DE602004001336T2 - Spritzpistole und verfahren zum aufbringen einer durchaktinische strahlung härtbaren beschichtung - Google Patents

Spritzpistole und verfahren zum aufbringen einer durchaktinische strahlung härtbaren beschichtung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzpistole zum Auftragen einer Beschichtung mit einer Sprühdüse und wenigstens einem Auslass für aktinische Strahlung und ein Verfahren zum Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung, die wenigstens teilweise durch aktinische Strahlung härtbar ist.
  • Die europäische Patentanmeldung EP-A-1 002 587 offenbart eine durch UV-Licht unterstützte Spritzpistole zum Auftragen von Lack, die über eine oder mehrere UV-Punktquellen verfügt, die sich unmittelbar neben der Sprühdüse befinden. Die Beschichtungszusammensetzung wird unmittelbar vor oder nach dem Austreten aus der Spritzpistole bestrahlt. Eine Vernetzung der UV-härtbaren Beschichtungszusammensetzung wird nur unmittelbar neben der Sprühdüse initiiert. Dies macht einen Induktionszeitraum zwischen der Initiierung durch UV-Licht und dem tatsächlichen Einsetzen der Vernetzungsreaktion erforderlich. Dieses Erfordernis beschränkt unerwünscht die Auswahl der strahlungshärtbaren Zusammensetzungen, die mit dieser Spritzpistole aufgetragen werden können. Weil eine Bestrahlung nur unmittelbar neben der Sprühdüse erfolgt, wird das Gleichgewicht zwischen Verlauf des Beschichtungsmaterials unmittelbar nach dem Auftragen und der Trocknungsgeschwindigkeit negativ beeinflusst. Dies kann das Aussehen von Decklacken und die Haftung von Grundierungen verschlechtern.
  • Darüber hinaus kann auf der Oberfläche des Strahlungsausgangs innerhalb der Spritzpistole eine Schicht aus vernetztem Beschichtungsmaterial abgeschieden werden, deren Dicke sich während des Betriebs erhöht. Die Abscheidung beschränkt die Strahlungsdosis, die zur Initiierung der Härtungs reaktion verfügbar bleibt. Schließlich kann die Abscheidung von vernetztem Beschichtungsmaterial innerhalb der Spritzpistole zum Verstopfen führen. Ein Verstopfen der Sprühdüse kann auch erfolgen, wenn vernetztes Material gebildet wird und in der Spritzpistole verbleibt. Wenn das Spritzverfahren unterbrochen wird, verbleibt bereits bestrahltes Beschichtungsmaterial in der Sprühdüse.
  • Weiterhin kann bei Beschichtungszusammensetzungen, die eine relativ hohe Dosis an aktinischer Strahlung zur Initiierung benötigen, eine unzureichende oder unvollständige Initiierung der Härtungsreaktion in der aus EP-A-1 002 587 bekannten Spritzpistole auftreten, weil die Bestrahlung nur unmittelbar vor oder nach dem Austreten des Beschichtungsmaterials aus der Spritzpistole erfolgt. Dies führt zu einer verzögerten oder unvollständigen Härtung der aufgetragenen Beschichtung. In diesem Fall ist eine zusätzliche UV-Bestrahlungsvorrichtung zur weiteren Bestrahlung der aufgetragenen Beschichtung erforderlich, damit eine schnelle und vollständige Härtung gewährleistet ist.
  • Die Erfindung macht jetzt eine Spritzpistole und ein Verfahren des oben erwähnten Typs verfügbar, die nicht durch die oben erwähnten Nachteile beschränkt sind.
  • Die Spritzpistole der Erfindung ist eine Spritzpistole zum Auftragen einer Beschichtung mit einer Sprühdüse und wenigstens einem Ausgang für aktinische Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgang für aktinische Strahlung außen positioniert ist und der Strahlungsausgang und die Sprühdüse gleichzeitig auf ein zu beschichtendes Substrat richtbar sind. Diese Geometrie gewährleistet, dass während des Betriebs der Spritzpistole wenigstens ein Teil der aktinischen Strahlung das beschichtete Substrat erreicht.
