DE60214478T2

DE60214478T2 - Verfahren zum Anstreichen von Karosserieteilen

Info

Publication number: DE60214478T2
Application number: DE60214478T
Authority: DE
Inventors: Michel Recouvreur
Original assignee: Ranger France SAS
Current assignee: Ranger France SAS
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2022-07-06
Also published as: FR2826883A1; EP1273357B1; FR2826883B1; DE60214478D1; EP1273357A1; ATE338588T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lackieren von Teilen aus Polyesterverbundwerkstoff wie z.B. Kfz-Karosserieteilen.
Stand der Technik
Teile aus Polyesterverbundwerkstoff vom Typ SMC (sheet moulding compound) oder BMC (bulk molding compound) werden wegen ihrer niedrigen Herstellungskosten, ihrer Korrosionsfreiheit und insbesondere ihrer Schlagzähigkeit immer häufiger als Ersatz für Metallteile bei der Herstellung aller Typen von Ausrüstungsteilen verwendet.
Insbesondere auf dem Gebiet des Automobilbaus finden diese Teile, die herkömmlicherweise durch Formen eines Polyesterharzes gebildet werden, das durch Fasern unterschiedlicher Beschaffenheit verstärkt ist, z.B. Anwendung bei der Herstellung von Stoßfängern, Türen, Motorhauben oder Dächern. Gleichwohl kann ihre Verwendung gleich nach dem Formen nicht an einem Fahrzeug ins Auge gefaßt werden, denn diese Polyester-Verbundwerkstoffe weisen im allgemeinen an der Oberfläche Defekte auf, mit denen für diese Teile nach dem Lackieren keine Oberflächenqualität garantiert werden kann, die unter der Bezeichnung Klasse A bekannt ist.
Auch ist derzeit zum Erhalt dieser perfekt glatten Lackierung hoher Qualität bekannt, auf das Material am Ausgang der Form eine Porenschließergrundierung aufzubringen, die geschliffen wird, bevor sie einen Porenfüller (sealer) und dann eine oder mehrere Lackschichten aufnimmt, um die verbleibenden Defekte zu verdecken. Gleichwohl ist dies ein besonders langer (wobei jede Abscheidungsoperation mehr als einige zehn Minuten dauern kann) und kostspieliger Prozeß (er erfordert Schritte des Aushärtens im Ofen). Man kann auch auf das Verfahren zurückgreifen, das unter dem Namen „Beschichtung in der Form (in-mold coating)" bekannt ist und bei dem die Grundierschicht (sogar die Lackschicht) direkt in die Form eingebracht wird, bevor das Teil komplett geformt wird. Leider ist dieses Verfahren auf die Herstellung von Teilen mit einfacher Form beschränkt, da die zu behandelnde Oberfläche insgesamt überzogen werden muß. Zwei weitere Verfahrensbeispiele sind in den Anmeldungen EP 0 575 798 und EP 0 487 323 beschrieben.
Gegenstand und Definition der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schlägt also ein Verfahren zum Lackieren vor, das ein tadelloses Oberflächenaussehen ohne Defekte liefert, ähnlich demjenigen, das an Metallteilen erhalten werden kann. Eine Aufgabe der Erfindung liegt in einem einfachen Verfahren, das bei relativ niedriger Temperatur (insbesondere bei Umgebungstemperatur) und bei Atmosphärendruck durchgeführt werden kann. Eine weitere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das leicht in die herkömmlichen Herstellungsprozesse von industriellen Ausrüstungsteilen und insbesondere von Kraftfahrzeugen integriert werden kann.
Diese Aufgaben sind durch ein Verfahren zum Lackieren von Teilen aus Verbundwerkstoff gelöst, bei dem zunächst das Teil durch eine Ultraviolettstrahlung aktiviert wird, anschließend das genannte Teil mit einer Primärbeschichtung mit geringem Gehalt an organischem Lösungsmittel überzogen wird, dann diese für einige Sekunden einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt wird und schließlich wenigstens eine Lackierschicht auf die der UV-Strahlung ausgesetzte Primärbeschichtung aufgetragen wird. Dieser Verbundwerkstoff ist bevorzugt ein Polyester-Verbundwerkstoff vom Typ SMC LP (Sheet Molding Compound Low Profile).
