DE60307116T2

DE60307116T2 - Mehrschichtbeschichtungsverfahren zur erzielung eines erscheinungsbilds mit hoher farbsättigung auf einem fahrzeug

Info

Publication number: DE60307116T2
Application number: DE60307116T
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dutt
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2023-08-07
Also published as: US20040028823A1; WO2004014572A1; AU2003259069A1; ATE333954T1; TW200414939A; CN1675002A; CA2494966A1; DE60307116D1; EP1545800A1; BR0313350A; MX255204B; CA2494966C; KR100996533B1; MXPA05001463A; JP2005535442A; JP4596912B2; KR20050026557A; EP1545800B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung zielt auf ein Verfahren und auf Materialien zum Auftragen einer Mehrlagenbeschichtung über ein Substrat, welches ein Erscheinungsbild mit einer hohen Farbsättigung erreicht. Insbesondere zielt diese Erfindung ab auf ein Verfahren zur Beschichtung von Motorfahrzeugen wie etwa Automobile oder Lastwagen während ihrer Originalanfertigung mit einer Mehrlagenbeschichtung, welche eine ausgezeichnete Farbsättigung erreicht mit einer Farbtiefe und mit einem Glanz, ohne dass dabei die Wetterbeständigkeit geopfert wird.
Karosserien von Automobilen und Lastkraftwagen werden mit mehrfachen Beschichtungslagen behandelt, welche das Erscheinungsbild des Fahrzeuges heraufsetzen und auch einen Schutz gegen Korrosion, Kratzer, Abblätterung, ultraviolettes Licht, sauren Regen und gegen andere Umwelteinwirkungen liefern. Grundbeschichtungs-/Klarbeschichtungs-Endbearbeitungen von Automobilen und Lastkraftwagen sind während der vergangenen zwei Jahrzehnten üblicherweise verwendet worden. Kurauchi et al U.S. Patent 4728543, ausliefert am 1. März 1988, und Benefiel et al U.S. Patent 3639347, ausliefert am 1. Februar 1972, zeigen das Auftragen einer Klarbeschichtung über eine Farbbeschichtung oder über eine Grundbeschichtung in einer "nass-auf-nass"- Auftragung, das heißt die Klarbeschichtung wird aufgetragen, bevor die Grundbeschichtung vollständig ausgehärtet ist.
Der Wunsch nach einer noch einzigartigeren und attraktiveren Farbgestaltung hat die Autoindustrie dazu geführt, ein Verfahren mit Grundbeschichtung/farblich getönter Klarbeschichtung zu verwenden, wobei eine leicht pigmentierte Klarbeschichtung über eine pigmentierte Grundbeschichtung in einer Auftragung nass-auf-nass aufgebracht wird, um eine Endbearbeitung mit einer Automobilqualität und einem Erscheinungsbild mit ausgezeichneter Farbabsättigung, Farbtiefe und Glanz, sowohl für Endbearbeitungen mit einer festen Farbe als auch mit einem besonderen Effekt, zu liefern. Gewöhnlich enthält dieses Verfahren ein Auftragen einer leicht pigmentierten Klarbeschichtung über eine regulär pigmentierte Grundbeschichtung in demselben Farbgebiet, das heißt rot über rot, blau über blau, gelb über gelb, um deutlich die einzelne Farbschattierung der Grundbeschichtung hervorzuheben und um sehr tiefe, saubere, kräftige, hohe Endfarben zu liefern.
Unglücklicherweise lässt die Dauer der Haltbarkeit dieser getönten Klarbeschichtungen viel zu wünschen übrig, da die darin verwendeten Pigmente der Degradierung durch UV ausgesetzt sind. Oft erscheinen nach relativ kurzen Perioden der Aussetzung gegenüber den Bewitterungsbedingungen ein Ausschwitzen, eine Rissbildung und ein Abblättern, was eine kostspielige erneute Endbearbeitung notwendig macht. Verschiedene Ideen sind vorgeschlagen worden, um die Probleme der Haltbarkeit zu lösen. Ein Ansatz setzt höhere Niveaus und verschiedene Arten von UV-Verstärkungsmitteln ein, aber dies hat nur einen begrenzten Erfolg zu verzeichnen gehabt. Ein anderer Ansatz besteht darin, eine zusätzliche Lage einer regulären Klarbeschichtung oben auf die Endbearbeitung der Grundbeschichtung/getönte Klarbeschichtung drauf zu bringen, um mögliche Gewährleistungs- und Garantieansprüche zu vermeiden. Dieser Ansatz erhöht die Fertigungskosten jedoch auf eine dramatische Weise und derselbe führt zu einem Verlust an Produktion, weil das Fahrzeug ein zweites Mal durch die Farbauftragungsprozedur hindurch geschickt werden muss. Zusätzlich zu den vorgenannten Problemen ist auch ein getrenntes Kreislaufsystem für die Farbstoffe erforderlich, um eine getönte Klarbeschichtung in einer Farbauftragungsanlage eines Autoherstellers unterzubringen. Da getönte Klarbeschichtungen nur für eine begrenzte Anzahl von hochwertigen Endfarben verwendet werden und da der Rest des Farbbereiches in einem Verfahren der Grundbeschichtung/Klarbeschichtung immer noch die Auftragung einer regulären, ungetönten Klarbeschichtung erfordert, muss eine Verunreinigung der regulären Klarbeschichtungsstraßen vermieden werden. Redundante Zirkulationssysteme sind daher für die Klarbeschichtung notwendig, was extrem teuer ist und was einen wertvollen Fabrikbodenraum in Anspruch nimmt. Um eine Kreuzkontamination der regulären Klarbeschichtungsstraßen zu vermeiden, schlägt U.S. 2002090461 vor, die Viskosität der Grundbeschichtungszusammensetzung durch ein Verdampfen der flüchtigen Komponenten in der aufgetragenen Farbe zu erhöhen.
Daher besteht immer noch ein Bedarf an einem Verfahren, das in der Lage ist denselben getönten Klarbeschichtungstypus von Farben zu verwirklichen, ohne dass dafür eine getönte Klarbeschichtung eingesetzt wird und das eine gegenseitige Verunreinigung unter de Grundbeschichtungen vermeidet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ausgerichtet auf ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats eines Automobils mit einer mehrlagigen Endbearbeitung aus einer Tripelbeschichtung, um ein Erscheinungsbild mit einer hohen Farbsättigung zu erzielen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Auftragen einer ersten festen Farbe oder einer Grundbeschichtungszusammensetzung einer Effektfarbe auf eine Oberfläche eines Substrats eines Automobils;
(b) danach Auftragen einer zweiten, verschiedenen, durchsichtigen oder halbdurchsichtigen Grundbeschichtungszusammensetzung, welche frei von Flockenpigmenten oder von anderen Effektpigmenten ist;
c) Aussetzen der kombinierten Grundbeschichtungen an einen Zwischentrocknungsschritt;
d) Auftragen einer ungetönten Klarbeschichtungszusammensetzung über die Grundbeschichtungslagen; und
e) gleichzeitiges Härten der drei Beschichtungen der Endbearbeitung in einem einzigen Backvorgang, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Grundbeschichtung aus Grundbeschichtungen auf Wasserbasis bestehen und dass eine jede Grundbeschichtung vernetzte, wässrige Mikrogelpartikel in einer Menge zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent der Bindemittelfeststoffe enthält.

Das Verfahren gemäß dieser Erfindung kann als einen einzigen Durchlauf in einem kontinuierlichen integrierten (in-line) Verfahren zur Farbauftragung betrieben werden oder es kann in einem stationären Verfahren chargenweise arbeiten.
Die vorliegende Erfindung eliminiert die Verwendung von getönten Klarbeschichtungen und die mit denselben verbundenen Probleme, während sie gleichzeitig eine Endbearbeitung liefert, welche sich kennzeichnet durch eine Automobilqualität und ein Erscheinungsbild mit einer hohen Farbsättigung sowie mit einer ausgezeichneten Farbtiefe und dem gewünschten Glanz.
Unter einer aus drei Lagen bestehenden Endbearbeitung versteht man, dass drei verschiedene, aufeinander folgende Beschichtungslagen über dem Substrat aufgetragen sind.
Auch wird, so wie dies hierin verwendet wird, die Farbsättigung gemäß Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A20, Seite 259, bestimmt.
Die beanspruchte Erfindung umfasst ferner Beschichtungsmaterialien und insbesondere Grundbeschichtungszusammensetzungen auf der Basis von Wasser, welche das Verfahren dazu befähigen, in einer kontinuierlichen nass-auf-nass-auf-nass Verfahrensweise durch eine kontinuierliche standardmäßige Beschichtungsstraße für Automobile betrieben zu werden, während gleichzeitig die gegenwärtigen niedrigen Anforderungen bezüglich der Gesamtemission von Lösungsmitteln eingehalten werden, und ein beschichtetes Automobilsubstrat gemäß der vorliegenden Verfahren hergestellt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein allgemeines Flussdiagramm einer Ausführungsform des dreilagigen Auftragungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm in Seitendraufsicht auf das dreilagige Auftragungsverfahren gemäß der 1.
3 ist ein allgemeines Flussdiagramm eines standardmäßigen Auftragungsverfahrens für Grundbeschichtung/Klarbeschichtung.
