DE8103758U1 - Mit einer mehrschichtlackierung beschichtete radfelge, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Mit einer mehrschichtlackierung beschichtete radfelge, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

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DE8103758U1 DE19818103758U DE8103758U DE8103758U1 DE 8103758 U1 DE8103758 U1 DE 8103758U1 DE 19818103758 U DE19818103758 U DE 19818103758U DE 8103758 U DE8103758 U DE 8103758U DE 8103758 U1 DE8103758 U1 DE 8103758U1
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Description

Die Neuerimg betrifft eine mit einer Mehrschichtlackierung beschichtete Radfelge, insbesondere für Kraftfahrzuege. Üblicherweise besteht eine derartige Mehrschichtlackierung aus einer Grundierung mit einem vernetzbaren Decklack.
Eine anodisch abgeschiedene Grundierung, die für sich allein durch Einwirkung von energiereicher Strahlung, insbesondere durch Elektronenstrahlung gehärtet wird, ist aus der Literatur bekannt. So werden in der AT-PS 301 720 bzw. der GB-PS 1,207,469, den DE-OSS 16 21 911 und 20 15 287 oder der DE-AS 17 20 717 in Wasser emulgierte Mischungen von nach Neutralisation mit Basen wasserlöslichen ungesättigten Polyestern oder Polymerisaten und copolymerisierbaren Monomeren durch die Einwirkung von Gleichstrom an der Anode abgeschieden. Die erhaltenen Beschichtungen werden nach Abspulen des anhaftenden Badmaterials und einem eventuellen Abblasen der Wassertropfen unter die Strahlungsquelle gebracht und gehärtet.
Abgesehen von den bekannten Nachteilen, welche anodische Beschichtungen gegenüber kathodisch abgeschiedenen Grundierungen aufweisen, bestehen weitere Probleme in der Aufrechterhaltung der Badstabilität durch die emulgierten Monomeren, dem nicht in allen Fällen gleichmäßigen Wassergehalt der abgeschiedenen Filme sowie in der fast immer mangelhaften Zwischenschichthaftung der auf eine solche Grundierung aufgebrachten weiteren Lackschicht. Anodisch aufgebrachte Grundierungen verleihen den damit beschichteten Gegenständen daher keinen ausreichenden Korrosionsschutz, was insbesondere bei Kraftfahrzeug-Radfelgen nachteilig ist.
Die Vorteile der Härtung von Überzügen durch energiereiche Strahlung, insbesondere durch Elektronenstrahlen, liegen vor allem in der Möglichkeit, Filme mit hervorragenfen Oberflächeneigenschaften bei niedrigen Vernetzungstemperaturen
herzustellen, wodurch gegenüber der Einbrennlack!erung relativ langdauernde Aufheiz- und Abkühlphasen eingespart werden. Ein Nachteil von Überzügen, die durch Elektronenstrahlen vernetzt werden, liegt in ihrer schlechten Haftung sowohl auf metä-lisehen Substraten als auch auf den üblichen Grundierungen.
Für die Herstellung von Zwei- oder Mehrschichtlackierungen wäre eine Kombination der beiden äußerst rationell durchführbaren Verfahren jedoch für die Serienlackierung von metallischen Objekten, wie Radfelgen für Kraftfahrzeuge wünschenswert.
Es wurde nun gefunden, daß Beschichtungen mit ausgezeichneten Eigenschaften auf leitfähigen, vorzugsweise metallischen Radfelgen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, erhalten werden, wenn eine kathodisch abgeschiedene Grundierung auf Basis von vernetzbaren Bindemitteln durch Wärme teilweise vernetzt wird und auf diese nicht vollständig ausgehärtete Schicht ein durch energiereiche Strahlung vernetzbarer Decklack aufgebracht wird und die vollständige Aushärtung von Decklack und darunterliegender Grundierung durch Elektronenstrahlung oder eine äquivalente energiereiche Strahlung erfolgt.
