DE69115296T2

DE69115296T2 - Verfahren zur eigenschaftsverbesserung von beschichteten, verstaerkten thermoplastartikeln und damit hergestellte produkte.

Info

Publication number: DE69115296T2
Application number: DE69115296T
Authority: DE
Inventors: San Chung Yuan
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: US5120415A; CA2104974A1; AU7473291A; EP0573416A1; EP0573416B1; JP3294609B2; CA2104974C; EP0573416A4; WO1992015729A1; DE69115296D1; JPH06504317A; AU651091B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten verstärkter thermoplastischer Substrate mit einer Vielzahl von Beschichtungen, um ein beschichtetes Substrat mit verbesserten visuellen und physikalischen Eigenschaften bereitzustellen.

Kurze Beschreibung des Standes der Technik

Die Verwendung von Kunststoffkomponenten in Kombination mit Metallteilen ist bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen üblich. Gemische aus Harzen und Verstärkungsmaterialien, wie Fasern, Flocken und teilchenförmige Materialien, werden als faserige oder flächenförmige Premix-Preßmasse, BMC und SMC, verwendet, die unter Bildung verschiedener geformter Gegenstände verarbeitet werden. Im allgemeinen wurden bisher hochgefüllte, warmhärtende SMCs bei Anwendungen verwendet, die hochwertige gestrichene Oberflächen erforderten.
In den letzten Jahren wurden thermoplastische Harze entwickelt, die erhöhten Temperaturen unterworfen werden können. Aufgrund ihrer thermoplastischen Eigenschaft sind diese Materialien besonders attraktiv, da der Schneidabfall und die Spezifikation nicht erfüllende Teile wieder für eine weiterverwendung herangezogen werden können. Das Vorhandensein von verstärkenden Fasern und Teilchen beeinflußt jedoch das Aussehen der beschichteten Gegenstände nachteilig, wenn das beschichtete thermoplastische Substrat hochgefüllt ist, wie bei SMC-Substraten oder bei den Teilchen, die kleine Durchmesser und niedrige Länge-zu-Breite-Verhältnisse besitzen.
Wenn ein verstärktes thermoplastisches Substrat beschichtet und bei einer erhöhten Temperatur gebrannt wird, scheint die Oberfläche des beschichteten Substrates glatt zu sein, jedoch bilden sich beim Abkühlen auf der Oberfläche Unregelmäßigkeiten, was eine nichthinnehmbare Bildschärfe (DOI) ergibt. Die Entwicklung von Oberflächen-Unregelmäßigkeiten scheint mit einem Unterschied im Expansionskoeffizient zwischen den thermoplastischen Harzen und den Verstärkungskomponenten zusammenzuhängen. Die Unregelmäßigkeiten werden betont, wenn die beschichteten verstärkten thermoplastischen Substrate in Mehrkomponenten-Aufbauten verwendet werden. Das Problem ist besonders offensichtlich bei Anwendungen, bei denen verstärkte thermoplastische Platten neben Metallplatten in einer Kraftfahrzeugkarrosserie angebracht werden. In der Automobilindustrie ist jeder wesentliche Unterschied in der Qualität des Aussehens der Beschichtung auf dem Kunststoffteil und dem danebenliegenden Metallteil inakzeptabel.
Die Qualität der Oberfläche der Beschichtung auf den Teilen kann unter Verwendung eines käuflich erhältlichen Bildschärfemessers (DOI) gemessen werden. Die Intensität des von einem Photodetektor reflektierten Lichtes wird als Funktion des Streuwinkels gemessen. Falls die Streufunktion kurz und breit ist, wird angenommen, daß die Oberfläche eine niedrige DOI besitzt. Falls die Streuung begrenzt ist, besitzt die Oberfläche eine hohe Schärfe. DOI-Messer weisen das reflektierte Licht in einem Bereich etwas neben dem Reflexionswinkel nach. Falls das nachgewiesene Licht schwach ist, ist die Schärfe hoch. Die DOI wird auf einer Skala von 0 bis 100 gemessen, wobei 100 das höchste Glattheitsniveau darstellt.
