EP0296395B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung matter Lackoberflächen - Google Patents

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EP0296395B1
EP0296395B1 EP88108864A EP88108864A EP0296395B1 EP 0296395 B1 EP0296395 B1 EP 0296395B1 EP 88108864 A EP88108864 A EP 88108864A EP 88108864 A EP88108864 A EP 88108864A EP 0296395 B1 EP0296395 B1 EP 0296395B1
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lacquer
coating
layer
matt
process according
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Alfred Wagner
Harm Keil
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JH Benecke GmbH
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JH Benecke GmbH
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    • B05D7/52—Two layers
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    • B05D7/536—Base coat plus clear coat type each layer being cured, at least partially, separately
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D7/52—Two layers
    • B05D7/54—No clear coat specified
    • B05D7/546—No clear coat specified each layer being cured, at least partially, separately

Definitions

  • the invention relates to a method for producing matt lacquer surfaces in high-solids lacquer systems according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a device for carrying out the method, and finally the invention relates to a lacquer with a matt surface.
  • lacquer systems are mainly used, these are highly concentrated, low-solvent to solvent-free lacquers, which are particularly environmentally friendly and also highly economical mark the painting equipment used.
  • the highly concentrated paints according to the high-solids paint systems which are advantageous in comparison, are characterized in that, for example, a slow crosslinking or drying of the paint is triggered by heat treatment.
  • UV-curing lacquer systems UV radiation is used as a trigger for cross-linking. Under the influence of UV radiation, the paint is immediately cross-linked and adheres to the surface, which is done here by means of polymerization.
  • the previous field of application of these advantageous paint systems is in high-gloss paints or silk-gloss paints with a high scratch resistance, which in is required in practice, especially with lacquered furniture foils.
  • the applied lacquer In order to ensure the high scratch resistance, it is known that the applied lacquer must have a layer thickness of at least 5 ⁇ m; Layer thicknesses between 5 ⁇ m and 12 ⁇ m are common. With smaller layer thicknesses, the mechanical stability of the lacquer layer is inadequate to ensure the required scratch resistance.
  • matt surfaces can be produced by adding matting agents (silicon dioxide), polyolefin wax, metal soaps to the lacquer. These matting agents represent individual particles that protrude slightly from the paint surface, which makes the surface rough and structured and creates the desired matt impression.
  • matting agents silicon dioxide
  • polyolefin wax polyolefin wax
  • metal soaps metal soaps
  • the difficulty in the production of matt surfaces is that the particles or the matting agent, due to their small dimensions and too great a layer thickness, sink down so far within the lacquer layer that they can no longer protrude from the surface or cannot reach it, ie no matt surface is achieved.
  • the first layer of lacquer is first exposed to the influence of light in order to harden the layer, which consists of an unsaturated polyester, an unsaturated monomer and a peroxide catalyst.
  • This layer is coated to form the two-layer structure with a further composition consisting of unsaturated polyester, unsaturated monomer and ultraviolet light-absorbing pigments, but in contrast to the first layer does not contain a catalyst.
  • the latter second layer is then hardened by being exposed to light.
  • the peroxide catalyst of the first layer migrates to the upper second layer, hardening the second layer and also giving it a matt appearance.
  • the invention is based on the object of specifying a method which, from the point of view of reproducibility, enables the production of matt surfaces with high scratch resistance. Furthermore, the invention is intended to provide a corresponding device and a lacquer with a matt surface.
  • the invention is based on the fact that a certain layer thickness is indispensable for achieving the required high scratch resistance, and this layer thickness is produced in a two-layer process. With the lacquer layer applied first, it does not matter whether the particles of the matting agent completely sink into the lacquer layer or reach the surface, so the first lacquer layer can be selected solely from the point of view of high scratch resistance.
  • a second lacquer layer is then applied to the first lacquer layer and its layer thickness is now chosen so that the matt surface is created in the desired manner.
  • the layer thickness of the second lacquer layer is therefore chosen to be so small that the particles always protrude from the surface. Since the sum of the layer thicknesses of the first lacquer layer and the second lacquer layer can now be chosen to be large, there is the advantage that the lacquer applied as a whole has both a high scratch resistance and the desired matt surface.
