobils verbessern, sondern auch Schutz gegen Korrosion, Abplatzen, ultraviolettes Licht, sauren Regen und andere Umweltbedingungen, die das Beschichtungserscheinungsbild und die darunter liegende Autokarosserie zerstören können, zur Verfügung stellen.
Die Formulierungen dieser Beschichtungen können stark variieren. Jedoch ist eine große Herausforderung, die alle Automobilhersteller betrifft, wie man diese Beschichtungen mit minimalem Kapitaleinsatz und Arbeitsfläche schnell trocknet und härtet, was in Herstellungsfabriken als am wichtigsten angesehen wird.
Es wurden verschiedene Ideen vorgeschlagen, um Trocknungs- und Härtungsverfahren für Automobilbeschichtungen zu beschleunigen, wie die Heißluftkonvektionstrocknung. Während Heißlufttrocknen schnell ist, kann sich eine Haut auf der Oberfläche der Beschichtung ausbilden, die das Ausdunsten von flüchtigen Stoffen aus der Beschichtungszusammensetzung behindert und Sprünge, Blasen oder Bläschen bewirkt, die das Erscheinungsbild der getrockneten Beschichtung ruinieren können.
Andere Verfahren und Vorrichtungen zur Trocknung und Härtung einer Beschichtung, die auf einer Automobilkarosserie aufgetragen wurde, werden in den U.S. Patenten Nr. 4,771,728; 4,907,533; 4,908,231 und 4,943,447 offenbart, in denen die Automobilkarosse mit Strahlungshitze für einen Zeitraum erhitzt wird, der ausreicht, die Beschichtung auf Klasse A-Oberflächen der Karosse abzusetzen, und anschließend mit heißer Luft gehärtet wird. Insbesondere offenbart das U.S. Patent Nr. 4,943,447 ("das '447-Patent") ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung und Härtung einer flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung über einem Substrat und danach das Auftragen einer flüssigen Decklackbeschichtungszusammensetzung darüber. Wie darin ausgeführt wird, wird die Basisbeschichtungszusammensetzung auf eine Automobilkarosse aufgetragen und danach mit einer Strahlungswärme für einen Zeitraum erhitzt, der ausreicht, um die Beschichtung auf den Klasse A-Oberflächen der Karosserie abzusetzen. Es kann ein sehr geringer Luftstrom während dem Infraroterhitzungsstadium eingesetzt werden, um die Lampenpaneelen herunterzukühlen. Das '447-Patent offenbart, dass die Infrarotstrahlung bei einer hohen Stromdichte von zwischen 30 und 150 W/ln² (d. h. zwischen 47 bis 233 kW/m²) ausgestrahlt wird, um anfänglich die Beschichtung abzusetzen. Nach dem ersten Setzen der Beschichtung durch Infraroterhitzen wird die Infraroterhitzung so gut wie eliminiert, und die Beschichtung wird "hoch beschleunigter" (z. B. 3000 Fuß pro Minute (über 15 Meter pro Sekunde)), erhitzter Luft ausgesetzt, die die Klasse A-Oberflächen härtet. Nach dem "Hochgeschwindigkeits" – Härtungsstadium kann eine flüssige Klarlackbeschichtungszusammensetzung über der getrockneten Basisbeschichtung aufgetragen werden.
Das U.S. Patent Nr. 4,416,068 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschleunigung der Trocknung und der Härtung von lackierten Beschichtungen für Automobile unter Verwendung von Infrarotstrahlung. Ventilierte Luft, die zum Schutz der Infrarotradiatoren vor den Lösungsmitteldämpfen verwendet wird, wird als laminarer Fluss über die Autokarosse abgegeben. 15 ist eine Grafik der Temperatur als Funktion der Zeit, die die bevorzugte Hochtemperatur/Kurztrocknungszeitkurve 122 gegenüber konventionellem Infrarottrocknen (Kurve 113) und Konvektionstrocknen (Kurve 114) zeigt. Derartig schnelle Hochtemperaturtrocknungstechniken können unerwünscht sein, weil sich eine Haut auf der Oberfläche der Beschichtung ausbilden kann, die Sprünge, Blasen und Bläschen wie zuvor diskutiert hervorrufen kann.
Das U.S. Patent Nr. 4,336,279 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trocknung von Automobilbeschichtungen unter Verwendung direkter Strahlungsenergie, wobei eine Mehrheit dieser eine Wellenlänge von mehr als 5 Mikrometer aufweist. Erhitzte Luft wird unter turbulenten Bedingungen gegen die Rückwände der Heizkammer zirkuliert, um die Strahlungswärme zur Verfügung zu stellen. Dann wird die erwärmte Luft als allgemein laminarer Strom entlang der inneren Seiten der Wände zirkuliert, um die Temperatur der Wände aufrecht zu erhalten und flüchtige Stoffe aus der Trockenkammer zu entfernen. Wie in Spalte 7 in den Zeilen 18–22 diskutiert wird, wird eine Luftbewegung bei einem Minimum in dem mittleren Teil der inneren Kammer aufrecht erhalten, in der die Automobilkarosse getrocknet wird.
Es wird ein schnelles Mehrstadientrocknungsverfahren für Automobilbeschichtungen benötigt, das die Ausbildung von Oberflächenmängeln und einer Verfärbung in der Beschichtung hemmt, insbesondere zur Verwendung mit flüssigen Basisbeschichtungen, die mit flüssigen Decklacken überschichtet werden sollen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Beschichtung eines Metallsubstrats zur Verfügung, das die folgenden Schritte umfasst: (a) das Auftragen einer flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche des Metallsubstrats; (b) das Aussetzen der Basisbeschichtungszusammensetzung an Luft mit einer Temperatur im Bereich von ungefähr 10 °C bis ungefähr 35 °C für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden, um mindestens einen Teil des flüchtigen Materials aus der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung zu verdampfen, wobei die Geschwindigkeit der Luft an einer Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 0,5 Meter pro Sekunde beträgt; (c) das gleichzeitige Anwenden einer infraroten Strahlung und warmer Luft auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden, wobei die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde beträgt, wobei die Temperatur des Metallsubstrats bei einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,02 °C pro Sekunde bis ungefähr 0,4 °C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale Metalltemperatur des Substrats im Bereich von ungefähr 20 °C bis ungefähr 60 °C zu erzielen; (d) das gleichzeitige Anwenden der Infrarotstrahlung und heißen Luft auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden, wobei die Temperatur des Metallsubstrats bei einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,4 °C pro Sekunde bis ungefähr 1,5 °C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale Metalltemperatur des Substrats im Bereich von ungefähr 40 °C bis ungefähr 75°C zu erreichen, so dass eine getrocknete Basisbeschichtung auf der Oberfläche des Metallsubstrats ausgebildet wird; und (e) das Auftragen einer flüssigen Deckbeschichtungszusammensetzung über die getrocknete Basisbeschichtung:
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Beschichtung eines polymeren Substrats, das die folgenden Schritte umfasst: (a) das Auftragen einer flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche des polymeren Substrats; (b) das Aussetzen der Basisbeschichtungszusammensetzung an Luft mit einer Temperatur im Bereich von ungefähr 10 °C bis ungefähr 35 °C für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden, um mindestens einen Teil des flüchtigen Materials aus der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung zu verdampfen, wobei die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde beträgt; (c) das gleichzeitige Anwenden einer Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 4 Mikrometer und warmer Luft gleichzeitig auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden, wobei die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde beträgt, wobei die Temperatur des polymeren Substrats bei einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,02 °C pro Sekunde bis ungefähr 0,2 °C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale Polymertemperatur im Bereich von ungefähr 30 °C bis ungefähr 50 °C zu erreichen; und (d) das gleichzeitige Anwenden einer Infrarotstrahlung und heißer Luft auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für einen Zeitraum von mindestens 30 Sekunden, wobei die Temperatur des polymeren Substrats bei einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,4 °C pro Sekunde bis ungefähr 1,5 °C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale polymere Temperatur zu erreichen, die geringer als die Wärmeverformungstemperatur des polymeren Substrats ist und im Bereich von ungefähr 40 °C bis ungefähr 150 °C liegt, so dass eine getrocknete Basisbeschichtung auf der Oberflächen des polymeren Substrats ausgebildet wird; und (e) das Auftragen einer flüssigen Deckbeschichtungszusammensetzung über der getrockneten Basisbeschichtung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorgenannte Zusammensetzung sowie die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sind besser zu verstehen, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden. In den Zeichnungen ist:
1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Trocknung einer flüssigen Basisbeschichtung für eine flüssige Deckbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein von der Seite gezeigtes schematisches Diagramm eines Teils des Verfahrens von 1; und
3 ist ein von vorn gezeigter Einblick, der entlang der Linie 3-3 eines Teils des schematischen Diagramms von 2 entnommen wurde.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente anzeigen, wird in 1 ein Flussdiagramm eines Mehrstadienverfahrens zur Beschichtung eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Dieses Verfahren ist zur Beschichtung von Metall- oder polymeren Substraten in einem Kessel- oder kontinuierlichen Verfahren geeignet. In einem Kesselverfahren ist das Substrat während jedem Behandlungsschritt des Verfahrens stationär, wohingegen in einem kontinuierlichen Verfahren das Substrat in kontinuierlicher Bewegung entlang des Fließbandes ist. Die vorliegende Erfindung wird nun im Allgemeinen im Kontext der Beschichtung eines Substrats in einem kontinuierlichen Fließbandverfahren beschrieben, obwohl das Verfahren auch zur Beschichtung von Substraten in einem Kesselverfahren nützlich ist.