  • Die erfindungsgemäße Spritzpistole ist für alle Typen von mittels aktinischer Strahlung härtbaren Beschichtungszusammensetzungen sogar dann geeignet, wenn es keine Induktionsdauer zwischen der Initiierung durch aktinische Strahlung und dem tatsächlichen Einsetzen der Härtungsreaktion gibt, weil die Initiierung der Härtungsreaktion während und nach der Filmbildung und nicht ausschließlich unmittelbar neben der Sprühdüse erfolgt. Die Ausgeglichenheit des Verlaufs des Beschichtungsmaterials unmittelbar nach dem Auftragen und der Trocknungsgeschwindigkeit ist besonders vorteilhaft.
  • Weil die Initiierung außerhalb der Spritzpistole nach dem Austreten des Beschichtungsmaterials aus der Sprühdüse erfolgt, kann ein Verstopfen der Sprühdüse durch bestrahltes und gehärtetes Beschichtungsmaterial bei der erfindungsgemäßen Spritzpistole sogar dann, wenn der Spritzvorgang unterbrochen wird, nicht erfolgen. Weil die Oberfläche des Ausgangs für aktinische Strahlung der erfindungsgemäßen Spritzpistole sich nicht in direktem Kontakt mit der durch aktinische Strahlung härtbaren Beschichtungszusammensetzung befindet, treten eine Abscheidung von vernetztem Material am Strahlungsauslass und die damit zusammenhängenden Probleme nicht auf.
  • Weiterhin können, weil die Bestrahlungsdauer nicht auf den Zeitpunkt unmittelbar vor oder nach dem Austreten des Beschichtungsmaterials aus der Spritzpistole beschränkt ist, auch Beschichtungszusammensetzungen, für die eine relativ hohe Dosis an aktivischer Strahlung zur Initiierung erforderlich ist, vollständig und verzögerungsfrei gehärtet werden. Bei Bedarf kann eine zusätzliche Bestrahlung der beschichteten Oberfläche mit der erfindungsgemäßen Spritzpistole erfolgen, ohne dass Beschichtungsmaterial gespritzt wird.
  • Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzpistole ist dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Hauptausbreitungsrichtung der aktinischen Strahlung und der Hauptfließrichtung der Beschichtung in der Düse weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 45° beträgt. Bei dieser Geometrie erreicht ein höherer Anteil der aktinischen Strahlung das beschichtete Substrat während des Betriebs der Spritzpistole.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Spritzpistole sind der wenigstens eine Strahlungsausgang und die Düse zueinander ausrichtbar, um eine Überlappung zwischen der aktinischen Strahlung und der Sprühzone der Sprühdüse zu ermöglichen. Mit der Sprühzone der Sprühdüse ist der Raum gemeint, der während des Betriebs der Spritzpistole vom Sprühnebel erreicht wird. Die Geometrie dieser bevorzugten Ausführungsform gewährleistet, dass während des Betriebs der Spritzpistole der Sprühnebel und das frisch beschichtete Substrat mit aktinischer Strahlung bestrahlt werden.
  • Mit aktinischer Strahlung ist elektromagnetische Strahlung gemeint, die zur Initiierung einer chemischen Reaktion fähig ist. Die Wellenlänge der in der erfindungsgemäßen Spritzpistole verwendeten aktinischen Strahlung kann über einen weiten Bereich variiert werden. Die für spezielle Fälle geeignete Wellenlänge hängt vom Beschichtungssystem ab, das mit der Spritzpistole zu versprühen und zu härten ist. Gewöhnlich haben sichtbares Licht und Ultraviolett- (UV-)Strahlung geeignete Wellenlängen. Besonders geeignete Wellenlängen der aktinischen Strahlung sind unterhalb von 600 nm, insbesondere unterhalb von 500 nm und insbesondere unterhalb von 450 nm. Derjenige Teil des elektromagnetischen Wellenlängenspektrums, der als UV-A-Strahlung bekannt ist, im Wellenlängenbereich von etwa 320 bis 400 nm ist ein besonders bevorzugter Typ der aktinischen Strahlung. Die Ausgewogenheit zwischen der biologischen Wirkung und dazugehörigen Gesundheitsrisiken einerseits und die Fähigkeit zur Initiierung von chemischen Reaktionen andererseits ist bei UV-A-Strahlung besonders annehmbar. Demgemäß ist eine bevorzugte Ausführungsform der Spritzpistole dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgang für aktinische Strahlung ein UV-A-Strahlungsausgang ist.