4 ist ein allgemeines Flussdiagramm eines Auftragungsverfahrens für Grundbeschichtung/getönte Klarbeschichtung nach dem Stand der Technik, welches eine doppelte Behandlung eines Fahrzeuges erfordert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG ZU DEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Auftragung von aus drei Lagen bestehenden Endbearbeitungen auf Substrate von Automobilen während der Originalherstellung derselben. Spezifischer gesehen liefert sie ein Verfahren zum Beschichten der Außenfläche eines Substrats eines Automobils, wie etwa die Karosserie eines Autos oder eines Lastwagens oder die Karosserieteile derselben mit einer aus mehreren Lagen bestehenden Beschichtung, welches die Verwendung von getönten Klarbeschichtungen und die mit diesen verbundenen Problemen aufhebt, während es gleichzeitig eine Endbearbeitung liefert, welche sich durch eine Automobilqualität und durch ein Erscheinungsbild auszeichnet, welches eine hohe Farbsättigung mit einer ausgezeichneten Farbtiefe und dem gewünschten Glanz erzielt, ohne dass dabei die Haltbarkeit und Wetterbeständigkeit geopfert wird. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann in einem chargenweisen oder in einem kontinuierlichen Verfahren betrieben werden. Idealerweise wird es so ausgelegt, das es in bestehenden Anlagen für die Farbauftragung der Grundbeschichtung/Klarbeschichtung betrieben werden kann, etwa auf einer kontinuierlichen integrierten Herstellungsstraße oder in Anlagen mit einem modularen chargenweisen Betrieb, welche in einer Anlage für die Automobilmontage angeordnet sind, ohne dass dabei der Bedarf und die Notwendigkeit bestehen, die Fertigungsstraße neu zu konfigurieren (zum Beispiel, Nebensegmente zu bauen) oder die Geschwindigkeit der Fertigungsstraße zu verlangsamen oder die Zeit für die Farbauftragung zu verlängern.
Dadurch dass man die getönte Klarbeschichtung durch eine reguläre ungetönte Klarbeschichtung ersetzt, werden Probleme der Haltbarkeit und Dauerhaftigkeit jetzt vermieden. Auch gibt es keine Notwendigkeit mehr für eine doppelte Bearbeitung eines Fahrzeuges und für ein spezielles Farbzirkulationssystem zur Klarbeschichtung, da die gewünschte Farbanreicherung jetzt aus einer Zwischenlage der Grundbeschichtung erzielt wird anstelle einer getönten Klarbeschichtung. Im Gegensatz dazu können die bestehenden Farbzirkulationssysteme zur Grundbeschichtung verwendet werden, welche viele Farben aufnehmen können, dies weil die Grundbeschichtungen freier ausgetauscht werden können.
Das Verfahren dieser Erfindung ist geeignet zum Beschichten einer Vielfalt von metallischen und nicht metallischen Substraten in einem chargenweisen oder in einem kontinuierlichen Verfahren. Bei einem chargenweisen Verfahren, welches auch als ein modulares Verfahren bezeichnet wird, bleibt das Substrat während eines jeden Behandlungsschrittes des Verfahrens stationär, wohingegen bei einem kontinuierlichen Verfahren das Substrat sich in einer kontinuierlichen Bewegung entlang der Farbfertigungsstraße in der Art und Weise einer Montagestraße befindet.
Nützliche Substrate, welche gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beschichtet werden können, erstrecken sich auf eine Vielfalt von metallischen und nicht metallischen Substraten wie etwa auf Substrate aus Kunststoff und auf Kombinationen derselben. Nützliche metallische Substrate sind nicht grundierte Substrate oder vorher beschichtete Substrate, kalt gewalzter Stahl, mit Phosphat behandelter Stahl und Stahl, welcher durch Elektroablagerung mit herkömmlichen Primern beschichtet worden ist. Nützliche Kunststoffmaterialien erstrecken sich auf mit Polyester verstärkte Glasfasern, auf die durch Reaktionsspritzgießen geformten Urethane, auf teilweise kristalline Polyamide und dergleichen oder auf Mischungen derselben und deren assoziierte Primer.
Vorzugsweise werden die Substrate, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung beschichtet werden, als Komponenten zum Herstellen von automobilen Fahrzeuge verwendet einschließlich von Autos, Lastwagen und Traktoren, ohne aber auf diese beschränkt zu sein. Die Substrate können irgendeine Form aufweisen, aber gewöhnlich liegen sie in der Form von Karosseriekomponenten für Automobile vor, zum Beispiel als Karosserien, Motorschutzhauben, Türen, Stoßfänger, Prellvorrichtungen und Stossdämpfer und/oder als Innenauskleidungen für Automobilfahrzeuge. Die Erfindung ist am nützlichsten im Zusammenhang mit der Beschichtung von Automobilkarosserien und von Komponenten für dieselben, wenn diese in einer kontinuierlichen Bewegung entlang einer Fertigungsstraße fortbewegt werden.
Vor der Behandlung gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann das Substrat vorher mit einem Primer grundiert oder anderweitig auf eine herkömmliche Art und Weise nach dem Stand der Technik behandelt werden. Die drei hierin eingesetzten, verschiedenen Beschichtungen werden dann nacheinander auf die unten beschriebene Art und Weise über das Substrat aufgetragen.
Die drei verschiedenen Beschichtungszusammensetzungen, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, enthalten: eine erste pigmentierte Grundbeschichtung (Basisbeschichtung), die entweder als eine feste Farbenzusammensetzung oder als eine einen Effekt ergebende Barbenzusammensetzung auf der Grundlage von Flockenpigmenten und/oder von anderen Effektpigmenten formuliert wird; eine zureite durchsichtige oder halbdurchsichtige Grundbeschichtung (Mittelbeschichtung), die vorzugsweise frei von Flockenpigmenten oder von anderen Effektpigmenten ist und die dazu verwendet wird, um die Farbschattierung der ersten Grundbeschichtung anzureichern; und eine reguläre, ungetönte Klarbeschichtung als die Deckbeschichtung. Um die gegenwärtigen Normen für die niedrigen Gesamtemission von Lösungsmitteln zu erfüllen, werden die erste Grundbeschichtung und die zweite Grundbeschichtung vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, aus Zusammensetzungen auf der Basis von Wasser hergestellt und die ungetönte Klarbeschichtung wird hergestellt entweder aus einer Zusammensetzung auf der Basis eines Lösungsmittels, oder auf der Basis von Wasser oder von Pulver.
Spezifischer betrachtet ist die erste Zusammensetzung der Grundbeschichtung (oder Basisbeschichtung), welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, eine pigmentierte Zusammensetzung, welche als eine feste Farbe (einfache Schattierung) oder als eine Effektfarbenbeschichtung einer geeigneten Farbe, eines geeigneten Effekts und wahlweise formuliert werden kann, aber vorzugsweise mit einer Deckkraft. Vorzugsweise wird, wie oben angezeigt, die erste Grundbeschichtung (Effektschattierung oder feste Schattierung) als eine Zusammensetzung auf der Basis von Wasser verwendet, um die gegenwärtigen Anforderungen bezüglich der niedrigen Gesamtemission von Lösungsmitteln zu erfüllen. "Effekt"-Beschichtungen, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind, enthalten im Allgemeinen eine oder mehrere Spezialeffektflocken oder andere Effektpigmente und wahlweise andere gefärbte Pigmente oder Kugeln, welche die gewünschte Farbe, den gewünschten Effekt und wahlweise, aber vorzugsweise eine Deckkraft ergeben. Unter dem Ausdruck "Spezialeffektflocken" sind Pigmentflocken gemeint, welche die Fähigkeit aufweisen, einem Beschichtungsfilm einen sichtbaren Flop oder einen Zweitoneffekt (zum Beispiel, metallischer Effekt oder Perlglanzeffekt) zu verleihen. Die erste eingesetzte Grundbeschichtungszusammensetzung kann auch als eine feste Farbe oder als eine reine Farbschattierungsbeschichtung einer geeigneten Farbe und wahlweise, aber vorzugsweise mit einer Deckkraft formuliert werden. "Reine Schattierungs"- oder "feste Schattierungs"-Beschichtungen, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind, enthalten primär gefärbte Pigmente und weisen keinen sichtbaren Flop oder zweitönigen metallischen Effekt auf.
Die erste Grundbeschichtungszusammensetzung (Effektschattierung oder feste Schattierung) wird vorzugsweise auch als eine vernetzbare Zusammensetzung formuliert, welch letztere Mischungen von einem Film bildenden Material oder einem Bindemittel, einem flüchtigen Material und einem Pigment umfasst. Da die vorliegende Erfindung am nützlichsten im Zusammenhang mit Zusammensetzungen auf der Basis von Wasser ist, enthält das den Film bildende Bindemittel vorzugsweise ein oder mehrere wasserverträgliche Film bildende Materialien wie etwa ein wässriges Mikrogel, ein Polyolpolymer oder Mischungen derselben und ein Vernetzungsmittel wie etwa ein Aminoplastharz.
Geeignete, vernetzte Mikrogele, welche verwendet werden können, um die Grundbeschichtungszusammensetzung herzustellen, enthalten wässrige Dispersionen von vernetzten Polymermikropartikeln, so wie dies offenbart worden ist in dem U.S. Patent von Backhouse Nr. 4403003, veröffentlicht am 6. Sept., 1983, und in dem U.S. Patent von Backhouse Nr. 4539363, veröffentlicht am 3. Sept., 1985, wobei beide Patente durch die Referenznahme mit hierin einbezogen werden. Das Mikrogel enthält vorzugsweise geeignete funktionale Gruppen wie etwa Hydroxygruppen, wodurch sie nach dem Auftragen der Zusammensetzung auf das Substrat mit Hilfe eines Vernetzungsmittels, zum Beispiel eines Aminoharzes, vernetzt werden können.