Nützliche Substrate, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beschichtet werden können, umfassen Metallsubstrate, polymere Substrate wie wärmehärtende Materialien und thermoplastische Materialien und Kombinationen davon. Nützliche Metallsubstrate, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beschichtet werden können, umfassen Eisenmetalle wie Eisen, Stahl und Legierungen davon, Nichteisenmetalle wie Aluminium, Zink, Magnesium und Legierungen davon und Kombinationen davon. Vorzugsweise wird das Substrat aus kalt gerolltem Stahl, elektrogalvanisiertem Stahl wie heiß getauchtem, elektrogalvanisiertem Stahl oder elektrogalvanisiertem Eisenzinkstahl, Aluminium oder Magnesium ausgebildet.
Nützliche thermisch härtende Materialien umfassen Polyester, Epoxide, phenolische Verbindungen, Polyurethane wie reaktionsinjiziertes Gussurethan (RIM), thermisch härtende Materialien und Mischungen davon. Nützliche thermoplastische Materialien umfassen thermoplastische Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen, Polyamide wie Nylon, thermoplastische Polyurethane, thermoplastische Polyester, Acrylsäurepolymere, Vinylpolymere, Polycarbonate, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Copolymere, EPDM-Gummi, Copolymere und Mischungen davon.
Vorzugsweise werden die Substrate als Komponenten zur Herstellung automobiler Fahrzeuge, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf, Automobile, LKWs und Traktoren verwendet. Die Substrate können jegliche Form aufweisen, sind aber vorzugsweise in der Form von Automobilkarosseriekomponenten wie Karosserien (Gerüste), Hauben, Türen, Kotflügel, Stoßstangen und/oder Zierleisten für automobile Fahrzeuge.
Die vorliegende Erfindung wird zuerst im allgemeinen Kontext einer Beschichtung eines metallenen Automobilkörpers diskutiert werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet würde verstehen, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch zur Beschichtung nicht automobiler Metall- und/oder polymeren Komponenten, wie unten diskutiert werden wird, nützlich ist.
Vor der Behandlung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Metallsubstrat gereinigt und entfettet werden und es kann eine Vorbehandlungsbeschichtung wie CHEMFOS 700 Zinkphosphat oder BONAZINC zinkreiche Vorbehandlung (jeweils verfügbar von PPG Industries, Inc. aus Pittsburgh, Pennsylvania) auf der Oberfläche des Metallsubstrats abgeschieden werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann eine elektrisch abscheidbare Beschichtungszusammensetzung auf mindestens einem Teil des Metallsubstrats elektrisch abgeschieden werden. Nützliche Elektroabscheidungsverfahren und Elektroabscheidungsbeschichtungszusammensetzungen umfassen konventionelle anionische oder kationische elektrisch abscheidbare Beschichtungszusammensetzungen wie Epoxy- oder Polyurethan-basierende Beschichtungen, die in den U.S. Patenten Nr. 4,933,056; 5,530,043; 5,760,107 und 5,820,987 diskutiert werden.
Unter Bezugnahme auf 1, die eine Flussdiagramm des Verfahrens der vorliegenden Erfindung darstellt, wird eine flüssige Basisbeschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche des Metallsubstrats (Automobilkörper 16, der in 2 gezeigt wird) in einem ersten Schritt 110 aufgetragen, vorzugsweise über einer elektrisch abgeschiedenen Beschichtung wie sie oben beschrieben wird, oder einem Primer. Die flüssige Basisbeschichtung kann auf die Oberfläche des Substrats in Schritt 110 durch jegliches geeignetes Beschichtungsverfahren, das den Fachleuten auf dem Gebiet wohl bekannt ist, z. B. durch Tauchbeschichtung, direkte Rollenbeschichtung, Umkehrrollenbeschichtung, Vorhangbeschichtung, Sprühbeschichtung, Pinselbeschichtung und Kombinationen davon, aufgetragen werden. Das Verfahren und die Vorrichtung zum Auftrag der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung auf das Substrat wird teilweise durch die Konfiguration und die Art des Substratmaterials bestimmt.
Die flüssige Basisbeschichtungszusammensetzung umfasst ein filmbildendes Material oder Bindemittel, flüchtiges Material und optional Pigment. Vorzugsweise ist die Basisbeschichtungszusammensetzung eine vernetzbare Beschichtungszusammensetzung, die mindestens ein thermisch härtendes filmbildendes Material umfasst, wie Acrylsäuren, Polyester (einschließlich Alkyde), Polyurethane und Epoxide und mindestens ein Vernetzungsmaterial. Es können auch thermoplastische, filmbildende Materialien wie Polyolefine verwendet werden. Die Menge an filmbildendem Material in der flüssigen Basisbeschichtung liegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 40 bis ungefähr 97 Gew:-% auf einer Basis der Gesamtgewichtsfeststoffe der Basisbeschichtungszusammensetzung.
Geeignete Acrylsäurepolymere umfassen Copolymere von einer oder mehreren der Acrylsäure, Methacrylsäure und Alkylester davon, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Ethylacrylat, Hydroxyethylacrylat, Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat, optional zusammen mit einem oder mehreren anderen polymerisierbaren, ethylenisch ungesättigten Monomeren, eindchließlich vinylaromatischer Verbindungen wie Styrol und Vinyltoluol, Nitrile wie Acrylnitril und Methacrylnitril, Vinyl- und Vinylidenhalogenide und Vinylester wie Vinylacetat. Andere geeignete Acrylsäuren und Verfahren zur Herstellung derselben werden in dem U.S. Patent Nr. 5,196,485 in Spalte 11 in den Zeilen 16 – 60 offenbart.
Polyester und Alkyde sind weitere Beispiele von harzartigen Bindemitteln, die zur Herstellung der Basisbeschichtungszusammensetzung nützlich sind. Solche Polymere können in einer bekannten Weise durch Kondensation polyhydrischer Alkohole wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, 1,6-Hexylenglycol, Neopentylglycol, Trimethylolpropan und Pentaerythritol mit Polycarbonsäuren wie Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, trimellitischer Säure oder Trockenölfettsäuren hergestellt werden.
Es können auch Polyurethane als harzartige Bindemittel der Basisbeschichtung verwendet werden. Nützliche Polyurethane umfassen die Reaktionsprodukte der polymeren Polyole wie Polyesterpolyole oder Acrylsäurepolyole mit einem Polyisocyanat, einschließlich aromatischer Diisocyanate wie 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, aliphatische Diisocyanate wie 1,6-Hexamethylendiisocyanat und cycloaliphatische Diisocyanate wie Isophorondiisocyanat und 4,4'-Methylen-bis(cyclohexylisocyanat).
