EP0826431A1 - Verfahren zur Herstellung einer Reparaturlackierung - Google Patents

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EP0826431A1
EP0826431A1 EP97114719A EP97114719A EP0826431A1 EP 0826431 A1 EP0826431 A1 EP 0826431A1 EP 97114719 A EP97114719 A EP 97114719A EP 97114719 A EP97114719 A EP 97114719A EP 0826431 A1 EP0826431 A1 EP 0826431A1
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EP
European Patent Office
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radiation
meth
pigmented
curing
binders
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EP97114719A
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English (en)
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EP0826431B1 (de
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Wolfgang Dr. Diener
Peter Dr. Klostermann
Frank-Jürgen Krumpolt
Christine Kurz
Karin Dr. Maag
Hans-Ulrich Dr. Simmrock
Werner Dr. Lenhard
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EIDP Inc
Original Assignee
Herberts GmbH
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Publication date
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Application filed by Herberts GmbH filed Critical Herberts GmbH
Publication of EP0826431A1 publication Critical patent/EP0826431A1/de
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Publication of EP0826431B1 publication Critical patent/EP0826431B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/005—Repairing damaged coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multilayer Refinishing, which is used in particular in the field of Vehicle and vehicle parts painting.
  • the method is particularly suitable for Repair of body parts and smaller damaged areas.
  • a drying or hardening of the painted Vehicles or vehicle parts can either be at room temperature overnight or in less time due to forced drying or hardening, for example 30 minutes at 60 ° C in a cabin.
  • forced drying or hardening for example 30 minutes at 60 ° C in a cabin.
  • IR radiators are usually used to prevent drying force.
  • the procedure is, for example, that wet-wet on a basecoat after a short flash off, a clear coat is applied and both layers cured within 20-25 minutes using one or more IR emitters will. Especially for the refinishing of body parts and smaller ones Damage points exist for reasons of effectiveness, the necessary To further shorten drying or curing times.
  • DE-A-15 71 175 describes a method for curing an air-drying unsaturated polyester resin layer, which is in the wood coating Application. The curing takes place here with flashes of light from an electrical gas-filled flash tube.
  • DE-A-41 33 290 describes a method for producing a Multi-layer coating for automotive OEM painting described, in which a radiation-curable coating agent is used as the clear lacquer and the Application of the coating agent when illuminated with light of a wavelength of over 550 nm or in the absence of light and curing by means of high-energy radiation is carried out.
  • the clear coat is applied to a KTL primer, filler and basecoat coated and at 120-140 ° C baked substrate applied and then irradiated.
  • EP-A-0 000 407 describes a radiation-curable coating agent Basis of an OH-functional polyester resin esterified with acrylic acid, one Vinyl compound, a photoinitiator and a polyisocyanate.
  • a first Radiation curing takes place using UV light and in a second curing step
  • the hardening step gives the coating its final hardness through the OH / NCO crosslinking.
  • the second hardening step can take place at 130-200 ° C or over several days Room temperature.
  • the object of the invention was to provide a method for producing a multilayer Refinishing, in particular for refinishing vehicle parts and to repair smaller damaged areas, which the previously usual drying times reduced and coatings, which despite shortened Drying times without sacrificing quality meet the requirements of a Refinishing, especially regarding hardness, scratch resistance and elasticity are sufficient.
  • the object is achieved by a method for producing a multilayer Refinishing by applying an unpigmented or colorless pigmented transparent clear coat on a pre-dried or hardened color and / or effect basecoat or by applying a pigmented Topcoat layer on a possibly pre-coated substrate, which thereby is characterized in that for the production of the transparent clear coat or pigmented top coat only by radical and / or cationic Polymerization curable binders are used and the curing means pulsed high-energy UV radiation.
  • the one for hardening the transparent clear lacquer layer or the pigmented one Topcoat layer of high-energy pulsed UV radiation can be used for example generated with a radiation source, which is a High-energy electron flash device, hereinafter referred to as UV flash lamp, acts. With this radiation source, it is possible to cover the in the Fully harden within seconds.
