DE60018598T2

DE60018598T2 - Verfahren und vorrichtung zur beschichtung eines substrates

Info

Publication number: DE60018598T2
Application number: DE60018598T
Authority: DE
Inventors: Vincent Dattilo
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-11-08
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: DE60018598D1; CA2391411A1; EP1232370A1; WO2001036889A1; AU1590801A; ES2239625T3; EP1232370B1; US20020031609A1; US6291018B1

Description

QUERVERWEIS AUF KORRESPONDIERENDE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung korrespondiert mit der U. S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/924,906 (US 2002 0028297 A1) mit dem Titel "Method and Apparatus for Dynamically Coating a Substrate"; und der U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/085,366 (US 2002 0122892 A1) mit dem Titel "Method and Apparatus for Applying a Polychromatic Coating onto a Substrate", beide von Vincent P. Dattilo, und jede davon wurde gleichzeitig mit der vorliegenden Erfindung angemeldet.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Trocknen von flüssigen Basislack- und/oder Klarlackschichten für automobile Beschichtungsanwendungen und insbesondere ein Mehrschrittverfahren zum Aufbringen und Trocknen einer ersten flüssigen Basislack- und/oder Klarlackschicht vor dem Aufbringen einer zweiten Basislack- und/oder Klarlackschicht darauf.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Karosserien der Automobile von heute werden mit mehrfachen Beschichtungslagen behandelt, die nicht nur das Erscheinungsbild des Automobils verbessern, sondern auch Schutz gegen Korrosion, Abblättern, ultraviolettes Licht, sauren Regen und andere Umgebungsbedingungen zur Verfügung stellen, die das Erscheinungsbild der Beschichtung und der darunter liegenden Autokarosse zerstören.
Wasserbasierende Beschichtungen sind bedingt durch ihren geringen organischen Gehalt eine bevorzugte Basislack- und/oder Klarlacktechnologie. Die Formulierungen dieser Beschichtungen können stark variieren. Jedoch ist eine große Herausforderung, die allen Herstellern von Automobilen bevorsteht, wie man diese Beschichtungen mit mini malem Kapitalaufwand und Raumfläche trocknet, absetzt und/oder härtet, was in Herstellungsanlagen von höchster Bedeutung ist.
Die breite Verwendung von wasserbasierenden Beschichtungen in der automobilen Beschichtungsindustrie wurde durch einen erkennbaren Bedarf der Automobilhersteller an einer signifikanten Investition in umweltgerecht gesteuerte Sprühzellen für Beschichtungsanwendungen beeinträchtigt. Die Verwendung dieser umweltgerecht gesteuerten Sprühzellen erhöht die bei der Beschichtung des Substrats involvierten Kosten.
Ein kontrolliertes Klima während dem Aufsprühen der wasserbasierenden Beschichtung wird als notwendig angenommen, um die Verdampfung von Wasser und anderen flüchtigen Stoffen zu regulieren, während das Beschichtungsmaterial auf das Substrat gesprüht wird. Während die Steuerung der Verdampfungsgeschwindigkeit von Wasser für die Gesamtleistung der Beschichtung in Bezug auf das Erscheinungsbild und die Farbe von Bedeutung ist, fokussieren traditionelle Beschichtungsverfahren fast ausschließlich auf der Steuerung der Wasserverdampfungsgeschwindigkeit während das wasserbasierende Beschichtungsmaterial auf das Substrat gesprüht wird. In dieser Hinsicht wurden teuere Umgebungssteuerungen während des Sprühens eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat zur Steuerung der Verdampfungsgeschwindigkeit beim Sprühen eingesetzt. Jedoch wurde die Wichtigkeit der Steuerung der Verdampfung von Wasser und/oder flüchtigen Stoffen aus dem abgesetzten, wasserbasierenden Beschichtungsmaterial nicht ausreichend gewürdigt.
U.S. Patent Nr. 5,718,061 offenbart ein automatisiertes Luftfiltrations- und Trocknungssystem, das angepasst ist, um in Verbindung mit einer Sprühzelle verwendet zu werden, um überschüssigen Sprühnebel zu entfernen, der während der Beschichtung eines Produkts mit einer Sprühpistole hergestellt wird.
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Automobilbeschichtung zu würdigen weiß, wäre es vorteilhaft, ein Beschichtungsverfahren und/oder eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, das/die den Bedarf an teueren umweltgerecht gesteuerten Sprühzellen zum Auftragen einer Basislack- und/oder Klarlackschicht auf ein automobiles Substrat verringern oder eliminieren würde.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Beschichtungssystem zum Aufbringen einer Beschichtung mit einer polychromen Wirkung über ein Substrat zur Verfügung gestellt, umfassend zumindest eine erste Basislackaufbringeinrichtung zum Aufbringen einer ersten Basislackschicht über zumindest einen Teil einer Oberfläche des Substrats, zumindest eine zweite Basislackaufbringeinrichtung zum Aufbringen einer zweiten Basislackschicht über der ersten Basislackschicht, und eine erste Trockenkammer, die zwischen der ersten und zweiten Basislackaufbringeinrichtung angeordnet ist, worin die erste Basislackaufbringeinrichtung mit einer Zufuhr für ein erstes Basislackmaterial verbunden ist, die zweite Basislackaufbringeinrichtung eine glockenförmige Applikationseinrichtung in Verbindung mit einer Zufuhr für ein zweites Basislackmaterial ist, das Effektpigment umfasst, und das Innere der ersten Trockenkammer weist eine Temperatur von etwa 50 °F (10,0 °C) bis etwa 90 °F (32,5 °C), eine relative Feuchte von etwa 40 % bis etwa 80 % und eine Luftgeschwindigkeit von etwa 20 FPM (0,10 m/s) bis etwa 150 FPM (0,76 m/s) auf der Oberfläche der ersten Basislackschicht auf, μm das erste Basislackmaterial vor dem Aufbringen des zweiten Basislackmaterials zu trocknen.
Es wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Komposit-Beschichtung mit einer polychromen Wirkung über einem Substrat zur Verfügung gestellt, bei dem ein erstes flüssiges Basislackmaterial über zumindest einen Teil einer Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, das Substrat wird einer ersten Trockenkammer ausgesetzt, und ein zweites flüssiges Basislackmaterial wird über das erste flüssige Basislackmaterial aufgebracht. Das erste Basislackmaterial in der ersten Trockenkammer wird Luft mit einer Temperatur von ungefähr 50 °F (10,0 °C) bis ungefähr 90 °F (32,5 °C), einer relativen Feuchte von etwa 40 % bis ungefähr 80 % und einer Luftgeschwindigkeit von ungefähr 20 FPM (0,10 m/s) bis ungefähr 150 FPM (0,76 m/s) an der Oberfläche des ersten Basislackmaterials für eine Zeitdauer von etwa 10 bis etwa 180 Sekunden ausgesetzt, um das erste Basislackmaterial in der ersten Trockenkammer zu trocknen, wobei das erste Basislackmaterial im Wesentlichen frei von Effektpigmenten ist. Ein zweites Basislackmaterial wird dann über dem getrockneten ersten Basislackmaterial durch zumindest eine glockenförmige Applikationseinrichtung aufgetragen, um eine Komposit-Beschichtung auszubilden, und das zweite Basislackmaterial umfasst Effektpigmente, so dass die Komposit-Beschichtung eine polychrome Wirkung aufzeigt.
Ein vollständiges Verständnis der Erfindung wird durch die folgende Beschreibung erhalten, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichenfiguren aufgenommen wird, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile identifizieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Blockdiagramm (nicht maßstabsgerecht) eines Beschichtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm (nicht maßstabsgerecht) einer alternativen Ausführungsfonn eines Beschichtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften dynamischen Beschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein schematisches Blockdiagramm (nicht maßstabsgerecht) einer alternativen Ausführungsform eines Beschichtungssystems gemäß der Erfindung;
5 ist ein schematisches Diagramm einer dynamischen Beschichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
6 ist eine erhöhte Seitenansicht eines dynamischen Beschichtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Für die Zwecke der Beschreibung hierin bedeutet der Begriff "über" oberhalb, aber nicht notwendiger Weise benachbart dazu. Anders als in den Durchführungsbeispielen oder wo dieses anderweitig angezeigt wird, sind alle Zahlen, die Mengen an Inhaltsstoffen, Reaktionsbedingungen usw. ausdrücken, die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet werden, als in allen Fällen durch den Begriff "ungefähr" modifiziert zu verste hen. Auch ist unter dem Begriff "Polymer" wie er hierin gemeint ist, Oligomere, Homopolymere und Copolymere zu verstehen.
1 zeigt schematisch ein Beschichtungssystem 10, das Merkmale der Erfindung aufweist. Dieses System 10 ist zur Beschichtung von Metall- oder polymeren Substraten in einem Kessel- oder kontinuierlichen Verfahren geeignet. In einem Kesselverfahren liegt das Substrat während jedem Behandlungsschritt stationär vor, wohingegen in einem kontinuierlichen Verfahren das Substrat in kontinuierlicher Bewegung entlang einer Produktionslinie vorliegt. Die vorliegende Erfindung wird im Allgemeinen in dem Kontext einer Beschichtung eines Substrats in einer kontinuierlichen Produktionslinie diskutiert werden, obwohl das Verfahren auch zur Beschichtung von Substraten in einem Kesselverfahren geeignet ist.
Nützliche Substrate, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beschichtet werden können, umfassen Metallsubstrate, polymere Substrate, wie thermisch härtende Materialien und thermoplastische Materialien und Kombinationen davon.
Vorzugsweise werden die Substrate als Komponenten zur Herstellung automobiler. Fahrzeuge, einschließlich, nicht aber eingeschränkt auf, Automobile, Lastkraftwagen und Traktoren verwendet. Die Substrate können jegliche Form aufweisen, haben aber vorzugsweise die Form von automobilen Karosseriekomponenten wie Karosserien, Hauben, Türen, Stoßstangen und/oder Spoilern für automobile Fahrzeuge.
Die vorliegende Erfindung wird im Allgemeinen in dem Kontext einer Beschichtung eines metallischen Automobilkarossenesubstrats diskutiert. Ein Fachmann auf dem Gebiet würde verstehen, dass die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung auch für die Beschichtung nicht-automobiler Metall- und/oder polymerer Substrate wie Motorräder, Fahrräder, Haushaltsgeräte und Ähnliches geeignet sind.
Unter Bezugnahme auf 1 kann ein Metallsubstrat 12 gereinigt und entfettet werden und eine Vorbehandlungsbeschichtung wie CHEMFOS 700^® Zinkphosphat oder eine BONAZINC^® Zink-reiche Vorbehandlung (jede kommerziell von PPG Industries, Inc. of Pittsburgh, Pennsylvania verfügbar) kann über der Oberfläche des Metallsubstrats 12 in einer Vorbehandlungszone 14 abgeschieden werden. Alternativ dazu oder zusätzlich können eine oder mehrere elektrisch abscheidbare Beschichtungszusammensetzungen (wie das POWER PRIME^® Beschichtungssystem, das kommerziell von PPG Industries, Inc. of Pittsburgh, Pennsylvania verfügbar ist) auf mindestens einem Teil des Metallsubstrats 12 in einer Elektroabscheidungszone 16 elektrisch abgeschieden werden. Nützliche Elektroabscheidungsverfahren und elektrisch abscheidbare Beschichtungszusammensetzungen umfassen kommerzielle anionische oder kationische elektrisch abscheidbare Beschichtungszusammensetzungen wie Epoxydharz- oder Polyurethanbasierende Beschichtungen. Geeignete elektrisch abscheidbare Beschichtungen werden in den U.S. Patent Nr. 4,933,056; 5,530,043; 5,760,107 und 5,820,987 diskutiert.
Das beschichtete Substrat 12 kann abgespült, erwärmt und abgekühlt werden und dann kann eine Grundierschicht auf das Substrat 12 in einer Grundierzone 18 vor den anschließenden Spül-, Back-, Kühl-, Sandstrahl- und Versiegelungsoperationen aufgetragen werden. Die Grundierbeschichtungszusammensetzung kann je nach Wunsch eine Flüssigkeit, eine Pulveraufschlemmung oder Pulver (Feststoff) sein. Die flüssige oder pulverförmige Grundieraufschlämmungsbeschichtung kann auf die Oberfläche des Substrats 12 durch jegliches geeignetes Beschichtungsverfahren aufgetragen werden, das den Fachleuten auf dem Gebiet der Automobilbeschichtung bekannt ist, z. B. durch Tauchbeschichtung, direkte Rollbeschichtung, Umkehrrollenbeschichtung, Vorhangbeschichtung, Sprühbeschichtung, Pinselbeschichtung und Kombinationen davon. Pulverbeschichtungen werden im Allgemeinen durch elektrostatische Abscheidung aufgetragen. Das Verfahren und die Vorrichtung zum Aufbringen der Grundierzusammensetzung auf das Substrat 12 bestimmt sich teilweise durch die Konfiguration und die Art des Substratmaterials.