Geeignete Vernetzungsmaterialien umfassen Aminoplaste, Polyisocyanate, Polysäuren, Polyanhydride und Mischungen davon. Nützliche aminoplastische Harze basieren auf den Additionsprodukten von Formaldehyd mit einer Amino- oder Amidogruppentragenden Substanz. Die aus der Reaktion von Alkoholen und Formaldehyd mit Melamin, Harnstoff oder Benzoguanamin erhaltenen Kondensationsprodukte sind am häufigsten. Geeignete Polyisocyanat-Vernetzungsmaterialien umfassen blockierte oder nicht blockierte Polyisocyanate, wie solche, die oben zur Herstellung des Polyurethans diskutiert werden. Beispiele geeigneter Blockmittel für die Polyisocyanate umfassen niedere aliphatische Alkohole wie Methanol, Oxime wie Methylethylketoxim und Lactame wie Caprolactam. Die Menge des Vernetzungsmaterials der Basisbeschichtungszusammensetzung Siegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 50 Gew.% auf einer Basis des Gesamtharzfeststoffgewichts der Basisbeschichtungbeschichtungszusammensetzung.
Die flüssige Basisbeschichtungszusammensetzung umfasst ein oder mehrere flüchtige Materialien wie Wasser, organische Lösungsmittel und/oder Amine. Nicht einschränkende Beispiele nützlicher Lösungsmittel, die in der Zusammensetzung mit umfasst sind, zusätzlich zu jenen, die durch andere Beschichtungskomponenten zur Verfügung gestellt werden, umfassen aliphatische Lösungsmittel wie Hexan, Naphtha und Mineralspiritus; aromatische und/oder alkylierte aromatische Lösungsmittel wie Toluol, Xylol und SOLVESSO 100; Alkohole wie Ethyl-, Methyl-, n-Propyl-, Isopropyl, n-Butyl-, Isobutyl- und Amylalkohol und m-Pyrol; Ester wie Ethylacetat, n-Butylacetat, Isobutylacetat und Isobutylisobutyrat; Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diisobutylketon, Methyl-n-amylketon und Isophoron, Glycolether und Glycoletherester wie Ethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycolmonobutylether, Ethylenglycolmonohexylether, Propylenglycolmonomethylether, Propylenglycolmonopropylether, Ethylenglycolmonobutyletheracetat, Propylenglycolmonomethyletheracetat und Dipropylenglycolmonomethyletheracetat. Nützliche Amine umfassen Alkanolamine. Der Feststoffanteil der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung liegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 15 bis ungefähr 60 Gew.-% und vorzugsweise bei ungefähr 20 bis ungefähr 50 Gew.-%.
Die Basisbeschichtungszusammensetzung kann zusätzlich ein oder mehrere Pigmente oder andere Zusatzstoffe wie UV-Absorptionsmittel, die Fließeigenschaft steuernde Mittel oder Tenside umfassen. Nützliche metallische Pigmente umfassen Aluminiumflocken, Bronzeflocken, beschichteten Glimmer, Nickelflocken, Zinnflocken, Silberflocken, Kupferflocken und Kombinationen davon. Andere geeignete Pigmente umfassen Glimmer, Eisenoxide, Bleioxide, Kohlenstoffschwarz, Titandioxid und gefärbte organische Pigmente wie Phthalocyanine. Das spezifische Pigment zu Bindemittel – Verhältnis kann stark variieren, solange es die erforderlich Deckung bei der gewünschten Filmdicke und aufgetragenen Feststoffen zur Verfügung stellt.
Geeignete wasserbasierende Basisbeschichtungen für Farbe Plus Klarlack-Verbundstoffe umfassen solche, die in den U.S. Patenten Nr. 4,403,003; 5,401,790 und 5,071,904 offenbart werden, die hierin durch Referenzieren aufgenommen werden. Es können auch wasserbasierende Polyurethane, wie solche, die gemäß dem U.S. Patent Nr. 4,147,679 hergestellt werden, als harzartige Filmbildner in der Basisbeschichtung verwendet werden, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Geeignete Filmbildner für organische, Lösungsmittel- basierende Basisbeschichtungen werden in dem U.S. Patent Nr. 4,220,679 in Spalte 2, Zeile 24 bis Spalte 4, Zeile 40 und dem U.S. Patent Nr. 5,196,485 in Spalte 11, Zeile 7 bis Spalte 13, Zeile 22 offenbart.
Die Dicke der Basisbeschichtungszusammensetzung, die auf das Substrat aufgetragen wird, kann basierend auf solchen Faktoren wie der Art des Substrats und der vorgesehenen Verwendung des Substrats, d. h. der Umgebung, in die das Substrat auszusetzen ist, und der Natur der damit in Kontakt stehenden Materialien variieren. Im Allgemeinen liegt die Dicke der Basisbeschichtungszusammensetzung, die auf das Substrat aufgetragen wird, im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 38 Mikrometer und mehr bevorzugt bei ungefähr 12 bis ungefähr 30 Mikrometer.
Bezugnehmend auf 1 umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung nach dem Auftrag der Basisbeschichtung einen zweiten Schritt 12, des Aussetzens 112 der Basisbeschichtungszusammensetzung an Luft mit geringer Geschwindigkeit mit einer Temperatur im Bereich von ungefähr 10 °C bis ungefähr 35 °C und vorzugsweise ungefähr 20 °C bis ungefähr 30 °C für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden, um mindestens einen Teil des flüchtigen Materials aus der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung zu verdampfen und die Basisbeschichtung abzusetzen.
Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Begriff „setzen", dass die Basisbeschichtung haftfrei ist (sie widersteht der Anhaftung von Staub und anderen Verunreinigungen aus der Luft) und nicht durch Luftströmungen gestört oder beschädigt wird (Wellenbildung oder Kräuseln), die an der basisbeschichteten Oberfläche vorbeiblasen. Die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung beträgt weniger als ungefähr 0,5 Meter pro Sekunde und liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,3 bis ungefähr 4 Meter pro Sekunde.
Die Verdampfung oder Verdunstung von flüchtigen Stoffen aus der Basisbeschichtung 14 kann an offener Luft durchgeführt werden, wird aber vorzugsweise in einer ersten Trockenkammer 18 ausgeführt, in der Luft bei geringer Geschwindigkeit zirkuliert wird, um eine Verunreinigung durch Partikel in der Luft zu minimieren, wie in 2 gezeigt wird. Die Automobilkarosse 16 wird am Eingag zur ersten Trocknungskammer 18 positioniert und langsam dadurch in einer Fließbandweise bei einer Geschwindigkeit, die die Verdampfung aus der Basisbeschichtung wie oben diskutiert erlaubt, bewegt. Die Geschwindigkeit, bei der die Automobilkarosse 16 durch die erste Trockenkammer 18 bewegt wird und die anderen unten diskutierten Kammern hängt teilweise von der Länge und Konfiguration der Trockenkammer 18 ab, liegt aber vorzugsweise im Bereich von ungefähr 3 Metern pro Minute bis ungefähr 7,3 Meter pro Minute für ein kontinuierliches Verfahren. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass einzelne Trockener für jeden Schritt des Verfahrens verwendet werden können, oder dass ein einzelner Trockner mit einer Vielzahl von einzelnen Trockenkammern oder Abschnitten (wird in 2 gezeigt), die derart konfiguriert sind, dass sie mit jedem Schritt des Verfahren korrespondieren, verwendet werden kann, wenn dieses erwünscht ist.
Die Luft wird vorzugsweise in der ersten Trocknungskammer 18 durch ein Blasgerät 20 oder einen Trockner, der als Phantom in 2 gezeigt wird, zur Verfügung gestellt. Ein nicht einschränkendes Beispiel einer geeigneten Blasvorrichtung ist eine ALTIVAR 66-Blasvorrichtung, die kommerziell von der Square D Corporation verfügbar ist. Die Luft kann bei Raumtemperatur oder bei der gewünschten Temperaturbereich von ungefähr 10 °C bis ungefähr 50 °C erwärmt, wenn dieses notwendig ist, zirkuliert werden. Vor zugsweise wird die Basisbeschichtungszusammensetzung Luft für einen Zeitraum im Bereich von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten ausgesetzt, bevor der Automobilkörper 16 zum nächsten Stadium des Trocknungsverfahrens bewegt wird.