  • Aktinische Strahlung mit einer kürzeren Wellenlänge wie 280 nm, 200 nm oder sogar noch kürzer, wie 100 nm oder 20 nm, ist ebenfalls geeignet. Zum Abschneiden unerwünschter Wellenlängen von der aktinischen Strahlung können Filter verwendet werden. Zum Beispiel kann ein sogenannter Schwarzlichtfilter zum Ausschluss der Wellenlängen von sichtbarem Licht von der aktinischen Strahlung verwendet werden.
  • Geeignete Quellen für die in der erfindungsgemäßen Spritzpistole zu verwendenden aktinischen Strahlung sind kommerziell erhältlich. Als Beispiele können Leuchtstoffröhren, Deuteriumhalogenid-Lichtquellen, Laser-Lichtquellen, Quecksilberdampflampen, Quecksilber-Xenon-Lampen und Metallhalogenid-Lampen erwähnt werden. Zusätzlich zu Lampen, die aktinische Strahlung kontinuierlich erzeugen, ist es auch möglich, diskontinuierliche Quellen für aktinische Strahlung wie Xenon-Blitzlampen oder gepulste Laser zu verwenden. Es ist bevorzugt, dass die Quelle für aktinische Strahlung eine Quelle für UV-A-Strahlung ist. Es ist auch bevorzugt, dass die Quelle für aktinische Strahlung eine Punktquelle, wie ein UV-P 280/2 von Panacol-Elosol, ist.
  • Alternativ wird die aktinische Strahlung von wenigstens einer UV-Licht emittierenden Diode (UV-LED) erzeugt. Die Verwendung von UV-LED in der Spritzpistole der Erfindung hat mehrere Vorteile. UV-LED ermöglichen ein sofortiges Ein-/Ausschalten der UV-Strahlungsquelle, was zur Flexibilität eines kombinierten Spritz- und Bestrahlungsverfahrens beiträgt. Weiterhin ist die Lebensdauer von UV-LED signifikant länger als diejenige herkömmlicher UV-Quellen, beispielsweise bis zu 50 000 h für eine UV-LED gegenüber etwa 1000 h für herkömmliche UV-Lampen. Weiterhin haben UV-LED gewöhnlich eine enge Wellenlängenverteilung und bieten die Möglichkeit, die Spitzen-Wellenlänge individuell anzupassen. UV-LED sind durch eine effiziente Umwandlung von elektrischer Energie in UV-Strahlung gekennzeichnet. Dies bewirkt eine geringe Wärmeentwicklung und ermöglicht das Weglassen von Kühlelementen oder die Verwendung von nur kleinen, was für die Anbringung an einer Spritzpistole vorteilhaft ist. Ein weiterer Vorteil von UV-LED ist ihre relativ niedrige Arbeitsspannung, die im Vergleich zu den höheren, für normale UV-Lampen benötigte Spannungen in einer Lackspritzkabine bevorzugt ist.
  • Eine Quelle für aktinische Strahlung wie die oben erwähnte kann an einer erfindungsgemäßen Spritzpistole außen so montiert sein, dass sie die aktinische Strahlung in Richtung des Sprühnebels und des beschichteten Substrats richtet. Alternativ ist der wenigstens eine Ausgang für aktinische Strahlung mittels eines Lichtwellenleiters an eine Quelle für aktinische Strahlung angeschlossen. In diesem Fall kann die Quelle für aktinische Strahlung von der Spritzpistole entfernt positioniert sein. Lichtwellenleiter bestehen aus einem transparenten Material, das einen Lichtstrahl unter Anwendung der Totalreflexion leitet. Es ist bevorzugt, dass der Lichtwellenleiter aus einem biegsamen Material besteht, so dass eine Bewegung der Spritzpistole in Bezug auf die Quelle für aktinische Strahlung möglich ist. Beispiele für Materialien für Lichtwellenleiter sind Kunststofffaser-Lichtwellenleiter, die aus einer Reihe von dünnen Lichtwellenleiterfasern bestehen, und flüssige Lichtwellenleiter.