Nicht einschränkende Beispiele von nützlichen Grundierungen werden in den U.S. Patent Nr. 4,971,837; 5,492,731 und 5,262,464 offenbart. Die Menge an Film-bildendem Material in der Grundierung liegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 37 bis ungefähr 60 Gewichtsprozents auf der Basis des Gewichts der gesamten Harzfeststoffe der Grundierungsbeschichtungszusammensetzung.
In einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Basislack über das Substrat 12 in einem Mehrschrittverfahren in einer Basislackzone 20 aufgebracht, die eine oder mehrere Basislackaufbringungsstationen umfassen. Zum Beispiel hat eine erste Basislackstation 22 einen oder mehrere glockenförmige Applikationseinrichtungen (Applikatoren) 24 in Fliessverbindung mit einer ersten Basislackmaterialzufuhr 26, die mindestens ein erstes Basislackmaterial oder -komponente den glockenförmigen Applikatoren) 24 zuführt. Eine zweite Basislackstation 28 hat einen oder mehrere Applikatoren z. B. glockenförmige Applikatoren 30, in Fliessverbindung mit einer zweiten Basislackmaterialzufuhr 32, die mindestens ein zweites Basislackmaterial oder -komponente dem glockenförmigen Applikatoren) 30 zuführt.
Wie unten vollständiger beschrieben wird, kann das erste Basislackmaterial über das Substrat 12 durch einen oder mehrere glockenförmige Applikatoren 24 an der ersten Basislackstation 22 in einem oder mehreren Sprühdurchgängen aufgebracht werden, z. B. gesprüht werden, um eine erste Basislackschicht über dem Substrat 12 auszubilden, und das zweite Basislackmaterial kann über das erste Basislackmaterial an der zweiten Basislackstation 24 durch einen oder mehrere glockenförmige Applikatoren 30 in einer oder mehreren Sprühpassagen gesprüht werden, um eine zweite Basislackschicht auszubilden. Ein Komposit-Basislack der Erfindung wird somit durch eine oder mehrere zweite Basislackschichten ausgebildet, die über einer oder mehreren ersten Basislackschichten aufgebracht wird. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe "Schicht" oder "Schichten" auf allgemeine Beschichtungsregionen oder Flächen, auf die durch ein oder mehrere Sprühpassagen aufgetragen werden kann, die aber nicht notwendigerweise bedeuten, dass es eine eindeutige oder abrupte Grenzfläche zwischen benachbarten Schichten gibt, d. h., es kann einige Wanderung von Komponenten zwischen den ersten und zweiten Basislackschichten geben.
In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind beide, die ersten und zweiten Basislackmaterialien Flüssigkeiten, vorzugsweise wasserbasierende Beschichtungsmaterialien. Wie hierin er hierin verwendet wird, bedeutet der Begriff "wasserbasierend", dass das Lösungsmittel oder die Trägerflüssigkeit für das Beschichtungsmaterial primär oder prinzipiell Wasser umfasst. Das erste Basislackmaterial umfasst im Allgemeinen ein Film-bildendes Material oder Bindemittel, flüchtiges Material und ist im Wesentlichen frei von Effektpigment. Vorzugsweise umfasst das erste Basislackmaterial eine vernetzbare Beschichtungszusammensetzung, die mindestens ein thermisch härtendes Film-bildendes Material umfasst, wie Acrylate, Polyester (einschließlich Alkyde), Polyurethane und Epoxide und mindestens ein vernetzendes Material. Es können auch thermoplastische, Film-bildende Materialien wie Polyolefine verwendet werden. Die Menge an Film-bildendem Material in dem flüssigen Basislackmaterial liegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 40 bis ungefähr 97 Gewichtsprozent auf einer Basis des Gesamtgewichts der Feststoffe des Basislackmaterials.
Geeignete Acrylsäurepolymere umfassen Copolymere von einem oder mehreren einer Acrylsäure, Methacrylsäure und Alkylestern davon, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Ethylacrylat, Hydroxyethylacrylat, Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat, optional zusammen mit einem oder mehreren polymerisierbaren ethylenisch ungesättigten Monomeren, einschließlich vinylaromatischen Verbindungen wie Styrol und Vinyltoluol, Nitrilen wie Acrylnitril und Methacrylnitril, Vinyl- und Vinylidenhalogeniden und Vinylestern wie Vinylacetat. Andere geeignete Acrylsäuren und Verfahren zur Herstellung derselben werden in dem U.S. Patent Nr. 5,196,485 in Spalte 11, Zeilen 16 – 60 offenbart.
Polyester und Alkyde sind andere Beispiele von harzartigen Bindemitteln, die zur Herstellung der Basisbeschichtungszusammensetzung nützlich sind. Solche Polymere können in einer bekannten Weise durch Kondensation von polyhydrischen Alkoholen wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, 1,6-Hexylenglycol, Neopentylglycol, Trimethylolpropan und-Pentraerythritol mit Polycarbonsäuren wie Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, trimellitischer Säure oder Trockenölfettsäuren hergestellt werden.
Es können auch Polyurethane als harzartige Bindemittel des Basislacks verwendet werden. Nützliche Polyurethane umfassen die Reaktionsprodukte von polymeren Polyolen wie Polyesterpolyole oder Acrylsäurepolyole mit 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 Aminoplasten, Polyisocyanate, Polysäuren, Polyanhydride und Mischungen davon. Nützliche aminoplastische Harze basieren auf den Additionsprodukten von Formaldehyd mit einer Amino- oder AmidoGruppe tragenden Substanz. Kondensationsprodukte, die durch die Reaktion von Alkoholen und Formaldehyd mit Melamin, Harnstoff oder Benzguanamin erhalten werden, sind am üblichsten. Nützliche Polyisocyanatvernetzungsmaterialien umfassen blockierte und nicht-blockierte Polyisocyanate wie solche, die oben zur Herstellung des Polyurethans diskutiert werden. Beispiele von geeigneten Blockierungsmitteln für die Polyisocyanate umfassen niedere aliphatische Alkohole wie Methanol, Oxime, wie Methylethylketoxim und Lactame wie Caprolacatam. Die Menge an dem vernetztendem Material in der Basisbeschichtungszusammensetzung liegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 5 bis 50 Gewichtsprozent auf einer Basis des Gesamtsgewichts der Harzfeststoffe der Basislockbeschichtungszusammensetzung
Obwohl das erste Basislackmaterial vorzugsweise ein wasserbasierendes Beschichtungsmaterial ist, kann das erste Basislackmaterial auch ein oder mehrere andere flüchtige Materialien wie organische Lösungsmittel und/oder Amine umfassen. Nichteinschränkende Beispiele von nützlichen Lösungsmitteln, die in dem Basislackmaterial zusätzlich zu jeglichen anderen Beschichtungskomponenten mit umfasst sein können, umfassen aliphatische Lösungsmittel wie Hexan, Naphthalin und Mineralöle; 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 Propylenglycolmonopropyether, Ethylenglycolmonobutyletheracetat, Propylenglycolmonomethyletheracetat und Diprophylenglycolmonomethyletheracetat. Nützliche Amine umfassen Alkanolamine.
Andere Additive wie UV-Absorptionsmittel, Fließfähigkeit-steuerende Mittel oder Tenside können, falls erwünscht, in dem ersten Beschichtungslack mit vorhanden sein. Zusätzlich kann das erste Basislackmaterial Farb-(Nichteffekt)-Pigmente oder Farbmittel umfassen, um das erste Basislackmaterial mit einer gewünschten Farbe auszustatten. Nicht-einzuschränkende Bespiele von nützlichen Farbpigmenten umfassen Eisenoxide, Bleioxide, Kohlenstoffruß, Titandioxid und gefärbte organische Pigmente wie Phthalocyanine. Wie oben diskutiert, ist das erste Basislackmaterial im Wesentlichen frei von Ef fektpigmenten wie Glimmerflocken, Aluminiumflocken, Bronzeflocken, beschichtetem Glimmer, Nickelflocken, Zinnflocken, Silberflocken, Kupferflocken und Kombinationen davon. Wie es hierin verwendet wird, bedeutet "im Wesentlichen frei von Effektpigment", dass das Basislackmaterial weniger als ungefähr 3 Gew.-% eines Effektpigments auf einer Basis des Gesamtgewichts des ersten Basislackmaterials umfasst, mehr bevorzugt als ungefähr 1 Gew.-% und am meisten bevorzugt frei von Effektpigment ist.
Der Feststoffgehalt des flüssigen Basislackmaterials liegt im Allgemeinen im Bereich von ungefähr 15 bis ungefähr 60 Gewichtsprozent und vorzugsweise bei ungefähr 20 bis ungefähr 50 Gewichtsprozent. In einer alternativen Ausführungsform kann das erste Basislackmaterial aus funktionellen Materialien wie Grundierungskomponenten formuliert sein, die z. B. Lackwiderstandsfähigkeit zur Verfügung stellen, um eine gute Abblätterungsdauerhaftigkeit und Farberscheinungsbild zur Verfügung zu stellen, möglicherweise unter Eliminierung der Notwendigkeit für ein getrenntes durch Sprühen aufgetragenes Grundierungsmittel.
Das zweite Basislackmaterial enthält zu dem ersten Basislackmaterial ähnliche Komponenten (wie ein Film-bildendes Material und ein vernetzendes Material), umfasst aber zusätzlich ein oder mehrere Effektpigmente. Nicht-einschränkende Beispiele von Effektpigmenten, die in der Durchführung der Erfindung nützlich sind, umfassen Glimmerflocken, Aluminiumflocken, Bronzeflocken, beschichteten Glimmer, Nickelflocken, Zinnflocken, Silberflocken, Kupferflocken und Kombinationen davon. Das spezifische Pigment- zu – Bindemittel – Verhältnis kann stark variieren, solange es die notwendige Abdeckung bei der gewünschten Filmdicke und den Auftragungsfeststoffen und die gewünschte polychrome Wirkung zur Verfügung stellt. Die Menge an Effektpigment in dem zweiten Basislackmaterial ist diejenige, die ausreicht, um eine gewünschte polychrome Wirkung herzustellen. Vorzugsweise liegt die Menge an Effektpigmet im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 40 Gewichtsprozent auf einer Basis des Gesamtgewichts des zweiten Basislackmaterials und mehr bevorzugt bei ungefähr 3 bis ungefähr 15 Gewichtsprozent.
Beispiele von wasserbasierenden Basislackmaterialien, die zur Verwendung als erste und/oder zweite Basislackmaterialien geeignet sind, umfassen solche, die in den U.S. Patenten Nr. 4,403,003; 5,401,790 und 5,071,904 offenbart sind. Auch können wasser basierende Polyurethane, wie solche, die gemäß dem U.S. Patent Nr. 4,417,679 hergestellt werden, als harzartige Filmbildner in den Basislackmaterialien verwendet werden. Geeignete Filmbildner für organische Lösungsmittel- basierende Basislacke 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.
Bezugnehmend auf 1 wird das erste Basislackmaterial vorzugsweise über das Substrat 12 an der ersten Basislackstation 22 unter Verwendung von einem oder mehreren glockenförmigen Applikatoren 24 aufgebracht. Die erste Basislackschicht wird bis auf eine Dicke von ungefähr 5 bis ungefähr 30 Mikron aufgebracht und mehr bevorzugt ungefähr 8 bis ungefähr 20 Mikron. Falls mehrere glockenförmige Applikatoren 24 in der ersten Basislackstation 22 verwendet werden, wird die Zerstäubung für jeden der glockenförmigen Applikatoren 24 derart gesteuert, wie es genauer in der korrespondierenden U. S. Patentanmeldung Nr. 10/085,366 (US 2002 0122 892 A1) mit dem Titel "Method and Apparatus for Applying a Polychromatic Coating onto a Substrate" beschrieben wird.
Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Automobilbeschichtung verstehen wird, umfassen glockenförmige Applikatoren typischerweise einen Körperteil oder eine Glocke mit einem rotierenden Becher. Die Glocke ist mit einer Hochspannungsquelle verbunden, um ein elektrostatisches Feld zwischen der Glocke und dem Substrat zur Verfügung zu stellen. Das elektrostatische Feld formt das geladene, atomisierte Beschichtungsmaterial, das aus der Glocke in einem als Konus geformten Muster entladen wird, dessen Form durch Formgebung der Luft, die aus einem formgebenden Luftring auf der Glocke ausgestoßen wird, variiert werden kann. Nicht-einschränkende Bespiele von geeigneten, konventionellen, glockenförmigen Applikatoren umfassen Eco-Bell oder Eco-M Bell Applikationseinrichtungen, die kommerziell von Behr Systems, Inc. of Aubum Hills, Michigan verfügbar sind; Meta-Bell Applikatoren, die kommerziell von ABB/Ransburg Japan Limited of Tokyo, Japan verfügbar sind; G-1 Bell Applikatoren, die kommerziell von ABB Flexible Automation of Auburn Hills, Michigan verfügbar sind; oder Sames PPH 605 oder 607 Applikatoren, die kommerziell von Sames of Livonia, Michigan verfügbar sind; oder Ähnliche. Die Struktur und der Betrieb der glockenförmigen Applikatoren wird von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden werden und wird daher nicht in weiterem Detail hierin diskutiert.