Das wässrige Polymermikrogel, das für die Verwendung im Rahmen dieser Erfindung geeignet ist, kann aus verschiedenen Typen von vernetzten Polymeren zusammengesetzt werden. Von einem besonderen Interesse für den Zweck dieser Erfindung sind vernetzte Acrylmikrogelpartikel. Die Herstellung solcher Acrylmikrogele kann durch Verfahren ausgeführt werden, welche gut bekannt sind und welche von den Experten auf diesem Gebiet routinemäßig praktiziert werden. Typischerweise bestehen die Mikrogele aus Acryladditionspolymeren, welche hauptsächlich von einem oder von mehreren Alkylacrylaten oder Methacrylaten abgeleitet werden, wahlweise zusammen mit anderen ethylenisch ungesättigten, copolymerisierbaren Monomeren wie Styrol und Vinylester. Geeignete Alkylacrylate oder Methacrylate enthalten, ohne dass dies eine Einschränkung sein würde, Alkylacrylate und Methacrylate, von denen ein jedes 1–18 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe aufweist. Da es für das Polymer erforderlich ist, mit einer internen Vernetzung hergestellt zu werden, kann in den Monomeren, aus denen das Polymer abgeleitet ist, ein kleinerer Anteil eines Monomers enthalten sein, welches polyfunktional ist im Hinblick auf die Polymerisationsreaktion wie etwa Ethylenglycoldimethacrylat, Allylmethacrylat oder Divinylbenzol. Alternativ können in den Monomeren kleinere Anteile von zwei anderen Monomeren enthalten sein, welche Paare von funktionalen Gruppen tragen, welche dazu veranlasst werden können, gegenseitig miteinander entweder während oder nach der Polymerisation zu reagieren, wie etwa ein Epoxy und Carboxyl (wie zum Beispiel in Glycidylmethacrylat und Methacrylsäure), Anhydrid und Hydroxyl oder Isocyanat und Hydroxyl. In den Monomeren befinden sich auch vorzugsweise kleinere Mengen eines Hydroxy enthaltenden Monomers zum Zwecke der Vernetzung nach der Auftragung der Zusammensetzung auf das Substrat, und zwar aus den folgenden Gruppen: Hydroxyalkylacrylate oder -methacrylate und irgendwelche Mischungen aus anderen ethylenisch ungesättigten Hydroxymonomeren.
Saure, funktionale Monomere wie etwa Acrylsäure oder Methacrylsäure werden auch bevorzugt mit in die Monomermischung eingeschlossen, um die vernetzten Mikropartikel in dem wässrigen Dispersionsmedium sterisch zu stabilisieren, indem solche Gruppen durch eine Reaktion mit einer Base wie etwa Dimethylaminoethanol, das in dem wässrigen Medium aufgelöst ist, zu einem geeigneten Salz umgewandelt werden. Alternativ kann die erforderliche Stabilität in dem wässrigen Medium erzielt werden, indem ein Acrylat- oder Methacrylatmonomer verwendet wird, welches basische Gruppen enthält, zum Beispiel Dimethylaminoethylmethacrylat, welche mit einer geeigneten Säure wie etwa Milchsäure neutralisiert werden. Eine Stabilität in dem wässrigen Medium kann auch erzielt werden durch die Verwendung von grenzflächenaktiven Stoffen oder von Makromonomeren, welche wasserlösliche, nichtionische Stabilisierungsmittel enthalten wie etwa Materialien, welche Polyethylenglycolstrukturen enthalten. Unter einem wässrigen Medium ist entweder Wasser alleine gemeint oder Wasser, dem ein mit Wasser vermischbares organisches Co-Lösungsmittel wie etwa ein Alkohol beigemischt ist. Die so hergestellten, vernetzten Mikrogelpartikel werden in kolloidalen Dimensionen geliefert. Die Mikrogelpartikel, welche im Rahmen dieser Erfindung besonders nützlich sind, weisen generell eine kolloidale Größe von etwa 80 bis 400 Nanometer im Durchmesser auf, vorzugsweise von etwa 90 bis 200 Nanometer.
Geeignete Polyole, die nützlich sind für die Herstellung der Grundbeschichtungszusammensetzung, enthalten wasserkompatibles Acryl, Polyester, Polyester, Polyurethan, Polyether oder andere Polyole mit einer Hydroxylzahl von 50–200, so wie sie nach dem Stand der Technik gebräuchlich sind. Geeignete Vernetzungsmaterialien enthalten Aminoplastharze, welche in dem wässrigen Medium der Zusammensetzung löslich oder teilweise löslich sind, wie etwa Kondensate aus Melamin-Formaldehyd und insbesondere Kondensate aus alkyliertem Melamin-Formaldehyd. Andere in Betracht gezogene Vernetzungsmaterialien sind Kondensate aus alkyliertem Harnstoff-Formaldehyd, Kondensate aus Benzoquanamin-Formaldehyd und blockierte Polyisocyanate oder kompatible Mischungen aus irgendwelchen der vorstehend erwähnten Verbindungen. Zusätzliche wasserkompatible, einen Film bildende und/oder vernetzende Polymere können in der Grundbeschichtung, welche bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, enthalten sein. Beispiele erstrecken sich auf wasserkompatible Acrylstoffe, Polyurethan, Epoxidverbindungen oder Mischungen derselben. Alternativ oder zusätzlich zu den oben erwähnten, einen Film bildenden Polymeren können Füllstoffmaterialien, welche einen Film bilden wie etwa Polyetherglycole von geringer Flüchtigkeit, zum Beispiel Polypropylen- und/oder Polyethylenglycol mit niedrigem Molekulargewicht, verwendet werden, um die (Gas-) Einschlüsse und Hohlräume, welche durch die Mikrogelpartikel beim Trocknen entstanden sind, zu füllen und um die physikalischen Eigenschaften des resultierenden Films oder der Endbearbeitung zu verbessern. Diese oligomeren Substanzen können nach der Auftragung der Grundbeschichtungszusammensetzung in ein Polymer von hohem Molekulargewicht umgewandelt werden, indem man sie durch ihre Hydroxylgruppen oder durch andere reaktive Gruppen zu dem vernetzenden Aminoplastharz verbindet.
Die erste Grundbeschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, zusätzlich zu den Spezialeffektpigmenten und den Flocken und/oder anderen wahlweisen Pigmenten, ein wässriges Mikrogel für die Steuerung der Rheologie von etwa 20–80 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40–70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Bindemittelfeststoffe, wie etwa, ohne aber darauf beschränkt zu sein, die wässrigen, vernetzten Acrylmikropartikeldispersionen, so wie sie in dem zuvor erwähnten U.S. Patent 4403003 offenbart worden sind, ein wasserlösliches oder teilweise wasserlösliches Aminoplastharz, vorzugsweise ein methyliertes Melaminformaldehyd von 10–40 Gewichtsprozent, vorzugsweise 15–25 Gewichtsprozent, ein in Wasser dispergierbares Polyesterpolyolharz von etwa 0–40 Gewichtsprozent, eine wässrige Polyurethanpolyoldispersion von 0–30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5–15 Gewichtsprozent, ein wasserlösliches Polyetherfüllmittel von 0–10 Gewichtsprozent, einen wasserlöslichen sauren Katalysator von etwa 0–2 Gewichtsprozent wie etwa, ohne aber darauf beschränkt zu sein, ein flüchtiger aminblockierter Sulfonsäurekatalysator, um eine Melamin- oder eine andere Vernetzungsreaktion zu fördern. Die Zusammensetzung enthält auch 0,1–3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3–1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung, an blattförmigen Silikatpartikeln wie etwa solche, die in dem U.S. Patent 5198490 von Berg et al., das am 30. März 1993 veröffentlicht worden ist, offenbart sind, um dabei zu helfen, die gewünschte Ergiebigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegenüber Schrumpfen und Durchmischen zu ergeben.
Der gesamte Feststoffgehalt der ersten Grundbeschichtungszusammensetzung reicht typischerweise von etwa 10 bis 35 Gewichtsprozent (zum Beispiel, weist eine metallische Beschichtung oder eine Perlenglanzbeschichtung typischerweise 15–30 Gewichtsprozent an Feststoffen auf und eine rote Feststofffarbe typischerweise 25–40 Gewichtsprozent an Feststoffen).
Eine breite Vielfalt von Pigmenten kann in der ersten Grundbeschichtung eingesetzt werden, um die gewünschte Farbe und/oder den gewünschten Effekt und wahlweise eine Deckkraft zu ergeben. Die erste Grundbeschichtung enthält im Allgemeinen eine oder mehrere Spezialeffektflocken und andere Effektpigmente und/oder wahlweise eine oder mehrere Farbpigmente, abhängig davon, ob sie als eine Effektfarbe oder als ein feste Schattierung formuliert wird.