  • the first coat of paint - i.e. the application of the first coat of paint - basically serves to achieve the required scratch resistance, and the top coat - that is the second coat of paint applied afterwards - is used to create and also to adjust the degree of matting.
  • the new two-layer process can also be used to achieve dull matt surfaces with high-solids lacquer systems that contain conventional matting agents if a layer thickness of approximately 2 ⁇ m is applied as the top lacquer layer.
  • the matting agent used can be fully effective because it can no longer sag in the thin top layer of lacquer. Any desired degree of surface matting can be achieved.
  • the same paint system is used for both paint layers. If, in an expedient embodiment, the first lacquer layer is 4 ⁇ m thick, the particles still sink here, but this does not cause any further problems, since in the subsequent second lacquer layer with a thickness of 2 ⁇ m, for example, the particles protrude from the surface in the desired manner. It is therefore only necessary to dimension the layer thickness last applied so small that the desired matting effect is achieved.
  • the lacquer layers are applied immediately one after the other, so that crosslinking can take place between the individual lacquer layers.
  • the painting device 10 has an unwinding station 12, where a furniture film 14 to be painted is unwound from a roll.
  • the furniture film 14 arrives at a first lacquer application station 16, which is constructed in a manner known per se.
  • the same paint system as in the second paint application station 22 is used in the first paint application station 16.
  • the layer thickness of the first lacquer layer applied in the first lacquer station 16 is 4 ⁇ m.
  • a first tempering roller 18 with at least one UV lamp connects to the first lacquer application station 16.
  • the UV lamps 20 effect the adhesion of the first lacquer layer on the furniture film 14 in the desired manner.
  • a second lacquer application station 22 is connected to the first lacquer application station 16, and here a second lacquer layer provided with matting agents is applied with a layer thickness of approximately 2 ⁇ m so that the total lacquer thickness is approximately 6 ⁇ m, which ensures a high scratch resistance. Due to the small layer thickness of the second lacquer layer of approximately 2 ⁇ m ensures that the matting agents protrude from the surface and cannot sag, so that the desired surface mattness is achieved.
  • a second tempering roller 24 with UV lamps 26 is in turn connected to the second lacquer application station 22. From the tempering roller 24, the furniture film 14, which is now completely coated, passes via a control unit 28 to a winding station 30, where the furniture film is wound onto a roll.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung matter Lackoberflächen bei High-Solids-Lacksystemen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und schließlich betrifft die Erfindung einen Lack mit einer matten Oberfläche.
  • Zum Aufbringen von Lack auf Materialien, beispielsweise auf Möbelfolien oder auch Spanplatten, Bleche usw., werden überwiegend High-Solids-Lacksysteme verwendet, das sind hochkonzentrierte, lösungsmittelarme bis lösungsmittelfreie Lacke, die sich durch eine besondere Umweltfreundlichkeit und auch durch eine hohe Wirtschaftlichkeit der verwendeten Lackiervorrichtungen auszeichnen.
  • Bei der Anwendung von Lacken mit Lösungsmitteln müssen die Lösungsmittel nämlich gesondert abgetrocknet werden, wozu aufwendige Trocken- und Verbrennungsanlagen erforderlich sind. Die dabei entstehenden Abfälle führen zu einer erheblichen Umweltbelastung, weshalb diese mit Lösungsmitteln versehenen Lacke nur noch beschränkt zum Einsatz kommen dürfen (neue TA-Luft).
  • Die demgegenüber vorteilhaften hochkonzentrierten Lacke gemäß den High-Solids-Lacksystemen zeichnen sich dadurch aus, daß beispielsweise durch Wärmebehandlung eine langsame Vernetzung bzw. Trocknung des Lackes ausgelöst wird. Bei den UV-vernetzenden Lacksystemen wird die UV-Strahlung als Auslöser für die Vernetzung ausgenutzt. Unter Einwirkung der UV-Strahlung ist der Lack sofort vernetzt und haftet auf dem Untergrund, was hier im Wege einer Polymerisation geschieht.