  • a radiation source which is a High-energy electron flash device, hereinafter referred to as UV flash lamp
  • the multilayer structures obtained by the process according to the invention do the same for a property level required to show a refinishing, as under usual repair conditions dried or hardened multi-layer coatings.
  • a primer is applied if necessary and / or filler precoated substrate with a basecoat and wet-on-wet, if necessary after a short flash-off, a clear coat is applied. Then be both layers at room temperature overnight or within 20-80 min 40-80 ° C hardened.
  • the applied Basecoat is preferably only dried briefly and then the clearcoat is applied and subjected to radiation.
  • the clearcoat or pigmented topcoat is radiation-cured According to the invention with pulsed high-energy UV radiation.
  • a radiation source one or more UV flash lamps are preferably used for this purpose.
  • the UV flash lamps emit light with a wavelength of 200-900 nm Maximum at 500 nm.
  • the flashes can be triggered approximately every 4 s, for example will.
  • the UV flash lamps preferably contain a plurality of flash tubes, for example quartz tubes filled with inert gas such as xenon.
  • the UV flash lamps should have a on the surface of the coating to be hardened Illuminance of at least 10 megalux, preferably 10-80 megalux per Cause lightning discharge.
  • the electrical power per lightning discharge should be preferred 1-10 kJoules.
  • the UV flash lamp is preferably a Transportable device that is positioned directly in front of the damaged area to be repaired can be.
  • UV flash lamps that can be used are described, for example, in US Pat WO-A-9411123 and in EP-A-0-525 340.
  • UV flash lamps are commercially available.
  • the transparent clearcoats or pigmented top coats are radiation-curable coating agents that crosslink exclusively via radical and / or cationic polymerization.
  • These can be aqueous systems with high solids content, which are used as an emulsion are present, but the systems can also be in solvent-containing form. However, it is preferably 100% lacquer systems that do not contain solvents and can be applied without water.
  • All radiation-curable binders can be used in the process according to the invention customary radiation-curable binders or mixtures thereof are used, which are known to the person skilled in the art and are described in the literature. It is about either to be crosslinkable by radical polymerization or by cationic ones Polymerization crosslinkable binders. In the former arise through action from high-energy radiation to the binding agent or coating agent radicals that then trigger the crosslinking reaction. With the cationic curing systems are formed by irradiation from initiators Lewis acids, which then Trigger crosslinking reaction.
  • the free-radically curing binders can e.g. to prepolymers like Poly- or oligomers that contain olefinic double bonds in the molecule, act.
  • prepolymers or oligomers are (meth) acrylic functional (Meth) acrylic copolymers, epoxy resin (meth) acrylates, polyester (meth) acrylates, Polyether (meth) acrylates, polyurethane (meth) acrylates, unsaturated polyesters, Amino (meth) acrylates, melamine (meth) acrylates, unsaturated polyurethanes or Silicone (meth) acrylates.
  • the molecular weight (Mn) of these compounds is preferably from 200 to 10,000.
  • Aliphatic and / or cycloaliphatic (meth) acrylates used are particularly preferred (cyclo) aliphatic polyurethane (meth) acrylates and polyester (meth) acrylates.
  • the Binders can be used individually or in a mixture.
  • the prepolymers can optionally be used in so-called reactive diluents, i.e. reactive liquid monomers, dissolved.
  • the reactive thinners are in generally in amounts of 1-50 wt .-%, preferably 5-30 wt .-%, based on the Total weight of prepolymer and reactive thinner used.
  • the Reactive diluents can be mono-, di- or polyunsaturated. Examples for monounsaturated reactive diluents are: (meth) acrylic acid and its esters, Maleic acid and its half esters, vinyl acetate, vinyl ether, substituted Vinyl ureas, styrene, vinyl toluene.
  • unsaturated reactive thinners are: di (meth) acrylates such as alkylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, vinyl (meth) acrylate, Allyl (meth) acrylate, divinylbenzene, dipropylene glycol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) acrylate.