Es wurden bisher verschiedene Verfahren zum Aufbringen von Oberflächenlacken auf verstärkte Kunststoffsubstrate offenbart. Die U.S.-Patentschrift 4 737 403 offenbart die Beschichtung eines Substrates mit einem speziell formulierten Primer. Aus den DOI-Daten, die in der Patentschrift offenbart sind, scheint die Verwendung des speziellen Primers mit einer SMC "PHASE-ALPHA" von der Firma Ashland Chemical Company gut zu funktionieren. SMCs, die hoch gefüllt sind, weisen jedoch nicht dieselben Probleme auf, wie sie beim Beschichten von verstärkten thermoplastischen Materialien angetroffen werden, die einen relativ niedrigen Füllstoffgehalt aufweisen.
In der U.S.-Patentschrift 4 745 012 ist offenbart, daß das Kunststoffsubstrat stark leitend gemacht wird, so daß das Kunststoffteil gleichzeitig mit den Metallteilen elektrogalvanisch beschichtet werden kann, indem das Mehrmaterial- Arbeitsstück in ein elektrogalvanisches Beschichtungsbad eingetaucht wird. Der Primer, der auf das Kunststoffsubstrat aufgebracht wird, soll das Substrat in den elektrogalvanischen Beschichtungsbädern beschichtbar machen. Beim Beschichten des Kunststoffsubstrates mit dem elektrogalvanischen Beschichtungsprimer wird der Primer nicht wegen seines allgemein anerkannten Zwecks der Bereitstellung eines Korrosionsschutzes auf den Metallteilen verwendet. Die Qualität der fertigen beschichteten Oberfläche ist in der Patentschrift nicht offenbart.
In der Praxis erfordern thermoplastische Substrate, die einen geringen verstärkenden Füllstoffgehalt aufweisen, das Aufbringen von aufeinanderfolgenden Primerbeschichtungen und das Härten jeder Primerbeschichtung vor dem Auftragen einer Deckschicht, um eine hochwertige Beschichtung mit einer annehmbaren DOI bereitzustellen. Ein leichtes Sandstrahlen der geprimten Oberfläche verbessert die Qualität der Beschichtung. Das Härten jeder Primerbeschichtungs zieht das Erhitzen des überzogenen Substrates auf eine erhöhte Temperatur für einen längeren Zeitraum nach sich, was hinsichtlich Zeit und Kosten aufwendig ist.
Darum ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Beschichten verstärkter thermoplastischer Substrate bereitzustellen, das kostengünstig ist und Produkte bereitstellt, die verbesserte Eigenschaften besitzen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Verbesserung des Aussehens (DOI) und der weiteren physikalischen Eigenschaften eines beschichteten verstärkten thermoplastischen Substrates bereitgestellt.
Das Verfahren umfaßt die Stufen Aufbringen auf das verstärkte thermoplastische Substrat, naß auf naß, einer ersten Beschichtungszusammensetzung, die eine starre Primerbeschichtungszusammensetzung, die eine Dicke von etwa 5,08 bis 127 µm (0,2 bis 5 mil) aufweist, und eine zweite Beschichtungszusammensetzung, die eine biegsame Primer-Beschichtunqszusammensetzung einer Dicke von etwa 5,08 bis 127 µm (1 bis 5 mil) aufweist, umfaßt, Härten der Primer-Verbundbeschichtung, Auftragen einer Deckschichtzusammensetzung auf die geprimte Oberfläche unter Bildung einer kontinuierlichen Deckschicht und danach Härten der Deckschicht.
Die verstärkten thermoplastischen erfindungsgemäß verwendeten Substrate sind diejenigen, die beim Abkühlen nach dem Aufbringen und Erhitzen auf eine erhöhte Temperatur zur Härtung der Beschichtung Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. Diese Oberflächenunzulänglichkeiten werden deutlicher, wenn die Teilchen, Flocken und Fasern, die als verstärkende Füllstoffe verwendet werden, einen durchschnittlichen Durchmesser von größer als 5 µm und ein durchschnittliches Länge-zu- Breite-Verhältnis von größer als 5:1 aufweisen.
Wird durch das erfindungsgemäße Verfahren beschichtet, so zeigt die Oberfläche des beschichteten Substrates eine hohe DOI auf. Die aufeinanderfolgenden starren und biegsamen Primerüberzüge verhalten sich komplementär und liefern abgesehen von dem verbesserten Aussehen eine gute Haftung an dem Substrat und aneinander und eine gute Schlagfestigkeit. Die biegsame Primerbeschichtung wirkt als Energieabsorber, die die Deckschicht und den starren Primer abpolstert und die Filmrißausbreitung von der Deckschicht aus verhindert.