  • Das bisherige Anwendungsgebiet dieser vorteilhaften Lacksysteme liegt bei Hochglanz-Lacken bzw. Seidenglanzlacken mit einer großen Kratzfestigkeit, die in der Praxis gefordert wird, insbesondere bei lackierten Möbelfolien. Um die große Kratzfestigkeit zu gewährleisten, muß der aufgebrachte Lack bekanntlich eine Schichtdicke von mindestens 5 µm besitzen; üblich sind Schichtdicken zwischen 5 µm und 12 µm. Bei geringeren Schichtdicken reicht die mechanische Stabilität der Lackschicht nämlich nicht aus, um die geforderte Kratzfestigkeit zu gewährleisten.
  • Während sich nun die Kratzfestigkeit bei HochglanzLacken bzw. Seidenglanzlacken mit Schichtdicken von größer als 5 µm problemlos realisieren läßt, bereitet der bei vielen Anwendungszwecken vorhandene Wunsch nach einer matten Lackoberfläche erhebliche Schwierigkeiten, weil sich die matten Oberflächen mittels einer Lackschicht nicht ohne eine Verschlechterung der Kratzfestigkeit herstellen lassen.
  • Bekanntlich lassen sich matte Oberflächen dadurch erzeugen, daß dem Lack Mattierungsmittel (Siliziumdioxid), Polyolefinwachs, Metallseifen) zugegeben werden. Diese Mattierungsmittel stellen einzelne Partikel dar, die geringfügig aus der Lackoberfläche herausragen, wodurch die Oberfläche rauh und strukturiert wird und der gewünschte matte Eindruck hervorgerufen wird.
  • Die Schwierigkeit bei der Herstellung von matten Oberflächen besteht nun darin, daß die Partikel bzw. die Mattierungsmittel aufgrund ihrer kleinen Abmessungen bei zu großer Schichtdicke innerhalb der Lackschicht soweit nach unten absinken, daß sie nicht mehr aus der Oberfläche herausragen können bzw. diese nicht erreichen, d.h., es wird keine matte Oberfläche erzielt.
  • Nur bei geringeren Schichtdicken ist gewährleistet, daß die Mattierungsmittel aus der Oberfläche herausragen und voll zur Wirkung kommen. Deshalb lassen sich matte Oberflächen nur bei relativ geringen Schichtdicken der jeweiligen Lackschicht erzielen. Die geringe Schichtdicke geht allerdings zu Lasten der Kratzfestigkeit, die nunmehr nicht im gewünschten Maße vorhanden ist. Somit stellen die Forderungen nach einer hohen Kratzfestigkeit einerseits und nach einer matten Oberfläche andererseits zwei sich widersprechende Gesichtspunkte dar. Bei hoher Kratzfestigkeit läßt sich keine matte Oberfläche erzielen und umgekehrt ist bei einer matten Oberfläche die hohe Kratzfestigkeit nicht mehr gewährleistet.
  • Wenn sich im übrigen eine matte Oberfläche nur bei für die Kratzfestigkeit nachteiliger geringer Schichtdicke erzielen läßt, so besteht ein weiterer Nachteil darin, daß die Kratzfestigkeit zusätzlich darunter leidet, daß die matte Oberfläche nicht glatt, sondern aufgrund der herausragenden Partikel aufgerauht ist. Die sowie-so schon schlechte Kratzfestigkeit wird also noch weiter vermindert.
  • Man könnte zwar daran denken, größere und gröbere Partikel als Mattierungsmittel zu verwenden, um somit größere Schichtdicken zu ermöglichen, bei denen die Partikel in jedem Fall die Lackoberfläche erreichen und aus ihr herausragen, allerdings ist zu berücksichtigen, daß grobe Partikel nur eine sehr schlechte Ausrichtung innerhalb der Lackschicht erfahren, und daß eine Reproduzierbarkeit nicht gewährleistet ist. In der Praxis besteht nämlich die Forderung, daß eine einmal hergestellte Möbelfolie oder dergleichen mit einer ganz bestimmten Mattierung auch später noch in exakt der gleichen Mattierung hergestellt werden kann. Dies läßt sich aber nur dann gewährleisten, wenn für die Mattierungsmittel sehr feine Partikel verwendet werden, die sich gleichmäßig innerhalb der Lackschicht verteilen.
  • Durch die Patentschrift US-A-3 953 622 ist es bekannt, zunächst eine erste Lackschicht aufzutragen, und anschließend auf die erste Lackschicht eine zweite Lackschicht aufzubringen, wodurch ein zweischichtiger Aufbau erzielt wird.