Typische Spezialeffektflocken, welche verwendet werden können, enthalten metallische Flocken wie etwa Aluminiumflocken, Kupferbronzeflocken, Perlglanzflocken (zum Beispiel Mika), unter Vakuum metallisierte Flocken, Glasflocken und dergleichen. Andere Effektpigmente, welche verwendet werden können, enthalten holografische Flocken, Glaskugeln, Mikrotitandioxidpigmente, Graphitan^® Pigmente und höhere Qualitäten an Effektpigmenten einschließlich von zum Beispiel Pigmenten wie Xirallic^®, Colorstream^®, Mearlite^®BBT, Chromaflair^®, Variochrome^® und Helicone^® und dergleichen. Typische Farbpigmente, welche verwendet werden können, enthalten Metalloxide wie etwa Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxide von verschiedenen Farben, Carbon Black und eine breite Vielfalt organischer Farbpigmente wie etwa Chinacridon-Pigmente, Phthalocyanine, Perylen, Azopigmente, Indanthronblau, Carbazole wie etwa Carbazolviolett, Isoindolinone, Isoindolone, Thioindigorot, Benzimidazolinone, Diketo-pyrrolo-pyrrole (DPP) und dergleichen. Wenn die Beschichtung metallische Pigmente enthält, wie etwa Aluminiumflocken, dann können Mittel, welche die Reaktion der Pigmente mit Wasser behindern, hinzugefügt werden. Typische Inhibitoren sind phosphatisierte, organische Materialien wie etwa Phosphorsäure und andere Materialien, wie sie in dem U.S. Patent 4675358 beschrieben worden sind.
Das Verhältnis eines spezifischen Pigmentes zu einem Bindemittel kann in weiten Grenzen variieren, so lange wie es die Farbe, die Wirkung und die Deckkraft wie sie gewünscht sind mit der gewünschten Filmdicke und den Auftragungsfeststoffen liefert. Die Pigmente können in die Grundbeschichtung eingeführt werden, indem man zuerst eine Mahlgrundlage oder eine Pigmentdispersion mit irgendeinem der zuvor erwähnten Polymere bildet, welche in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden, oder mit einem anderen kompatiblen Polymer oder Dispergiermittel, dies durch herkömmliche Techniken wie etwa durch Mischen/Aufschlämmen (zum Beispiel, zu Flocken), durch ein Mischen mit hoher Scherkraft, durch ein Zerkleinern der Medien, durch ein Sandschleifen, durch ein Mahlen mittels einer Kugelmühle, durch eine Attritormahlung in einer Rührwerkskugelmühle oder durch ein Mahlen in einer zwei oder drei Walzen umfassenden Vorrichtung. Die Pigmentdispersion wird dann mit anderen Stoffbestandteilen gemischt, welche in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden.
Die zweite in dieser Erfindung eingesetzte Grundbeschichtung ist so formuliert, dass sie durchsichtig oder halbdurchsichtig ist und unterschiedlich pigmentiert ist im Vergleich zu der ersten Grundbeschichtungszusammensetzung. Die zweite Grundbeschichtung enthält gewöhnlich nur farbige und/oder nicht farbige anorganische und/oder organische Pigmente, vorzugsweise durchsichtige. Unter farblosen Pigmenten sind Pigmente gemeint wie etwa Streckungspigmente, welche der Beschichtung keine Farbe verleihen, ihr aber einen funktionalen Effekt wie etwa eine verbesserte Haftung liefern. Alternativ können Spezialeffektflocken oder Effektpigmente enthalten sein, um die gewünschte Farbe und den gewünschten Effekt zu verleihen. Alternativ kann sie gar keine Pigmente enthalten, welche auch immer. Diese Zwischenlage der Grundbeschichtung wird dazu verwendet, die Farbschattierung der ersten Grundbeschichtung anzureichern oder zu vergrößern, ohne die Verwendung einer getönten Klarbeschichtung und aller von derselben ausgehenden Probleme. Am meisten bevorzugt man es, wenn die zweite Grundbeschichtung eine pigmentierte Zusammensetzung ist und in demselben Farbbereich liegt (zum Beispiel, rot über rot, blau über blau, gelb über gelb usw.) wie die erste Grundbeschichtung, um die erhöhte Farbsättigung und Tiefe des Farbeffektes zu liefern. Alternativ kann die zweite Grundbeschichtung in einem verschiedenen Farbbereich formuliert werden (zum Beispiel, rot über silberfarben, gelb über blau usw.) für einen verschiedenen Farbeffekt.
Die zweite Grundbeschichtung wird auch als eine Formulierung auf der Basis von Wasser formuliert und es kann irgendeines der oben für die Verwendung in der ersten Grundbeschichtung aufgelisteten Ingredienzien auch in der zweiten Grundbeschichtung enthalten sein, dabei gewöhnlich mit Ausnahme der Spezialeffektflocken. Die zweite, verschieden pigmentierte, durchsichtige Grundbeschichtung enthält, bezogen auf das Gewicht der Bindemittelfeststoffe, gemäß der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zu den wahlweisen Farbpigmenten, ein wässriges Mikrogel für die Steuerung der Rheologie von etwa 20–80 Gewichtsprozent, vorzugsweise 50–70 Gewichtsprozent, ein wasserlösliches oder teilweise wasserlösliches Aminoplastharz, vorzugsweise ein methyliertes Melaminformaldehyd von etwa 10–40 Gewichtsprozent, vorzugsweise 15–25 Gewichtsprozent, ein in Wasser dispergierbares Polyesterpolyolharz von etwa 0–40 Gewichtsprozent, eine wässrige Polyurethanpolyoldispersion von etwa 0–30 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5–15 Gewichtsprozent, ein wasserlösliches Polyetherfüllmittel von 0–10 Gewichtsprozent, einen blockierten sauren Katalysator von etwa 0–2 Gewichtsprozent wie etwa, ohne aber darauf beschränkt zu sein, ein aminblockierter Sulfonsäurekatalysator, um eine Melamin- oder eine andere Vernetzungsreaktion zu fördern. Die Zusammensetzung enthält auch 0,1–3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,3–1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der gesamten Zusammensetzung, blattförmige Silikatpartikel, um dabei zu helfen, die gewünschte Ergiebigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegenüber Schrumpfen und Durchmischen zu ergeben.
Der gesamte Gehalt an Feststoffen der zweiten Grundbeschichtungszusammensetzung liegt typischerweise in dem Bereich von etwa 15 bis 40 Gewichtsprozent (zum Beispiel, eine farbige, durchsichtige Grundbeschichtung weist typischerweise 20–30 Gewichtsprozent Feststoffe auf).
Beide im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzte Grundbeschichtungszusammensetzungen können auch andere herkömmliche Zusatzstoffe der Formulierung enthalten wie etwa Benetzungshilfsmittel, grenzflächenaktive Stoffe, Antischaummittel, UV Verstärker und Hilfsmittel zur Steuerung der Rheologie wie etwa geschwärztes Siliziumdioxid, schwellende Alkaliemulsionen, damit verbundene Verdickungsmittel oder wasserkompatible Zellulosestoffe.
Beide in dieser Erfindung eingesetzte Grundbeschichtungszusammensetzungen enthalten auch flüchtige Materialien. Für Grundbeschichtungen auf der Basis von Wasser, welche man bevorzugt, enthalten die flüchtigen Materialien allgemein Wasser alleine oder Wasser, dem herkömmliche, mit Wasser vermischbare, organische Lösungsmittel und Verdünnungsmittel beigemischt sind, um die oben erwähnten Polymere zu dispergieren und/oder zu verdünnen und um eine Formulierung und eine Sprayauftragung zu ermöglichen. Typische, mit Wasser vermischbare organische Co-Lösungsmittel und Verdünnungsmittel enthalten Toluol, Xylol, Butylacetat, Aceton, Methylisobutylketon, Methylethylketon, Methanol, Isopropanol, Butanol, Butoxyethanol, Hexan, Aceton, Ethylenglycol, Monoethylether, VM und P Naphtha, mineralische Spirituosen, Heptan und andere aliphatische, cycloaliphatische, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Ether und Ketone und dergleichen. In einer typischen Grundbeschichtung dieser Erfindung wird jedoch Wasser als das Hauptverdünnungsmittel verwendet. Amine wie etwa Alkanolamine können auch als ein Verdünnungsmittel verwendet werden. Für zusätzliche Beispiele der verschiedenen Stoffbestandteile, welche für die Verwendung in den hierin eingesetzten Grundbeschichtungszusammensetzungen auf der Basis von Wasser ausgewählt werden können, kann Bezug genommen werden auf irgendeines der zuvor erwähnten U.S. Patente 4403003, 4539363 und 5198490, welche alle vorher durch die Referenznahme mit hierin eingebunden worden sind.