Dieses Verfahren, das ein UV-Aushärten bei niedriger Temperatur verwendet, ermöglicht, die üblichen thermischen Beanspruchungen (Verformung, Dilatation usw.) zu unterdrücken, welchen die Verbundwerkstoffe bei den Lackierverfahren aus dem Stand der Technik unterworfen sind. Ferner führt die sehr kurze Aushärtungszeit des Verfahrens der Erfindung im Vergleich zu den für die herkömmlichen Aushärtungen im Ofen erforderlichen Zeiten zu einer beachtlichen Steigerung der Produktivität wie der Bearbeitungskapazitäten.
Die Primärbeschichtung mit geringem Gehalt an organischem Lösungsmittel ist vom Acrylpolyestertyp.
Wegen der geringen Viskosität dieses Typs einer Primärbeschichtung läßt sich eine sehr hohe Durchdringungs- und Überzugsrate in dem Verbundwerkstoff erhalten. Ferner verleiht die rasche Vernetzungskinetik der Primärbeschichtung dem Verbundwerkstoff eine perfekte Dichtigkeit sowie eine sehr starke Verminderung der Entgasungsphänomene während oder nach der Abscheidung der Lackschichten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden andeutenden und nicht einschränkenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen; darin zeigen:
1 den ersten Schritt des Verfahrens nach der Erfindung zum Lackieren eines Trägermaterials vom Typ SMC;
2 den zweiten Schritt des Verfahrens nach der Erfindung zum Lackieren eines Trägermaterials vom Typ SMC;
3 den dritten Schritt des Verfahrens nach der Erfindung zum Lackieren eines Trägermaterials vom Typ SMC; und
4 die endgültige Struktur des Werkstoffs.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Die Struktur eines Trägerwerkstoffs 10, auf welchen das Lackierverfahren der Erfindung angewandt wird, ist wie folgt. Dieser Werkstoff ist ein Polyester-Verbundwerkstoff, der sich in unterschiedlichen Formen präsentieren kann, darunter derjenigen eines geformten Werkstoffs in Platten (SMC sheet molding compound). In dieser Kategorie ist insbesondere SMC LP (sheet molding compound low profile) von Interesse, das den Vorteil hat, daß es nach dem Prozeß seiner Herstellung ein gutes Oberflächenaussehen hat, selbst wenn es wie all diese geformten Verbundwerkstoffe natürlich in seiner Struktur und auf Höhe seiner Oberfläche Porositäten (Mikroporen) aufweist, die gasförmige Rückstände dieses Prozesses einschließen können, die potentielle Quellen von Entgasung sind (insbesondere im Falle einer späteren Wiedererwärmung des Trägers).
Gleichwohl läßt sich bemerken, daß die Erfindung zwar bevorzugt auf Werkstoffe vom Typ SMC angewandt wird, sie aber bei anderen Typen von Werkstoffen verwendet werden kann, wie denjenigen, die unter den Bezeichnungen BMC (bulk molding compound), ZMC (Zanella molding compound), DMC (dough molding compound) oder auch TMC (thick molding compound) bekannt sind.
Diese Werkstoffe werden in allen Industrietypen zur Herstellung der verschiedensten Ausrüstungsteile verwendet. Auf dem Automobilgebiet finden sie insbesondere Anwendung bei der Herstellung der Stoßfänger, Türen, Motorhauben oder Dächer der Fahrzeuge, wo sie vorteilhaft die früheren Metallteile ersetzen.
Das Verfahren zum Lackieren von Teilen aus Verbundwerkstoff mit der obengenannten Struktur wird unter Bezug auf 1 bis 4 verdeutlicht.
Weil der Trägerwerkstoff 10 durch eine Vorentfettung von Verunreinigungen befreit worden ist, die sich aus seinem anfänglichen Herstellungsprozeß ergeben, besteht der erste Schritt dieses Verfahrens (1) zunächst darin, ausgehend von einer Wärmequelle mit bestimmter Wellenlänge, Leistung und Oberflächenenergie die Oberfläche dieses Trägers durch eine erste Ultraviolettstrahlung (UV 12) zu aktivieren, um die Haftung der oberen Schichten des Trägers zu vereinfachen, indem seine chemischen Bindungen geöffnet werden, dann, in einem zweiten Schritt (2), die Oberfläche dieses Träges mit einer Primärbeschichtung 14 mit geringem Gehalt an organischem Lösungsmittel (stellt weniger als 50 Massen-% der Primärbeschichtung dar) zu überziehen. Diese Primärbeschichtung, die die Funktion eines Porenschließers erfüllt, ist ein sogenannter Lack „mit hohem Festkörpergehalt", d.h. dessen verbleibende Trockenmasse nach der Beseitigung der Lösungsmittel über 50 % der anfänglichen Masse der Primärbeschichtung liegt. Diese spezifische Zusammensetzung mit geringer Viskosität ermöglicht eine hohe Durchdringungs- und Überzugsrate in den Mikroporen des Trägerwerkstoffs. Dieser Primärbeschichtungstyp ist z.B. unter den Produkten der Familie von Acrylpolyestern der holländischen Firma AKZOVERILAC verfügbar.