  • di (meth) acrylates such as alkylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, vinyl (meth) acrylate, Allyl (meth) acrylate, divinylbenzene, dipropylene glycol di (meth) acrylate, hexanediol di (meth) acrylate.
  • polyunsaturated reactive diluents are: glycerol tri (meth) acrylate, Trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, Pentaerythritol tetra (meth) acrylate.
  • the reactive diluents can be used individually or in Mixture can be used.
  • Preferred reactive thinners are diacrylates such as e.g. Dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate and / or Hexanediol diacrylate used.
  • the free-radically curable coating agents contain photoinitiators.
  • Suitable Photoinitiators are, for example, those in the wavelength range from 190 to Absorb 400 nm.
  • initiators for radical polymerization are chlorine-containing aromatic compounds, e.g. described in US-A-4 089 815, aromatic ketones as described in EP-A-0 003 002 and EP-A-0 161 463, Hydroxyalkylphenones as described in US-A-4,347,111.
  • Alkyl or arylphosphine oxides hydroxyacetophenone derivatives and Benzophenone derivatives.
  • the photoinitiators can, for example, in amounts of 0.1-5 wt .-%, preferably 0.5-3 wt .-%, based on the sum of radical polymerizable prepolymers, reactive diluents and initiators added will. They can be used individually or as mixtures.
  • Binders known to those skilled in the art and described in the literature are used will. These can be, for example, polyfunctional epoxy oligomers which contain more than two epoxy groups in the molecule. It is convenient if the binders are free from aromatic structures. Such epoxy oligomers are described for example in DE-A-36 15 790.
  • polyalkylene glycol diglycidyl ether hydrogenated bisphenol A glycidyl ether, Epoxy urethane resins, glycerol triglycidyl ether, diglycidyl hexahydrophthalate, Diglycidyl esters of dimer acids, epoxidized derivatives of (meth) cyclohexene, such as e.g. 3,4-epoxycyclohexylmethyl (3,4-epoxycyclohexane) carboxylate or epoxidized Polybutadiene.
  • the number average molecular weight of the polyepoxide compounds is preferably below 10,000.
  • Reactive diluents such as e.g. Cyclohexene oxide, butene oxide, butanediol diglycidyl ether or Hexanediol diglycidyl ether can be used.
  • Photoinitiators for cationic curing systems are substances that act as onium salts are known which photolytically release Lewis acids under the action of radiation. Examples include diazonium salts, sulfonium salts or iodonium salts. Triarylsulfonium salts are preferred.
  • the photonitiators can be used in quantities of 0.5 to 5 wt .-%, based on the sum of cationically polymerizable Prepolymers, reactive diluents and initiators, individually or as a mixture be used.
  • the transparent clearcoats and pigmented top coats can contain additives.
  • the additives are the usual additives that can be used in the paint sector.
  • Additives are leveling agents, e.g. based on (meth) acrylic homopolymers or silicone oils, rheology influencing agents, such as finely divided silica or polymeric urea compounds, thickeners, such as crosslinked polycarboxylic acid or Polyurethanes, anti-foaming agents, wetting and elasticizing agents.
  • leveling agents e.g. based on (meth) acrylic homopolymers or silicone oils
  • rheology influencing agents such as finely divided silica or polymeric urea compounds
  • thickeners such as crosslinked polycarboxylic acid or Polyurethanes
  • anti-foaming agents wetting and elasticizing agents.
  • light stabilizers are phenyl salicylates, Benzotriazole and derivatives, HALS compounds and oxalanilide derivatives.
  • the transparent clearcoats and pigmented top coats can contain organic solvents and / or water.
  • the solvents are common paint solvents. This can come from the manufacture of the binders or are sold separately admitted. Examples of such solvents are monohydric or polyhydric alcohols, e.g. Propanol, butanol, hexanol; Glycol ethers or esters, e.g. Diethylene glycol dialkyl ether, Dipropylene glycol dialkyl ether, each with C1 to C6 alkyl, Ethoxypropanol, butyl glycol; Glycols, e.g.