Die Art und Natur der in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzten Zusammensetzung ist in keiner Weise kritisch. Vorzugsweise verwendet man eine ungetönte, durchsichtige Klarbeschichtung. Unter ungetönt ist gemeint, dass die Klarbeschichtung keine Pigmente enthält. Irgendeine aus der breiten Vielfalt der im Handel erhältlichen Klarbeschichtungen für Automobile kann in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, einschließlich solcher, welche aus einer Klarbeschichtung auf der Basis von Standardlösungsmitteln, Wasser oder Pulver bestehen. Klarbeschichtungen auf der Basis von Lösungsmitteln mit hohen Feststoffen, welche einen geringen VOC-Wert aufweisen (VOC = volatile organic component = flüchtige, organische Komponente) und welche die gegenwärtigen Umweltemissionsvorschriften erfüllen, werden im Allgemeinen bevorzugt. Typische, nützliche Klarbeschichtungen auf der Basis von Lösungsmitteln enthalten, ohne aber darauf beschränkt zu sein, 2K (zwei Komponenten) Systeme aus Polyolpolymeren, welche mit Isocyanat vernetzt sind, und 1K Systeme aus Acrylpolyol, welche mit Melamin vernetzt sind, oder 1K Acrylosilan-Systeme in Kombination mit Polyol und Melamin. Epoxysäure-Klarbeschichtungssysteme können auch verwendet werden. Solche Endbearbeitungen können Automobile und Lastwagen mit einer spiegelähnlichen, äußeren Endbearbeitung mit einem attraktiven, ästhetischen Erscheinungsbild liefern, einschließlich eines hohen Glanzes und einer DOI (distinctness of image = Unterscheidbarkeit des Bildes). Geeignete 1K Acrylosilan-Klarbeschichtungssysteme auf der Basis von Lösungsmitteln, welche in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind in dem U.S. Patent 5162426 offenbart worden, welches hierdurch durch Referenznahme mit eingebunden wird. Geeignete 1K Acryl/Melamin-Klarbeschichtungssysteme auf der Basis von Lösungsmitteln sind in dem U.S. Patent 4591533 offenbart worden, welches hierdurch durch Referenznahme mit eingebunden wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die drei oben beschriebenen Beschichtungszusammensetzungen durch herkömmliche Techniken aufgetragen werden wie etwa durch Sprühen, elektrostatisches Sprühen und mittels schnell drehender elektrostatischer Rotationssprüher und dergleichen, aber die Auftragung ist nicht auf diese Techniken beschränkt. Die bevorzugten Techniken zum Auftragen aller drei Beschichtungen sind Sprühzerstäubung mit Luft, mit oder ohne elektrostatischer Verstärkung, und Verfahren mittels schnell drehender elektrostatischer Rotationssprüher, da diese Techniken typischerweise in einem kontinuierlichen Verfahren zur Farbauftragung eingesetzt werden.
Bezieht man sich jetzt auf die Zeichnungen, so wird in 1 ein Flussdiagramm eines mehrstufigen, aus drei Lagen bestehenden Verfahrens zum Beschichten eines Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Die vorliegende Erfindung wird jetzt allgemein diskutiert in dem Zusammenhang mit der Beschichtung eines Substrats eines Automobils in einer kontinuierlichen Bewegung entlang einer kontinuierlichen Standard-Beschichtungsstraße für Automobile mit Grundbeschichtungen auf der Basis von Wasser und Klarbeschichtungen auf der Basis von Lösungsmitteln mit hohen Feststoffen. Ein Experte auf diesem Gebiet wird es verstehen, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch nützlich ist in anderen Typen von kontinuierlichen oder chargenweise ablaufenden Verfahren und mit anderen Typen von Systemen zur Grundbeschichtung und Klarbeschichtung.
Vor der Behandlung gemäß dem Verfahren dieser Erfindung kann das Automobilsubstrat 10 vorher mit einem Primer grundiert oder anderweitig behandelt werden, so wie es nach dem Stand der Technik gebräuchlich ist. In dem ersten Bearbeitungsschritt 12 des Verfahrens, so wie es in der 1 gezeigt ist, wird dann die erste flüssige Zusammensetzung zur Grundbeschichtung oder Basisbeschichtung auf der Basis von Wasser auf die Oberfläche des mit einem Primer versehenen Automobilsubstrats aufgetragen (wie etwa auf die in der 2 gezeigte Automobilkarosserie), vorzugsweise über eine Beschichtung durch Elektroablagerung oder über einen Grundierungsoberflächenlack. Die erste flüssige Grundbeschichtung kann in diesem Schritt auf die Oberfläche des Substrats durch irgendein geeignetes Beschichtungsverfahren, welches einem Experten auf diesem Gebiet gut bekannt ist, aufgetragen werden, wie etwa durch irgendeine der oben beschriebenen Techniken. Das Verfahren und die Vorrichtung zum Auftragen der flüssigen Grundbeschichtungszusammensetzung auf das Substrat werden teilweise bestimmt durch die Konfiguration und durch den Typ des Substratmaterials.
Nach der Auftragung der ersten Grundbeschichtungslage (Effekt- oder feste Schattierung) umfasst das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen zweiten Schritt 14 eines direkten Auftragens der zweiten, flüssigen, durchsichtigen Grundbeschichtungszusammensetzung auf der Basis von Wasser (mittlere Beschichtung) über die erste Grundbeschichtungszusammensetzung auf der Basis von Wasser, wenn das Fahrzeug auf der Montagestraße weiter bewegt wird, dies mittels einer nass-auf-nass Auftragung, das heißt die zweite Grundbeschichtung wird auf die erste Grundbeschichtung aufgetragen ohne ein Härten oder ohne ein vollständiges Trocknen der ersten Grundbeschichtung. Die zweite, flüssige Grundbeschichtung kann in diesem Schritt durch irgendein geeignetes Beschichtungsverfahren, welches den Experten auf diesem Gebiet bekannt ist, aufgetragen werden, wie etwa durch irgendeine der oben beschriebenen Techniken. Bei dem vorliegenden Verfahren wird die zweite Grundbeschichtung innerhalb einer Zeitdauer von etwa 30 Sekunden bis 5 Minuten von der ersten Grundbeschichtungsauftragung aufgetragen, vorzugsweise innerhalb einer Zeitdauer von etwa 2–4 Minuten von der Auftragung, was die typische Verweilzeit bei einem herkömmlichen Grundbeschichtungssprühsystem ist, sowohl für die Grundbeschichtungs- als auch für die Klarbeschichtungssysteme.
Daher ist, anders als bei herkömmlichen dreilagigen Beschichtungsverfahren, welche das Auftragen von zwei verschiedenen Typen von Grundbeschichtungen auf der Basis von Wasser implizieren, kein Zwischen-Trocknungsschritt oder -Backen notwendig vor dem Aufragen einer nachfolgenden Grundbeschichtung über dieselben. Dies ermöglicht es das vorliegende Verfahren in einem einzigen Durchgang in bestehenden Anlagen für die Grundbeschichtung/Klarlackauftragung zu betreiben, ohne die Notwendigkeit die Fertigungsstraße für die Farbauftragung neu zu konfigurieren (zum Beispiel, Nebensegmente zu bauen) oder die Farbauftragung zu verlangsamen oder die Zeit für die Farbauftragung zu verlängern.
Um zu demonstrieren, wie die vorliegende Erfindung in bestehenden Fertigungsstraßen zur Farbauftragung der Grundbeschichtung/Klarbeschichtung bei Fahrzeugen betrieben werden kann, wird eine herkömmliche, in einem einzigen Durchgang betriebene, kontinuierliche Farbauftragungsanwendung für die Grundbeschichtung/Klarbeschichtung in der 3 gezeigt. Bei diesem Verfahren wird ein Automobilstahlpaneel oder ein Substrat aus Plastik 10, welches vorher mit einem Primer grundiert oder anderweitig behandelt worden sein kann, so wie dies nach dem Stand der Technik üblich ist, zu einem Auftragungsbereich für die kontinuierliche in-line Grundbeschichtung/Klarbeschichtung bewegt. Eine Grundbeschichtungsfarbe wird zuerst auf die Oberfläche des Substrats aufgetragen, typischerweise in den zwei Stufen 22, 24, welche um 30–300 Sekunden zwischen der ersten und zweiten Beschichtung getrennt sind. Typische Grundbeschichtungen umfassen eine Mischung von Pigmenten, welche Spezialeffektflockenpigmente, Bindemittelpolymere, welche einen Film bilden, und wahlweise Vernetzungsmittel und andere Zusatzstoffe und Lösungsmittel enthalten können, welche für die Auftragung erforderlich sind. Wenn die Grundbeschichtungen Systeme auf der Basis von Wasser sind, so wie es nach dem Stand der Technik üblich ist, dann ist es auch notwendig, über einen erzwungenen Trocknungsschritt 26 zu verfügen für das Entfernen von einem gewissen Anteil Wasser und irgendeinem anderen, organischen, flüssigen Verdünnungsmittel, welches darin enthalten ist, bevor die Klarbeschichtung in dem nächsten Schritt 28 aufgetragen wird. Eine Klarbeschichtung wird dann auf die halb getrocknete, pigmentierte Grundbeschichtung aufgetragen. Dies wird gewöhnlich als ein nass-auf-nass Verfahren bezeichnet, weil die Grundbeschichtung vor der Auftragung der Klarbeschichtung nicht vollständig getrocknet oder gehärtet ist. Das beschichtete Substrat wird dann in dem Schritt 30 unter Standardbedingungen gebacken, um gleichzeitig die Grundbeschichtungszusammensetzung und die Klarbeschichtungszusammensetzung auf der Oberfläche zu härten und um eine Endbearbeitung von der Qualität und dem Erscheinungsbild für Automobile herzustellen.