Demgemäß betrifft die Neuerung eine mit einer Mehrschichtlackierung beschichtete Radfelge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die gekennzeichnet ist', durch eine kathodisch abgeschiedene Elektrotauchlack-Grundierungsschicht, einer darüber aufgebrachten pigmentierten Decklackahicht, welche durch energiereiche Strahlung, insbesondere Elektronenstrahlung gehärtet ist, sowie gegebenenfalls eine darüber aufgebrachte weitere Decklackschicht, welche aus einem ebenfalls durch energiereiche Strahlung gehärteten Klarlack besteht.
V: 5. ν1.
der Vorzugsweise ist bei/neuerungsgemäßen Radfelge die
Grundierungsschicht zunächst nur bis maximal 90 % des maximalen Vernetzungsgrades durch Wärmeeinwirkung gehärtet und erst nach dem Aufbringen der Decklackschicht ausgehärtet worden.
Die neuerungsgemäß mit der Mehrschichtlackierung versehene Radfelge zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Korrosionsund Steinschlagfestigkeit aus, welche unter anderem auch auf die besonders gute Zwischenschichthaftung zwischen der Grundierung und dem Decklack zurückzuführen ist. Diese Eigenschaft kann darauf zurückgeführt werden, daß über die nicht vollständig verbrauchten Vernetzungsstellen der Grundierung eine zusätzliche Verankerung des Decklacks bei der Härtung durch die energiereiche Strahlung erfolgt.
Für die Herstellung der Grundierung werden zweckmäßig Bindemittel eingesetzt, welche in ihrem Molekülverband eine für die Vernetzung ausreichende Anzahl polymerisierbarer, vorzugweise endständiger Doppelbindungen aufweisen. Vorzugsweise hat das Bindemittel vor dem Härten mindestens 0,2, insbesondere mindestens 0,5 endständige Doppelbindungen pro 1000 Molekulargewichtseinheiten. Solche Bindemittel für die kathodische Abscheidung nach dem ETL-Verfahren werden beispielsweise in den GB-PSS 1,551,509 und 1,551,496, den AT-PSS 343 769, 345 407, 346 987, 346 989, 353 369, 356 226 beschrieben. Diese Art von Bindemitteln wird bevorzugt eingesetzt, da sie aufgrund ihrer endständigen Doppelbindungen einerseits bei der Aushärtung durch thermische Polymerisation Filme mit ausgezeichneten Beständigkeitseigenschaften ergeben, andererseits durch die bei nicht vollständiger Aushärtung verbleibenden polymerisierbaren Stellen die Verankerung der darauffolgenden Lackschicht gewährleistet wird.
Es ist jedoch auch möglich, übliche kationisch abscheidbare Systeme zu adaptieren, in dem man eine Mindestmenge an endständigen Doppelbindungen in solche Bindemittel einführt. Solche Modifikationen sind z.B. in den AT-PSS 343 770, 343 771 und 356 226 beschrieben.
• ■ · • · ItIl
Die Methoden der Abscheidung nach dem ETL-Verfahren sind dem Fachmann bekannt und brauchen daher nicht näher beschrieben werden. Die Abseheidungsbedingungen sind für die einzelnen Produkte oder Produktgruppen verschieden und können den entsprechenden Unterlagen entnommen werden.
Wesentlich isx die Einhaltung der anspruchsgemäß gegebenen Grenze, in bezug auf den bei der unvollständigen thermischen Aushärtung der ETL-Grundierung einzuhaltenden Vernetzungsgrad. Dieser soll zur Erzielung einer guten Zwischenschichthaftung nicht über 90 %, vorzugsweise zwischen 50 und 90 % des maximalen Vernetzungsgrades liegen.
Die unterste Grenze des Vernetzungsgrades bei der unvollständigen Aushärtung hängt von der Möglichkeit ab, den getrockneten ETL-FiIm gemeinsam mit dem DeckTack durch energiereichB Strahlung zu härten.