Beim Beschichten von thermoplastischen Mehrkomponenten- und Metallteilen kann das geprimte und gehärtete thermoplastische Substrat mit Metallteilen zusammengebaut und der Aufbau elektrogalvanisch beschichtet werden, beispielsweise durch Eintauchen in ein elektrogalvanisches Beschichtungsbad. Die erfindungsgemäßen geprimten verstärkten thermoplastischen Teile sind nicht leitend genug, um ein Plattieren der elektrogalvanischen Beschichtungszuammensetzung auf ihren Oberflächen zu ermöglichen, so daß nur die Metallteile elektrogalvanisch beschichtet werden. Der Mehrkomponentenaufbau wird sodann durch einen Ofen hindurchgeschickt, wo der elektrogalvanisch aufgebrachte Primer bei Temperaturen von bis zu etwa 204 ºC (400 ºF) gehärtet wird.
Die Primerbeschichtungen können leicht durch Fachleute formuliert werden, um starre und biegsame Primerbeschichtungszusammensetzungen bereitzustellen. Eine oder beide Primerbeschichtungen können ein leitendes Pigment enthalten. Die Anwesenheit eines leitenden Pigments verbessert die Beschichtung durch elektrostatisches Spritzen. Eine farbige Beschichtung (Einfachbeschichtung) oder eine Deckschicht aus Grundschicht/Klarschicht kann auf das geprimte Substrat aufgebracht werden. Käuflich erhältliche Deckschichten können verwendet werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Die verstärkten thermoplastischen Substrate, die durch das erfindungsgemäße Verfahren beschichtet werden, sind diejenigen, die beim Abkühlen nach dem Beschichten und Härten bei erhöhten Temperaturen Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. Bevorzugte Materialien sind die auf Polyesterbasis, wie diejenigen, die in den U.S.-Patentschriften 4 753 980, 4 486 564, 4 548 978 und 4 172 859 beschrieben sind, die durch die Firma E.I. du Pont de Nemours und Company unter dem Warenzeichen "Bexloy" hergestellt und verkauft werden. Die Offenbarungen dieser Patentschriften sind hier als Referenz mitumfaßt. Weitere thermoplastische Materialien, die Eigenschaften ähnlich den Materialien auf Polyesterbasis aufweisen, wie modifizierte Epoxide, Polyurethane, Polyethylen, Acryle, Polyvinylchlorid, Acrylnitril und verschiedene Polykohlenwasserstoffe, wie Polypropylen, können verwendet werden, um das Substrat zu bilden.
Die verstärkenden Materialien können Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern, Glasflocke oder -perlen, Glimmer und gleichartige Teilchen sein, die einen durchschnittlichen Durchmesser von größer als 5 µm und ein durchschnittliches Länge-zu- Breite-Verhältnis von größer als 5:1 aufweisen. Glas ist ein bevorzugtes Material. Die verstärkten Zusammensetzungen enthalten im allgemeinen etwa 1 bis 40 Gew.-% und vorzugsweise etwa 5 bis 35 Gew.-% Verstärkungsmaterial. Die thermoplastischen Zusammensetzungen des in der U.S.-Patentschrift 4 753 980 offenbarten Typs, der etwa 10 bis 30 Gew.-% Glasflocke und -faser enthält, sind die bevorzugten Zusammensetzungen.
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Primerbeschichtungszusammensetzungen können aus bekannten starren und biegsamen Zusammensetzungen ausgewählt werden. Unter den starren Primerbeschichtungszusammensetzungen sind diejenigen auf der Basis von vernetzbaren harzartigen Zusammensetzungen, die Hydroxy-haltige Acrylpolymere umfassen, und biegsame Polyester, die mit einem Melaminharz vernetzt sind. Das Acrylpolymer wird vorzugsweise in Mengen von etwa 5 bis 80 Gew.-% der gesamten Harzfeststoffe verwendet. Von den restlichen Komponenten sind vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% der gesamten Harzfeststoffe Melaminharz. Geeignete starre Primer umfassen Primer auf Acrylbasis, die aus den Zusammensetzungen hergestellt werden, wie aus denjenigen, die in der U.S.- Patentschrift 4 591 533 offenbart sind. Starre Primer, die bei der Durchführung der Erfindung geeignet sind, besitzen eine Dehnung von 10 bis 25 % bei 20 ºC (68 ºF) und von 3 bis 10 % bei -28,9 ºC (-20 ºF).