In der vorliegenden Erfindung müssen, um eine nass-auf-nass Auftragung der zwei verschiedenen Grundbeschichtungslagen auf der Basis von Wasser zu ermöglichen und um somit in einem einzigen Durchlauf ein kontinuierliches Bearbeiten der aus drei Lagen bestehenden Endbearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung bestehender, kontinuierlicher Fertigungsstraßen für die Farbauftragung von Grundbeschichtung/Klarbeschichtung zu ermöglichen, die erste und die zweite Grundbeschichtung der vorliegenden Erfindung so formuliert werden, dass sie eine akzeptable Ergiebigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegenüber Schrumpfen und Durchmischen aufweisen nach etwa 30 Sekunden bis 5 Minuten bei Umgebungsbedingungen zwischen den Beschichtungen, vorzugsweise 1 bis 4 Minuten bei Umgebungsbedingungen. Dadurch dass man die Geschwindigkeit steuert, bei welcher die Grundbeschichtungen auf der Basis von Wasser ihre Ergiebigkeit erreichen können, kann das vorliegende Verfahren den Vorteil der zwei existierenden Grundbeschichtungsstationen in Anspruch nehmen, welche man in bestehenden, kontinuierlichen Fertigungsstraßen zur Farbauftragung der Grundbeschichtung/Klarbeschichtung findet (normalerweise werden diese dazu verwendet, um dieselbe Grundbeschichtung in zwei um 30–300 Sekunden zeitlich voneinander getrennten Schritten aufzutragen), ohne die Notwendigkeit die Fertigungsstraße neu zu konfigurieren. Dies ermöglicht wiederum eine nass-auf-nass-auf-nass Bearbeitung der gesamten aus drei Lagen bestehenden Endbearbeitung in einem einzigen Durchgang vorzunehmen, ohne dass dabei eine gute Steuerung der Orientierung der Flocken- oder Effektpigmente geopfert wird und ohne dass dabei der Spezialfarbeneffekt (das heißt Sättigung, Tiefe der Farbe, Glanz und Klarheit, Flop) oder die Gleichmäßigkeit der Farbe der gesamten Endbearbeitung beeinträchtigt wird. Wenn es aber gewünscht ist, die Fertigungsstraße neu zu konfigurieren und die Zeit für die Farbauftragung auszudehnen, dann kann natürlich, so wie dies unten beschrieben wird, eine Trocknungszone zwischen den zwei Auftragungszonen der Grundbeschichtung eingerichtet werden, obwohl dieses für die meisten Automobilhersteller unerwünscht sein würde.
Weiterhin, da die gewünschte Farbanreicherung und ein getönter Farbstil für die Klarbeschichtung jetzt aus der zweiten Grundbeschichtungslage erzielt wird, ohne die Verwendung einer getönten Klarbeschichtung, besteht keine Notwendigkeit, das Fahrzeug ein zweites Mal durch das Verfahren zur Farbauftragung hindurchzuschicken, wie dies bei dem herkömmlichen Auftragungsverfahren der Grundbeschichtung/getönten Klarbeschichtung vorgeschlagen worden ist, welches in der 4 dargestellt ist. Eine doppelte Bearbeitung des Fahrzeugs und ein Produktionsverlust können jetzt vermieden werden.
Nach dem Auftragen der zweiten Grundbeschichtung enthält das Verfahren der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als einen dritten Schritt 16 eine Vornahme eines Trocknungsschritts an den kombinierten Grundbeschichtungslagen, um mindestens einen Teil der flüchtigen Materialien aus den flüssigen Beschichtungszusammensetzungen zu verdampfen und um die Grundbeschichtungen auf dem Substrat zu stabilisieren. Unter dem Begriff stabilisieren ist gemeint, dass die Grundbeschichtung nicht durch Luftströme, welche an der Oberfläche der Grundbeschichtung vorbei blasen können, gestört oder beschädigt (wellenförmig oder gekräuselt) wird. Die Verflüchtigung oder Verdampfung der flüchtigen Stoffe aus der Grundbeschichtung kann an der freien Luft durchgeführt werden, sie wird aber vorzugsweise in einer Zwangstrocknungskammer ("Tunnel") durchgeführt, so wie dies in der 2 gezeigt ist, in welcher die erhitzte Luft (40–100°C) oder die dehydrierte Luft mit einer geringen Geschwindigkeit zirkuliert, um die Verunreinigung mit den von der Luft transportierten Schwebstoffen zu minimieren.
Dieser Schritt wird gewöhnlich als Blitztrocknungsschritt bezeichnet. Die Automobilkarosserie wird an den Eingang zu der Trocknungskammer gestellt und langsam durch dieselbe hindurch bewegt, auf die Art und Weise wie bei einer Montagestraße, mit einer Geschwindigkeit, welche die Verflüchtigung der Grundbeschichtungen ermöglicht, so wie dies oben bereits diskutiert worden ist. Die Geschwindigkeit, mit welcher das Auto durch die Trocknungskammer hindurchbewegt wird, hängt teilweise von der Länge und von der Konfiguration der Trocknungskammer ab. Insgesamt kann dieser Zwischentrocknungsschritt des während einer Zeitdauer von 30 Sekunden bis 10 Minuten andauern, obwohl in normalen Montageanlagen dieser Schritt eine Zeit von etwa 2–5 Minuten in Anspruch nehmen sollte.
Die trockene Grundbeschichtung, welche auf der Oberfläche der Automobilkarosserie gebildet worden ist, wird ausreichend getrocknet, um eine Auftragung der Klardeckschicht derart zu ermöglichen, dass die Qualität der Deckschicht nicht nachteilig durch ein weiteres Trocknen der Grundbeschichtung beeinflusst wird. Vorzugsweise bilden die getrockneten Grundbeschichtungen nach der Auftragung auf die Oberfläche des Substrats einen mehrlagigen Film, welcher im Wesentlichen nicht vernetzt ist, das heißt nicht auf eine Temperatur erhitzt wird, welche ausreicht, um eine deutliche Vernetzung auszulösen, und es gibt im Wesentlichen keine chemische Reaktion zwischen den einen Film bildenden Polymeren und dem Vernetzungsmaterial in denselben. Wenn zu viel Wasser vorhanden ist, dann kann die Deckschicht während des Trocknens der Deckschicht aufspalten, Blasen bilden oder abspringen und abplatzen, weil Wasserdampf aus der Grundbeschichtung versucht, sich durch die Deckschicht hindurchzubewegen.
Bezieht man sich erneut auf die 1 und 2, so umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung einen nächsten Schritt 18 zum Auftragen einer Deckbeschichtungszusammensetzung, welche flüssig ist oder aus einem klaren Pulver besteht und welche ungetönt und durchsichtig ist, über den getrockneten Verbund aus Grundbeschichtungslagen. Die Klarbeschichtung kann durch irgendeines der oben beschriebenen Verfahren aufgetragen werden. Mit den flüssigen Klarbeschichtungen ist es besonders in der Automobilindustrie üblich geworden, die Klardeckschicht mittels einer nass-auf-nass Auftragung über eine Grundbeschichtung aufzutragen, das heißt die Deckschicht wird auf die Grundbeschichtung aufgetragen ohne ein Härten oder ohne ein vollständiges Trocknen der Grundbeschichtung. Wie oben angegeben, wird die Klarbeschichtung vorzugsweise über eine Grundbeschichtung aufgetragen, welche getrocknet worden ist, vorzugsweise mittels einer Blitztrocknung während einer kurzen Zeitdauer, bevor die Klarbeschichtung aufgetragen wird. Dies wird gewöhnlich noch als ein nass-auf-nass Verfahren bezeichnet, weil die Grundbeschichtung nicht vollständig getrocknet oder gehärtet wird. Die Grundbeschichtung kann, obwohl dies weniger bevorzugt wird, gehärtet werden, wenn dies erwünscht ist, bevor die flüssige Klarbeschichtung aufgetragen wird.
Im Anschluss an die Auftragung der Klarbeschichtung umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung vorzugsweise einen Härtungsschritt 20, in welchem das beschichtete Substrat während einer vorherbestimmten Zeitdauer erwärmt wird, um ein gleichzeitiges Härten der Grundbeschichtung und der Klarbeschichtung zu ermöglichen. Der Härtungsschritt kann durchgeführt werden unter Verwendung einer Konvektionstrocknung mit heißer Luft, einer Infrarotstrahlung oder einer Kombination derselben. Die aus dem Dreilagenverbund bestehende Beschichtungszusammensetzung wird vorzugsweise bei 100–150°C während einer Zeitdauer von etwa 15 bis 30 Minuten gebacken, um eine gehärtete, aus drei Lagen bestehende Endbearbeitung auf dem Substrat herzustellen. So wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Begriff "gehärtet", dass die vernetzbaren Komponenten der Beschichtungen im Wesentlichen vernetzt sind. Unter dem Begriff "im Wesentlichen vernetzt" ist gemeint, dass, obwohl mindestens der größte Umfang der Vernetzung stattgefunden hat, eine weitere Vernetzung im weiteren Zeitablauf noch eintreten kann.
Das Verfahren der Erfindung kann auch einen nachfolgenden Kühlungsschritt (nicht gezeigt) aufweisen, um die aus drei Lagen bestehende Endbearbeitung auf die Umgebungstemperaturen abzukühlen, bevor das Fahrzeug während seiner Herstellung weiter bearbeitet wird.
Die Dicke des getrockneten und gehärteten, aus drei Lagen bestehenden Endbearbeitungsverbundes beträgt im Allgemeinen etwa 40–150 μm (1,5–6 mils) und vorzugsweise 60–100 μm (2,5–4 mils). Die Grundbeschichtungen und die Klarbeschichtung werden vorzugsweise so aufgetragen, dass sie eine Dicke von etwa 3,0–40 μm (0,1–1,6 mils) bzw. von 25–75 μm (1,0–3,0 mils) aufweisen.
Die folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung. Alle Teile und Prozentangaben beziehen sich auf eine Gewichtsbasis, es sei denn, es wird etwas anderes angegeben.
BEISPIEL 1: HERSTELLUNG EINER GRUNDBESCHICHTUNG
Die folgenden Vormischungen werden zubereitet.