Das erste Basislackmaterial kann ein vorvermischtes, wasserbasierendes Material sein, das im Wesentlichen frei von Effektpigment ist, wie es oben beschrieben wird, und zu einem oder mehreren der glockenförmigen Applikatoren 24 der ersten Basislackstation 22 in einer konventionellen Weise zugeführt wird, z. B. durch eine Dosierpumpe. Jedoch kann in einem wichtigen Aspekt der Erfindung das erste Basislackmaterial, das über das Substrat 12 an der ersten Basislackstation 22 aufgebracht wird, dynamisch aus zwei oder mehreren einzelnen Komponenten während des Beschichtungsverfahrens gemischt werden. Wie es hierin verwendet wird, bedeutet "dynamisch vermischt" das Vermischen von zwei oder mehreren Komponenten zur Ausbildung eines gemischten Materials während die Komponenten während des Beschichtungsverfahrens zu einem Applikator fließen, z. B. einer glockenförmigen Applikationseinrichtung.
Um das dynamische Mischkonzept der Erfindung besser zu verstehen, wird nun eine beispielhafte dynamische Beschichtungsvorrichtung 86 gemäß der vorliegenden Erfindung (in 3 gezeigt) diskutiert werden. Die Beschichtungsvorrichtung 86 umfasst eine Vielzahl von Beschichtungskomponentenzuführungen wie eine erste Komponentenzufuhr 76, die eine erste Beschichtungskomponente enthält, eine zweite Komponentenzufuhr 80, die eine zweite Beschichtungskomponente enthält, und eine dritte Beschichtungskomponentenzufuhr 88, die eine dritte Beschichtungskomponente enthält, von denen jede in Fliessverbindung mit einer Applikatorrohrleitung 90 über die jeweiligen Beschichtungsrohrleitungen 92 steht. Transportvorrichtungen wie fixierte oder variable Verdrängungspumpen 94 können verwendet werden, um eine oder mehrere ausgewählte Komponenten durch die Rohrleitungen 90, 92 hindurch zu bewegen. Ein Mischer 96, z. B., ein konventioneller, dynamischer Fliessmischer wie ein Rohrmischer (Teil-Nr. 511-353), der kommerziell von Graco Equipment, Inc. of Minneapolis, Minnesota verfügbar ist, ist in der Applikatorrohrleitung 90 lokalisiert, und mindestens ein Applikator, z. B. ein glockenförmiger Applikator 98, ist stromabwärts von dem Mischer 96 lokalisiert. Eine konventionelle Farbänderungsvorrichtung 100 oder eine ähnliche Steuerungsvorrichtung wie ein Moduflow Colorchange Stack, die kommerziell von Sames of Livonia, Michigan verfügbar ist, kann verwendet werden, um die Fliessgeschwindigkeit der verschiedenen Beschichtungskomponenten zu steuern, die von den Zuführungen 76, 80 und/oder 88 entgegen genommen werden.
Für die Zwecke der vorliegenden Diskussion bezüglich der Aufbringung der Basislackschicht an der ersten Basislackstation 22 können die erste, zweite und dritte Beschichtungskomponentenzufuhren 76, 80 und 88 jeweils eine wasserbasierende Beschichtungskomponente umfassen, die im Wesentlichen frei von Effektpigment ist, und jede vorzugsweise mit einer unterschiedlichen Primärfarbe, so dass die Farbe des ersten Beschichtungsmaterials, das über dem Substrat 12 aufgebracht wird, durch Veränderung der Mengen der ausgewählten Beschichtungskomponenten variiert werden kann, die dem glockenförmigen Applikator 98 zugeführt werden. Zusätzliche Bespiele von dynamischen Beschichtungsvorrichtungen der Erfindungen, die auch zur Aufbringung der ersten und/oder zweiten Basislackschichten über das Substrat 12 geeignet sind, werden unten diskutiert.
Weiterhin bezugnehmend auf 1 kann das erste Basislackmaterial über das Substrat an der ersten Basislackstation 22 unter Verwendung einer konventionellen Sprühzelle mit einem Umgebungssteuerungssystem aufgebracht werden, das dahingehend ausgerichtet ist, eine oder mehrere der Temperatur, relativen Feuchte und/oder Luftflussgeschwindigkeit in der Sprühzelle zu steuern. Jedoch sind, wie oben diskutiert, bei der bevorzugten Durchführung der Erfindung besondere Temperatur- oder Feuchtigkeitssteuerungen im Allgemeinen während des Sprühauftrags der ersten Basislackschicht an der ersten Basislackstation 22 nicht notwendig.
Nachdem die erste Basislackschicht an der ersten Basislackstation 22 aufgetragen wurde, kommt das beschichtete Substrat 12 vorzugsweise in eine erste Flashtrockenkammer 40, in der die Luftgeschwindigkeit, Temperatur und Feuchte zur Steuerung der Verdampfung aus der abgeschiedenen ersten Basislackschicht gesteuert wird, um eine erste Basislackschicht mit ausreichendem Feuchtigkeitsgehalt oder "Nässe" auszubilden, so dass ein im Wesentlichen glatter, im Wesentlichen ebener Film von im Wesentlichen einheitlicher Dicke ohne Tropfenbildung erhalten wird.
Vorzugsweise wird innerhalb von 15 bis ungefähr 45 Sekunden nach der Vervollständigung des Auftrags der ersten Basislackschicht das Substrat an dem Eingang der ersten Flashtrockenkammer 40 positioniert und langsam dadurch in der Art einer Produktionslinie bei einer Geschwindigkeit bewegt, die die Verdampfung und Stabilisierung der ersten Basislackschicht unterstützt. Die Geschwindigkeit, bei der das Substrat 12 durch die erste Flashtrockenkammer 40 hindurchbewegt wird, hängt teilweise von der Länge und der Konfiguration der ersten Flashtrockenkammer 40 ab, aber das Substrat 12 ist in der ersten Flashtrockenkammer 40 vorzugsweise für ungefähr 10 bis ungefähr 180 Sekunden, vorzugsweise für ungefähr 20 bis ungefähr 60 Sekunden. Die Luft wird vorzugsweise zu der ersten Flashtrockenkammer 40 durch ein Gebläse oder einen Trockner 62 zugeführt. Ein nicht-einschränkendes Beispiel eines geeigneten Gebläses ist ein ALTIVARR 66 Gebläse, das kommerziell von Square D Corporation verfügbar ist. Die Luft wird bei ungefähr 20 FPM (0,10 m/s) bis zu ungefähr 150 Fuß pro Minute (FPM) (0,76 Meter/Sekunde) Luftgeschwindigkeit an der Oberfläche der Beschichtung zirkuliert, vorzugsweise bei ungefähr 50 FPM (0,25 m/s) bis ungefähr 80 FPM (0,41 Meter/Sekunde) Luftgeschwindigkeit, und wird auf eine Temperatur von ungefähr 50 °F (10,0 °C) bis ungefähr 90 °F (32,5 °C), vorzugsweise ungefähr 70 °F (21,1 °C) bis ungefähr 80 °F (26,7 °C) und mehr bevorzugt ungefähr 75 °F (24,0 °C) und eine relative Feuchte von ungefähr 40 % bis ungefähr 80 %, vorzugsweise ungefähr 60 % bis ungefähr 70 % und mehr bevorzugt ungefähr 65 % relative Feuchte erwärmt. Die Luft kann erneut durch die erste Flashtrockenkammer 40 zirkuliert werden, da sie nicht in einer Sprühzone lokalisiert ist und daher im Wesentlichen frei von Farbstofffeststoffen ist. Während der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform bewegt sich das Substrat 12 durch die Flashtrockenkammer 40, und es ist verständlich, dass das Substrat 12 auch in der Flashtrockenkammer 40 abgestoppt werden kann.
Im Gegensatz zu vorangegangenen Überlegungen wird angenommen, dass die Qualität eines abgeschiedenen Beschichtungsmaterials mehr eine Funktion des Atomisierungsverfahrens und der Trocknungsbedingungen nach dem Sprühauftrag als der Temperatur und der Feuchte innerhalb einer konventionellen Sprühzelle während des Auftrags der Beschichtung ist. Es wurde nun festgestellt, dass die Verdampfungsgeschwindigkeit aus der Oberfläche des aufgetragenen Films ein signifikanter Faktor in dem abgeschiedenen Tröpfchenfilmgewirke und der Koaleszenz sein kann. Im Gegensatz zu vorherigen Beschichtungsverfahren fokussiert das Beschichtungsverfahren der Erfindung unter Verwendung einer Flashtrockenkammer 40 der Erfindung zwischen Basislackschichtauftragungen auf der Temperatur- und Feuchtigkeitssteuerung des als nasse Tröpfchen aufgetragenen Films anstatt auf die Umgebungskontrolle während des Sprühverfahrens selbst. Die Verwendung der Flashtrockenkammer 40 gemäß der Erfindung eliminiert den Bedarf an einer konventionellen Umgebungs-gesteuerten Sprühzelle an der ersten Basislackstation 22, wenn die erste Basislackschicht aufgetragen wird.
Das Substrat 12 wird aus der Flashtrockenkammer 40 ausgetragen und die zweite Effektpigment- umfassende Basislackschicht wird über die erste Basislackschicht an der zweiten Basislackstation 28 durch einen oder mehrere glockenförmige Applikatoren 30 vorzugsweise unter Verwendung des oben beschriebenen Atomisierungssteuerungsverfahrens aufgebracht, um die Atomisierung zu maximieren und die Tröpfchengröße und Feuchte zu optimieren. Während das zweite Basislackmaterial in einer konventionellen Sprühzelle aufgebracht werden kann, sind in einer bevorzugten Durchführung der Erfindung spezielle Temperatur- oder Feuchtigkeitssteuerungen im Allgemeinen nicht notwendig. Das zweite Basislackmaterial kann ein vorgemischtes Effektpigment- umfassendes, wasserbasierendes Beschichtungsmaterial, wie es oben beschrieben wird, sein. Alternativ dazu kann das zweite Basislackmaterial dynamisch unter Verwendung einer Beschichtungsvorrichtung, die ähnlich zu der Beschichtungsvorrichtung 86 ist, die oben diskutiert wird, gemischt werden, in der aber eine oder mehrere der Beschichtungskomponenten in den Beschichtungskompontenzufuhren 76, 80 oder 88 Effektpigment umfassen oder Effekt-pigmentierte und/oder gefärbte Beschichtungskomponenten, die dynamisch vermischt werden können, um das zweite Basislackmaterial auszubilden. Die Dicke der zweiten Basislackschicht beträgt vorzugsweise ungefähr 3 bis ungefähr 15 Mikron, mehr bevorzugt ungefähr 5 bis ungefähr 10 Mikron.
Ein Fachmann auf dem Gebiet würde verstehen, dass mehrere Schichten der ersten und/oder zweiten Basislackmaterialien aufgebracht werden können, falls dieses erwünscht ist. Es können auch alternierende Schichten aufgetragen werden. Die Dichte des Komposit-Basislacks, d. h. die kombinierte Dicke der ersten und zweiten Basislackschichten, die auf das Substrat 12 aufgetragen wurden, kann basierend auf solchen Faktoren wie der Art des Substrats und der vorgesehenen Verwendung des Substrats variieren, d. h., der Umgebung, in die das Substrat platziert wird und der Natur der damit in Kontakt gebrachten Materialien. Im Allgemeinen liegt die Dicke des gesamten Basislacks im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 38 Mikron und vorzugsweise bei ungefähr 12 bis ungefähr 30 Mikron.
Es wurde herausgefunden, dass der Auftrag der Effektpigment- enthaltenden zweiten Basislackschicht über die erste Basislackschicht nach Stabilisierung des ersten Basislackmaterials in der Flashtrockenkammer 40 es ermöglicht, dass sich das Effektpigment in der zweiten Basislackschicht korrekt orientiert, um die gewünschte polychrome Wirkung zur Verfügung zu stellen, sogar wenn glockenförmige Applikatoren für die Aufbringung von beiden Basislackschichten verwendet werden.
Die erste Basislackschicht kann als ein vollständig undurchsichtiger funktioneller Lack oder ein halbdurchsichtiger farbpigmentierter Lack aufgetragen werden. Das Verfahren der Erfindung stellt eine tiefe, farbreiche Basis zur Verfügung, auf die die metallische zweite Basislackschicht aufgebracht werden kann. In dem Komposit-Basislack der vorliegenden Erfindung ist das Effektpigment, das in der zweiten Basislacksicht zur Verfügung gestellt wird, vorzugsweise nur in ungefähr den äußeren 60 % vorhanden, mehr bevorzugt den äußeren 40 % der gesamten Komposit-Basislackdicke. Diese Beschichtungsprozedur verwendet somit weniger Effektpigment als konventionelle Basislacke, die Effektpigment über die gesamte Basislackdicke verwenden, und ist somit ökonomisch wünschenswerter für Automobilhersteller.