Unter den biegsamen Primerbeschichtungszusammensetzungen sind diejenigen auf der Basis von vernetzbaren harzartigen Zusammensetzungen, die verzweigte Polyesterurethane umfassen, und biegsame Polyester, die mit einem Melaminharz vernetzt sind. Das Polyester-Copolymer wird vorzugsweise in Mengen von etwa 50 bis 80 Gew.-% der gesamten Harzfeststoffe verwendet. Vom Rest sind vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-% der gesamten Harzfeststoffe Melaminharz. Geeignete Primer auf Polyester- Urethan-Basis werden in den U.S.-Patentschriften 4 614 683 und 4 410 668 offenbart. Biegsame Primerzusammensetzungen, wie diejenigen aus Polyol, Polyepoxid, blockiertem Polyisocyanat-Vernetzungsmittel und einem Phenolharz des in der U.S.-Patentschrift 4 680 346 beschriebenen Typs können ebenfalls verwendet werden. Biegsame Primer, die bei der Durchführung der Erfindung geeignet sind, besitzen eine Dehnung von 40 bis 70 % bei 20 ºC (68 ºF) und von 20 bis 40 % bei -28,9 ºC (-20ºF).
Die Dehnung der starren und biegsamen Primer, die bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden, wird durch Spritzen des Primers auf ein Nylon- oder ein anderes Substrat bis zu einer Dicke von 38,1 µm (1,5 mil) gemessen. Das Substrat wird aus einem Material gewählt, an dem die Beschichtung nach dem Härten nicht haftet. Die gehärtete Beschichtung wird von dem Substrat abgelöst, und die Dehnung wird an der freien Folie unter Verwendung eines "Instron"-Testers Modell 1122 bestimmt.
Die verwendeten Melaminharze können alkylierte Melamin- Formaldehyd-Vernetzungsharze sein. Typischerweise besitzen diese Harze 1 bis 8 Kohlenstoffatome in der Alkylgruppe.
Methylierte Melamin-Formaldehydharze, wie "Cymel" 380, und methylierte Melamin-Formaldydharzen, die Methoxymethylimino- Gruppen enthalten, wie "Cymel" 325, werden zur Bildung eines hochwertigen Primers bevorzugt. Benzoguanamin-Formaldehyd- und Harnstoff-Formaldehyd-Harze können ebenfalls verwendet werden.
Leitende Pigmente können entweder in einer oder beiden Primerzusammensetzungen eingeschlossen werden. Der Pigmentgehalt der Zusammensetzung wird im allgemeinen als Gewichtsverhältnis von Pigment zu Bindemittel ausgedrückt. Für leitende Rußpigmente liegt das Verhältnis im allgemeinen innerhalb des Bereiches von 0,02 bis 0,05:1 und für leitende Nichtkohlenstoffpigmente im Bereich von 0,2 bis 0,4:1. Typ und Menge des verwendeten leitenden Pigments genügen nicht, damit die Beschichtung auf dem thermoplastischen Substrat während eines elektrogalvanischen Beschichtungsvorgangs haftet.
Die Primerbeschichtungen können auch frei wählbare Bestandteile, wie Fließkontrollmittel und weitere Formulierungszusatzstoffe, enthalten. Falls diese Bestandteile vorhanden sind, so sind sie im allgemeinen in Mengen von bis zu 2 Gew.-% der Primerbeschichtungszusammensetzung vorhanden.
Für ein optimales Härten bei Temperaturen von 121 bis 177 ºC (250 ºF bis 350 ºF) sollten die Primerzusammensetzungen einen Katalysator enthalten. Die geeignete Menge an Katalysator beträgt typischerweise bis zu 3, vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Harzfeststoffe. Der saure Katalysator vergrößert die Vernetzungsgeschwindigkeit der Zusammensetzung beim Härten. Phosphorsäure, Sulfonsäure oder eine substituierte Sulfonsäure kann verwendet werden, wie Para-Toluolsulfonsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure und Di- Nonylnaphthalindisulfonsäure. Eine bevorzugte Säure ist Dodecylbenzolsulfonsäure.