In solchen Fällen kann der durch thermische Polymerisation erzielte Vernetzungsgrad auch im Bereich zwischen 10 und 60 % liegen.
Die Festlegung der Einbrennbedingungen kann beispielsweise durch Bestimmung der Aceton- oder oder Methyläthylketon-Festigkeit der eingebrannten Filme erfolgen. Die Einbrenntemperaturen können zwischen 110 und 1900C, vorzugsweise zwischen 130 und 1800C gewählt werden. Die Einbrennzeiten liegen, abgestimmt auf die gewählte Temperatur und dem gewünschten Vernetzungsgrad, zwischen 5 und 30 Minuten. Natürlich können auch längere Durchgangszeiten gewählt werden, doch werden solche in der Praxis üblicherweise nicht zugelassen.
Die Aufbringung des Decklackes erfolgt in der für solche Systeme üblichen Weise, z.B. durch Spritzen, Tauchen, Fluten oder Walzen.
- T-
Gegebenenfalls kann der Decklack auch aus einem pigmentierten Basislack und efaem darüber applizierten Klarlack bestehen. Die entsprechenden Lacksysteme, welche durch energiereiche Strahlung, insbesondere durch Elektronenstrahlung, vernetzt werden können sind, ebenso wie die dafür eingesetzten Installationen, aus der Literatur bekannt. Entsprechende Bindemittel sind z. B. aus den AT-PSS 323 298, 336 148, 335 023, 338 944, der DE-OS 24 29 527 oder der US-PS 4,164,486 bekannt. Als leitfähige Substrate dienen üblicherweise metal-Ii she FahrzBugfeigen, welche entweder nur entfettet oder zusätzlich einer Phosphatierung unterzogen wurden.
Die folgenden Beispiele erläutern in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung die Neuerung, ohne sie in ihrem Umfang zu beschränken. Alle Angaben in Teilen oder Prozenten beziehen sich, sofern nichts anderes angegeben ist. auf Gewichtseinheiten und Festharz.
Beispiele 1-11
Gemäß den in der folgenden Tabelle angegebenen Bedingungen wurden zinkphosphatierte Stahlblechfelgen 1 in üblicher Weise kathodisch nach dem ETL-Verfahren mit einer Grundierung 2 beschichtet. Die beschichteten Bleche wurden mit deionisiertem Wasser gespült und durch Abblasen mit Preßluft vom anhaftenden Wasser befreit. Die Einbrennbedingungen wurden jeweils durch einen Vorversuch festgelegt, bei welchem die Methyl-Äthylketonfestigkeit eines Bleches, welches 30 Minuten bei 1900C eingebrannt war, bestimmt wurde.
Der Decklack 3 wurde durch Spritzen aufgetragen und mit der in der Tabelle angegebenen Strahlendosis gehärtet.
8* t t (Λ I I ι
In den Beispielen verwendete Materialien
I. KETL-GRUNDIERUNG
1. Bindemittel
¥ 1: AT-PS 342 169, Beispiel 2 W 2: AT-PS 342 169, Beispiel 6
W 3: (a) 380 g eines Epoxidharzes auf Basis von Bisphenol A (Epoxidäquivalent ca. 190) und 564 g eines Halbesters aus Tetrahydrophthalsäureanhydrid und Hydroxyäthylmethacrylat werden in 80 %iger Lösung in Äthylglykolacetat bei 1050C bis zu einer Säurezahl von unter 5 mg KOH/g umgesetzt. Anschließend werden 364 g eines basischen Mon&socyanates (aus äquimolaren Mengen Toluylendiisocyanat und Diäthylathanolamin (80 %±g in Äthylglykolacetat)) zugesetzt und 2 Stunden bei 60 - 700C reagiert. Das Produkt wird mit Äthylengiykolmonoäthyläther auf 70 Gew.-% Festkörpergehalt verdünnt.