  • Wie oben erwähnt wurde, hat die erfindungsgemäße Spritzpistole wenigstens einen Ausgang für aktinische Strahlung. Es ist aber auch möglich, dass die Spritzpistole eine Mehrzahl von Ausgängen für aktinische Strahlung, zum Beispiel 2, 3, 4 oder sogar mehr Ausgänge für aktinische Strahlung hat. Einzelne, oben erwähnte UV-LED haben oft eine ziemlich kleine Größe und emittieren ein vergleichsweise niedriges Maß an aktinischer Strahlung. Wenn folglich solche UV-LED als Quelle für aktinische Strahlung verwendet werden, ist es bevorzugt, dass eine Mehrzahl von UV-LED in einem sogenannten UV-LED-Array gruppiert wird. Die Anzahl der einzelnen UV-LED kann in Abhängigkeit von der erforderlichen Größe, Form und dem Ausgang der aktinischen Strahlung individuell angepasst werden. Ein UV-LED-Array kann mehrere hundert oder sogar tausend einzelne UV-LED umfassen.
  • Die Form des wenigstens einen Ausgangs für aktinische Strahlung ist nicht kritisch. Er kann jede zweckmäßige Form haben. Beispielsweise kann ein kreisrunder UV-LED-Array, der um die Düse der Spritzpistole herum positioniert ist, erwähnt werden.
  • Wenn die erfindungsgemäße Spritzpistole mehr als einen Ausgang für aktinische Strahlung hat, können diese Ausgänge so angeordnet sein, dass sie die daraus emittierte aktinische Strahlung im Wesentlichen in dieselbe Richtung vorzugsweise so richten, dass der Sprühnebel und das frisch beschichtete Substrat während des Betriebs mit aktinischer Strahlung bestrahlt werden.
  • Alternativ kann wenigstens ein Ausgang für aktinische Strahlung so angeordnet werden, dass er aktinische Strahlung hauptsächlich in Richtung des Sprühnebels richtet, während wenigstens ein anderer Ausgang für aktinische Strahlung so angeordnet ist, dass aktinische Strahlung im Wesentlichen auf das beschichtete Substrat gerichtet wird, ohne dass der Sprühnebel gekreuzt wird. Somit kann das Verteilungsverhältnis der den Sprühnebel kreuzenden aktinischen Strahlung im Verhältnis zur aktinischen Strahlung, die das frisch beschichtete Substrat direkt erreicht, variiert werden. Das für einen speziellen Fall ausgewählte Verteilungsverhältnis kann vom Beschichtungssystem abhängen, das von der erfindungsgemäßen Spritzpistole aufzutragen ist. Somit ist es möglich, die Spritzpistole so zu konstruieren, dass der Hauptteil der aktinischen Strahlung über den Sprühnebel übertragen wird. Wenn dies erwünscht und/oder zweckmäßig ist, ist es auch möglich, das Verteilungsverhältnis der aktinischen Strahlung umzukehren, so dass nur einer kleinerer Teil den Sprühnebel passiert. Die Auswahl des speziellen Verteilungsverhältnisses der aktinischen Strahlung hängt von mehreren Faktoren wie der Härtungsgeschwindigkeit des Beschichtungsmaterials und der Schichtdicke der aufzutragenden und zu härtenden Beschichtung ab.
  • Geeignete Mittel zur Einstellung des Verteilungsverhältnisses der aktinischen Strahlung sind die Auswahl einer speziellen Position wenigstens eines Ausgangs für aktinische Strahlung in Bezug auf die Sprühdüse der Spritzpistole, die Variation des Winkels zwischen der mittleren Ausbreitungsrichtung der aus dem wenigstens einen Ausgang für aktinische Strahlung austretenden aktinischen Strahlung und die mittlere Fließrichtung der Beschichtung in der Düse und die Variation der Anzahl von Ausgängen für aktinische Strahlung. Es ist auch möglich, geeignete Linsen und/oder Reflektoren in den Strahl für aktinische Strahlung einzuführen, um die Verteilung und die Ausbreitungsrichtung der aktinischen Strahlung zu regeln. Öffnungen, die gegebenenfalls einstellbar sein können, können auch zur Regelung der Menge und des Verteilungsverhältnisses der aktinischen Strahlung verwendet werden. Kombinationen und Variationen dieser Ausführungsformen sind natürlich möglich.