Die Beschichtungszusammensetzungen enthalten organische Lösungsmittel, die flüchtig sind und entfernt werden, wenn die Beschichtung gehärtet wird Das Härten durch Erhitzen bei niedrigen Temperaturen wird bevorzugt. Beispiele für geeignete Lösungsmittel sind Alkohole, Ester, Ether und aromatische Kohlenwasserstoffe. Im allgemeinen ist das organische Lösungsmittel in Mengen von bis zu 55 Gew.-%, vorzugsweise von 30 Gew.-% bis 55 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Lösungsmittel und Harzfeststoffen, vorhanden. Temperaturen von so niedrig wie 121 ºC (250 ºF) bis zu so hoch wie 204 ºC (400 ºF) können angewendet werden.
Bei der Formulierung der Primerzusammensetzung wird ein gemahlenes Harz hergestellt, indem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform leitendes Rußpigment, Harz und ein Teil des Lösungsmittels verwendet werden. Die Bestandteile werden als Paste vermischt und in einer Stahlkugelmühle, Sandmühle, Rohrmühle mit Kieselsteinfüllung oder durch weitere, den Fachleuten bekannte Techniken gemahlen.
Die Primerbeschichtungszusammensetzungen können auf das Substrat durch irgendeine der herkömmlichen Beschichtungstechniken, wie Bürsten, Spritzen oder Tauchen, aufgebracht werden. Spritzen wird bevorzugt. Jede der bekannten Spritztechniken kann eingesetzt werden, wie Druckluftspritzen, elektrostatisches Spritzen, wobei entweder manuelle oder automatische Methoden angewendet werden. Wird das Spritzen angewendet, so sollte, falls notwendig, die Viskosität der Primerbeschichtungzusammensetzung mit zusätzlichem Lösungsmittel eingestellt werden, so daß mit einer Fisher-Tassen Nr. 2 eine Viskosität von 15 bis 30 sec bereitgestellt wird.
Die Primerzusammensetzungen sollten Laufkontrollmittel enthalten. Für eine gute Rheologiekontrolle werden Siliciumdioxid und ein Harnstoffpolymer verwendet, so daß eine biegsame Primerbeschichtung von 25,4 bis 127 µm (1 bis 5 mil) über der starren Primerbeschichtung naß auf naß aufgesprüht werden kann.
Nach dem Aufbringen der Primerbeschichtungen auf das thermoplastische Substrat kann eine Deckschicht oder eine Grundschicht/Klarschicht auf die geprimte Oberfläche aufgebracht werden. Käuflich erhältliche Deckschichtzusammensetzungen, die für Kraftfahrzeuganwendungen verwendet werden, können verwendet werden.
Wie in den Beispielen, die folgen, weiter beschrieben, wird zunächst ein starrer Primer auf ein verstärktes thermoplastisches Substrat aufgebracht. Dieser Primer wird vorzugsweise auf das Substrat aufgespritzt, so daß sich eine Beschichtungsdicke von 25,4 bis 50,8 µm (1 bis etwa 2 mil) ergibt. Die Beschichtungsdicke kann erreicht werden, indem mehr als eine Schicht mit bis zu einer Schnelltrocknung von 1 min (Luftstrahl) zwischen den Beschichtungen aufgebracht wird. Nach einem Luftschwall von etwa 3 min wird der flexible Primer naß auf naß auf das beschichtete Substrat aufgespritzt, um eine Beschichtungsdicke des flexiblen Primers von 25,4 bis zu 127 µm (1 bis 5 mil) bereitzustellen. Die Beschichtungsdicke kann erreicht werden, indem mehr als ein Beschichtung, wiederum mit einem bis zu 1minütigen Luftschwall zwischen den Beschichtungen, aufgebracht wird. Die Verbundbeschichtung, die eine Dicke von 50,8 bis 178 µm (2 bis 7 mil) besitzt, wird anschließend bei einer Temperatur von 121 bis 138ºC (250 ºF bis 280 ºF) etwa 30 min lang gebrannt, wonach das geprimte Substrat mit einem Metallteil zusammengebaut und in ein elektrogalvanisches Beschichtungsbad eingetaucht wird. Der Aufbau aus geprimtem Substrat/elektrogalvanisch beschichtetem Metall wird etwa 30 min lang bei einer Temperatur von 177 bis 204 ºC (350 ºF bis 400 ºF) gebrannt. Eine käuflich erhältliche Deckschicht wird sodann auf dem Aufbau aufgebracht und auf die übliche Weise gehärtet.
Die folgenden Beispiele, in denen sich Teile- und Prozentangaben, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht beziehen, erläutern die Erfindung weiter.