Bezugnehmend auf 1 und 2 umfasst das Verfahren einen nächsten Schritt 114 des gleichzeitigen Anwendens einer infraroten Strahlung und schwach beschleunigten Warmluft auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden (vorzugsweise ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten), so dass die Temperatur des Metallsubstrats bei einer Geschwindigkeit erhöht wird, die im Bereich von ungefähr 0,02 °C pro Sekunde bis ungefähr 0,4 °C pro Sekunde liegt, um eine maximale Metalltemperatur im Bereich von ungefähr 20 °C bis ungefähr 60 °C zu erzielen, um eine vorgetrocknete Basisbeschichtung auf der Oberfläche des Metallsubstrats auszubilden. Durch die Steuerung der Geschwindigkeit, bei der die Metalltemperatur erhöht wird und der maximalen Metalltemperatur, können Mängel im Erscheinungsbild der Basisbeschichtung und des Decklacks wie Sprünge, Bläschen und Blasen minimiert werden.
Die angewendete Infrarotstrahlung umfasst vorzugsweise die nahe Infrarotregion (0,7 bis 1,5 Mikrometer) und die mittlere Infrarotregion (1,5 bis 20 Mikrometer) -Strahlung und liegt mehr bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 4 Mikrometer. Die Infrarotstrahlung erwärmt die Klasse A (äußeren) -Oberflächen 24 des beschichteten Substrats, das der Strahlung ausgesetzt wird und induziert vorzugsweise keine chemische Reaktion oder Vernetzung der Komponenten der Basisbeschichtung. Die meisten Nicht-Klasse A-Oberflächen sind der Infrarotstrahlung nicht direkt ausgesetzt, werden aber durch die Leitfähigkeit durch den Automobilkörper und die Zufallsstreuung der infraroten Strahlung erwärmt werden.
Bezugnehmend auf die 2 und 3 wird die infrarote Strahlung durch eine Vielzahl von Strahlern 26, die in der inneren Trocknungskammer 27 einer Infrarot-Konvektions-Trocknungskombinationsvorrichtung 28 angeordnet sind, ausgestrahlt. Jeder Strahler 26 ist vorzugsweise eine Hochintensitätsinfrarotlampe, vorzugsweise eine Quarzmantellampe mit einem Wolframfilament. Nützliche hoch intensive Lampen kurzer Wellenlänge (0,76 bis 2 Mikrometer) umfassen Modell Nr. T-7 Lampen, wie sie kommerziell von General Electric Co., Sylvania, Phillips, Heraeus und Ushio verfügbar sind und haben eine Emissionsgeschwindigkeit von 75 und 100 Watt pro linearem Inch an der Lichtquelle. Mittlere Wellenlängen (2 bis 4 Mikrometer) -Lampen können auch verwendet werden und sind von den gleichen Zulieferern verfügbar. Die Strahlungslampe ist vorzugsweise allgemein als Stab ausgeformt und hat eine Länge, die variiert werden kann, um sich an die Konfiguration des Ofens anzupassen, wird aber vorzugsweise im Allgemeinen ungefähr 0,75 bis ungefähr 1,5 Meter lang sein. Vorzugsweise sind die Strahlungslampen an den Seitenwänden 30 der inneren Trockenkammer 27 im Allgemeinen vertikal in Bezug auf den Boden 32 angeordnet, außer einigen wenigen Reihen 34 (vorzugsweise ungefähr 3 bis ungefähr 5 Reihen) der Strahler 26 am Boden der inneren Trockenkammer 27, die allgemein horizontal zum Boden 32 angeordnet sind.
Die Zahl der Strahler 26 kann abhängig von der gewünschten Intensität der auszustrahlenden Energie variieren. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Zahl der Strahler 26, die an der Decke 36 der inneren Trockenkammer 27 angebracht sind, bei ungefähr 24 bis ungefähr 32, die in einer linearen Seite-bei-Seite Reihefolge mit den Strahlern 26 im Abstand von ungefähr 10 bis ungefähr 20 cm voneinander von Mitte zu Mitte und vorzugsweise ungefähr 15 cm angeordnet sind. Die Breite der inneren Trockenkammer 27 ist ausreichend, um den Automobilkörper oder welche Substratkomponente auch immer, die darin zu trocknen ist, aufzunehmen und vorzugsweise ungefähr 2,5 bis ungefähr 3,0 Meter breit. Vorzugsweise hat jede Seitenwand 30 der Kammer 27 ungefähr 50 bis ungefähr 60 Lampen, wobei die Lampen im Abstand von ungefähr 15 bis ungefähr 20 cm voneinander von Mitte zu Mitte getrennt sind. Die Länge von jeder Seitenwand 30 ist ausreichend, um die Länge des Automobilkörpers oder jeglicher Substratkomponente, die darin getrocknet wird, aufzunehmen und vorzugsweise ist sie ungefähr 4 bis ungefähr 6 Meter lang. Die Seitenwand 30 hat vorzugsweise 4 horizontale Abschnitte, die winklig angeordnet sind, um sich an die Form der Seiten des Automobilkörpers anzupassen. Der obere Abschnitt der Seitenwand 30 hat vorzugsweise 24 parallele Lampen, die in 6 Zonen aufgeteilt sind. Die 3 Zonen am nächsten zum Eingang der Trockenkammer 27 werden bei mittleren Wellenlängen betrieben, die 3 am nächsten zum Ausgang bei kurzen Wellenlängen. Der mittlere Abschnitt der Seitenwand wird ähnlich wie der obere Abschnitt konfiguriert. Die beiden unteren Abschnitte der Seitenwände enthalten jeweils vorzugsweise 6 Birnen in einer 2 : 3-Anordnung. Der erste Abschnitt der Birnen am nächsten zum Eingang wird vorzugsweise bei einer mittleren Wellenlänge betrieben und die beiden anderen Abschnitte bei kurzen Wellenlängen.
Bezugnehmend auf 2 wird jede der Strahlungslampen 26 in einem trogartig geformten Reflektor 38 ausgestattet, der vorzugsweise aus poliertem Aluminium ausgebildet ist. Geeignete Reflektoren umfassen Aluminium- oder integrale Gold-verkleidete Reflektoren, die kommerziell von BGK-ITW Automotive, Heraeus und Fannon Products verfügbar sind. Die Reflektoren 38 sammeln die Energie, die aus den Strahlungslampen 26 ausgestrahlt wird und fokussiert die Energie auf den Automobilkörper 16, um die Energiestreuung zu verringern.
Abhängig von solchen Faktoren wie der Konfiguration und der Positionierung des Automobilkörpers 16 innerhalb der Trockenkammer 27 und der Farbe der Basisbeschichtung, die zu trocknen ist, können die Strahlungslampen 26 unabhängig voneinander durch einen Mikroprozessor (nicht gezeigt) gesteuert werden, so dass die Strahlungslampen 26, die am weitesten von der Klasse A-Oberfläche 24 entfernt sind, bei einer größeren Intensität beleuchtet werden können als die Lampen, die am nächsten zur Klasse A-Oberfläche 24 liegen, um eine einheitliche Erwärmung zur Verfügung zu stellen. Zum Beispiel können, während das Dach 40 des Automobilkörpers 16 durch einen Abschnitt der Strahlungslampen 26 durchgeführt wird, die Strahlungslampen 26 in dieser Zone auf eine geringere Intensität angepasst werden, bis das Dach 40 vorbeigeführt wurde, dann kann die Intensität erhöht werden, um die Deckelklappe 42 zu erwärmen, die bei einer größeren Entfernung von den Strahlungslampen 26 als das Dach vorliegt.
Auch kann, um den Abstand zwischen den Strahlungslampen 26 zu den Klasse A-Oberflächen 24 zu minimieren, die Position der Seitenwände 30 und der Strahlungslampen 26 zu oder weg von dem Automobilkörper wie durch die Richtungspfeile 44, 46 in 3 jeweils angezeigt wird, angepasst werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet würde verstehen, dass je näher die Strahlungslampen 26 zu den Klasse A-Oberflächen 24 des Automobilkörpers 16 sind, desto größer ist der Prozentanteil verfügbarer Energie, der aufgetragen wird, um die Oberflächen 24 und die darauf vorhandenen Beschichtungen zu erwärmen. Im Allgemeinen wird die Infrarotstrahlung bei einer Energiedichte im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 25 Kilowatt pro Quadratmeter (kW/m²) der Strahlungswandoberfläche und vorzugsweise bei ungefähr 12 kW/m² für Strahlungslampen 26 ausgestrahlt, die die Seiten 48 des Automobilkörpers 16 (Türen oder Kotflügel) an strahlen, die näher als die Strahlungslampen 26 sind, die zur Haube und Deckklappe 42 des Automobilkörpers 6 stehen, die vorzugsweise ungefähr 24 kW/m² ausstrahlen.