  • In Bezug auf den Spritzpistolentyp, der gemäß der Erfindung verwendet werden kann, gibt es keine Einschränkungen, solange die Spritzpistole zum Sprühen von Beschichtungsmaterial geeignet ist. Bevorzugte Spritzpistolen sind solche für flüssige Beschichtungszusammensetzungen. Solche Spritzpistolen sind dem Fachmann allgemein bekannt und von Klaus Chor im Lehrbuch für Fahrzeuglackierer, Audin Verlag, München 1999, S. 124–132, beschrieben. Beispiele für geeignete Spritzpistolen umfassen Hand-Spritzpistolen mit Schwerkraftzufuhr, Saugzufuhr und Druckzufuhr, Lufthoch- und Luftniederdruck-Spritzpistolen und luftlose Spritzpistolen, Mehrkomponenten-Spritzpistolen, z.B. Zweikomponenten-Spritzpistolen, und Spritzpistolen für das elektrostatische Sprühen. Druckluft-Spritzpistolen sind bevorzugt.
  • In einer speziellen Ausführungsform bildet die erfindungsgemäße Spritzpistole einen Teil eines automatisierten Beschichtungssystems wie eines Beschichtungsroboters.
  • In einer Ausführungsform hat die Spritzpistole Mittel zum gleichzeitigen Starten und Stoppen des Sprühens und der Bestrahlung mit aktinischer Strahlung beispielsweise durch die Einarbeitung eines Schalters für die Quelle für aktinische Strahlung im Auslöser der Spritzpistole. Es ist aber auch vorteilhaft, wenn die aktinische Strahlung getrennt eingeschaltet werden kann, um die Möglichkeit einer zusätzlichen Bestrahlung des beschichteten Substrats nach dem Sprühen zu haben, um die Härtungsgeschwindigkeit zu erhöhen und/oder ein vollständiges Härten der Beschichtung zu gewährleisten.
  • Die gegenwärtige Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Auftragen einer Beschichtungszusammensetzung, die wenigstens teilweise mit aktinischer Strahlung härtbar ist, wobei eine Spritzpistole mit einer Sprühdüse und wenigstens einem Ausgang für aktinische Strahlung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgang für aktinische Strahlung außen positioniert ist und der Ausgang und die Düse gleichzeitig auf ein zu beschichtendes Substrat gerichtet werden.
  • Eine spezielle Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen der Beschichtung die frisch aufgetragene Beschichtungsschicht mit aktinischer Strahlung weiter bestrahlt wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit jeder beliebigen Beschichtungszusammensetzung, die mit aktinischer Strahlung wenigstens teilweise härtbar ist, durchgeführt werden. Geeignete Monomere, Oligomere, Polymere und Photoinitiatoren zur Verwendung in solchen Beschichtungszusammensetzungen sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Auflage, Band 19, S. 607–624, und den darin aufgeführten Literaturstellen beschrieben.
  • Beispiele für durch aktinische Strahlung härtbare Zusammensetzungen sind radikalisch härtbare Zusammensetzungen auf der Grundlage von radikalisch polymerisierbaren Monomeren, Oligomeren und Polymeren. Als radikalisch polymerisierbare Gruppen können (Meth)Acrylatgruppen, Allylgruppen und Vinylgruppen erwähnt werden. Ein weiterer Typ der mit aktinischer Strahlung härtbaren Beschichtungszusammensetzung härtet durch einen kationischen Mechanismus, beispielsweise durch eine kationische, ringöffnende Polymerisation oder durch kationische und/oder säurekatalysierte Vernetzungsmechanismen. In demjenigen Fall umfasst die mit aktinischer Strahlung härtbare Beschichtungszusammensetzung eine photolatente Säure. Geeignete gegenüber einer kationischen, ringöffnenden Polymerisation empfindliche Gruppen umfassen cyclische Ethergruppen wie Epoxidgruppen oder Oxetangruppen. Beispiele für geeignete Gruppen, die gegenüber kationischen und/oder säurekatalysierten Vernetzungsmechanismen empfindlich sind, sind Vinylethergruppen oder eine Kombination von hydroxylhaltigen Polymeren mit Melaminoligomeren. Es ist auch möglich, dass die Beschichtungszusammensetzung nur teilweise mit aktinischer Strahlung gehärtet und thermisch vollständig gehärtet wird. In diesem Fall kann die thermische Härtungsreaktion dieselbe wie die durch aktinische Strahlung induzierte Härtungsreaktion oder davon verschieden sein. Somit kann die Beschichtungszusammensetzung auch Gruppen umfassen, die nicht gegenüber einer durch aktinische Strahlung induzierten Härtung empfindlich sind.