A. HERSTELLUNG EINER DISPERSION EINES GELBEN EISENOXIDPIGMENTES
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 38,0 g deionisiertem Wasser, 1,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 30,5 g Butoxyethanol, 7,5 g Cymel^® 303 (alkyliertes Melaminformaldehydharz), 2,0 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 1,0 g Surfynol^® 104 (grenzflächenaktiver Stoff). Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 20,0 g von Bayferrox^® 3910 (gelbes Eisenoxid) werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird alsdann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist.
B. HERSTELLUNG EINER DISPERSION EINES ROTEN EISENOXIDPIGMENTES
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 7,0 g deionisiertem Wasser, 10,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 10,0 g Butoxyethanol, 7,0 g Cymel^® 303, 0,5 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 1,0 g Surfynol^® 104. Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 40,0 g von Bayferrox^® 130M (rotes Eisenoxid) werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird alsdann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist, bevor sie durch Zugabe einer Absetzlösung stabilisiert wird, welche 10,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie oben beschrieben) und 14,5 g deionisiertes Wasser enthält.
C. HERSTELLUNG EINES EFFEKTPIGMENTKONZENTRATS (XIRALLIC^®, FLOCKENPIGMENT)
15,0 g Butoxyethanol werden mit 10,0 g deionisiertem Wasser gemischt und dann werden 17,0 g Xirallic^® Radiant Red SW unter Umrühren hinzugefügt. Diese Aufschlämmung wird unter einer Rührbewegung gehalten, während 50,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie oben unter A. beschrieben) hinzu gegeben werden. Diese Mischung wird so lange umgerührt, bis eine homogene, weiche Aufschlämmung erzeugt ist, dies vor der abschließenden Zugabe von 0,3 g einer 10% Dimethylethanolaminlösung und von 7,7 g deionisiertem Wasser.
D. HERSTELLUNG EINES EFFEKTPIGMENTKONZENTRATS (IRIODIN^®, MIKAFLOCKE)
15,0 g Butoxyethanol werden mit 10,0 g deionisiertem Wasser gemischt und dann werden 17,0 g Iriodin^® 9524 SW unter Umrühren hinzugefügt. Diese Aufschlämmung wird unter einer Rührbewegung gehalten, während 50,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie oben unter A. beschrieben) hinzu gegeben werden. Diese Mischung wird so lange umgerührt, bis eine homogene, weiche Aufschlämmung erzeugt ist, dies vor der abschließenden Zugabe von 0,3 g einer 10% Dimethylethanolaminlösung und von 7,7 g deionisiertem Wasser.
E. HERSTELLUNG EINER IRGAZIN^® ROTPIGMENTDISPERSION
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 61,6 g deionisiertem Wasser, 5,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 5,0 g Butoxyethanol, 5,0 g Cymel^® 303, 2,5 g Solsperse^® 20000 (Dispersant), 0,4 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 0,5 g Surfynol^® 104. Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 20,0 g von Irgazin^® Red (Rot) DPP BO werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird dann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist.
F. HERSTELLUNG EINER CINQUASIA^® MAGENTAPIGMENTDISPERSION
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 55,3 g deionisiertem Wasser, 10,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 18,0 g Butoxyethanol, 8,0 g Cymel^® 303, 2,0 g Solsperse^® 20000, 0,2 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 0,5 g Surfynol^® 104. Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 6,0 g von Cinquasia^® Magenta RV 6843 werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird dann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist.
G. HERSTELLUNG EINER PALIOGEN^® ROTPIGMENTDISPERSION
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 46,3 g deionisiertem Wasser, 15,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 20,0 g Butoxyethanol, 8,0 g Cymel^® 303, 2,0 g Solsperse^® 20000, 0,2 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 0,5 g Surfynol^® 104. Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 8,0 g von Paliogen^® Red (Rot) L 3885 werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird dann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist.
H. HERSTELLUNG EINER IRGACOLOR^® GELBPIGMENTDISPERSION
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 50,5 g deionisiertem Wasser, 5,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 5,0 g Butoxyethanol, 5,0 g Cymel^® 303, 2,5 g Solsperse^® 20000, 1,0 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 1,0 g Surfynol^® 104. Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 30,0 g von Irgacolor^® Yellow (Gelb) 3 GLM werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird dann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist.
I. HERSTELLUNG EINER CARBON BLACK-PIGMENTDISPERSION
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 35,5 g deionisiertem Wasser, 10,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 20,0 g Butoxyethanol, 15,0 g Cymel^® 303, 5,0 g Solsperse^® 20000, 7,0 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 0,5 g Surfynol^® 104. Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 7,0 g von Carbon Black FW 200^® werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird dann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist.
J. HERSTELLUNG EINER CROMOPHTAL^® ROTPIGMENTDISPERSION
Die folgende Pigmentaufschlämmung wird hergestellt mit: 53,5 g deionisiertem Wasser, 5,0 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie in dem U.S. Patent 4403003, Beispiel 4 beschrieben), 20,0 g Butoxyethanol, 8,0 g Cymel^® 303, 2,0 g Solsperse^® 20000, 1,0 g von 10% Dimethylethanolaminlösung und 0,5 g Surfynol^® 104. Die obigen Komponenten werden zusammengemischt, 10,0 g von Cromophtal^® Red (Rot) A2B werden hinzu gegeben und die daraus resultierende Aufschlämmung wird dann unter Verwendung eines Cowles Rührers vordispergiert. Die Mischung wird dann in einer horizontalen Kugelmühle so lange zermahlen und zerkleinert, bis die gewünschte Partikelgröße von kleiner als 0,5 Mikron erreicht ist.
K. HERSTELLUNG EINER RHEOLOGIEBASIS
Aus dem Folgenden wird eine homogene Mischung hergestellt, indem das Folgende zusammengemischt und umgerührt wird: 47,5 g einer Acrylmikrogeldispersion (so wie oben unter A. beschrieben), 2,0 g Butoxyethanol und 0,5 g Surfynol 104. 50.0 g einer 3% Laponite^® RD (Schichtsilikat) Lösung in deionisiertem Wasser werden unter Umrühren hinzu gegeben und homogenisiert und dispergiert unter Verwendung einer horizontalen Kugelmühle.
BEISPIEL 2: HERSTELLUNG EINER GRUNDBESCHICHTUNGS-(EINE "ERSTE LAGE = 1 ST LAYER")ZUSAMMENSETZUNG EINER ROTEN EFFEKTFARBE AUF DER BASIS VON WASSER
Eine Grundbeschichtungszusammensetzung einer roten Effektfarbe auf der Basis von Wasser wird hergestellt, indem die folgenden Stoffbestandteile unter einer konstanten Umrührung in der folgenden, angegebenen Reihenfolge zusammengemischt werden: eine Acrylmikrogeldispersion, so wie oben in (1, A.) beschrieben, – 15,7 Teile. Eine schwarze Pigmentdispersion, so wie oben in (1, I.) beschrieben) – 1,6 Teile. Eine Magentapigmentdispersion, so wie oben in (1, F.) beschrieben, – 15,5 Teile. Eine Rotpigmentdispersion, so wie oben in (1, G.) beschrieben, – 30,2 Teile. Cymel^® 303–1,7 Teile. Ein Effektpigment-Konzentrat "C" (Xirallic^®), so wie oben in (1, C.) beschrieben, – 15,3 Teile. Ein Effektpigment-Konzentrat "D" (Iriodin^®), so wie oben in (1, D.) beschrieben, – 8,1 Teile. Eine Rheologiebasis, so wie oben in (1, K.) beschrieben, – 9,0 Teile. Surfynol^® 104, 1,0 Teile. Die gewünschte Viskosität (2000–4000 mPas bei einer Schergeschwindigkeit D = 1 sec^–1) und der gewünschte pH-Wert (pH = 8,2–8,8) werden mit einer geeigneten Kombination aus deionisiertem Wasser, aus einer 10% n.v. vorneutralsierten Lösung von Acrysol^® ASE 60 in deionisiertem Wasser und aus einer 10% Dimethylethanolaminlösung in deionisiertem Wasser auf solch eine Art und Weise angepasst, dass die Menge dieser verwendeten Produkte sich annähernd auf eine Gesamtheit von 1,9 Teilen beläuft.
BEISPIEL 3: HERSTELLUNG EINER GRUNDBESCHICHTUNGS-(EINE "ERSTE LAGE = 1 ST LAYER")ZUSAMMENSETZUNG EINER ROTEN, FESTEN FARBE AUF DER BASIS VON WASSER
Eine Grundbeschichtungszusammensetzung einer roten, festen Farbe auf der Basis von Wasser wird hergestellt, indem die folgenden Stoffbestandteile unter einer konstanten Umrührung in der folgenden, angegebenen Reihenfolge zusammengemischt werden: eine Acrylmikrogeldispersion, so wie oben in (1, A.) beschrieben, – 36,5 Teile. Eine Rotpigmentdispersion, so wie oben in (1, E.) beschrieben) – 22,8 Teile. Eine Rotpigmentdispersion, so wie oben in (1, J.) beschrieben, – 11,4 Teile. Eine Gelbpigmentdispersion, so wie oben in (1, H.) beschrieben, – 5,3 Teile. Eine Rotpigmentdispersion, so wie oben in (1, B.) beschrieben, – 3,4 Teile. Eine Gelbpigmentdispersion, so wie oben in (1, A.) beschrieben, – 2,3 Teile. Cymel^® 303–5,3 Teile. Eine Rheologiebasis, so wie oben in (1, K.) beschrieben, – 9,2 Teile. Surfynol^® 104, 1,8 Teile. Die gewünschte Viskosität (2000–4000 mPas bei einer Schergeschwindigkeit D = 1 sec^–1) und der gewünschte pH-Wert (pH = 8,2–8,8) werden mit einer geeigneten Kombination aus deionisiertem Wasser, aus einer 10% n.v. vorneutralsierten Lösung von Acrysol^® ASE 60 in deionisiertem Wasser und aus einer 10% Dimethylethanolaminlösung in deionisiertem Wasser auf solch eine Art und Weise angepasst, dass die Menge dieser verwendeten Produkte sich annähernd auf eine Gesamtheit von 2,0 Teilen beläuft.