Mit weiterer Bezugnahme auf 1 kann, obwohl nicht bevorzugt, nach der Aufbringung der zweiten Basislackschicht der Komposit-Basislack in einer Flashtrockenkammer 40, wie es oben beschrieben wird, vor der weiteren Prozessierung blitzartig behandelt werden. Jedoch ist es bevorzugt, dass der Komposit-Basislack, der über der Oberfläche des Substrats 12 ausgeformt wird, in einer konventionellen Trockenstation 44 nach dem Auftrag der zweiten Basislackschicht getrocknet oder gehärtet wird. Für wasserbasierende Basislacke bedeutet "trocken" die fast vollständige Abwesenheit von Wasser in dem Komposit-Basislack. Die Trocknung des Basislacks ermöglicht die Aufbringung eines zweiten schützenden Klarlacks wie unten beschrieben wird, so dass die Qualität des Klarlacks nicht nachteilig durch weiteres Trocken des Basislacks betroffen ist. Wenn zuviel Wasser in dem Basislack vorhanden ist, kann der anschließend aufgetragene Klarlack während des Trocknens der Klarlackschicht reißen, Blasen bilden oder "aufplatzen", während Wasserdampf aus dem Basislack versucht, durch den Klarlack hindurchzudringen.
Die Trockenstation 44 kann einen konventionellen Trockenofen oder Trockenvorrichtung umfassen, wie einen Infrarotstrahlungsofen, der kommerziell von der BGK-ITW Automotive Group of Minneapolis, Minnesota verfügbar ist. Vorzugsweise wird der Basislack getrocknet, um einen Film auszubilden, der im Wesentlichen nicht vernetzt ist, d. h., nicht auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreichend ist, um eine signifikante Vernetzung zu induzieren, und es gibt im Wesentlichen keine chemische Reaktion zwischen dem thermisch härtbaren, Film-bildenden Material und dem vernetzenden Material.
Nachdem der Basislack auf dem Substrat 12 in der Trockenstation 44 getrocknet wurde (und gehärtet und/oder abgekühlt, falls erwünscht), wird ein Klarlack über den Basislack an der Klarlackzone 46 aufgebracht, die mindestens eine Klarlackstation umfasst, z. B. jeweils erste und zweite Klarlackstationen 48 und 50, von denen jede eine oder mehrere glockenförmige Applikatoren 52 in Fliessverbindung mit jeweils einer Zufuhr 54a und 54b des Klarlackmaterials aufweist, um einen Komposit-Klarlack über dem getrockneten Basislack aufzubringen. Die Klarlackmaterialien in den Zufuhren 54a und 54b können verschieden oder das gleiche Material sein. Ein zweite Flashtrockenkammer 56 (ähnlich der Flashtrockenkammer 40) kann zwischen den ersten und zweiten Klarlackstationen 48 und 50 derart positioniert sein, dass das Klarlackmaterial, das an der ersten Klarlackstation 48 aufgebracht wird, blitzartig unter ähnlichen Bedingungen, wie sie oben zuvor beschrieben wurden, vor der Aufbringung des Klarlackmaterials an der zweiten Klarlackstation 50 behandelt wird.
Der Klarlack kann durch elektrostatisches Sprühzubehör wie Hochgeschwindigkeits-(z. B. ungefähr 30000 – 60000 Upm) rotierende, glockenförmige Applikatoren 52 bei einer Hochspannung (600000 – 90000 Volt) bis auf eine Gesamtdicke von ungefähr 40 – 65 Mikron in einer oder mehreren Passagen aufgebracht werden. Das Klarlackmaterial kann wie gewünscht flüssig, eine Pulveraufschlämmung (Pulver, das in Flüssigkeit suspendiert ist) oder Pulver (Feststoff) sein. Vorzugsweise ist das Klarlackmaterial eine vernetzbare Beschichtung, die eine oder mehrere thermisch härtbare, Film-bildende Materialien umfasst und ein oder mehrere vernetzende Materialien, wie sie oben diskutiert werden. Nützliche Film-bildende Materialien umfassen Epoxid-funktionelle, Filmbildende Materialien, Acrylate, Polyester und/oder Polyurethane und es könnten thermoplastische, Fifm-bildende Materialien wie Polyolefine verwendet werden. Das Klarlackmaterial kann Additve, wie sie oben für den Basislack diskutiert werden, umfassen, vorzugsweise aber nicht Effektpigmente. Wenn das Klarlackmaterial eine Flüssigkeit oder eine Pulveraufschlämmung ist, können flüchtige Materialien mit umfasst sein. Das Klarlackmaterial kann ein "gefärbtes" Material sein, z. B. ungefähr 3 bis ungefähr 5 Gewichtsprozent eines Farbpigments auf Basis des Gesamtgewichts des Klarlackmaterials umfassen.
Vorzugsweise ist das Klarlackmaterial eine vernetzbare Beschichtung, die mindestens ein thermisch härtendes, Film-bildendes Material und mindestens ein vernetzendes Material umfasst, obwohl thermoplastische, Film-bildende Materialien wie Polyolefine verwendet werden können. Ein Nicht-einschränkendes Beispiel eines wasserlöslichen Klarlacks wird in dem U. S. Patent Nr. 5,098,947 offenbart und basiert auf wasserlöslichen Acrylsäureharzen. Nützliche Lösungsmittel- basierende Klarlacke werden in den U. S. Patenten Nr. 5,196,485 und 5,814,410 diskutiert und umfassen Epoxy-funktionelle Materialien und Polysäure-härtende Mittel. Geeignete Pulverklarlacke werden in dem U. S. Patent Nr. 5,663,240 beschrieben und umfassen Epoxy-funktionelle Aryclsäurecopolymere und Polycarbonsäurevernetzungsmittel wie Dodecandicarbonsäure. Die Menge an Klarlackmaterial, das auf das Substrat aufgebracht wird, kann basierend auf solchen Faktoren wie der Art des Substrats und der vorgesehenen Verwendung des Substrats variieren, d. h. der Umgebung, in die das Substrat zu platzieren wird, und der Natur der damit in Kontakt kommenden Materialien.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung zudem die Härtung des aufgetragenen, flüssigen Klarlackmaterials an der Trocknungsstation 58 nach der Aufbringung über den getrockneten Basislack. Wie es hierin verwendet wird, bedeutet "Härten", dass jegliche vernetzbaren Komponenten des Materials im Wesentlichen vernetzt werden. Dieser Härtungsschritt kann durch jegliches konventionelles Trocknungsverfahren wie eine Heißluftkonvektionstrocknung unter Verwendung eines Heißluftkonvektionsofens durchgeführt werden (wie ein Automobilradiatorwand-/Konvektionsofen, der von Durr, Haden oder Thermal Engineering Corporation kommerziell verfügbar ist) oder, falls erwünscht, durch Infrarotwärmen, so dass jegliche vernetzbaren Komponenten des flüssigen Klarlackmaterials zu einem solchen Grad vernetzt werden, dass die Automobilindustrie das Beschichtungsverfahren als ausreichend vollständig für den Transport der beschichteten Automobilkarosse ohne Schaden des Klarlacks erachtet. Im Allgemeinen wird das flüssige Klarlackmaterial auf eine Tempera tur von ungefähr 120 °C bis ungefähr 150 °C (184 – 238 °F) für einen Zeitraum von ungefähr 20 bis ungefähr 40 Minuten erwärmt, um den flüssigen Klarlack zu härten.
Alternativ dazu kann, wenn der Basislack nicht vor der Aufbringung des flüssigen Klarlackmaterials gehärtet wurde, sowohl das Basislack- wie auch das flüssige Klarlackmaterial zusammen durch Anwendung von Heißluftkonvektions- und/oder Infraroterwärmung unter Verwendung einer konventionellen Vorrichtung gehärtet werden, um einzeln beide, das Basislack- und das flüssige Klarlackmaterial zu härten. Um das Basislack- und das flüssige Klarlackmaterial zu härten, wird das Substrat 12 im Allgemeinen auf eine Temperatur von ungefähr 120 °C bis ungefähr 150 °C (184 – 238 °F) für einen Zeitraum von ungefähr 20 bis ungefähr 40 Minuten erwärmt.
Die Dicke des getrockneten und vernetzten Komposit-Klarlacks beträgt im Allgemeinen ungefähr 12 bis ungefähr 125 Mikron und vorzugsweise ungefähr 20 bis ungefähr 75 Mikron.
Eine alternative Ausführungsform eines Beschichtungssystems 70, das weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung umfasst, wird in 2 gezeigt. In diesem System 70 wird der Komposit-Basislack auf das Substrat 12 an einer einzigen Basislackstation 72 aufgebracht. Vor dem Auftrag des Komposit-Basislacks kann das Substrat 12, wie oben beschrieben wurde, vorbehandelt, elektrobeschichtet und/oder grundiert werden. Die Basislackstation 72 kann einen oder mehrere Applikatoren umfassen, z. B. kann ein glockenförmiger Applikator 74 mit einer Zufuhr 76 des ersten Basislackmaterials verbunden werden, z. B. ein wasserbasierendes Beschichtungsmaterial, das im Wesentlichen frei von Effektpigment ist, und ein weiterer glockenförmiger Applikator 78 kann mit einer Zufuhr 80 des zweiten Basislackmaterials verbunden werden, z. B. ein wasserbasierendes Beschichtungsmaterial, das Effektpigment umfasst. In diesem System 70 bringt der glockenförmige Applikator 74 das erste Basislackmaterial über das Substrat 12 in ein oder mehr Sprühpassagen auf, um eine im Wesentlichen Nichteffektpigment- enthaltende erste Basislackschicht über dem Substrat herzustellen. Die erste Basislackschicht kann an der Basislackstation 72 durch Applikation erwärmter Luft auf das Substrat 12 blitzartig behandelt, getrocknet oder teilweise getrocknet werden. Das zweite Basislackmaterial wird über die erste Basislackschicht in einer oder mehreren Sprühpassagen durch den glockenförmigen Applikator 78 aufgebracht, um einen polychromen Komposit- Basislack, wie er oben beschrieben wird, zur Verfügung zu stellen. Der Komposit-Basislack kann dann in einer Trockenstation 44 getrocknet werden und in einer Klarlackzone 46 klar lackiert werden, bevor er in einer Trockenstation 58 gehärtet wird, die alle im Wesentlichen oben beschrieben wurden.
In dem oben beschribenen modifizierten System 70 waren getrennte glockenförmige Applikatoren mit den ersten und zweiten Basislackmaterialzufuhren 76 und 80 verbunden. Jedoch könnte in der Durchführung der Erfindung ein einzelner glockenförmiger Applikator auch verwendet werden, um Grundierung, erste und zweite Basislackmaterialien und/oder Klarlack über dem Substrat 12 aufzubringen. Jegliches oder jedes dieser Beschichtungsmaterialien kann dynamisch vor dem Auftrag auf das Substrat gemischt werden. Zum Beispiel kann eine ausgewählte konventionelle wasserbasierende Farbformulierung mindestens zwei Beschichtungskomponenten umfassen, eine erste Komponente mit Farbpigment, die aber im Wesentlichen frei von Effektpigment ist, und eine zweite Effekt-pigmentierte Komponente. Bezugnehmend auf 3 können diese zwei Komponenten zusammen mit einer konventionellen klaren mischenden Basis jeweils in der ersten Komponentenzufuhr 76, der zweiten Komponentenzufuhr 80 und der dritten Komponentenzufuhr 88 der Beschichtungsvorrichtung 86 vorhanden sein.
Bezugnehmend auf 3 können vorbestimmte Mengen an im Wesentlichen Effektpigment-freier erster Komponente (in der Zufuhr 76) und der Basis (in der Zufuhr 88) durch die Applikatorrohrleitung 90 durchgepumpt werden und dynamisch in dem Mischer 96 vermischt werden, um das erste Beschichtungsmaterial auszubilden. Das erste Beschichtungsmaterial kann auf das Substrat 12 in einer oder mehreren Sprühpassagen durch den Fluss durch den glockenförmigen Applikator 98 aufgebracht werden, um die erste Basislackschicht auszubilden. Nach dem Auftrag der ersten Basislackschicht kann der Fluss der ersten Komponente (in Zufuhr 76) gestoppt werden und der Fluss der zweiten Komponente (in Zufuhr 80) beginnt die zweite Komponente und das Basismaterial in dem Mischer 96 zu mischen, um das Effektpigment- enthaltende zweite Basislackmaterial auszubilden, welches dann über das erste Basislackmaterial in einer oder mehreren Sprühpassagen gesprüht wird, um die zweite Basislackschicht auszubilden.