  • Ethylene glycol, propylene glycol and their oligomers N-methylpyrrolidone and ketones, e.g. Methyl ethyl ketone, acetone, Cyclohexanone; aromatic or aliphatic hydrocarbons, e.g. Toluene, xylene or linear or branched aliphatic C6-C12 hydrocarbons.
  • ketones e.g. Methyl ethyl ketone, acetone, Cyclohexanone
  • aromatic or aliphatic hydrocarbons e.g. Toluene, xylene or linear or branched aliphatic C6-C12 hydrocarbons.
  • the clear lacquers which can be used according to the invention can contain transparent pigments, such as e.g. Contain silicon dioxide, and possibly soluble dyes.
  • the invention usable pigmented topcoats contain color and / or effect Pigments.
  • pigments all common pigments are organic or suitable of inorganic nature. Examples of inorganic or organic Color pigments are titanium dioxide, micronized titanium dioxide, iron oxide pigments, carbon black, Azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone and pyrrolopyrrole pigments. Examples of effect pigments are metal pigments, e.g. Aluminum pigments, and pearlescent pigments.
  • radical curing systems various cationic curing systems or radical and cationic curing systems can be combined. Radically curing systems are preferably used.
  • the radiation-curable coating agents can, in a known manner, for example, by spray application.
  • the transparent Clearcoats can be applied to conventional aqueous or solvent-based basecoats be applied.
  • Basecoats containing binders can be used.
  • the basecoats included organic and / or inorganic color and / or effect pigments and / or Fillers, water and / or organic solvents and, if necessary, additives common in paint.
  • the basecoats are applied to substrates that are coated with conventional primers, Filler and intermediate layers, such as those for multi-layer painting on the Motor vehicle sector can be used, can be pre-coated.
  • Preferred Substrates are metal or plastic parts.
  • the drying or hardening of the basecoat film can take place at room temperature or at elevated temperature. Drying can preferably take place within a few Minutes, e.g. 3-10 minutes, at 40-80 ° C. This is particularly preferably done Drying the basecoat using infrared radiation. The IR drying can for example within 3-6 minutes.
  • the clearcoat is applied, preferably in a resulting dry film layer thickness of 20-80 ⁇ m, preferred from 20-50 ⁇ m.
  • a pigmented topcoat is used as a radiation-curable coating agent, for example, this can be based on conventional solvent- or water-based fillers, Primers or intermediate layers can be applied. The pens-, Primer or intermediate layers can already be cured or be pre-dried.
  • the clearcoat is preferred in multi-layer refinishing radiation-curable coating agent formulated.
  • the Crosslinking using UV radiation After application of the clear coat or the pigmented top coat, the Crosslinking using UV radiation. They already serve as UV radiation sources described UV flash lamps.
  • the coatings can be dried or hardened by a plurality of successive lightning discharges. Prefers 1 to 40 successive lightning discharges are triggered.
  • the distance of the UV flash lamp to the substrate surface to be irradiated can be 5-50 cm, preferably 10-25 cm, particularly preferably 15-20 cm. Shielding the UV lamps to avoid radiation leakage can e.g. by Use an appropriately lined protective housing around the transportable Lamp unit or with the help of other, known to those skilled in the art Security measures.
  • the total irradiation time is in the range of a few seconds, for example in the range from 1 millisecond to 400 seconds, preferably from 4-160 seconds, each according to the number of selected lightning discharges.
  • the process according to the invention is particularly suitable for refinishing smaller body parts or smaller damaged areas, but can also be used Refinishing of larger parts, for example larger vehicle parts be used.
  • the pendulum damping test was carried out in accordance with DIN 53157 (according to König).
  • the Erichsen deepening was carried out according to ISO 1520.