Ist die Primärbeschichtung 14 auf dem Träger 10 abgeschieden, dann wird in einem dritten Schritt des Verfahrens der Erfindung (3) zum Aushärten dieser Primärbeschichtung geschritten, indem diese ausgehend von einer Wärmequelle mit bestimmter Wellenlänge, Leistung und Oberflächenenergie die Oberfläche dieses Trägers einer zweiten Ultraviolettstrahlung (UV 16) unterworfen wird. Dieses Aushärten durch UV-Bestrahlung bei niedriger Temperatur und bei Atmosphärendruck ruft in nur einigen Sekunden eine Vernetzung der Primärbeschichtung hervor (d.h. eine Anlagerung untereinander, um ein Netz von Makromolekülen zu formen, das die Primärschichtung bildet), welche ihr Eingreifen in den Träger (Haftung Primärbeschichtung/Träger) fördert. An der Oberfläche sind die Mikroporen des Verbundwerkstoffs, die flüchtige Komponenten aus dem anfänglichen Herstellungsprozeß (gasförmige Rückstände) enthalten hätten können, dann automatisch verstopft, womit die Entgasungsphänomene aus dem Stand der Technik vermieden sind. Es sei bemerkt, und dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung, daß sich durch dieses Aushärten bei niedriger Temperatur ferner die thermischen Beanspruchungen (Dilatation, Verformung usw.) unterdrücken lassen, welche der Trägerwerkstoff gewöhnlich bei den herkömmlichen Verfahren zum Aushärten im Ofen erfährt. Außerdem läßt sich durch die besonders reduzierte Dauer des UV-Aushärungsschritts im Verhältnis zu derjenigen eines herkömmlichen Aushärtens im Ofen, die mehr als einige zehn Minuten erreichen kann, die Produktivität merklich erhöhen.
Der letzte Schritt des Verfahrens (4) besteht dann darin, auf den derart durch die Primärbeschichtung überzogenen Träger eine oder mehrere Lackschichten 18 aufzutragen. Dieser Lack ist bevorzugt ein Zweikomponenten-Polyurethanlack oder auch ein Melamin-Einkomponentenlack „zum Aushärten im Ofen", der durch elektrostatische Zerstäubung je nach dem Lacktyp unter Temperaturbedingungen zwischen 80° und 200° aufgetragen wird. Es sei bemerkt, daß das Auftragen dieser Lackschichten durch die Anwesenheit von leitfähigen Teilchen (Kohlenstoff in Form von Graphit) direkt auf Höhe des Verbundwerkstoffs erleichtert wird.

Claims

Verfahren zum Lackieren von Teilen aus Verbundwerkstoff (10), bei dem zunächst das Teil durch eine Ultraviolettstrahlung (12) aktiviert wird, anschließend das genannte Teil mit einer Primärbeschichtung mit geringem Gehalt an organischem Lösungsmittel (14) überzogen wird, dann diese für einige Sekunden einer Ultraviolettstrahlung (16) ausgesetzt wird und schließlich wenigstens eine Lackierschicht (18) auf die der UV-Strahlung ausgesetzte Primärbeschichtung aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt des Aussetzens der Ultraviolettstrahlung ein Öffnen der chemischen Bindungen des Teils aus Verbundwerkstoff umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt des Aussetzens der Ultraviolettstrahlung ein Aushärten der Primärbeschichtung durch Vernetzung umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff ein Polyester-Verbundwerkstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyester-Verbundwerkstoff vom Typ SMC LP (Sheet Molding Compound Low Profile) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Primärbeschichtung mit geringem Gehalt an organischem Lösungsmittel vom Acryl-Polyestertyp ist.