BEISPIEL A

Es wurde eine Pigmentpaste unter Verwendung der in Beispiel 1 der U.S.-Patentschrift 4 632 964 beschriebenen Polyester- Urethanlösung hergestellt, indem die folgenden Bestandteile in einer Stahlkugelmühle bis zu einem Mahlgrad Nr. 6,75 gemäß Hegman gemahlen und gemischt wurden. Bestandteile Harz- Feststoffe Pigment- Feststoffe Gesamtgewicht Polyester-Urethanlösung hoch Imino-(-NH)-methyliertes Melamin-Formaldehyd-Harz (70 % methyliert, auf der Grundlage von Triazin mit Mn 600 und einem Polymerisationsgrad von etwa 2,3) Methylethylketon Diisobutylketon Trockenlösung (Mangan-naphthalat- 6%ige Lösung Rußpigment Ethylenglycol-Monobutyletheracetat

BEISPIEL A

Es wurde ein starrer leitender Primer hergestellt, indem eine nichtwäßrige Acrylharzdispersion verwendet wurde, die in Beispiel 1 der U.S.-Patentschrift 4 591 533 beschrieben ist, indem die folgenden Bestandteile verwendet wurden: Bestandteile Harz- Feststoffe Pigment- Feststoffe Gesamtgewicht Acrylharzdispersion Acrylharzlösung (in Xylol) Säurenummer 3-5, Hydroxyl Zahl 140-170 methyliertes/butyliertes Melamin- Formaldehyd (92 % formyliert, 70 % alkyliert, 37 % methyliert und 33 % butyliert, auf der Basis von Triazin mit einem Molekulargewicht von 1300, Mn 900 und einem Polymerisationsgrad von etwa 2,0 Fließmittel Siliconlösung (Polyether-modifiziertes Methylalkylpolysilan) Siliciumdioxid (sandgemahlene Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in Melamin von diesem Biespiel und Butanollösungsmittel mit einem Siliciumdioxid-Feststoffgehalt von 12 Gew.-% Pigmentpaste von Beispiel A Methanol Xylol Butylpropionat Dodecylbenzolsulfonsäurelösung

BEISPIEL 2

Es wurde ein biegsamer verzweigter Polyester-Primer hergestellt, indem die Polyester-Urethanlösung von Beispiel 1 der U.S.-Patentschrift 4 632 964, kombiniert mit den folgenden Bestandteilen, verwendet wurde: Bestandteile Harz- Feststoffe Pigment- Feststoffe Gesamtgewicht Polyester-Urethanlösung Diharnstoffharzlösung¹, 3,2 % Melaminlösung (siehe Beispiel 1) Siliciumdioxiddispersion (siehe Beispiel 1) Pigmentpaste von Beispiel A Methanol Xylol Acrylat-Fließadditiv saurer Katalysator, Lösung (siehe Beispiel 1) ¹ hergestellt aus Hexamethylendiisocyanat mit Benzylamin in Gegenwart eines Polyester-Urethan-Harzes