(b) 380 g des in (a) verwendeten Epoxidharzes werden mit 210 g Diethanolamin 3 Stunden bei 1300C umgesetzt. Anschlie&nd wird mit Äthylglykolacetat auf 70 Gew.-% Festkörpergehalt verdünnt und bei 60 700C 2 Stunden mit 380 g eines ungesättigten Monoisocyanats (aus äquimolaren Mengen Toluylendiisocyanat und Hydroxyäthylenmethacrylat) reagiert. Der Ansatz wird mit Äthylglykolacetat auf 70 Gew.-% Festkörpergehalt verdünnt.
(c) 80 g des Produktes (a) und 20 g des Produktes (b) werden gemischt und dienen als Bindemittel ¥3. Zur Neutralisation bei der Herstellung des KETL-Bades dient Ameisensäure.
¥ 4: (a) 380 g des in ¥ 3(a) eingesetzten Epoxidharzes wird in Äthylglykolacetatlösung bei 100 bis 1100C mit 144 g Acrylsäure bis zu einer Säurezahl von
1 ·
praktisch O reagiert. Nach Zusatz von 329 g eines basischen Monoisocyanate (aus äquimolaren Mengen Toluylendiisocyanat und Dimethyläthanolamin 80 %ig in Äthylglykolacetat) wird bei 60 700C bis zu einem NCO-Wert von 0 reagiert. Das Produkt wird mit Athylenglykolmonoäthyläther auf 70 % Festkörpergehalt verdünnt.
(b) 380 g des in (a) eingesetzten Epoxidharzes wird in Äthylglykolacetat-Lösung bei 90 bis 1200C langsam mit 210 g Diäthanolamin versetzt und bei 150°C 1 Stunde reagiert. Anschließend wird bei 60 - 700C mit 380 g eines ungesättigten Monoisocyanats (siehe W 3 (b)) bis zu einem NCO-Wert von 0 umgesetzt und das Produkt mit Äthylglykolacetat auf 70 Gew.-% Festkörpergehalt verdünnt.
(c) 250 g eines Epoxidharzes auf Basis Bisphenol A (EG = ca. 500), 1300 g eines Epoxidharzes auf Basis eines Phenolnovolakes (EG I70 - 180), 742 g eines Halbesters aus Tetrahydrophthalsäureanhydrid 80 %Lg in MIBK und N-2-Hydroxypropyl-5-methyloxazolidin, 80 g Diäthylamnopropylamin, 73 g Diäthyl-r amin, 667 g eines Halbesters aus o-Phthalsäureanhydrid und Hydroxyäthylmethacrylat und I68 g TaIlölfettsäure werden nLt Äthylglykol auf 65 Gew.-% verdünnt und bei 75°C bis zu einer Säurezahl von weniger als 5 mg KOH/g reagiert.
W 5: AT-PS 348 634, Beispiel 4 2. Lackherstellung
Lack A (aus W 1 - W 3 und W 5): Die Harze werden mit der erforderlichen Menge an Säure, (und zwar für jeweils 100 g Festharz bei ¥ 1 : 3,6 g Essigsäure,
bei W 2:3,8 g Essigsäure, bei W 3: 4,0 g Ameisensäure, bei w 5: 3,8 g Essigsäure) teilneutralisiert. Aus dieser Harzlösung wird auf einer Dreiwalze eine Lackkonzentrat hergestellt, waches pro 100 g Festharz 14,6 g Titandioxid, 9,4 g Aluminiumsilikatpigment, 2,5 g Bleisilikat, 2,5 g Strontiumchromat und 1 g Farbruß enthält. Das Konzentrat wird mit deionisiertem Wasser auf einen Harzfestkörpergehalt von 10 % verdünnt.