  • Die erfindungsgemäße Spritzpistole kann besonders vorteilhaft in einer Ausführungsform des obigen Verfahrens verwendet werden, bei der die Beschichtungszusammensetzung eine photolatente Base und ein basenkatalysiert polymerisierbares oder härtbares Material umfasst. Die Härtungsreaktion beginnt mit einer geringen oder ohne Verzögerung, nachdem die photolatente Base mittels aktinischer Strahlung in eine nichtlatente Base umgewandelt wurde. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Spritzpistole gegenüber den bekannten Spritzpistolen können somit vollständig ausgenutzt werden.
  • Beispiele für eine geeignete photolatente Base sind in der europäischen Patentanmeldung EP-A 0 882 072, in der internationalen Patentanmeldung WO 94/28075 und in der internationalen Patentanmeldung WO 01/92362 beschrieben.
  • Die photolatente Base ist vorzugsweise aus einem 4-(ortho-Nitrophenyl)dihydropyridin ausgewählt, das gegebenenfalls durch Alkylether- und/oder Alkylestergruppen substituiert ist, einem quaternären Organobor-Photoinitiator und ein α-Aminoacetophenon. Das bevorzugte α-Aminoacetophenon ist eine Verbindung gemäß der folgenden Formel (I):
    Figure 00110001
    Mischungen, die Michael-Donoren wie polyfunktionelle Acetoacetate oder -malonate und polyfunktionelle Michael-Akzeptoren wie Verbindungen mit Acryloyl-Funktionalität umfassen, sind als basenkatalysiert härtbares Material geeignet.
  • Solche Mischungen sind im oben erwähnten EP-A 0 882 072 und im oben erwähnten WO 94/28075 detaillierter beschrieben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das basenkatalysiert härtbare Material wenigstens ein Polyisocyanat und wenigstens eine Verbindung, die wenigstens eine Thiolgruppe umfasst. Solche Beschichtungszusammensetzungen sind in WO 01/92362 beschrieben.
  • Die im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden Beschichtungszusammensetzungen können die üblichen Additive und Komponenten wie Lösungsmittel, Füllstoffe, Verlaufshilfsmittel, Emulgatoren, Schaumverhinderungsmittel und Rheologie-Steuerungsmittel, Reduktionsmittel, Antioxidantien, HALS-Stabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Wasserfallen wie Molekularsiebe und absetzverhindernde Mittel umfassen.
  • Das Verfahren ist auch für pigmentierte Beschichtungszusammensetzungen geeignet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die im Verfahren zu verwendende Beschichtungszusammensetzung eine Klarlack- oder Decklack-Zusammensetzung. Wenn die Beschichtungszusammensetzung eine Klarlack-Zusammensetzung ist, ist es besonders bevorzugt, dass der Klarlack eine Schicht in einem mehrschichtigen Lacksystem wie einem Grundlack-Klarlack-System bildet.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auf die Beschichtung eines beliebigen Substrats angewandt werden. Beim Substrat kann es sich beispielsweise um Metall, z.B. Eisen, Stahl und Aluminium, Kunststoff, Holz, Glas, ein synthetisches Material, Papier, Leder oder eine weitere Beschichtungsschicht handeln. Die andere Beschichtungsschicht kann gemäß dem Verfahren der gegenwärtigen Erfindung aufgetragen werden, oder sie kann mittels eines anderen Verfahrens aufgetragen werden.
  • Das Verfahren ist zur Beschichtung von Gegenständen wie Brücken, Pipelines, Industrieanlagen oder -gebäuden, Öl- und Gaseinrichtungen oder Schiffen geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Fertigstellen und Restaurieren von Kraftfahrzeugen und großen Transportfahrzeugen wie Zügen, LKW, Bussen und Flugzeugen besonders geeignet.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung und die folgenden Beispiele weiter erläutert.
  • 1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Spritzpistole (1). Zwei Ausgänge (2) für aktinische Strahlung von zwei Lichtwellenleitern (5) befinden sich außen neben der Sprühdüse (6). Die Ausgänge (2) für aktinische Strahlung und die Sprühdüse (6) sind auf ein zu beschichtendes Substrat (4) gerichtet. Die aktinische Strahlung ist auf den Sprühnebel (3) gerichtet. Die Pfeile (7) bzw. (8) zeigen die Hauptausbreitungsrichtung der aktinischen Strahlung bzw. die Hauptfließrichtung der Beschichtung in der Düse. Die Spritzpistole (1) ist das Modell GTI von DeVilbiss. Die Lichtwellenleiter (5) sind an eine (in 1 nicht dargestellte) UV-Punktquelle angeschlossen.