BEISPIEL 3

Es wurde ein starrer Polyester-Primer unter Verwendung einer Neopentylglycol-Trimethylolpropan-Polyesterlösung mit den folgenden Bestandteilen hergestellt: Bestandteile Harz- Feststoffe Pigment- Feststoffe Gesamtgewicht Polyesterlösung (Säurezahl 10-20, Hydroxylzahl 130-170) Melamin (50/50 methyliertes/butyliertes Melamin- Formaldehyd, 92 % formyliert, 70 % alkyliert, 37 % methyliert, 33 % butyliert auf der Basis von Triazin mit Mw 750, Mn 590 und einem Polymerisationsgrad von 1,6) Pigmentpaste von Beispiel A Methanol Butanol Butylacetat Ethylenglycolmonobutyl-etheracetat
Die starren Primerzusammensetzungen der Beispiele 1 und 3 wurden jeweils direkt auf Platten von 10,2 auf 30,5 cm (4 auf 12 in.) gespritzt, die aus einem glasverstärkten thermoplastischen Harz des in der U.S.-Patentschrift 4 753 980 beschriebenen Typs hergestellt worden waren, enthaltend 18 Gew.-% Glasflocken (durchschnittlicher Durchmesser 0,4 mm (1/64 in.) und durchschnittliches Länge-zu-Breite-Verhältnis annähernd 20:1) und 2,5 Gew.-% Glasfasern (PPG Industries Inc., Nr. 3540, 10 µm Durchmesser und Länge-zu-Breite- Verhältnis 25-40:1). Die starre Primerbeschichtung wurde aufgetragen, so daß sich eine Dicke zwischen 25,4 und 38,1 µm (1 und 1,5 mil) ergab. Nach der Spülung mit Luft für etwa 1 bis 5 min bei Umgebungstemperatur wurde jede Platte naß auf naß mit der biegsamen Primerzusammensetzung von Beispiel 2 mit einer Geschwindigkeit besprüht, um eine Dicke zwischen 76,2 und 88,3 µm (3 und 3,5 mil) bereitzustellen. Nach einem etwa 10minütigen Luftschwall wurden die geprimten Substrate 30 min lang bei einer Temperatur zwischen 121 bis 132 ºC (250 bis 270 ºF) erhitzt und anschließend 30 min lang bei 185 ºC (365 ºF) gebrannt. Die gehärteten Primer besaßen in jedem Fall eine Dicke zwischen 101,6 und 127 µm (4 und 5 mil).
Eine hochwertige Kraftfahrzeug-Deckschichtzusammensetzung wurde anschließend direkt auf jede der geprimten Platten aufgebracht. Die Deckschichtzusammensetzung war ein Farbschicht-Klarschicht-System, in dem die Farbschicht, erhältlich von E.I. du Pont de Nemours und company als Charge 871 (Silber), zuerst direkt auf die geprimte Oberfläche aufgespritzt wurde. Die Grundschicht wurde bei Umgebungstemperatur etwa 2 min luftgespült, und anschließend wurde eine klare Beschichtungszusammensetzung, erhältlich von ECIC du Pont de Nemours und Company als RK-3840, durch Aufspritzen auf die Grundschicht aufgebracht. Die Verbundbeschichtung wurde anschließend bei 130 ºC (265 ºF) 30 min lang erhitzt, um zu koaleszieren und um die Deckschicht zu härten. Glanz, Bildschärfe und Schlagzähigkeit der Beschichtungen werden in den Tabellen, die folgen, angegeben. Für Vergleichszwecke wurden Stahl- und verstärkte thermoplastische Platten, wie vorstehend beschrieben, mit einer Deckschicht beschichtet. Die Eigenschaften dieser beschichteten Substrate sind ebenfalls in Tabelle 1, die folgt, angegeben. TABELLE 1 Primer Primer Brennen 30 min Brennzeit Überschreiten um 30 min Haftung¹ der Primerdeckschicht Glanz² Schlagzähigkeit&sup4; in.-lbs. Beispiele keine
1 ASTM D-3359, je höher der Wert, desto besser die Haftung
2 gemessen mit einem 20º-Glanzmesser, hergestellt von Gardner Instrument Co.
3 Bildschärfe bestimmt unter Verwendung eines Hunter-DORI- Labormessers D-47-6
4 rheometrischer Schlagtest, ASTM D3763, modifiziert, Geschwindigkeit bei 8,05 km/h (5 Meilen pro min)
5 Stahlsubstrat elektrogalvanisch beschichtet und mit einer Deckschicht versehen, Deckschicht bei 130 ºC (265 ºF) 30 min lang gebrannt.