Lack B: Aus der Komponente W 4 (c), welche mit 30 Millimol/100 g Festharz Essigsäure neutralisiert ist, wird auf der Perlmühle ein Lackkonzentrat hergestellt, welches pro 100 g Festharz 23 g Aluminiumsilikatpigment, 24 g Titandioxid, 2 g Bleisilikatpigment, 1 g Farbruß und 10 g deionisiertes Wasser enthält. Eine Menge des Lackkonzentrats, welche 15 g Festharz entspricht, wird einer Mischung aus 70 g (Festharz) der Komponente W 4 (a) und 15 g der Komponente W 4 (b), welche mit 60 Millimol/100 g Festharz Essigsäure neutralisiert ist, zugesetzt. Nach guter Durchmischung wird der Lack auf 12 Gew.-% Festkörpergehalt verdünnt.
II. ESH-Decklack 1. Bindemittel
E 1 : 400 g des in W 1 eingesetzten Epoxidharzes werden mit g Acrylsäure bei 11O0C bis zu einer Säurezahl unter 3 mg KOH/g umgesetzt und mit Hexandioldiacrylat auf 70 % Festkörpergehalt verdünnt.
E 2 : 100 g eines gesättigten Polyesters aus 102 g Adipinsäure, 16 g Neopentylglykol und 121 g Trimethylolpropan werden mit 870 g eines ungesättigten Monoisocyanats
(aus äquimolaren Mengen von Toluylendiisocyanat und Hydroxyäthylacrylat) bei 60 - 700C in 80 %iger Lösung in Hexandioldiacrylat bis zu einem NCO-Wert von praktisch 0 umgesetzt und mit Hexandioldiacrylat auf einen Festkörpergehalt von 70 % verdünnt.
E 3 : 400 g des in W 1 eingesetzten Epoxidharzes werden mit 564 g eines Halbesters aus Tetrahydrophthalsäureanhydrid und Hydroxyäthylmethacrylat bei 1100C bis zu einer Säurezahl unter 5 mg KOH/g umgesetzt und mit einer 1 : 1~- Mischung aus Keopentylglykoldiacrylat und Hydroxäthylacrylat auf 70 Gewo-% Festkörpergehalt verdünnt.
E 4 : 400 g des in W 1 eingesetzten Epoxidharzes werden mit 210 g Diethanolamin 3 Stunden bei 1300C reagiert. Der Ansatz wird mit Hexandioldiacrylat auf 80 Gew.-% Festkörpergehalt verdünnt und weiter mit 725 g des in E 2 verwendeten ungesättigten Monoisocyanate bei 60 700C bis zu einem NCO-Wert von praktisch 0 umgesetzt. Das Produkt wird mit Hydroxypropylacrylat auf einen Festkörpergehalt von 70 Gew.-% verdünnt.
2. Lackherstellung
g Festharz werden mit einer 3 : 1-Mischung aus Tetraäthylenglykoldiacrylat und 2-Hydroxypropylacrylat auf eine Viskosität von 80 Sekunden (DIN 53 211, 23°C) verdünnt. Durch Einrühren von 23 g Aluminiumpaste sowie eines üblichen Verlaufmittels wird ein Silberlack hergestellt.
III. Beschreibung der Prüfmethoden
1. Prüfung des Vernetzungsgrades der KETL-Grundierung. Für die Produkte wurden Kurven erstellt, welche die Abhängigkeit der Methyläthylketonbeständigkeit von der Einbrenntemperatur bzw. der Einbrennzeit erkennen lassen. Als "Vernetzungsgrad" wird der Prozentanteil der Lösungsmittelbeständigkeit (als Zeitfunktion) des Testbleches/angegeben. Die Lösungsmittelfestigkeit von 100 % wird für eine 30 Minuten bei 1900C eingebrannte Beschichtung 2 angenommen.
2. Härte: nach DIN 53 157 (KÖNIG)
3. Haftung: Die Messung der Zwischenschichthaftung erfolgt mit dem Schabetest nach BRAIVE mittels des CLEMENTApparates (Modell O.C.F.55). In der Tabelle ist das Gewicht angegeben, mit welchem der Lackaufbau bei dieser Methode noch nicht zerstört wird. Bei einer Erhöhung des Gewichtes um 100 g wird bei den Vergleichsversuchen der Decklack von der Grundierung abgelöst. Bei den neuerungsgemäßen Lackaufbauten tritt bei Überschreitung der angegebenen Werte eine Zerstörung des ganzen Lackaufbaus ein. Eine Ablösung des Decklackes 3 allein wird in keinem Fall beobachtet.