Ein nicht einschränkendes Beispiel einer geeigneten Infrarot-/Konvektions-Kombinationstrocknungsvorrichtung ist ein BGK-kombinierter Infrarotstrahlung- und Heißluftkonvektionsofen, der kommerziell von BGK Automotive Group of Minneapolis, Minnesota, verfügbar ist. Die allgemeine Konfiguration dieses Ofens wird unten beschrieben werden. Andere nützliche Infrarot-/Konvektions-Kombinationstrocknungsvorrichtungen sind von Durr aus Wixom, Michigan, Thermal Innovations aus Manasquan, New Jersey, Thermovation Engineering of Cleveland, Ohio, Dry-Quick aus Greenburg, Indiana und Wisconsin Oven and Infrared Systems aus East Troy, Wisconsin kommerziell kommerziell verfügbar.
Bezugnehmend auf 2 und 3 umfasst die bevorzugte Infrarot-/Konvektions-Kombinationstrocknungsvorrichtung 28 verkleidete Seitenwände 30 mit Düsen- oder Schlitzöffnungen 50, durch die Luft 52 durchgeführt wird, um in die innere Trockenkammer 27 bei einer Geschwindigkeit von weniger als 4 Meter pro Sekunde einzutreten. Durch diesen Schritt beträgt die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche 54 der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde, und liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,3 bis ungefähr 4 Meter pro Sekunde und mehr bevorzugt bei ungefähr 0,7 bis ungefähr 1,5 Meter pro Sekunde.
Die Temperatur der Luft 52 liegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 25 °C bis ungefähr 50 °C und vorzugsweise bei ungefähr 30 °C bis 40 °C. Die Luft 52 wird durch ein Blasgerät 56 oder einen Trockner zur Verfügung gestellt und kann extern vorerwärmt werden oder durch das Durchführen der Luft über erwärmte Infrarot- strahlende Lampen 26 und deren Reflektoren 38 erwärmt werden. Durch das Durchführen der Luft 52 über die Strahler 26 und Reflektoren 38 kann die Arbeitstemperatur dieser Teile verringert werden, wodurch deren Nutzungsdauer verlängert wird. Es können auch unerwünschte Lösungsmitteldämpfe aus der inneren Trockenkammer 27 entfernt werden. Die Luft 52 kann auch durch die innere Trockenkammer 27 über den Zwischenboden 58 zirkuliert werden. Vorzugsweise wird der Luftstrom rezirkuliert, um die Effizienz zu erhöhen. Ein Teil des Luftstroms kann nach außen bluten, um Verunreinigungen zu entfernen und mit gefilterter frischer Luft angereichert werden, um die Verluste auszugleichen.
Der Automobilkörper 16 wird durch Infrarotstrahlung und warme Luft auf eine maximale Metalltemperatur im Bereich von ungefähr 20 °C bis ungefähr 60 °C und vorzugsweise ungefähr 25 °C bis ungefähr 30 °C erwärmt. Wie hierin verwendet, bedeutet "maximale Metalltemperatur" die vorgesehene Zieltemperatur, auf die das Metallsubstrat (Automobilkörper 16) erhitzt werden muss. Die maximale Metalltemperatur für ein Metallsubstrat wird an der Oberfläche des beschichteten Substrats ungefähr in der Mitte der Seite des Substrats gegenüber der Seite, auf der die Beschichtung aufgetragen wird, gemessen. Die maximale Temperatur für ein polymeres Substrat wird an der Oberfläche des beschichteten Substrats ungefähr in der Mitte der Seite des Substrats gemessen, auf der die Beschichtung aufgetragen wird. Es ist bevorzugt, dass diese maximale Metalltemperatur für einen so kurz wie möglichen Zeitraum aufrecht erhalten wird.
Bezugnehmend auf 1 und 2 umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen nächsten Schritt 116 der gleichzeitigen Anwendung infraroter Strahlung und heißer Luft auf die Basisbeschichtungszusammensetzung auf dem Metallsubstrat (Automobilkörper 16) für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden und vorzugsweise ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten. Die Temperatur des Metallsubstrats wird bei einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,4 °C pro Sekunde bis ungefähr 1,5 °C pro Sekunde erhöht, um eine maximale Metalltemperatur des Substrats im Bereich von ungefähr 40 °C bis ungefähr 75 °C zu ergeben. Eine getrocknete Basisbeschichtung 62 wird dadurch auf der Oberfläche des Metallsubstrats ausgebildet.
Durch Steuerung der Geschwindigkeit, bei der die Metalltemperatur erhöht wird, und der maximalen Metalltemperatur kann die Kombination der Schritte 112, 114 und 116 flüssige Basisbeschichtungs- und flüssige Decklackverbundbeschichtungen mit einem Minimum an Fehlern in dem Oberflächenerscheinungsbild wie Sprünge, und Blasen zur Verfügung gestellt werden. Es können auch hohe Filmaufbauten in einem kurzen Zeitraum mit minimalem Energieaufwand erzielt werden, und die flexiblen Arbeitsbedingungen verringern die Notwendigkeit an Reparaturen.
Die getrocknete Basisbeschichtung, die auf der Oberfläche des Automobilkörpers 16 ausgebildet wird, wird ausreichend getrocknet, um den Auftrag des Decklacks zu ermöglichen, so dass die Qualität des Decklacks nicht nachteilig durch weitere Trocknung der Basisbeschichtung betroffen ist. Vorzugsweise bildet die getrocknete Basisbeschichtung nach dem Auftrag auf die Oberfläche des Substrats einen Film aus, der im Wesentlichen nicht vernetzt, d. h. nicht auf eine Temperatur erhitzt wurde, die ausreicht, um signifikante Vernetzung zu induzieren, und es gibt im Wesentlichen keine chemische Reaktion zwischen dem wärmehärtenden, filmbildenden Material und dem Vernetzungsmaterial.
Für wasserbasierende Basisbeschichtungen bedeutet "trocken" die fast vollständige Abwesenheit von Wasser in der Basisbeschichtung. Falls zuviel Wasser vorhanden ist, kann der Decklack reißen, Blasen aufwerfen oder springen, während Wasserdampf aus der Basisbeschichtung versucht, durch den Decklack zu gelangen.
Dieser Trocknungsschritt 116 kann in einer ähnlichen Weise wie bei dem Schritt 114 oben unter Verwendung einer Infrarotstrahlungs-/Konvektionstrocknungs-Kombinationsvorrichtung durchgeführt werden, jedoch liegt die Geschwindigkeit, bei der die Temperatur des Metallsubstrats erhöht wird, im Bereich von ungefähr 0,4 °C pro Sekunde bis ungefähr 1,5 °C pro Sekunde, und die maximale Metalltemperatur des Substrats liegt im Bereich von ungefähr 40 °C bis ungefähr 75 °C. Vorzugsweise liegt die Erwärmungsgeschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,7 °C pro Sekunde bis ungefähr 1,3 °C pro Sekunde und die maximale Metalltemperatur des Substrats liegt im Bereich von ungefähr 40 °C bis ungefähr 60 °C.
Die angewendete Infrarotstrahlung umfasst vorzugsweise die nahe Infrarotregion (0,7 bis 1,5 Mikrometer) und die mittlere Infrarotregion (1,5 bis 20 Mikrometer) – Strahlung und liegt mehr bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 4 Mikrometer.
Die heiße Trockenluft hat vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von ungefähr 50 °C bis ungefähr 110 °C und mehr bevorzugt ungefähr 60 °C bis ungefähr 90 °C. Die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche des Basisbeschichtungszusammensetzung in dem Trocknungsschritt 116 beträgt weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde und liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 4 Meter pro Sekunde.