  • a water-based lacquer (binder base: polyurethane resin) was applied to filler-coated KTL sheet in a resulting dry film layer thickness of 13-15 ⁇ m. It was dried for 3 minutes with an IR lamp. Subsequently, the clear coats according to system 1-6 were applied in a resulting dry film thickness of 40-50 ⁇ m.
  • UV curing was carried out using a UV flash lamp (3500 Ws) with 10 exposures (approx. 40 s) with an object distance of 20 cm.
  • the coating technology properties of the coatings thus obtained are as above shown in Tables 1 and 2.
  • the coatings are sufficient in terms of hardness, Scratch resistance and elasticity essentially meet the requirements of a Repair multi-coat paint can be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Reparaturlackierung durch Auftrag einer unpigmentierten oder farblos pigmentierten transparenten Klarlackschicht auf eine vorgetrocknete oder gehärtete farb- und/oder effektgebende Basislackschicht oder durch Auftrag einer pigmentierten Decklackschicht auf ein ggf. vorbeschichtetes Substrat. Zur Herstellung der transparenten Klarlackschicht oder der pigmentierten Decklackschicht werden ausschließlich durch radikalische und/oder kationische Polymerisation härtbare Bindemittel eingesetzt, und die Härtung erfolgt mittels gepulster energiereicher UV-Strahlung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Reparaturlackierung, welches insbesondere Anwendung findet auf dem Gebiet der Fahrzeug- und Fahrzeugteilelackierung. Das Verfahren ist besonders geeignet zur Ausbesserung von Karosserieteilen und kleineren Schadstellen.
In der Fahrzeugreparaturlackierung, z.B. in einer Lackierwerkstatt, sind im allgemeinen neben der Lackierung von ganzen Karossen auch Karosserieteile und kleinere Schadstellen auszubessern. Eine Trocknung bzw. Härtung der lackierten Fahrzeuge oder Fahrzeugteile kann entweder bei Raumtemperatur über Nacht oder in kürzerer Zeit durch forcierte Trocknung bzw. Härtung, beispielsweise 30 Minuten bei 60 °C in einer Kabine erfolgen. Bei der Ausbesserung von Karosserieteilen und kleineren Schadstellen ist es für eine Lackierwerkstatt wenig rentabel, das gesamte Fahrzeug in der Trockenkabine zu trocknen oder beim Trocknen bei Raumtemperatur über Nacht Stellfläche in der Werkstatt zu blockieren. Üblicherweise werden in solchen Fällen IR-Strahler eingesetzt, um die Trocknung zu forcieren. Dabei wird beispielsweise so vorgegangen, daß auf einen Basislack naßin-naß nach kurzem Ablüften ein Klarlack appliziert wird und beide Schichten mittels eines oder mehrerer IR-Strahler innerhalb von ca. 20-25 Minuten ausgehärtet werden. Gerade für die Reparaturlackierung von Karosserieteilen und kleineren Schadstellen besteht jedoch aus Effektivitätsgründen ein Bedarf, die notwendigen Trocknungs- bzw. Härtungszeiten weiter zu verkürzen.
Es ist bekannt, zum Trocknen und Härten von durch Strahlungseinwirkung härtbaren Lacken, Klebstoffen u.ä. als Strahlungsquelle eine Hochenergieelektronenblitz-Einrichtung zu verwenden. In der WO-A-94/11123 wird ein diesbezügliches Verfahren beschrieben, welches geeignet ist zur Härtung bzw. Trocknung von Flüssigspachteln, Dickschichten, Schutzschichten auf optischen Oberflächen sowie kratzfesten Antibeschlagschichten.
In der DE-A-15 71 175 wird ein Verfahren zum Härten einer lufttrocknenden ungesättigten Polyesterharzschicht heschrieben, welches in der Holzbeschichtung Anwendung findet. Die Härtung erfolgt hier mit Lichtblitzen aus einer elektrischen gasgefüllten Blitzröhre.
In beiden Offenlegungen wird nichts gesagt über eine Möglichkeit des Einsatzes und die Bedingungen für einen Einsatz der Blitzeinrichtungen in der Autoreparaturlackierung.