Eine alternative Ausführungsform eines Beschichtungssystems 104, die zusätzliche Merkmale der Erfindung umfasst, wird in 4 gezeigt. Das Beschichtungssystem 104 ersetzt die Basislackzone 20 und die Klarlackzone 46 in den 1 und 2 mit einer multidynamischen Beschichtungszone 106. Wie unten erklärt wird, kann in der multidynamischen Beschichtungszone 106 das Substrat 12 mit einer Grundierung oder einer funktionellen Grundierung (falls erwünscht), einer Basistackschicht einer ausgewählten Farbe und/oder eines Effekts und ein Klarlack unter Verwendung eines einzelnen Applikators, z. B. eines glockenförmigen Applikators 108, der mit einem dynamischen Beschichtungssystem verbunden ist, z. B. dem Beschichtungssystem 110, das in 5 gezeigt wird und weiter unten diskutiert wird, beschichtet werden.
Bezugnehmend auf 5 umfasst das dynamische Beschichtungssystem 110 ein erstes dynamisches Mischsystem 120 mit einer Vielzahl von Beschichtungszufuhren 122a – 122e, die jeweils wasserlösliche im Wesentlichen Nicht-Effekt-pigmentierte Beschichtungskomponenten enthalten, vorzugsweise mit verschiedenen primären Farben wie Rot 122a, Gelb 120b, Blau 120c, Weiß 122d und Schwarz 122e. Eine getrennte Beschichtungsrohrleitung 126a – 126e ist mit jeder Beschichtungszufuhr 122a – 122e und einer konventionellen Transportvorrichtung, wie den Pumpen 128a – 128e, verbunden, um die ausgewählten Beschichtungskomponenten von den einzelnen Beschichtungszufuhren 122a – 122e durch einen ersten Mischer 140 und eine erste Rohrleitung 124 zu einem Applikator, wie einem glockenförmigen Applikator 108, zu transportieren. Wie vollständiger weiter unten beschrieben wird, kann der erste Mischer 140 verwendet werden, um eine oder mehrere der Beschichtungskomponenten aus den ausgewählten Beschichtungszufuhren 122a – 122e und/oder eine erste wasserbasierende Basiskomponente aus einer ersten Basiszufuhr 130 zu mischen, um ein Beschichtungsmaterial einer ausgewählten Farbe herzustellen. Die Pumpen 128a – 128e können fixierte, positive Verdrängungs- oder variable Verdrängungspumpen wie 0,6 bis 3,0 cm²/Umdrehung, positive Verdrängungs-, spülbare Vorderseitenpumpen sein, die kommerziell von Behr Systems Inc. of Aubum Hills, Michigan verfügbar sind.
Die erste Basiszufuhr 130 ist in Fliessverbindung mit der ersten Rohrleitung 124 durch die erste Basispumpe 132. Zusätzliche Zuführungen von Beschichtungskomponenten wie eine Zufuhr einer Witterungskomponente 134 oder eine Zufuhr einer Flexibilitätskomponente 136 können auch jeweils in Fliesverbindung mit der ersten Rohrleitung 124 über die Pumpen 138 und 139 sein. Beispiele von geeigneten Komponenten zur Vermittlung von Flexibilität und Widerungsbeständigkeit umfassen ultraviolette Absorpti onsmittel, gehinderte Aminlichtstabilisatoren oder Antioxidantien. Zusätzlich können eine oder mehrere Grundierungskomponentenzufuhren 160, die Grundierungskomponenten zur Aufbringung auf das Substrat vor der Basisbeschichtung enthalten, in Fliesverbindung mit der ersten Rohrleitung 24 durch eine Grundierungspumpe 162 stehen. Beispiele von geeigneten Grundierungskomponenten werden oben diskutiert.
In einer bevorzugten Ausführungsfonn umfasst das dynamische Beschichtungssystem 110 zusätzlich ein zweites dynamisches Mischsystem 144, das in Fliesskommunikation mit dem ersten dynamischen Mischsystem 120 stehen kann. Das zweite dynamische Mischsystem 144 kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Effektpigmentkomponentenzufuhren 146a – 146f umfassen. Zum Beispiel kann Zufuhr 146a rote Glimmerflocken enthalten, Zufuhr 146b kann blaue Glimmerflocken enthalten, Zufuhr 146c kann grüne Glimmerflocken enthalten, Zufuhr 146d kann gelbe Glimmerflocken enthalten, Zufuhr 146e kann grobe Aluminiumflocken enthalten und Zufuhr 146f kann feine Aluminiumflocken enthalten, die in Fliesskommunikation mit einer zweiten Rohrleitung 148 durch die jeweiligen Effektpigmentpumpen 150a – 150f stehen. Zum Beispiel können gelbe und blaue Glimmerflocken vermischt werden, um ein grün gefärbtes Material auszubilden.
Das System 144 kann zudem eine zweite Basiszufuhr 152 umfassen, die eine zweite wasserbasierende Basiskomponente enthält, die vorzugsweise eine unterschiedliche, vorzugsweise niedrigere, Viskosität als die erste Basiskomponente enthält. Die zweite Basiszufuhr 152 steht in Fliesskommunikation mit der zweiten Rohrleitung 148 über eine zweite Basispumpe 154. Ein optionaler zweiter Mischer 156 steht in Fliesskommunikation mit der zweiten Rohrleitung 148 stromaufwärts der Position, an der die zweite Rohleitung 148 mit der ersten Rohrleitung 124 kommuniziert, und kann verwendet werden, um eine oder mehrere der Effektpigment-enthaltenden Komponenten aus den Zufuhren 146a – 146f mit der zweiten Basiskomponente vor dem Eingang in die zweite Rohrleitung 124 zu vermischen. Wie in 5 gezeigt wird, können eine oder mehrere der ersten Zufuhren 122, z. B. Zufuhr 122e, auch in Fliesskommunikation mit der zweiten Rohrleitung 148 durch eine Hilfspumpe 128g stehen, um ein oder mehrere ausgewählte, wasserbasierende Beschichtungskomponenten direkt in die zweite Rohrleitung 148 zu pumpen, falls dies erwünscht ist.
Mit dem dynamischen Beschichtungssystem 110 kann das erste Basislackmaterial dynamisch aus einer oder mehreren der primär gefärbten Beschichtungskomponenten gemischt werden, die aus den ersten Zufuhren 122a – 122e angenommen werden, um ein erstes Basislackmaterial einer gewünschten Farbe herzustellen. Zum Beispiel können ausgewählte einzelne primär gefärbte Beschichtungskomponenten aus ausgewählten ersten Zufuhren 122a – 122e in die erste Rohrleitung 124 gepumpt werden und dynamisch in dem ersten Mischer 140 vermischt werden, um ein erstes Basislackmaterial einer gewünschten Farbe zur Verfügung zu stellen, bevor der glockenförmige Applikator 108 erreicht wird, und dieses wird auf das Substrat in einer oder mehreren Sprühpassagen gesprüht, um die erste Basislackschicht auszubilden. Die Menge von jeder Beschichtungskomponente und/oder ersten Basiskomponente und somit der endgültigen Farbe des ersten Basislackmaterials kann unter Verwendung einer konventionellen elektronischen oder Computer-gesteuerten Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt) oder einem portionierenden Ventilsystem wie eine RCS-(Verhältnissteuerungssystem)Vorrichtung, die kommerziell von ITW Ransburg oder ITW Finishing Systems of Indianapolis, Indiana verfügbar ist, gesteuert werden; oder konventionelle spezialisierte Mehrfachventilsteuerungssysteme, die kommerziell von Behr Systems Inc. of Auburn Hills, Michigan verfügbar sind.
Nachdem die Aufbringung der ersten Basislackschicht vollständig oder fast vollständig ist, werden ausgewählte Effektpumpen 150a – 150f und die zweite Basispumpe 154 gestartet, um ein oder mehrere ausgewählte Effektpigment-enthaltende Komponenten aus ausgewählten Effektpigmentzufuhren 146a – 146f mit der zweiten Basiskomponente aus der zweiten Basiszufuhr 152 zu vermischen. Diese Effektpigment-enthaltende Zusammensetzung kann mit ausgewählten Beschichtungskomponenten aus den ersten Zufuhren 122a – 122e in dem zweiten Mischer 156 vermischt werden und wird in die erste Rohrleitung 124 stromaufwärts des ersten Mischers 140 eingeführt, um ein Effektpigment-enthaltendes zweites Basislackmaterial herzustellen, das über das erste Basislackmaterial in einer oder mehreren Sprühpassagen gesprüht wird, um die zweite Basislackschicht auszubilden. Das Effektpigment-enthaltende zweite Basislackmaterial drückt jegliches verbleibendes erstes Basislackmaterials aus der ersten Rohrleitung 124 durch den glockenförmigen Applikator 108, wodurch der Bedarf an einer Spülung des glockenförmigen Applikators 108 vor der Aufbringung des zweiten Basislackmaterials verringert oder reduziert wird. Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform, die oben beschrieben wird, das gemischte zweite Basislackmaterial durch den ersten Mischer 140 vor dem Eingang in den glockenförmigen Applikator 108 durchgeführt wird, sollte verstanden werden, dass die zweite Rohrleitung 148 alternativ direkt mit dem glockenförmigen Applikator 108 verbunden sein könnte, so dass das gemischte zweite Basislackmaterial nicht durch den ersten Mischer 140 passieren würde, bevor es den glockenförmigen Applikator 108 erreicht. Alternativ dazu kann der zweite Mischer 156 weggelassen und alle diese Komponenten in dem ersten Mischer 140 vermischt werden.
In dem oben beschriebenen Verfahren waren sowohl die ersten wie auch die zweiten Basislackmaterialien gefärbte Materialien, d. h. mit einer Menge an einer farbpigmentierten Beschichtungskomponente aus den Beschichtungszufuhren 122a – 122e hergestellt. Jedoch sollte man verstehen, dass das zweite Mischsystem 144 verwendet werden kann, um eine transparente oder halbtransparente zweite Basislackschicht auf das Substrat 12 durch das Pumpen einer klaren oder gefärbten Basislackkomponente aus der zweiten Basiszufuhreinrichtung 152 und ausgewählter Effektpiment-enthaltender Komponenten in die erste Rohrleitung 124 nach der Aufbringung der ersten Basislackschicht(en) aufzubringen.
6 ist eine erhöhte Seitenansicht der multidynamischen Beschichtungszone 106, die die glockenförmige Applikationseinrichtung 108 zeigt, die auf einem beweglichen Roboterarm 116 aufgesetzt ist, um es dem glockenförmigen Applikator 108 zu erlauben, sich in x-, y- und/oder z-Richtungen zu bewegen, um die gesamte oder im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Substrats 12 zu beschichten. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Automobilbeschichtung verstehen wird, kann dieses dynamische Beschichtungssystem 110 verwendet werden, um eine Vielzahl von Beschichtungsmaterialien wie funktionelle Grundierungen, flexibilitätsvermittelnde Beschichtungen, witterungsbeständige Beschichtungen, klare Beschichtungen, etc. in Reihenfolge, falls dieses erwünscht ist, auf das Substrat 12 aufzutragen. Somit könnte das System 110 verwendet werden, um im Wesentlichen alle sprühbaren Beschichtungen auf ein automobiles Substrat 12 aufzutragen, nachdem eine elektrisch abgeschiedene Beschichtung oder Korrosionsbeschichtung wie ein spiralenbeschichtetes BONZINC aufgetragen wurde.
Zum Beispiel kann unter Bezugnahme auf 5 und 6 ein Substrat wie ein elektrisch abgeschiedenes beschichtetes Substrat 12 in die multidynamische Beschichtungszone 106 bewegt werden, wo eine funktionelle Beschichtung wie eine funktionelle Grundierung unter Verwendung des Systems 110, das in 5 gezeigt wird, zugeführt wird. Die Grundierungskomponente aus der Grundierungszufuhr 160 kann durch die Grundierungspumpe 162 in die erste Rohrleitung 124 gepumpt werden und durch den glockenförmigen Applikator 108 über dem Substrat aufgebracht werden. Die Grundierungspumpe 162 kann gestoppt werden und ausgewählte Beschichtungspumpen 128a – 128e und die erste Basispumpe 132 beginnen das zweite Basislackmaterial einer ausgewählten Farbe über das Substrat aufzutragen. Das erste Basislackmaterial drückt das verbleibende Grundierungsbeschichtungsmaterial vor sich weg, während es in dem ersten Mischer 140 vermischt wird und aus dem glockenförmigen Applikator 108 hinaus. Der glockenförmige Applikator 108 kann um das Substrat 12 durch den Roboterarm 116 herumbewegt werden, um die erste Basislackschicht auf das Substrat 12 aufzubringen. Das zweite Basislackmaterial kann durch das Starten der zweiten Basispumpe 154 und ausgewählter Effektpumpen 150a – 150f und das optionale Stoppen oder Verlangsamen der Beschichtungspumpen 128a – 128e und/oder der ersten Basispumpe 132 zur Verfügung gestellt werden. Das zweite Basislackmaterial drückt das verbleibende erste Basislackmaterial vor sich her und durch den glockenförmigen Applikator 108 hinaus.