Beispiel KETL-GRUNDIERUNG EINBRENNBEDINGUNG Zeit
min		 Vernetzungs
grad / %		 ESH-DECKLÄCK Strahlendosis PRÜFUNG Haftung ■
HARZ/ Temp
0C		 15 55 HARZ Mrad Härte g
1 LACK 160 25 25 E 1 3 S 1400
2 W1/A 140 10 55 E- 2 3 230 1500 ·
3 W3/A 180 30 100 E 3 3 190 1200 VERGLEICH
3 a W2/A 190 10 75 E 3 3 22 0 400
4 W2/A 180 20 45 E 4 3 240 1300
5 ' W4/B 150 •30 85 E 2 2,5 240 1200
6 W5/A 170 30 100 E 2 2,5 180 1000 VERGLEICH
6 a W5/A 190 25 40 E 2 2,5 200 300
7 W5/A 150 15 50 E 2 2,5 210 1500
8 W4/B 160 15 55 E 1 3 180 . 1400
9 W5/A 160 10 65 E 4 3 230 1400
10 W2/A 180 15 80 E 1 3 235 1200
11 W2/A 180 20 15 E 3 4 220 1100
12 W1/A 130 30 100 E 3 4 240 1400 VERGLEICH
12 a W3/A 190 E 3 4 245 600
W3/A 240
Die Neuerung wird durch die beigefügte Zeichnung erläutert. Hierbei ist Fig. 1 eine Radfelge gemäß der Neuerung, die in den Figuren 2 und 3 im vergrößerten Teilschnitt ausschnittsweise dargestellt ist.
Es zeigen in den Fig. 2 und 3 die Bezugsziffer 1 die metallische Grundlage, 2 die ETL-Grundierungsschicht, 3 eine darüber aufgebrachte pigmentierte Decklackschicht und 4 (Fig. 3) eine weitere Decklackschicht aus einem Klarlack, wobei die Schichten 3 und 4 durch energiereiche Strahlung gehärtet sind.

Claims (3)

Patentanwälte Dr. per. nat. Thomas BereiuM ·: : : ·: · : ·,.· -: ά.-lng. «ans Leyh .:.G;;St 03 758!<Γ: \ km» Www Wr. 20 - D BOW MOndien 80 Vianova Kunstharz AG 1860 Schutzansprüche
1. Mit einer Mehrschichtlackierung beschichtete Radfelge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Elektrotauchlack-Grundierungsschicht (1), einer darüber befindlichen durch energiereiche Strahlung, insbesondere Elektronenstrahlung gehärtete und pigmentierte Decklackschicht (2), sowie gegebenenfalls eine darüber befindliche weitere Decklackschicht (3) aus einem ebenfalls durch energiereiche Strahlung gehärteten Klarlack.
2. Radfelge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Grundierungsschicht (1) aus einem Elektrotauchlack, der vor dem Aufbringen der Decklackschicht (2) bis 90 % des maximalen Vernetzungsgrades gehärtet worden war und erst nach dem Aufbringen der Decklackschicht (2) ausgehärtet worden ist.
3. Radfelge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Grundierungsschicht (1), die übervfegend oder ganz aus einem Bindemittel besteht, welches vor dem Härten mindestens 0,2, insbesondere mindestens 0,5 endständige Doppelbindungen pro 1000 Molekulargewichtseinheiten aufweist.
h. Radfelge nach den Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mittels Elektronenstrahlung vollständig Vernetzte Grundierungsschicht (1), Decklackschidit (2) und gegebenenfalls Klarlackschicht (3).
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