BEISPIEL 4

Zwei Kraftfahrzeugkotflügel, geformt aus "Bexloy" K550 (Warenzeichen für das glasverstärkte thermoplastische Harz von der Firma E.I. du Pont de Nemours und Company, siehe Beispiel 3), wurden mit dem starren Primer von Beispiel 1 durch Spritzen geprimt, so daß sich eine Filmdicke von 38,1 bis 45,7 µm (1,5 bis 1,8 mil) ergab. Eine Beschichtung des biegsamen Primers von Beispiel 2 wurde anschließend über den starren Primer naß auf naß aufgebracht, so daß sich eine Filmdicke von 76,2 µm (3,0 mil) ergab, und wurde gebrannt, wie in Beispiel 3 beschrieben. Es wurden Experimente durchgeführt, um die Bedingungen zu simulieren, bei denen die Kotflügel an einer Kraftfahrzeugkarosserie angebracht werden und der Aufbau in ein elektrogalvanisches Primerbeschichtungsbad eingetaucht wird. Die Stahlplatten wurden mit einem Primer zum elektrogalvanischen Beschichten beschichtet und 30 min lang bei 177 ºC (350 ºF) gebrannt. Die Aufbauten wurden anschließend durch Spritzen unter Verwendung einer Grundschicht von schwarzer Farbe der charge 872 und einer Klarschicht RK- 3840, beschrieben in Beispiel 3, durch Spritzen mit einer Deckschicht versehen, so daß sich Filmdicken von 20,3 bis 30,5 und 40,6 bis 45,7 µm (0,8 bis 1,2 und 1,6 und 1,8 mil) ergaben, und anschließend 30 min lang bei 121 ºC (250 ºF) gebrannt Die fertige Beschichtung auf den Kotflügeln und Stahlplatten wurden visuell geprüft, wobei kein offensichtlicher Unterschied in der Qualität der Beschichtung auf den beiden unterschiedlichen Substraten bemerkt wurde. Die beschichteten Substrate wurden sodann unter Verwendung eines Labor-DOI-Messers von Hunter auf ihre Bildschärfe geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. TABELLE 2 Kotflügel Stahl Serie

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von beschichteten verstärkten thermoplastischen Substraten, die beim Abkühlen, nachdem sie auf erhöhte Temperaturen erhitzt worden sind, Oberflächen-Unregelmäßigkeiten bilden, umfassend die Stufen

(a) Auftragen auf das verstärkte thermoplastische Substrat, naß auf naß, eines ersten Überzugs, umfassend eine starre Primerzusammensetzung, und eines zweiten Überzugs, umfassend eine biegsame Primerzusammensetzung,

(b) Härten des Primer-Verbundüberzugs,

(c) Auftragen einer Deckschicht auf den gehärteten Primerüberzug, und

(d) Härten der Deckschicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das verstärkte thermoplastische Substrat ein Substrat auf Polyesterbasis ist, das mit Glas verstärkt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das genannte Glas ausgewählt wird aus Glasfasern und Glasflocken.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das genannte Substrat 1 bis 40 Gew.-% Glas enthält, der starre Primer eine Dehnung von 10 bis 25 % bei 20 ºC (68 ºF) und von 3 bis 10 % bei 28,8 ºC (-20 ºF) besitzt und der biegsame Primer eine Dehnung von 40 bis 70 % bei 20 ºC (68 ºF) und von 20 bis 40 % bei 28,9 ºC (-20 ºF) besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die genannte Deckschicht einen Grundüberzug und einen Klarüberzug umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem wenigstens eine der Primerzusammensetzungen ein leitendes Pigment enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die genannte starre Primerzusammensetzung eine Primerzusammensetzung auf Acrylbasis ist und die biegsame Primerzusammensetzung eine Primerzusammensetzung auf Polyesterbasis ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem ein oder mehrere der genannten Primerzusammensetzungen ein oder mehrere Durchhangkontrollmittel, ausgewählt aus Siliciumdioxid und einem Harnstoff-Dipolymer, enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das geprimte und gehärtete verstärkte thermoplastische Substrat mit einem leitenden Metallteil zusammengebaut wird, der Aufbau in ein Elektroüberzugsprimerbad eingetaucht wird, um das Metallteil zu überziehen, und danach die Deckschicht auf den Aufbau aufgetragen wird.

10. Gegenstand, der durch das Verfahren nach Anspruch 1 beschichtet ist.

11. Gegenstand, der durch das Verfahren nach Anspruch 9 beschichtet ist.