Der Trocknungsschritt 116 kann unter Verwendung jeglicher konventioneller Infrarot-/Konvektionstrocknungs-Kombinationsvorrichtungen wie dem BGK-Infrarotstrahlungs- und Heißluftkombinationsluftofen, der oben im Detail beschrieben wird, durchgeführt werden. Die einzelnen Strahler 26 können wie oben diskutiert konfiguriert und einzeln n oder in Gruppen durch einen Mikroprozessor (der nicht gezeigt wird) gesteuert werde, um die gewünschten Erwärmungs- und Infrarotenergiestrahlungsgeschwindigkeiten zur Verfügung zu stellen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich einen weiteren Härtungsschritt 118 umfassen, in dem heiße Luft 66 auf die getrocknete Basisbeschichtung 62 für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 6 Minuten nach Schritt 116 angewendet wird, um das beschichtete Substrat bei einer maximalen Metalltemperatur im Bereich von ungefähr 110 °C bis ungefähr 135 °C zu halten und die Basisbeschichtung zu härten. Vorzugsweise wird gleichzeitig eine Kombination der Heißluftkonvektionstrocknung und infraroten Strahlung verwendet, um die getrocknete Basisbeschichtung zu härten. Wie hierin verwendet, bedeutet "härten", dass jegliche vernetzbare Komponenten der getrockneten Basisbeschichtung im Wesentlichen vernetzt sind.
Der Härtungsschritt 118 kann unter Verwendung eines Heißluftkonvektionstrockners durchgeführt werden, wie sie oben diskutiert werden, oder in einer ähnlichen Weise wie der von Schritt 114 oben unter Verwendung einer infrarotstrahlung-/Konvektionstrocknungs-Kombinationsvorrichtung, wobei jedoch die maximale Zielmetalltemperatur des Substrats im Bereich von ungefähr 110 °C bis ungefähr 135 °C liegt, und das Substrat bei der maximalen Metalltemperatur für mindestens ungefähr 6 Minuten gehalten wird, und vorzugsweise ungefähr 6 bis ungefähr 20 Minuten.
Die heiße Trockenluft hat vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von ungefähr 110 °C bis ungefähr 140 °C und mehr bevorzugt ungefähr 120 °C bis ungefähr 135 °C. Die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung in dem Härtungsschritt 118 kann im Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 20 Meter pro Sekunde und vorzugsweise im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 20 Meter pro Sekunde liegen.
Wenn eine Kombination aus heißer Luft und Infrarotstrahlung verwendet wird, dann umfasst die angewendete Infrarotstrahlung vorzugsweise die nahe Infrarotregion (0,7 bis 1,5 Mikrometer) und die mittlere Infrarotregion (1,5 bis 20 Mikrometer) und liegt mehr bevorzugt im Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 4 Mikrometer. Der Härtungsschritt 118 kann unter Verwendung jeglicher konventioneller Infrarot-/Konvektionstrocknungs-Kombinationsvorrichtung wie dem BGK-Infrarotstrahlung und Heißluftkonvektionsofen von BGK, der oben im Detail beschrieben wird, durchgeführt werden. Die einzelnen Strahler 26 können wie oben diskutiert konfiguriert werden und einzeln oder in Gruppen durch einen Mikroprozessor (der nicht gezeigt wird) gesteuert werden, um die gewünschte Heiz- und Infrarotenergietransmissionsgeschwindigkeit zur Verfügung zu stellen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann zudem einen Kühlungsschritt umfassen, in dem die Temperatur des Automobilkörpers 16 mit einer gehärteten Basisbeschichtung darauf aus den Schritten 116 und/oder 118 abgekühlt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 20 °C bis ungefähr 60 °C und mehr bevorzugt ungefähr 25 °C bis ungefähr 30 °C. Das Abkühlen des basisbeschichteten Automobilkörpers 16 kann den Auftrag des flüssigen Decklacks erleichtern. Der basisbeschichtete Automobilkörper 16 kann an Luft auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 15 °C bis ungefähr 35 °C und vorzugsweise ungefähr 25 °C bis ungefähr 30 °C für einen Zeitraum im Bereich von ungefähr 3 bis ungefähr 6 Minuten abgekühlt werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der basisbeschichtete Automobilkörper 16 durch Aussetzen an gekühlte, gesättigte Luft, die auf die Oberfläche des Substrats bei ungefähr 4 bis ungefähr 10 Meter pro Sekunde geblasen, abgekühlt werden, um ein Reißen der Beschichtung zu verhindern.
Nachdem die Basisbeschichtung des Automobilkörpers 16 getrocknet wurde (und gehärtet und/oder abgekühlt, falls erwünscht), wird eine flüssige Decklackbeschichtungszusammensetzung über die getrocknete Basisbeschichtung in einem flüssigen Decklackbeschichtungsschritt 120 aufgetragen. Der Decklack kann durch konventionelles elektrostatisches Sprühzubehör, wie einem bei Hochgeschwindigkeit (ungefähr 30000 bis ungefähr 60000 Umdrehungen pro Minute) -rotierenden Glockenatomisator bei einer hohen Spannung (ungefähr 60000 bis ungefähr 90000 Volt) bis auf eine Dicke von ungefähr 40 bis ungefähr 65 Mikrometer in einer oder zwei Passagen, aufgetragen werden.
Vorzugsweise ist die Decklackzusammensetzung eine vernetzbare Beschichtung, die mindestens ein thermisch härtendes, filmbildendes Material und mindestens ein vernet zendes Material umfasst, obwohl thermoplastische, filmbildende Materialien wie Polyolefine verwendet werden können. Geeignete wasserbasierende Decklacke werden in dem U.S. Patent Nr. 5,098,947 (hiermit durch Referenzieren aufgenommen) offenbart und basieren auf wasserlöslichen Acrylsäureharzen. Nützliche Lösungsmittel-basierende Decklacke werden in den U.S. Patenten Nr. 5,196,485 und 5,814,410 (hierin durch Referenzieren aufgenommen) offenbart und umfassen Polyepoxide und Polysäurehärtende Mittel. Die Deckbeschichtungszusammensetzung kann Vernetzungsmaterialien umfassen und zusätzliche Inhaltsstoffe wie sie oben diskutiert werden, vorzugsweise nicht aber Pigmente. Die Menge der Decklackzusammensetzung, die auf das Substrat aufgetragen wird, kann basierend auf solchen Faktoren wie der Art des Substrats und der vorgesehenen Verwendung des Substrats, d. h. der Umgebung, in welche das Substrat platziert wird, und der Natur der damit in Kontakt kommenden Materialien variieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung des Weiteren einen Härtungsschritt 122 (wird in 1 gezeigt) des Härtens der flüssigen Decklackzusammensetzung nach dem Auftrag über der getrockneten Basisbeschichtung. Die Dicke der getrockneten und vernetzten Verbundbeschichtung beträgt im Allgemeinen ungefähr 0,2 bis 5 Mils (5 – 125 Mikrometer) und vorzugsweise ungefähr 0,4 bis 3 Mils (10 – 75 Mikrometer). Der flüssige Decklack kann durch Heißluftkonvektionstrocknen und, falls erwünscht, Infraroterhitzen gehärtet werden, so dass jegliche vernetzbaren Komponenten des flüssigen Decklacks in einem solchen Grad vernetzt werden, dass die Automobilindustrie dieses als ausreichend vollständig akzeptiert, um den beschichteten Automobilkörper ohne Schaden des Decklacks zu transportieren. Der flüssige Decklack kann unter Verwendung eines jeden konventionellen Heißluftkonvektionstrockners oder einem Konvektions-/Infrarot-Kombinationstrockner, wie sie oben diskutiert werden, gehärtet werden. Im Allgemeinen wird der flüssige Decklack auf eine Temperatur von ungefähr 120 °C bis ungefähr 150 °C für einen Zeitraum von ungefähr 20 bis ungefähr 40 Minuten erwärmt, um den flüssigen Decklack zu härten.