BEISPIEL 4: HERSTELLUNG EINER DURCHSICHTIGEN GRUNDBESCHICHTUNGS-(EINE "ZWEITE LAGE = 2ND LAYER")ZUSAMMENSETZUNG EINER ROTEN FARBE AUF DER BASIS VON WASSER
Eine Grundbeschichtungszusammensetzung einer durchsichtigen, roten Farbe auf der Basis von Wasser wird hergestellt, indem die folgenden Stoffbestandteile unter einer konstanten Umrührung in der folgenden, angegebenen Reihenfolge zusammengemischt werden: eine Acrylmikrogeldispersion, so wie oben in (1, A.) beschrieben, – 38,9 Teile. Eine Rotpigmentdispersion, so wie oben in (1, G.) beschrieben) – 5,1 Teile. Cymel^® 303–5,8 Teile. Eine Rheologiebasis, so wie oben in (1, K.) beschrieben, – 11,0 Teile. Butoxyethanol, 6,1 Teile. Surfynol^® 104, 1,0 Teile. Die gewünschte Viskosität (2000–4000 mPas bei einer Schergeschwindigkeit D = 1 sec^–1) und der gewünschte pH-Wert (pH = 8,2–8,8) werden mit einer geeigneten Kombination aus deionisiertem Wasser, aus einer 10% n.v. vorneutralsierten Lösung von Acrysol^® ASE 60 in deionisiertem Wasser und aus einer 10% Dimethylethanolaminlösung in deionisiertem Wasser auf solch eine Art und Weise angepasst, dass die Menge dieser verwendeten Produkte sich annähernd auf eine Gesamtheit von 32,1 Teilen beläuft.
BEISPIEL 5: KLARBESCHICHTUNG AUF DER BASIS VON LÖSUNGSMITTELN
Die für diese Beispiele verwendete Klarbeschichtungszusammensetzung besteht aus einem stoßfesten, gebackenen Klarlack, welcher im Handel von DuPont Performance Coatings (Standox), Christbusch 25, D-42285 Wuppertal/Deutschland, mit den folgenden Detailangaben erhältlich ist:
Standocryl 2K-HS Klarlack, 020–82497 (in den US heißt die Code Nummer Standox HS Clear 14580), welcher zu aktivieren ist in einem Verhältnis von 2:1 mit Standox 2K Haerter HS 15–25, 020–82403.
BEISPIEL 6: AUFTRAGUNG VON 2 VERSCHIEDENEN GRUNDBESCHICHTUNGEN UND KLARBESCHICHTUNG (NASS-AUF-NASS-AUF-NASS)
Es sind Metallautotüren aus dem Standardautomobilbau bearbeitet und mit einer Vorbehandlung und mit Beschichtungssystemen gemäß dem Standardautomobilbau hergestellt worden bis hin zu der Primer/Oberflächenbeschichtung. Sie werden dann durch eine kontinuierliche Standardauftragungsstrasse vom Automobiltyp für die Grundbeschichtung/Klarbeschichtung, zu ihrer Bearbeitung hindurchgeschleust mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit der Fertigungsstrasse von annähernd 4m/min, wobei die erste Lagenschicht (1st layer) (Effektfarbe bzw. feste Farbe – so wie in den Beispielen 2 und 3 oben beschrieben) mit einem elektrostatischen Sprüher mit einer Fließgeschwindigkeit von 120 cc/min aufgetragen wird. Nach 2 Minuten unter Umgebungsbedingungen (das heißt 22°C, 60% rel. Feuchte) wird die zweite Lagenschicht (2nd layer) (so wie in dem Beispielen 4 oben beschrieben) oben auf die jeweiligen ersten Lagenschichten (1st layer), Effektfarbe oder feste Farbe, nass auf nass aufgetragen durch eine pneumatische Zerstäubung mit Sprührobotern mit einer Fließgeschwindigkeit von 520 cc/min. Darauf folgt dann eine Zwangstrocknung in einem Trocknungstunnel während einer Zeitdauer von annähernd 5 Minuten bei 60°C, nach welcher dann, indem man dabei den normalen Verfahren einer Fertigungsstraße im Automobilbereich folgt, eine kommerzielle Klarbeschichtung (in diesem Fall eine 2K Isocyanat Klarbeschichtung auf der Basis von Lösungsmitteln, Standox^® HS Clear 14580, welcher im Handel von DuPont Company erhältlich ist) elektrostatisch aufgetragen wird und das gesamte System dann in einem Ofen während einer Zeitdauer von bei 10 Minuten/120°C erwärmt wird. Die Aufbauten der Filmschichten sehen wie folgt aus:

erste Lagenschichten (1st layer coats): 10–12 Mikron (Effektfarbe bzw. feste Farbe)

zweite Lagenschicht (2nd layer coat): 7–10 Mikron

Klarbeschichtung: 40–45 Mikron
Das System zeigt eine sehr gute Ergiebigkeit. Weder eine Durchbiegung noch ein Brechen des Filmes noch irgendwelche anderen Fehler werden beobachtet. Das Erscheinungsbild und die allgemeine Qualität der resultierenden Endbearbeitung sind vergleichbar mit den normalen Automobilfarben, welche die Fertigungsstrassen zur Farbauftragung im Automobilbereich durchlaufen. Es werden Farbeffekte mit diesem Ansatz erreicht, welche das Erscheinungsbild und die Farbsättigung simulieren, welche bis heute nur mit getönten Klarbeschichtungen möglich gewesen sind. Das Erscheinungsbild und die mechanischen Eigenschaften des fertigen, abgeschlossenen Systems werden durch diesen Ansatz nicht beeinträchtigt. Auch, und dies ist Gegenstand der Pigmentauswahl, wird die Wetterbeständigkeit (das heißt Florida oder beschleunigt) nicht schädlich beeinflusst, anders als mit getönten Klarbeschichtungen.
Nachfolgende Arbeiten unter einer Vielfalt von Auftragungsbedingungen (erste Lagenschicht; Fließgeschwindigkeit 70–160 cc/min; zweite Lagenschicht: Fließgeschwindigkeit 400–600 cc/min; Zeit des schnellen Trocknens [flash off Zeit] 1–5 Minuten; Umgebungsbedingungen) bestätigen die obigen Ergebnisse und zeigen ein breites Anwendungsfenster für dieses System, und die damit erhaltenen Beschichtungen weisen ähnlich ausgezeichnete Eigenschaften auf wie die oben beschriebenen.

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines Substrats eines Automobils mit einer aus drei Beschichtungen bestehenden Endbearbeitung, um ein Erscheinungsbild mit einer hohen Farbsättigung zu erzielen, Verfahren welches die folgenden Schritte umfasst: (a) Auftragen einer ersten Grundbeschichtungszusammensetzung aus fester Farbe oder Effektfarbe auf eine Oberfläche eines Substrats eines Automobils; (b) danach Auftragen einer zweiten, verschiedenen, durchsichtigen oder halbdurchsichtigen Grundbeschichtungszusammensetzung, welche frei von Flockenpigmenten ist; (c) Aussetzen der kombinierten Grundbeschichtungen an einen Zwischentrocknungsschritt; (d) Auftragen einer ungetönten Klarbeschichtungszusammensetzung über die Grundbeschichtungsschicht; und (e) gleichzeitiges Härten der drei Beschichtungen der Endbearbeitung in einem einzigen Backvorgang, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Grundbeschichtung aus Grundbeschichtungen auf Wasserbasis bestehen und dass jede Grundbeschichtung vernetzte, wässrige Mikrogelpartikel in einer Menge zwischen 20 und 80 Gewichtsprozent der Bindemittelfeststoffe enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die zweite durchsichtige oder halbdurchsichtige Grundbeschichtung nicht pigmentiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die zweite durchsichtige oder halbdurchsichtige Grundbeschichtung in demselben Farbbereich liegt wie die erste Grundbeschichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die zweite durchsichtige oder halbdurchsichtige Grundbeschichtung in einem verschiedenen Farbbereich liegt wie die erste Grundbeschichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Grundbeschichtungsschicht mit oder ohne Flockenpigmenten oder einem bzw. mehreren anderen Effektpigmenten ausgeführt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Verfahren auf einer kontinuierlichen in-line Fertigungsstrasse zur Farbauftragung betrieben wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Klarbeschichtung ein Melamin- und Polyolsystem; ein Polyol- und Isocyanatsystem; ein Melamin-, Polyol- und Silansystem; oder ein Epoxysäuresystem aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Klarbeschichtung aus einer Klarbeschichtung auf der Basis von Lösungsmitteln, Wasser oder Pulver besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste Grundbeschichtung Deckkraft besitzt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die erste und zweite Grundbeschichtung übereinander ohne ein Zwischentrocknungsschritt aufgetragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Verfahren in einem einzigen Nass-auf-Nass-auf-Nass-Durchgang auf einer sich kontinuierlich bewegenden in-line Beschichtungsstrasse für Automobile betrieben wird.