  • Beispiel 1
  • Eine photoaktivierbare Beschichtungszusammensetzung wurde aus den folgenden Komponenten hergestellt, wobei pbw Gew.-Teile bedeutet:
    Figure 00130001
  • Tolonate® HDT-LV ist ein cyclisches Trimer von Hexamethylendiisocyanat von Rhodia. Byk® 306 ist ein oberflächenaktives Mittel von Byk Chemie.
  • Die Topfzeit der Zusammensetzung betrug 6 h. Die photoaktivierbare Beschichtungszusammensetzung wurde als Klarlack mit der Spritzpistole gemäß 1 aufgesprüht.
  • In einem ersten Experiment wurde die Bestrahlung nur während des Sprühens durchgeführt. Die Trockenzeit der Beschichtung betrug etwa 15 min.
  • In einem zweiten Experiment wurde der frisch aufgesprühte Film nach einem Sprühen für denselben Zeitraum wie während des Sprühen bestrahlt. Die Trockenzeit der Beschichtung betrug etwa 3 min.

Claims (20)

  1. Spritzpistole zum Auftragen einer Beschichtung mit einer Sprühdüse und wenigstens einem Ausgang für aktinische Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgang für aktinische Strahlung außen positioniert ist und der Strahlungsausgang und die Sprühdüse gleichzeitig auf ein zu beschichtendes Substrat richtbar sind.
  2. Spritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Hauptausbreitungsrichtung der aktinischen Strahlung und der Hauptfließrichtung der Beschichtung in der Düse weniger als 90° beträgt.
  3. Spritzpistole nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Hauptausbreitungsrichtung der aktinischen Strahlung und der Hauptfließrichtung der Beschichtung in der Düse weniger als 45° beträgt.
  4. Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strahlungsausgang und die Düse gemeinsam ausrichtbar sind, um eine Überlappung zwischen der aktinischen Strahlung und der Sprühzone der Sprühdüse zu ermöglichen.
  5. Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzpistole eine Druckluft-Spritzpistole ist.
  6. Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzpistole einen Teil eines automatisierten Beschichtungssystems bildet.
  7. Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgang für aktinische Strahlung ein Ausgang für UV-A-Strahlung ist.
  8. Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktinische Strahlung von einer Punktquelle erzeugt wird.
  9. Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ausgang für aktinische Strahlung mittels eines Lichtleiters an eine Quelle für aktinische Strahlung angeschlossen ist.
  10. Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktinische Strahlung von wenigstens einer UV-Licht emittierenden Diode (UV-LED) erzeugt wird.
  11. Spritzpistole nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von UV-LED in einem UV-LED-Array zusammen gruppiert ist.
  12. Verfahren zum Auftragen einer Beschichtung, die wenigstens teilweise durch aktinische Strahlung härtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spritzpistole nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftragen der Beschichtung die frisch aufgetragene Beschichtungsschicht weiter mit aktinischer Strahlung bestrahlt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungszusammensetzung, die wenigstens teilweise mit aktinischer Strahlung härtbar ist, eine Zusammensetzung verwendet wird, die eine photolatente Base und ein basenkatalysiert polymerisierbares oder härtbares Material umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die photolatente Base aus einem 4-(ortho-Nitrophenyl)dihydropyridin, das gegebenenfalls durch Alkylether- und/oder Alkylestergruppen substituiert ist, einem quaternären Organobor-Photoinitiator und einem α-Aminoacetophenon ausgewählt ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das α-Aminoacetophenon die Formel (I)
    Figure 00160001
    hat.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14–16, dadurch gekennzeichnet, dass ein basenkatalysiert härtbares Material, das wenigstens ein Polyisocyanat umfasst, und wenigstens eine Verbindung, die wenigstens eine Thiolgruppe umfasst, verwendet wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungszusammensetzung, die wenigstens teilweise mit aktinischer Strahlung härtbar ist, eine Klarlack- oder eine Decklack-Zusammensetzung ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Klarlack eine Schicht in einem mehrschichtigen Lacksystem bildet.
  20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12–19, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Lackierung oder Reparaturlackierung von Automobilen oder großen Transportfahrzeugen angewandt wird.
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