Alternativ dazu, wenn die Basisbeschichtung nicht vor dem Auftrag des flüssigen Decklacks gehärtet worden war, können sowohl die Basisbeschichtung wie auch die flüssige Decklackzusammensetzung zusammen durch das Anwenden von Heißluftkonvektion und/oder Infraroterhitzen unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie oben im Detail beschrieben werden, gehärtet werden, um einzeln sowohl die Basisbeschichtung wie auch die flüssige Beschichtungszusammensetzung zu härten. Um die Basisbeschichtung und die flüssige Beschichtungszusammensetzung zu härten, wird das Substrat im Allgemeinen auf eine Temperatur von ungefähr 120 °C bis ungefähr 150 °C für einen Zeitraum von ungefähr 20 bis ungefähr 40 Minuten erwärmt, um den flüssigen Decklack zu härten.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Beschichtung eines polymeren Substrats. Das Verfahren umfasst Schritte ähnlich zu denen, die zur Beschichtung eines Metallsubstrats oben verwendet wurden. Eine flüssige Basisbeschichtungszusammensetzung wird auf eine Oberfläche des polymeren Substrats wie oben beschrieben aufgetragen. Die Basisbeschichtungszusammensetzung wird Luft mit einer Temperatur im Bereich von ungefähr 10 °C bis ungefähr 35 °C für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden ausgesetzt, um mindestens einen Teil des flüchtigen Materials aus der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung zu verdampfen. Die Geschwindigkeit der Luft an einer Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung beträgt weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde und liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,3 bis ungefähr 0,5 Meter pro Sekunde. Die verwendete Vorrichtung zur Verflüchtigung der Basisbeschichtung kann die gleiche sein, wie sie verwendet wurde, um die Basisbeschichtung für das Metallsubstrat zu verflüchtigen.
Eine Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 4 Mikrometer und warme Luft werden gleichzeitig auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden und vorzugsweise ungefähr 0,5 bis ungefähr 2 Minuten aufgetragen. Die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung beträgt weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde und liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 1,5 Meter pro Sekunde. Die Temperatur des polymeren Substrats wird bei einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,02 °C pro Sekunde bis ungefähr 0,2 °C pro Sekunde erhöht, um eine maximale Polymersubstrattemperatur im Bereich von ungefähr 20 °C bis ungefähr 60 °C und vorzugsweise ungefähr 30 °C bis ungefähr 50 °C zu erreichen. Die zur Trocknung der Basisbeschichtung verwendete Vorrichtung kann die gleiche Infrarot-/Heißluftkonvektions-Kombinationsvorrichtung sein, wie die oben zur Behandlung des Metallsubstrats diskutierte.
Als Nächstes werden die Infrarotstrahlung und die heiße Luft gleichzeitig auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für einen Zeitraum von mindestens ungefähr 30 Sekunden und vorzugsweise ungefähr 0,5 bis ungefähr 2 Minuten aufgetragen. Die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung beträgt weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde und liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 1,5 bis ungefähr 2,5 Meter pro Sekunde. Die Temperatur des polymeren Substrats wird bei einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,4 °C pro Sekunde und ungefähr 1,5 °C pro Sekunde erhöht, um eine maximale Polymersubstrattemperatur zu erreichen, die geringer als die Hitzverformungstemperatur des polymeren Substrats ist, und diese liegt im Bereich von ungefähr 40 °C bis ungefähr 150 °C, so dass eine getrocknete Basisbeschichtung auf der Oberfläche des polymeren Substrats ausgebildet wird. Die Hitzeverformungstemperatur ist die Temperatur, bei der das polymere Substrat sich physikalisch verformt und nicht in der Lage ist, seine vorherige Form wieder aufzunehmen. Zum Beispiel sind die Hitzeverformungstemperaturen für eine Reihe üblicher thermoplastischer Materialien die folgenden: thermoplastische Olefine ungefähr 138 °C (280 °F), thermoplastische Polyurethane ungefähr 149 °C (300 °F) und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere ungefähr 71 – 82 °C (160 – 180 °F).
Die zur Trocknung der Basisbeschichtung verwendete Vorrichtung kann die gleiche Infrarot-/Heißluftkonvektions-Kombinationsvorrichtung sein wie sie oben zur Behandlung des Metallsubstrats diskutiert wird. Die Basisbeschichtung kann, falls erwünscht, gehärtet werden, bevor der flüssige Decklack aufgetragen wird.
Das basisbeschichtete polymere Substrat wird vorzugsweise auf eine Temperatur von ungefähr 20 bis ungefähr 30 °C abgekühlt, bevor die flüssige Decklackzusammensetzung über der getrockneten Basisbeschichtung aufgetragen wird. Geeignete flüssige Decklackzusammensetzungen und Verfahren des Auftragens der gleichen werden im Detail oben für die Beschichtung des Metallsubstrats diskutiert.
Die vorliegende Erfindung wird des Weiteren durch Bezugnahme auf das folgende Beispiel beschrieben. Das folgende Beispiel ist lediglich illustrativ für die Erfindung und ist nicht als einschränkend vorgesehen. Es sei denn, dieses wird anderweitig angezeigt, beziehen sich alle Teilangaben auf das Gewicht.
BEISPIEL
In diesem Beispiel werden Stahltestpaneele mit einer flüssigen Basisbeschichtung und einem flüssigen Klarlack, wie sie unten spezifiziert werden, beschichtet, um die Trocknungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu untersuchen. Die Testsubstrate waren ACT kaltgerollte Stahlplatten in der Größe 30,48 cm mal 45,72 cm (12 Inch mal 18 Inch), die mit einem kationisch elektrisch abscheidbaren Primer elektrisch beschichtet worden waren, der von PPG Industries, Inc. als ED-5000 kommerziell verfügbar ist. Eine kommerzielle, wasserbasierende Basisbeschichtung (HWB90394, die von PPG Industries, Inc. kommerziell verfügbar ist) wurde durch Sprühen (eine Schicht automatisierte Sprüh(glocken) mit 30 Sekunden Außenstrahl) bei 60 % relativer Luftfeuchtigkeit und 24 °C aufgetragen, um eine trockene Filmdicke, wie sie in den Tabellen 1A und 1C spezifiziert wird, zu ergeben. Die Basisbeschichtbeschichtungen auf den Paneelen wurden wie in den Tabellen 1A – 1 C unter Verwendung eines kombinierten Infrarotstrahlungs- und Heißluftkonvektionsofens getrocknet, der kommerziell von BGK-ITW Automotive Group of Minneapolis, Minnesota verfügbar ist. Die Paneele wurden dann mit einem flüssigen Decklack DIAMONDCOAT^® DCT-5002 Decklack (kommerziell von PPG Industries, Inc. verfügbar) beschichtet und für 30 Minuten bei 141 °C (285 °F) unter Verwendung von Heißluftkonvektion gehärtet, um eine Gesamtfilmdicke von ungefähr 110 bis 130 Mikrometer zu ergeben.
Das Erscheinungsbild und die physikalischen Eigenschaften der beschichteten Paneelen wurden unter Verwendung der folgenden Tests gemessen: Folienfeststoffe und Erscheinungsbild (Zahl der Sprünge, Orangenhautbewertung und Gesamtbewertung). Der Gewichtsprozentanteil der Folienfeststoffe wurde für jede Probe durch Messung der nichtflüchtigen Beschichtung bestimmt, die auf einer 75 mm mal 100 mm Folienschicht abgeschieden wurde, die auf einer besprühten Paneele befestigt war. Die Folie wurde von der Paneele nach dem Trocknungsschritt entfernt und gewogen, dann gebacken bis nur noch nichtflüchtige Stoffe gemäß dem ASTM-Verfahren 2369-D bei einer Temperatur von 110 °C vorhanden waren. Die Anzahl der Sprünge auf der Oberfläche der Beschichtung von jeder Probe wurde durch visuelle Sichtung der gesamten Paneelenoberfläche bestimmt. Die Zahl der Sprünge auf der Oberfläche der Beschichtung von jeder Probe wurde durch visuelle Inspektion der gesamten Paneelenoberfläche bestimmt. Sprünge wurden auf einer Skala von 0 bis 5 bewertet, wobei 0 kein Sprung und 5 schwere Sprünge anzeigt. Die Orangenhautbewertung, spiegelnder Glanz und Unterscheidungkraft des Gesamtbildes (Distinction of Image, "DOI") wurden durch Abtasten einer 9375 mm²-Probe der Paneelenoberfläche unter Verwendung einer Autospect QMS BP Oberflächenqualitätsanalysevorrichtung bestimmt, die kommerziell von Perceptron verfügbar ist. Die Gesamterscheinungsbewertung wurde durch das Hinzufügen von 40 % der Orangenhautbewertung, 20 % der Glanzbewertung und 40 % der DOI-Bewertung bestimmt. Die folgende Tabelle 2 zeigt die gemessenen Eigenschaften.