Um einen Klarlack auf den Basislack aufzutragen, können die Effektpumpen 150a – 150f gestoppt werden und eine oder beide der ersten und zweiten Basispumpen 132 und 154 werden gestartet. Die zweite Basiskomponente hat vorzugsweise eine unterschiedliche, z. B. geringere Viskosität als die erste Basiskomponente, und kann als Klarlackbasis verwendet werden. Die Viskosität des Klarlacks oder eines der anderen Beschichtungsmaterialien, die durch das dynamische Beschichtungssystem 110 zur Verfügung gestellt werden, kann durch Zugabe verschiedener Mengen der zwei Basiskomponenten zu dem dynamisch vermischten Beschichtungsmaterial variiert werden. Es ist zu verstehen, dass zwischen den Auftragungen der unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien in der Beschichtungszone 106 das Substrat blitzartig zur Trocknung behandelt, getrocknet oder teilweise getrocknet oder gehärtet werden kann, z. B. durch die Anwendung erwärmter Luft.
Nach der Aufbringung der gewünschten Beschichtungen, z. B. Grundierung, Basislacke) und/oder Klarlacke) in der multidynamischen Beschichtungszone 106 kann das Substrat optional durch eine Flashtrockenkammer 112 (ähnlich der Flashtrockenkammer 40, wie sie oben beschrieben wird) und/oder durch eine Trockenstation 114 (ähnlich der Trockenstation 44, die oben beschrieben wird) zum endgültigen Härten transportiert werden.
BEISPIEL 1
In diesem Beispiel wird ein dynamisch vermischtes Beschichtungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet.
Eine Stahltesttafel wurde mit kommerziell verfügbarem, wasserbasierenden, flüssigen Basislack und flüssigen Klarlackmaterialien, wie es unten beschrieben wird, beschichtet und als eine Farb-, Erscheinungsbild- und Prozess-"Kontrolle" verwendet. Der Basislack wurde unter Verwendung eines konventionellen, glockenförmigen/hin- und herlaufenden Basislacksprühpistolenverfahrens aufgebracht. Ein Klarlack wurde über den Basislack unter Verwendung eines konventionellen, glockenförmigen Applikationsverfahrens aufgetragen.
Genauer gesagt, das Testsubstrat war eine ACT kalt gerollte Stahltafel der Größe 10,2 cm mal 30,5 cm (4 Inch mal 12 Inch), die mit einer kationisch elektrisch abgeschiedenen Grundierung elektrobeschichtet worden war, die kommerziell von PPG Industries, Inc. of Pittsburgh, Pennsylvania als ED-5000 verfügbar ist. Ein wasserbasierendes Effektpigment-enthaltendes Basislackmaterial (DHWB74101, das kommerziell von PPG Industries, Inc. verfügbar ist) wurde in zwei Beschichtungsschritten durch Sprühen aufgebracht. Die erste Basislackschicht wurde durch automatisiertes Glockensprühen mit 60 Sekunden Sprühzellenauftragung aufgetragen und die zweite Basislackschicht wurde durch eine automatisierte Sprühpistole aufgetragen. Die Dicke des Komposit-Basislackfilms betrug ungefähr 20 Mikron mit einer Verteilung von ungefähr 60 % Glockenauftrag und 40 % Pistolenauftrag nach Volumen. Als Bedingungen der Sprühzelle wurden 22 °C ± 2 °C (72 °F ± 2 °F) und 65 % ± 5 % relative Luftfeuchte verwendet. Nach der Basislackauftragung wurde die basisbeschichtete Tafel unter Verwendung eines Infrarotstrahlenofens dehydriert, der kommerziell von BGK-ITW Automotive Group of Minneapolis, Minnesota verfügbar ist. Die Tafel wurde auf eine maximale Metalltemperatur von 41 °C ± 2 °C (110 °F ± 2 °F) innerhalb einer dreiminütigen Bestrahlungszeit der infraroten Strahlung erwärmt. Die Tafel wurde auf mittlere Umgebungstemperatur abkühlen ge lassen, dann mit flüssigem DIAMONDCOAT^® DCT-5002 Beschichtungsmaterial (kommerziell verfügbar von PPG Industries, Inc.) klarlackiert und für 30 Minuten bei 141 °C (285 °F) unter Verwendung von Heißluftkonvektion gehärtet. Die gesamte Filmdicke (d. h. des Basislacks und des Klarlacks) dieser "Kontroll"-Tafel betrug ungefähr 110 bis 130 Mikron.
Eine erste Tafel, die gemäß der vorliegenden Erfindung (Beispiel A) beschichtet wurde, wurde in einer ähnlichen Weise wie die Kontrolltafel hergestellt, aber mit den folgenden Ausnahmen: die kommerziell verfügbare Basislackzusammensetzung DHWB 74101 wurde als drei getrennte Beschichtungskomponenten hergestellt. Die erste Komponente war ähnlich zu der konventionellen DHWB 74101, hatte aber das gesamte metallische Effektpigment (Glimmerflocken und Aluminiumflocken) entfernt. Die zweite Komponente war ein nicht-modifiziertes DHWB 74101, wie es kommerziell verfügbar ist, d. h. dass sie Glimmerflocken- und Aluminiumflocken- Effektpigmente enthält. Die dritte Komponente war eine nicht-pigmentierte Klarbasiskomponente, die kommerziell von PPG Industries, Inc. als HWB 5000 verfügbar ist. Die Komponenten wurden dynamisch wie unten beschrieben unter Verwendung einer Sprühvorrichtung vermischt, die der Beschichtungsvorrichtung 86, die in 3 gezeigt wird, ähnlich ist, und wurden durch einen glockenförmigen Applikator auf die Stahltesttafeln aufgebracht.
Das erste Basislackmaterial wurde durch das dynamische Vermischen der ersten Komponente (DHWB 74101, die im Wesentlichen frei ein Effektpigment ist) mit der dritten Komponente (HWB 5000) unter Verwendung einer kommerziell verfügbaren Static-Mixing Tube, die von der ITW Automotive Group of Indianapolis, Indiana verfügbar ist, vermischt. Das Verhältnis von der ersten zu der dritten Komponente betrug ungefähr 65 %/35 % Volumenprozent und wurde durch kommerziell verfügbare manuelle Flusssteuerungsventile als Nadel- und Auflageausführung gesteuert. Dieses dynamisch vermischte erste Basislackmaterial wurde unter Verwendung eines Behr glockenförmigen Atomisators (Behr Eco-Bell und 55 mm Eco-M Style Cup, kommerziell verfügbar von Behr Systems Inc., of Aubum Hills, Michigan) bis zu ungefähr 12 Mikron Dicke auf die Tafel aufgetragen. Diese erste Basislackschicht wurde blitzartig für 60 Sekunden bei Umgebungszellenbedingungen behandelt.
Eine Schicht des zweiten Basislackmateriais, das aus der zweiten Komponente (DHWB 74101) besteht, wurde über das erste Basislackmaterial in einer Dicke von ungefähr 8 Mikron unter Verwendung des Behr glockenförmigen Atomisators aufgetragen. Die basisbeschichtete Tafel wurde dehydriert, gekühlt, klarlackiert und gebacken, um in einer ähnlichen Weise wie die Kontrolltafel auszuhärten.
Eine zweite Tafel (Beispiel B) wurde unter Verwendung des gleichen dynamischen Mischsystems und der Beschichtungskomponenten wie sie oben für Beispiel A beschrieben werden beschichtet, aber die zweite Basislackschicht wurde unter Verwendung eines konventionellen, sich hin und her bewegenden Pistolenapplikators anstatt mit einem glockenförmigen Applikator aufgetragen.
Eine dritte Tafel (Beispiel C) (vergleichend) wurde (die nicht dynamisch gemischt wurde) durch den Auftrag nur des Kontroll DHWB 74101 Effekt-pigmentierten Basislacks über das Substrat in zwei Schichten in einem Glockenform-/Glockenformapplikationsverfahren aufgetragen.
Eine vierte Tafel (Beispiel D) wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel A hergestellt, jedoch unter Verwendung eines 50 %/50 % Volumenverhältnis der ersten zu den dritten Komponenten, die dynamisch vermischt wurden, um das erste Basislackmaterial auszubilden.
Die Farbe und das Erscheinungsbild der beschichteten Tafeln wurden unter Verwendung der folgenden konventionellen Tests in der Automobilindustrie gemessen: Autospect-Erscheinungsbild (Glanz + DOI + Orangenhaut (OP) = Gesamtbewertung (CO)), und X-Rite instrumental Color. Die Orangenhautbewertung, sichtbarer Glanz und Bildunterscheidung (Distinction of Image, "DOI") wurden durch das Abtasten einer 9375 mm² Probe der Tafeloberfläche unter Verwendung einer Autospect QMS BP Oberflächenqualitätsanalysenvorrichtung bestimmt, die kommerziell von Perceptron of Ann Arbor, Michigan verfügbar ist. Die Bewertung des Gesamterscheinungsbildes wurde durch das Addieren von 40 % der Bewertung der Orangenhaut, 20 % der Glanzbewertung und 40 % der DOI-Bewertung bestimmt. Die X-Rite Farbmessung wurde durch das Abtasten mehrerer 2580 mm² Flächen der Tafel unter Verwendung eines MA68 Fünfwinkelfarbinstruments bestimmt, das kommerziell von X-Rite Instruments, Inc. verfügbar ist.
Tabelle I stellt die gemessenen Filme, Fliessgeschwindigkeiten und Autospect-Werte für die oben genannten Tafeln zur Verfügung. Wie ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der automobilen Beschichtung verstehen wird, beziehen sich in Tabelle I die "L"-Werte auf die Lichtstärke oder den Dunkelwert der getesteten Tafeln unter Verwendung der Kontrolltafel als Basisreferenz (d. h., O-Wert). Positive Zahlen zeigen an, dass die getestete Tafel heller als die Kontrolle war, und negative Werte zeigen an, dass die getestete Tafel dunkler als die Kontrolle war. Die "a"-Werte beziehen sich auf die Farbe basierend auf einer Rot/Grün-Skala, und die "b"-Werte beziehen sich auf die Farbe basierend auf einer Gelb/Blau-Skala. Die aufgelisteten Filmdicken sind in Mils (Mikron) und die aufgelisteten Fliessgeschwindigkeiten sind in cc/Min. angegeben.
TABELLE I
Wie in Tabelle I gezeigt wird, zeigten die Substrat, die mit dynamisch vermischten Beschichtungen (Beispiele A, B und D) gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet wurden, im Allgemeinen bessere Autospect-Erscheinungsbildwerte im Vergleich zu der konventionell beschichteten Kontrolltafel. Zudem zeigt der Vergleich des gesamten Filmaufbaus und der Fliessgeschwindigkeiten, dass das dynamische Mischverfahren der Erfindung unter Verwendung eines Glocken/Glocken-Auftragungsverfahrens die relative Transfereffizienz verbessern kann, weil im Allgemeinen weniger Fliessgeschwindigkeit notwendig war, um ähnliche Filmaufbauten zu erzielen.
Tabelle II stellt die X-Rite-Werte für die beschichteten Tafeln, die oben diskutiert werden, bei verschiedenen Beobachtungswinkeln zur Verfügung.
TABELLE II
Wie in Tabelle II gezeigt wird, zeigen die dynamisch vermischten Beschichtungen, insbesondere Beispiel A, im Allgemeinen eine akzeptable Farbe im Vergleich zu der "Kontroll"-Tafel.
BEISPIEL 2
Dieses Beispiel zeigt die Vorteile der Verwendung der Flashtrockenkammer der vorliegenden Erfindung in dem gesamten Beschichtungsverfahren.
Stahltesttafeln wurden mit kommerziell verfügbaren, wasserbasierenden, flüssigen Basislack- und flüssigen Klarlackmaterialien wie unten beschrieben beschichtet und als die Kontrolle verwendet. Der Basislack wurde unter Verwendung eines konventionellen Glockenform/sich hin- und her bewegendes Pistolen- Auftragungsverfahren aufgetragen. Der Klarlack wurde über den Basislack unter Verwendung eines glockenförmigen Applikatorverfahrens aufgetragen. Das Testsubstrat war eine ACT kalt gerollte Stahltafel der Größe 10,2 cm mal 30,5 cm (4 Inch mal 12 Inch), die mit einer kationisch elektrisch abscheidbarer Grundierung elektrobeschichtet wurde, die kommerziell von PPG Industries, Inc. of Pittsburgh, Pennsylvania als ED-5000 verfügbar ist.