  • Dabei wird zunächst die erste Lackschicht dem Einfluß eines Lichts ausgesetzt, um die Schicht zu erhärten, die aus einem ungesättigten Polyester, einem ungesättigten Monomer sowie aus einem Peroxid-Katalysator besteht.
  • Diese Schicht wird zur Bildung des zweischichtigen Aufbaus mit einer weiteren Komposition beschichtet, die aus ungesättigtem Polyester, ungesättigtem Monomer sowie aus ultraviolettes Licht absorbierenden Pigmenten besteht, jedoch im Gegensatz zur ersten Schicht keinen Katalysator beinhaltet.
  • Die zuletzt genannte zweite Schicht wird anschließend dadurch gehärtet, daß sie der Einwirkung von Licht ausgesetzt wird. Dabei wandert der Peroxid-Katalysator der ersten Schicht zur der oberen zweiten Schicht, wodurch die zweite Schicht gehärtet und ihr außerdem ein mattes Aussehen verliehen wird.
  • Bei dem bekannten zweischichtigen Aufbau werden keine Mattierungsmittel verwendet, vielmehr wird das matte Aussehen der Oberfläche der zweiten Schicht durch die Wanderung des Peroxid-Katalysators in diese Schicht erreicht. Über die Kratzfestigkeit des zweischichtigen Aufbaus ist in der Patentschrift US-A-3 953 622 keine Aussage gemacht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches unter dem Gesichtspunkt der Reproduzierbarkeit die Herstellung matter Oberflächen bei hoher Kratzfestigkeit ermöglicht. Ferner sollen durch die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung sowie ein Lack mit matter Oberfläche geschaffen werden.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt jeweils durch die Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 8.
  • Die Erfindung geht davon aus, daß zur Erzielung der geforderten hohen Kratzfestigkeit eine bestimmte Schichtdicke unerläßlich ist, und diese Schichtdicke wird in einem Zweischicht-Verfahren hergestellt. Bei der zuerst aufgebrachten Lackschicht spielt es noch keine Rolle, ob die Partikel der Mattierungsmittel vollständig in der Lackschicht versinken oder die Oberfläche erreichen, deshalb kann die erste Lackschicht allein unter dem Gesichtspunkt einer hohen Kratzfestigkeit gewählt werden.
  • Auf die erste Lackschicht wird dann anschließend eine zweite Lackschicht aufgebracht, und deren Schichtdicke wird nun so gewählt, daß in gewünschter Weise die matte Oberfläche entsteht. Die Schichtdicke der zweiten Lackschicht wird also so gering gewählt, daß die Partikel in jedem Fall aus der Oberfläche herausragen. Da nun die Summe der Schichtdicken der ersten Lackschicht und der zweiten Lackschicht groß gewählt werden kann, ergibt sich der Vorteil, daß der insgesamt aufgebrachte Lack sowohl eine hohe Kratzfestigkeit als auch die gewünschte matte Oberfläche besitzt. Die Erstlackierung - also das Aufbringen der ersten Lacksicht - dient im Grunde genommen zur Erzielung der geforderten Kratzfestigkeit, und die Decklackierung - also die danach aufgebrachte zweite Lackschicht - dient zur Erzeugung und auch zur beliebigen Einstellung des Mattgrades.
  • In Versuchen hat sich gezeigt, daß sich mit dem neuen Zweischicht-Verfahren auch mit High-Solids-Lacksystemen, die übliche Mattierungsmittel enthalten, stumpfmatte Oberflächen erzielen lassen, wenn als oberste Lackschicht eine Schichtdicke von etwa 2 µm aufgebracht wird. Das eingesetzte Mattierungsmittel kann nämlich voll zur Wirkung kommen, da es in der dünnen obersten Lackschicht nicht mehr absacken kann. Dabei läßt sich jeder gewünschte Oberflächenmattgrad erzielen.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird für beide Lackschichten jeweils ein gleiches Lacksystem verwendet. Wenn in zweckmäßiger Ausgestaltung die erste Lackschicht 4 µm stark ist, sinken die Partikel hier zwar noch ab, was aber nicht weiter stört, denn bei der anschließenden zweiten Lackschicht mit einer Stärke von beispielsweise 2 µm ragen die Partikel in gewünschter Weise aus der Oberfläche heraus. Es ist also lediglich erforderlich, die zuletzt aufgebrachte Schichtdicke so gering zu bemessen, daß der angestrebte Mattierungseffekt erzielt wird.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Lackschichten unmittelbar nacheinander aufgebracht, so daß eine Vernetzung zwischen den einzelnen Lackschichten erfolgen kann.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sowie zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Nachfolgend wird die Erfindung zum besseren Verständnis anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert, welche eine als Ganzes mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Lackiervorrichtung darstellt.