Wie in Tabelle 2 gezeigt wird, zeigen die beschichteten Substrate, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung getrocknet wurden (Läufe Nr. 1 – 8) im Allgemeinen weniger Sprünge und hatten ein vergleichsweises Erscheinungsbild wie die Kontrollpaneelen, bei denen die Beschichtungen nicht gemäß der vorliegenden Erfindung getrocknet wurden.
Tabelle 2
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung stellen eine schnelle Beschichtung von Metall- und Polymersubstraten zur Verfügung. Sie können die Notwendigkeit an langen Montagebandöfen eliminieren oder verringern, und sie können die gesamte Verarbeitungszeit drastisch verringern. Weniger Sprünge und guter Fluss und Erscheinungsbild der Basisbeschichtung sogar bei einer höheren Dicke stellen eine bessere Arbeitsbreite zur Verfügung, wenn die Basisbeschichtung aufgetragen wird, was Reparaturen verringern kann.
Die Fachleute auf dem Gebiet werden zu schätzen wissen, dass an den oben beschriebenen Ausführungsformen Änderungen ohne Abweichen von dem breiten erfinderischen Konzept davon durchgeführt werden können. Es ist daher zu verstehen, dass diese Erfindung nicht auf die jeweiligen offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt ist, sondern dass sie vorgesehen ist, Modifikationen mit zu umfassen, die im Umfang der Erfindung sind, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert wird.

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines Metallsubstrats, wobei eine flüssige Basisbeschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche des Metallsubstrats aufgebracht wird und heißer Luft ausgesetzt wird und wobei Infrarotstrahlung und Luft auf die Basisbeschichtungszusammensetzung angewandt wird und eine flüssige Deckbeschichtungszusammensetzung auf dem getrockneten Basislack aufgebracht wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: (a) die Basisbeschichtungszusammensetzung Luft mit einer Temperatur im Bereich von ungefähr 10°C bis ungefähr 35°C für eine Dauer von wenigstens ungefähr 30 Sekunden ausgesetzt wird, um wenigstens einen Teil des flüchtigen Materials aus der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung (14) zu verflüchtigen, wobei die Geschwindigkeit der Luft an einer Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung (14) geringer ist als ungefähr 0,5 Meter pro Sekunde, (b) Infrarotstrahlung und warme Luft (42) gleichzeitig auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für eine Dauer von wenigstens ungefähr 30 Sekunden angewendet werden, wobei die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche (54) der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde beträgt und die Temperatur des Metallsubstrats mit einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,02°C pro Sekunde bis ungefähr 0,4°C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale Metalltemperatur des Substrats im Bereich von ungefähr 20°C bis ungefähr 60°C zu erreichen, und (c) Infrarotstrahlung und heiße Luft gleichzeitig auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für eine Dauer von wenigstens ungefähr 30 Sekunden angewandt werden, wobei die Temperatur des Metallsubstrats mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,4°C pro Sekunde bis ungefähr 1,5°C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale Metalltemperatur des Substrats im Bereich von ungefähr 40°C bis ungefähr 75°C zu erreichen, so dass ein getrockneter Basislack (62) auf der Oberfläche des Metallsubstrats ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallsubstrat ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Stahl, Aluminium, Zink, Magnesium, Legierungen und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Metallsubstrat eine Automobilkarosseriekomponente ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das flüchtige Material der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung (14) Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das flüchtige Material der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung (14) ausgewählt ist aus der Gruppe von organischen Lösungsmitteln und Aminen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Luft in Schritt (a) eine Temperatur im Bereich von ungefähr 10°C bis ungefähr 35°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dauer in Schritt (a) von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Luftgeschwindigkeit in Schritt (a) von ungefähr 0,3 bis ungefähr 0,5 Meter pro Sekunde reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Infrarotstrahlung bei einer Wellenlänge im Bereich von 0,7 bis ungefähr 20 Mikrometern ausgestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Wellenlänge von ungefähr 0,7 bis ungefähr 4 Mikrometer reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Infrarotstrahlung mit einer Leistungsdichte im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 40 Kilowatt pro Quadratmeter Emitterwandoberfläche ausgestrahlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Luft (52) in Schritt (b) eine Temperatur im Bereich von ungefähr 25°C bis ungefähr 50°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dauer in Schritt (b) von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Luftgeschwindigkeit in Schritt (b) von ungefähr 0,3 bis ungefähr 4 Meter pro Sekunde reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur des Metallsubstrats in Schritt (b) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,02°C pro Sekunde bis ungefähr 0,2°C pro Sekunde erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die maximale Metalltemperatur des Metallsubstrats in Schritt (b) von ungefähr 25°C bis ungefähr 30°C reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Luft in Schritt (c) eine Temperatur im Bereich von ungefähr 50°C bis ungefähr 110°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dauer in Schritt (c) von ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 3 Minuten reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur des Metallsubstrats in Schritt (c) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,6°C pro Sekunde bis ungefähr 1,3°C pro Sekunde erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die maximale Metalltemperatur des Metallsubstrats in Schritt (c) von ungefähr 40°C bis ungefähr 60°C reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dass weiterhin einen zusätzlichen Schritt (c') des Anwendens heißer Luft auf den getrockneten Basislack (62) für eine Dauer von wenigstens ungefähr 6 Minuten nach Schritt (c) umfasst, um eine maximale Metalltemperatur im Bereich von ungefähr 110°C bis ungefähr 135°C zu halten, so dass ein gehärteter Basislack auf der Oberfläche des Metallsubstrats ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der zusätzliche Schritt (c') weiterhin gleichzeitig mit dem Anwenden der heißen Luft das Anwenden von Infrarotstrahlung auf den getrockneten Basislack (62) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin einen zusätzlichen Schritt (d) des Härtens der flüssigen Deckbeschichtungszusammensetzung nach Aufbringen auf den getrockneten Basislack (62) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (d) weiterhin das Härten der Basisbeschichtungszusammensetzung und der flüssigen Deckbeschichtungszusammensetzung nach Aufbringen der flüssigen Deckbeschichtungszusammensetzung auf den getrockneten Basislack (62) umfasst.
Verfahren zur Beschichtung eines polymeren Substrats, wobei eine flüssige Basisbeschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche des polymeren Substrats aufgebracht wird und heißer Luft ausgesetzt wird und wobei Infrarotstrahlung und Luft auf die Basisbeschichtungszusammensetzung angewendet wird und eine flüssige Deckbeschichtungszusammensetzung auf den getrockneten Basislack aufgebracht wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: (a) die Basisbeschichtungszusammensetzung Luft mit einer Temperatur im Bereich von ungefähr 10°C bis ungefähr 35°C für eine Dauer von wenigstens ungefähr 30 Sekunden ausgesetzt wird, um wenigstens einen Teil des flüchtigen Materials aus der flüssigen Basisbeschichtungszusammensetzung (14) zu verflüchtigen, wobei die Geschwindigkeit der Luft an einer Oberfläche der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde beträgt, (b) Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 4 Mikrometer und warme Luft (52) gleichzeitig auf die Basisbeschichtungszusammensetzung für eine Dauer von wenigstens ungefähr 30 Sekunden angewendet werden, wobei die Geschwindigkeit der Luft an der Oberfläche (54) der Basisbeschichtungszusammensetzung weniger als ungefähr 4 Meter pro Sekunde beträgt und die Temperatur des polymeren Substrats mit einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,02°C pro Sekunde bis ungefähr 0,2°C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale Polymertemperatur im Bereich von ungefähr 30°C bis ungefähr 50°C zu erreichen, und (c) Infrarotstrahlung und heiße Luft gleichzeitig auf Basisbeschichtungszusammensetzung für eine Dauer von wenigstens ungefähr 30 Sekunden angewendet werden, wobei die Temperatur des polymeren Substrats mit einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 0,4°C pro Sekunde bis ungefähr 1,5°C pro Sekunde erhöht wird, um eine maximale Polymertemperatur, die geringer ist als die Formbeständigkeitstemperatur des polymeren Substrats und von ungefähr 40°C bis ungefähr 150°C reicht, zu erzielen, so dass ein getrockneter Basislack (62) auf der Oberfläche des polymeren Substrats ausgebildet wird.