Ein wasserbasierendes, Effektpigment-enthaltendes Basislackmaterial (HWBS-28542 für die Kontrollen 1 und 3 und DHWB74101 für Kontrolle 2, die jeweils von kommerziell von PPG Industries, Inc. verfügbar sind) wurden in zwei Beschichtungsschritten sprühappliziert. Die erste Basislackschicht wurde durch automatisiertes Glockenformsprühen mit einer 60 Sekunden dauernden Sprühzellenauftragung aufgebracht und die zweite Basislackschicht wurde durch eine automatisierte Sprühpistole aufgetragen. Die Dicke des Komposit-Basislackfilms betrug ungefähr 20 Mikron mit einer Verteilung von ungefähr 60 % Glockenform und 40 % Pistole nach Volumen. Es wurden Sprühzellenbedingungen von 22 °C ± 2 °C (73 °F ± 2 °F) und 65 % ± 5 % relative Feuchte verwendet.
Nach der Basislackapplikation wurden die basisbeschichteten Tafeln unter Verwendung eines Infrarotstrahlungsofens dehydriert, der kommerziell von der BGK-ITW Automotive Group of Minneapolis, Minnesota verfügbar ist. Die Tafeln wurden auf eine maximale Metalltemperatur von 41 °C ± 2 °C (110 °F ± 2 °F) innerhalb einer dreiminütigen Bestrahlungszeit mit Infrarotstrahlen erwärmt. Die Tafeln wurden auf Umgebungstemperaturen abkühlen gelassen, dann mit flüssigem DIAMONDCOAT^® DCT-5002 Beschichtungsmaterial (kommerziell verfügbar von PPG Industries, Inc.) klarlackiert und für 30 Minuten bei 141 °C (285 °F) unter Verwendung eines Heißluftkonvektionsofens gehär tet. Die gesamte Filmdicke, d. h. des Basislacks und des Klarlacks, dieser "Kontroll"-Tafeln betrug ungefähr 110 bis 130 Mikron.
"Experimentelle" Tafeln 1A, 2A und 3A wurden ähnlich zu den Kontrollen 1,2 und 3 unter Verwendung eines identischen Sprühverfahrens mit den folgenden Ausnahmen beschichtet. Die Sprühzellenbedingungen wurden auf 29 °C ± 2 °C (85 °F ± 2 °F) und entweder 55 % ± 5 % ("trocken") (Tafel 1A) oder 40 % ± 5 % ("sehr trocken") (Tafeln 2A und 3A) relative Feuchte, wie in Tabelle III gezeigt wird, angepasst. Zusätzliche Testtafeln 1B, 2B und 3B wurden identisch zu den Tafeln 1A, 2A und 2A wie oben mit einer wichtigen Ausnahme beschichtet. Die 60-sekündige blitzartige Trocknung zwischen den ersten und zweiten Basislackschichtauftragungen wurde nicht in der Sprühzelle sondern eher in einer Flashtrockenkammer (Box) der vorliegenden Erfindung durchgeführt, in der die folgenden Bedingungen etabliert wurden: 22 °C ± 2 °C (72 °F ± 2 °F) und 65 % ± 5 relative Feuchte mit einer Fallzuggeschwindigkeit, die mit einer Luftgeschwindigkeit an der Oberfläche der Beschichtung von weniger als ungefähr 0,4 m/Sek. korrespondiert.
Alle Tafeln (Kontrolle und experimentelle) für jeden jeweiligen Basislack wurden auf Farbe und Erscheinungsbild unter Verwendung der folgenden Tests, die oben diskutiert wurden, gemessen: Autospect-Erscheinungsbild, X-Rite-Instrumentalfarbe und Profilometer. Der Profilometerwert wurde durch Abtasten eines 2 mm mal 2 cm Pfades mit einer Kontaktprobe bestimmt, die automatisch über die gehärtete Basislackoberfläche der Tafel gezogen wird, und es wird eine direkte Ablesung des Oberflächenglättewertes in Mikro-Inch zur Verfügung gestellt. Das Profilometer ist kommerziell von Taylor-Hobson Instruments verfügbar.
Tabelle III stellt die jeweils gemessenen Farb- und Erscheinungsbild-Werte (Delta L, Delta a und Delta b) für jede Tafel zur Verfügung. Die Profilometerauswertungen sind in Mikro-Inch (Mikron).
Wie in Tabelle III gezeigt wird, zeigten die Tafeln 1A, 2A und 3A, d. h. solch, die innerhalb der Sprühzelle blitzgetrocknet wurden, im Allgemeinen geringere Autospect-Werte, Farbänderungs- und/oder X-Rite-Werte als die Tafeln 1B, 2B und 3B, die unter Verwendung der Flashtrockenkammer der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden. Die Tafeln 1B, 2B und 3B (solche, die identisch zu der "trockenen oder sehr trockenen" Kontrolle besprüht wurden, aber in der Flashtrockenkammer der Erfindung behandelt wurden) zeigten Werte, die vorteilhaft mit den Kontrollen 1, 2 und 3 vergleichbar sind.
Das Beschichtungs- und Trocknungsverfahren unter Verwendung der Flashtrockenkammer der vorliegenden Erfindung scheint ein verbessertes physikalisches Erscheinungsbild und Farbe sogar für wasserbasierende Basislackbeschichtungen zu unterstützen, die unter atypischen Sprühzellenbedingungen aufgebracht werden, d. h. eine Temperatur von 22 °C ± 2 °C (72 °F ± 2 °F). Es wird angenommen, dass die Verwendung der Flashtrockenkammer der vorliegenden Erfindung auch für das Ersetzen der Lösungsmittel-basierenden Beschichtungsauftragungsverfahren nützlich sein könnte, die traditionell nicht die Applikationsbreite aufweisen, die für eine wasserbasierende Beschichtungsapplikation mit wasserbasierenden Beschichtungen ohne die Installation zusätzlicher Sprühzellenklimasteuerungen notwendig ist. In dem Verfahren der Erfindung kann die Installation einer kostengünstigen Flashtrockenkammer zwischen den ersten und zweiten Basislackapplikationen oder zwischen anschließenden Klarlacken helfen, eine akzeptable Tröpfchenverschmelzung zu unterstützen, um einen verbesserten Beschichtungsfilm zur Verfügung zu stellen. Die Klimasteuerung der Flashtrockenkammer kann leicht basierend auf dem Bedarf zur Erhöhung oder Verringerung der "Nässe" oder "Trockne" des als Tropfen abgeschiedenen Films angepasst werden, um die Gesamtbeschichtungseigenschaften sowohl im nassen wie auch im gehärteten Zustand zu verbessern.
BEISPIEL 3
Dies Beispiel illustriert die Nützlichkeit des dynamischen Mischverfahrens der vorliegenden Erfindung nicht nur für das Mischen Effekt-pigmentierter und im Wesentlichen Nicht-Effekt-pigmentierter Komponenten, sondern auch für das dynamisch Vermischen unterschiedlich gefärbter Komponenten zur Ausbildung einer Beschichtung einer gewünschten Farbe oder Schattierung.
Neun Stahltestplatten wurden mit kommerziell verfügbaren, wasserbasierenden Flüssigbasislack- und flüssigen Klarlackmaterialien wie unten beschrieben (Kontrollen 1 – 9) beschichtet. Die Testsubstrate waren ACT kalt gerollte Stahltafeln der Größe 25 cm mal 25 cm (10 Inch mal 10 Inch), die mit einer kationisch elektrisch abscheidbaren Grundierung elektrobeschichtet worden waren, die kommerziell von PPG Industries, Inc. als ED-5000 verfügbar ist. Der kommerzielle, wasserbasierende Basislack war eine Labormischung aus zwei Materialien (HWB9517 Schwarz & HWB 90394 Weiß), die beide kommerziell von PPG Industries, Inc. verfügbar sind. In dem Labor wurden die Basislacke manuell in einem volumetrischen Verhältnis gemischt, das in Tabelle IV gezeigt wird, um neun unterschiedliche graue Basislackfarben herzustellen.
TABELLE IV
Die Materialien wurden unter Verwendung eines Behr Eco-Bell Applikators mit einem 65 mm Eco-M glattkantigen Becher appliziert, der kommerziell von Behr Systems Inc. of Auburn Hill, Michigan verfügbar ist. Die Farbmischungen wurden durch automatisiertes glockenförmiges Sprühen in einer Schicht auf eine beschichtete Filmdicke von ungefähr 13 Mikron aufgetragen. Nach der Basislackapplikation wurden die basisbeschichteten Tafeln in einem Konvektionsofen dehydriert, so dass eine maximale Metalltemperatur von 41 °C ± 2 °C (110 °F ± 2 °F) innerhalb von fünf Minuten in dem Ofen erreicht wurde. Die Tafeln wurden auf Umgebungsbedingungen abkühlen gelassen, dann mit flüssiger DIAMONDCOAT^® DCT-5002 Beschichtung (kommerziell von PPG Industries, Inc.) beschichtet und für 30 Minuten bei 141 °C (285 °F) unter Verwendung eines Heißluftkonvektionsofens gehärtet. Die Gesamtfilmdicke dieser "Kontroll"-Tafeln betrug ungefähr 90 bis 100 Mikron.
Es wurden neunzehn "experimentelle" Testtafeln (Tafeln E1 – E9 und MD1 – MD10) hergestellt, wobei die Tafeln E1 – E9 unter Verwendung eines identischen Beschichtungsapplikationsverfahrens wie es direkt oben für die Kontrolltafeln 1 – 9 beschrieben wurde mit den folgenden Ausnahmen beschichtet wurden. Eine dynamische Beschichtungsvorrichtung, wie sie oben beschrieben wird, wurde verwendet, um die schwarzen und wei ßen Beschichtungskomponenten zu vermischen, um verschiedene Grauschattierungen herzustellen.
Bei dem Besprühen dieser neuen Testtafeln E1 – E9 wurde das Mischverfahren dynamisch an dem Atomisator durch Steuerungsprogrammierung der einzelnen Messpumpen durchgeführt, um die Mischverhältnisse, die in Tabelle IV aufgelistet werden, zur Verfügung zu stellen. Alle anderen Sprüh- und Trocknungsprozessparameter waren die gleichen wie für die Kontrolltafeln 1 – 9.
Die Farbe von jeder Tafel wurde unter Verwendung eines X-Rite MA68 Fünfwinkelfarbinstruments, das kommerziell von X-Rite Instruments, Inc. verfügbar ist, gemessen. Farbmessungen wurden durch Abtasten mehrerer 2580 mm² Flächen der Tafeln und unter Verwendung einer Licht/Dunkel-Messung (L-Wert) für den 25°, 45° und 75° Winkel bestimmt. Tabelle V zeigt, dass die dynamisch vermischten Beschichtungen für die Tafeln E1 – E9 vorteilhaft mit den manuell vermischten Beschichtungen der Kontrollen 1 – 9 vergleichbar sind. Es waren einige Farbunterschiede für extrem dynamische Mischungen (95 % bis 5 % Mischungen) vorhanden, die am farbempfindlichsten waren.
Um das konventionelle manuelle mit dem multidynamischen Mischen von Silbereffektpigmentierten Basislacken zu vergleichen, wurden eine Kontroll- (MD-Kontrolle) und zehn multidynamische Silbertesttafeln (MD1 – MD10) hergestellt. Die Testsubstrate waren ACT kalt gerollte Stahltafeln der Größe 25 cm mal 25 cm (10 Inch mal 10 Inch), die mit einer kationisch elektrisch abscheidbaren Grundierung elektrobeschichtet worden waren, die kommerziell von PPG Industries, Inc. als ED-5000 verfügbar ist. Als eine Kontrolle (MD-Kontrolle) wurde ein silbermetallischer, wasserbasierender Basislack (HWB36427, der kommerziell von PPG Industries, Inc. verfügbar ist) unter Verwendung eines Behr Eco-Bell Applikators mit einem 65 mm Eco-M glattkantigen Becher bis auf eine Gesamtbeschichtungsfilmdicke von ungefähr 20 – 22 Mikron aufgebracht. Nach der ersten Basislackapplikation wurde eine 90-sekündige (in der Zelle) moderate Flashtrocknung verwendet, gefolgt von der zweiten Basislackschichtapplikation. Die basislackierte Tafel wurde in einem Konvektionsofen derart dehydriert, dass eine maximale Metalltemperatur von 41 °C ± 2 °C (110 °F ± 2 °F) innerhalb von fünf Minuten in dem Ofen erreicht wurde. Die Tafel wurde auf Umgebungstemperatur abkühlen gelassen, dann mit flüssiger DIAMONDCOAT^® DCT-5002 Beschichtung (kommerziell von PPG Industries, Inc. verfügbar) klarlackiert und für 30 Minuten bei 141 °C (285 °F) unter Verwendung eines Heißluftkonvektionsofens gehärtet. Die gesamte Filmdicke dieser MD Kontrolltafel betrug ungefähr 100 bis 110 Mikron.