  • Die Lackiervorrichtung 10 besitzt eine Abwickelstation 12, wo von einer Rolle eine zu lackierende Möbelfolie 14 abgewickelt wird.
  • Von der Abwickelstation 12 gelangt die Möbelfolie 14 zu einer ersten Lackauftragsstation 16, die in an sich bekannter Weise aufgebaut ist. In der ersten Lackauftragsstation 16 wird das gleiche Lacksystem wie in der zweiten Lackauftragsstation 22 verwendet. Die Schichtdicke der in der ersten Lackstation 16 aufgebrachten ersten Lackschicht beträgt 4 µm.
  • An die erste Lackauftragsstation 16 schließt sich eine erste Temperwalze 18 mit mindestens einer UV-Lampe an. Die UV-Lampen 20 bewirken bei dem verwendeten UV-vernetztenden Lacksystem in gewünschter Weise die Haftung der ersten Lackschicht auf der Möbelfolie 14.
  • An die erste Lackauftragsstation 16 schließt sich eine zweite Lackauftragsstation 22 an, und hier wird eine zweite mit Mattierungsmitteln versehene Lackschicht mit einer Schichtdicke von etwa 2 µm aufgetragen, so daß die gesamte Lackstärke etwa 6 µm beträgt, wodurch eine hohe Kratzfestigkeit gewährleistet ist. Durch die geringe Schichtdicke der zweiten Lackschicht von etwa 2 µm ist gewährleistet, daß die Mattierungsmittel aus der Oberfläche herausragen und nicht absacken können, so daß der gewünschte Oberflächenmattgrad erzielt wird.
  • An die zweite Lackauftragsstation 22 schließt sich wiederum eine zweite Temperwalze 24 mit UV-Lampen 26 an. Von der Temperwalze 24 gelangt die nunmehr vollständig lackierte Möbelfolie 14 über ein Steuergerät 28 zu einer Aufwickelstation 30, wo die Möbelfolie auf eine Rolle aufgewickelt wird.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung matter Lackoberflächen bei High-Solids-Lacksystemen, insbesondere bei UV-vernetzenden Lacksystemen, wobei der mit Mattierungsmitteln versehene Lack auf ein gewünschtes Material aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in an sich bekannter Weise eine erste Lackschicht mit einer ersten Schichtdicke aufgetragen wird, daß anschließend in an sich bekannter Weise auf die erste Lackschicht mindestens eine zweite Lackschicht mit einer zweiten Schichtdicke aufgebracht wird, daß zumindest die zuletzt aufgebrachte Lackschicht mit Mattierungsmitteln versehen ist, und daß die Schichtdicke der zuletzt aufgebrachten Lackschicht so gering gewählt ist, daß die Mattierungsmittel (Partikel) aus der Oberfläche herausragen, um so den matten Eindruck der Oberfläche zu bewirken.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schichtdicke gleich oder kleiner als die erste Schichtdicke gewählt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Schichtdicken größer oder gleich 5 µm ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schichtdicke größer als 3 µm ist und die zweite Schichtdicke zu etwa 2 µm gewählt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Lackschicht miteinander vernetzt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Lackschichten identische Lacksysteme verwendet werden.
  7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch mindestens zwei hintereinander geschaltete Lackauftragsstationen (16,22).
  8. Lack mit matter Oberfläche, der auf einem Material aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack in an sich bekannter Weise aus mehreren nacheinander aufgebrachten Lackschichten besteht, daß zumindest die oberste, zuletzt aufgebrachte Lackschicht mit Mattierungsmitteln versehen ist, und daß die Schichtdicke der zuletzt aufgebrachten Lackschicht so gering gewählt ist, daß die Mattierungsmittel (Partikel) aus der Oberfläche herausragen, um so den matten Eindruck der Oberfläche zu bewirken.
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