In einer ähnlichen Weise wurden zehn dynamisch vermischte silberbeschichtete Testtafeln (MD1 – 10) dem gleichen Verfahren wie die MD Kontrollsilbertafel folgend mit den folgenden Ausnahmen beschichtet. Jede dynamisch vermischte Silbertesttafel war ein Komposit-Basislack, bei dem die erste Basislackschicht eine dynamisch vermischte Farbe war, wie sie oben in Tabelle IV beschrieben wird. Die zweite Basislacksicht wurde nach einer 90-sekündigen Flashtrocknung wie oben aufgetragen und eine Schicht HWB 36427 (nicht dynamisch vermischt) wurde auf ein oder zwei Filmdicken (6 oder 10 Mikron) aufgetragen. Für jede der zehn Testtafeln MD1 – 10 betrug die erste Basislackdicke ungefähr 13 Mikron. Für fünf der zehn Tafeln (MD 1, 3, 5, 7 und 9) betrug die zweite Basislackdicke ungefähr 10 Mikron, für die anderen fünf Testtafeln (MD 2, 4, 6, 8 und 10) betrug die zweite Basislackschichtdicke ungefähr 6 Mikron. Alle Testtafeln wurden dehydriert, klarlackiert und wir für die MD-Kontrolle definiert gehärtet.
Die silberne MD-Kontroll- und dynamisch vermischten Silberbeschichtungen auf den Testtafeln MD1 – 10 wurden auf Farbe unter Verwendung eines X-Rite MA68 Fünfwinkelfarbinstruments, wie es zuvor beschrieben wurde, vermessen. Die (L-, a- und b-Werte) gemessenen Farbraumattribute werden in Tabelle VI gezeigt.
Die Daten in Tabelle VI zeigen, dass die dynamisch vermischten Silberbeschichtungen, bei denen die zweite Basislackschicht ungefähr 10 Mikron dick über einer beliebigen Kombination einer dynamischen grau- skalierten ersten Basislacksicht aufgetragen wurde, eine zur Silber-"MD-Kontrolle" vergleichbare Probe herstellt.
Für jede der fünf dynamisch vermischten Silberbeschichtungen, bei denen die zweite Silberbasislacksicht ungefähr 6 Mikron über einer ersten Grauskala Basislackschicht betrug, wurde herausgefunden, dass die "Gesichts"- und "Flop"-Helligkeit und -Farbe durch die Grauschattierung der ersten Basislackschicht (Gesicht und Flop werden jeweils als Sichtwinkel rechtwinklig zu und 75° spiegelbildlich zu der Tafeloberfläche definiert) geändert werden könnten. Somit wurde herausgefunden, dass das dynamische Vermischen der ersten Basislackschicht zum zur Verfügung stellen verschiedener Schattierungen von Grau auch einen Einfluss auf die polychrome Wirkung des Komposit-Basislacks hat, was Autohersteller mit einem zusätzlichen Verfahren zur Variation der polychromen Beschichtungen, die sie herstellen möchten, ausstattet.
Wie weiter unten diskutiert wird, kann das dynamische Mischverfahren der Erfindung auch helfen, eine gesamte Beschschtungsladung (erste und zweite Basislackschichten) mit höherem Feststoffanteil (Gesamtpigment und Bindemittel ohne flüchtige Stoffe) als unter Verwendung eines konventionellen, wasserbasierenden Silberbeschichtungsmaterials allein zur Verfügung zu stellen, wodurch die Menge an organischen, flüchtigen Stoffen und die Farbmittelverwendung im Vergleich zu konventionellen, automobilen Beschichtungsanwendungen verringert werden.
Tabelle VII zeigt die theoretischen Prozentangaben der Feststoffe, die in drei konventionellen, wasserbasierenden Beschichtungsmaterialien vorhanden sind, z. B. Schwarz, Weiß und Silber, die jeweils kommerziell von PPG Industries, Inc. of Pittsburgh, Pennsylvania verfügbar sind.
TABELLE VII
Zum Beispiel würde man von einer Silberbeschichtung nur unter Verwendung von konventionellem HWB35427 erwarten, dass sie einen Feststoffanteil von ungefähr 40,6 % aufweist. Jedoch kann, wie in Tabelle VII gezeigt wird, der gesamte Feststoffgehalt für eine silberfarbige Beschichtung durch das Auftragen einer ersten Basislackschicht Weiß oder einer dynamischen Mischung aus Weiß und Schwarz und dann das Auftragen der Silberbeschichtung über die erste Basislackschicht erhöht werden. Es soll erwähnt wer den, dass der Feststoffanteil unter Verwendung des schwarzen Basislackmaterials allein weniger als der für die Silberbeschichtung allein betrug.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann eine verbesserte Farbflexibilität und größere Gesamtfeststoffanteile im Vergleich zur Verwendung eines konventionellen, metallischen Basistackmaterials allein zur Verfügung stellen. Das dynamische Mischverfahren stellt die Fähigkeit zur Herstellung einer größeren Farbpalette für sowohl feste Farbe wie auch metallischer Farben unter Verwendung relativ weniger mischungsbasierender Farben oder metallischer Mischfarben zur Verfügung. Feststoffe in der gesamten Basislackschicht können auch erhöht werden. Eine steuerbarere Farbkontraständerung kann basierend auf der Mischungskombination der ersten Basislackschichtfestfarbe und der gemischten Kombination und relativen Filmdicke der zweiten Basislackschichtmetallfarbe erzielt werden.
Wie aus der oben gezeigten Diskussion zu verstehen ist, stellt die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zum Auftragen eines Basislacks, wie eines Effektpigmententhaltenden Komposit-Basislacks, über ein Substrat unter Verwendung von einem oder mehreren Applikatoren, z. B. glockenförmigen Applikatoren, zur Verfügung. Die vorliegende Erfindung stellt auch dynamische Mischsysteme für vielseitige Farbmischungen zur Verfügung.
Die Fachleute auf dem Gebiet werden leicht zu schätzen wissen, dass Modifikationen an der Erfindung ohne Abweichung von den Konzepten, die in der vorgenannten Beschreibung offenbart werden, durchgeführt werden können. Dementsprechend sind die jeweiligen Ausführungsformen, die im Detail hierin beschrieben werden, lediglich illustrativ und sind nicht einschränkend für den Umfang der Erfindung, der durch die gesamte Breite der beigefügten Ansprüche gegeben wird.

Claims

Beschichtungssystem zum Aufbringen einer Beschichtung mit einer polychromen Wirkung über ein Substrat (12), enthaltend: zumindest eine erste Basislackaufbringeinrichtung (24) zum Aufbringen einer ersten Basislackschicht über zumindest einen Teil einer Oberfläche des Substrats (12); zumindest eine zweite Basislackaufbringeinrichtung (30) zum Aufbringen einer zweiten Basislackschicht über der ersten Basislackschicht; und eine erste Trockenkammer (40), angeordnet zwischen der ersten und zweiten Basislackaufbringeinrichtung (24,30), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Basislackaufbringeinrichtung (24) verbunden ist mit einer Zufuhr (26) für ein erstes Basislackmaterial, die zweite Basislackaufbringeinrichtung (30) eine glockenförmige Applikationseinrichtung in Verbindung mit einer Zufuhr (32) für ein zweites Basislackmaterial ist, enthaltend Effektpigment, und das Innere der ersten Trockenkammer eine Temperatur von etwa 50°F (10°C) bis etwa 90°F (32,5°C), eine relative Feuchte von etwa 4% bis etwa 8% und eine Luftgeschwindigkeit von etwa 20 FPM (0,10 m/s) bis etwa 150 FPM (0,76 m/s) auf einer Oberfläche der ersten Basislackschicht aufweist, um das erste Basislackmaterial vor dem Aufbringen des zweiten Basislackmaterials zu trocknen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Basislackaufbringeinrichtung zumindest eine glockenförmige Applikationseinrichtung umfasst und das erste Basislackmaterial im Wesentlichen frei von Effektpigmenten ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das zumindest eine erste Klarlackaufbringeinrichtung (52) hinter der zumindest einen zweiten Basislackaufbringeinrichtung (30) zum Aufbringen einer ersten Klarlackschicht über zumindest einen Teil einer Oberfläche des Substrats (12) angeordnet ist, eine zweite Klarlackaufbringeinrichtung (52) zum Aufbringen einer zweiten Klarlackschicht über der ersten Klarlackschicht vorgesehen ist; und eine zweite Trockenkammer (56) zwischen der ersten und zweiten Klarlackaufbringeinrichtung (52) angeordnet ist, wobei die zweite Trockenkammer (56) eine Temperatur von etwa 50°F (10°C) bis etwa 90°F (32,5°C), eine relative Feuchte von etwa 40% bis etwa 80% und eine Luftgeschwindigkeit von etwa 20 FPM (0,10 m/s) bis etwa 150 FPM (0,76 m/s) auf einer Oberfläche der ersten Klarlackschicht aufweist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Klarlackaufbringeinrichtung (52) jeweils zumindest eine glockenförmige Applikationseinrichtung enthält.
System nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trockenkammer (40) und/oder die zweite Trockenkammer (56) eine Temperatur von etwa 70°F (21,1°C) bis etwa 75°F (24,0°C), eine relative Feuchte von etwa 65% und eine Luftgeschwindigkeit von etwa 50 FPM (0,25 m/s) bis etwa 80 FPM (0,41 m/s) aufweist.
Verfahren zum Ausbilden einer Komposit-Beschichtung mit einer polychromen Wirkung über einem Substrat (12), enthaltend die folgenden Schritte: Aufbringen eines ersten flüssigen Basislackmaterials über zumindest einen Teil einer Oberfläche des Substrats (12); das Substrat einer ersten Trockenkammer (40) aussetzen; und Aufbringen eines zweiten flüssigen Basislackmaterials über dem ersten flüssigen Basislackmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das erste flüssige Basislackmaterial in der ersten Trockenkammer (40) Luft mit einer Temperatur im Bereich von etwa 50°F (10°C) bis etwa 90°F (32,5°C), einer relativen Feuchte von etwa 40% bis etwa 80% und einer Luftgeschwindigkeit an der Oberfläche des ersten Basislackmaterials von etwa 20 FPM (0,10 m/s) bis etwa 150 FPM (0,76 m/s) für eine Zeitdauer von etwa 10 bis etwa 180 Sekunden ausgesetzt wird, um das erste Basislackmaterial in der ersten Trockenkammer (40) zu trocknen, dass das erste Basislackmaterial im Wesentlichen frei von Effektpigmenten ist, dass das zweite Basislackmaterial über dem getrockneten ersten Basislackmaterial durch zumindest eine glockenförmige Applikationseinrichtung (30) aufgetragen wird, um eine Komposit-Beschichtung zu bilden, und dass das zweite Basislackmaterial Effektpigmente enthält, so dass die Komposit-Beschichtung eine polychrome Wirkung zeigt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12) ein Metall ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisen, Stahl, Aluminium, Zink, Mangan, Legierungen und Kombinationen derselben.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (12) ein Fahrzeugkarosserieteil ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Basislackmaterialien Materialien auf Wasserbasis sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Basislackmaterial keine Effektpigmente aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste flüssige Basislackmaterial durch zumindest eine glockenförmige Applikationseinrichtung (24) aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Trockenkammer (40) etwa 75°F (24,0°C) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Klarlackmaterial über das zweite Basislackmaterial aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Basislack- und Klarlackmaterialien nach dem Auftragen des flüssigen Klarlackmaterials über dem Basislackmaterial gehärtet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarlackbeschichtungsschritt ausgeführt wird durch: Aufbringen eines ersten Klarlackmaterials über das Basislackmaterial; Aussetzen des ersten Klarlackmaterials an Luft mit einer Temperatur im Bereich von etwa 50°F (10°C) bis etwa 90°F (32,5°C), einer relativen Feuchte von etwa 40% bis etwa 80% und einer Luftgeschwindigkeit an der Oberfläche des ersten Klarlackmaterials von etwa 20 FPM (0,10 m/s) bis etwa 150 FPM (0,76 m/s) für eine Zeitdauer von etwa 10 bis etwa 180 Sekunden; und Aufbringen eines zweiten flüssigen Klarlackmaterials über das erste flüssige Klarlackmaterial.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der zweiten Trockenkammer etwa 70°F (21,1°C) bis etwa 75°F (24,0°C) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchte in der ersten (40) und/oder zweiten Trockenkammer (56) etwa 65% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftgeschwindigkeit in der ersten (40) und/oder zweiten Trockenkammer (56) etwa 50 FPM (0,25 m/s) bis etwa 80 FPM (0,41 m/s) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer in der ersten (40) und/oder zweiten Trockenkammer (56) etwa 20 bis etwa 60 Sekunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste flüssige Basislackmaterial in der ersten Trockenkammer (40) Luft mit einer Temperatur von etwa 70°F (21,1°C) bis etwa 75°F (24,0°C), einer relativen Feuchte von etwa 65% und einer Luftgeschwindigkeit an der Oberfläche des ersten Basislackmaterials von etwa 50 FPM (0,25 m/s) bis etwa 80 FPM (0,41 m/s) für eine Zeitdauer von etwa 20 bis etwa 60 Sekunden ausgesetzt wird, um das erste Basislackmaterial zu trocknen.