In der DE-A-41 33 290 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtlackierung für die Kraftfahrzeugserienlackierung beschrieben, bei dem als Klarlack ein mittels Strahlung härtbares Überzugsmittel verwendet wird und der Auftrag des Überzugsmittels bei einer Beleuchtung mit Licht einer Wellenlänge von über 550 nm oder unter Ausschluß von Licht erfolgt und die Härtung mittels energiereicher Strahlung durchgeführt wird. Der Klarlack wird dabei auf ein mit KTL-Grundierung, Füller und Basislack beschichtetes und bei 120-140 °C eingebranntes Substrat appliziert und anschließend bestrahlt.
In der EP-A-0 000 407 wird ein strahlenhärtbares Überzugsmittel beschrieben auf Basis eines mit Acrylsäure veresterten OH-funktionellen Polyesterharzes, einer Vinylverbindung, eines Photoinitiators und eines Polyisocyanates. In einem ersten Härtungsschritt erfolgt die Strahlenhärtung mittels UV-Licht und in einem zweiten Härtungschritt erhält der Überzug durch die OH/NCO-Vernetzung seine Endhärte. Der zweite Härtungsschritt kann bei 130 -200 °C oder über mehrere Tage bei Raumtemperatur erfolgen.
Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Reparaturlackierung, insbesondere zur Reparatur-lackierung von Fahrzeugteilen und zur Ausbesserung kleinerer Schadstellen, zur Verfügung zu stellen, welches die bisher üblichen Trockenzeiten reduziert und Überzüge ergibt, die trotz verkürzter Trockenzeiten ohne Qualitätseinbußen den Anforderungen, die an eine Reparaturlackierung, insbesondere bezüglich Härte, Kratzfestigkeit und Elastizität gestellt werden, genügen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Reparaturlackierung durch Auftrag einer unpigmentierten oder farblos pigmentierten transparenten Klarlackschicht auf eine vorgetrocknete oder gehärete farb- und/oder effektgebende Basislackschicht oder durch Auftrag einer pigmentierten Decklackschicht auf ein ggf. vorbeschichtetes Substrat, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Herstellung der transparenten Klarlackschicht oder der pigmentierten Decklackschicht ausschließlich durch radikalische und/oder kationische Polymerisation härtbare Bindemittel eingesetzt werden und die Härtung mittels gepulster energiereicher UV-Strahlung erfolgt.
Die zur Härtung der transparenten Klarlackschicht oder der pigmentierten Decklackschicht einzusetzende energiereiche gepulste UV-Strahlung kann beispielsweise mit einer Strahlungsquelle erzeugt werden, bei der es sich um eine Hochenergie-Elektronenblitz-Einrichtung, im folgenden UV-Blitzlampe genannt, handelt. Mit dieser Strahlungsquelle ist es möglich, die Überzüge im Sekundenbereich vollständig auszuhärten.
Es war überraschend und aus dem Stand der Technik nicht herleitbar, daß die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Mehrschichtaufbauten das gleiche, für eine Reparaturlackierung erforderliche, Eigenschaftsniveau zeigen, wie unter üblichen Reparaturbedingungen getrocknete bzw. gehärtete Mehrschichtlackierungen. Üblicherweise wird in der Fahrzeugreparaturlackierung auf ein ggf. mit Grundierung und/oder Füller vorbeschichtetes Substrat ein Basislack aufgebracht und darauf naß-in-naß, ggf. nach kurzem Ablüften, ein Klarlack appliziert. Anschließend werden beide Schichten bei Raumtemperatur über Nacht oder innerhalb von 20-80 min bei 40-80 °C gehärtet. Bei dem erfindungs-gemäßen Verfahren wird der applizierte Basislack vorzugsweise nur kurz getrocknet und anschließend der Klarlack appliziert und der Bestrahlung unterworfen. Durch die Bestrahlung mit der genannten UV-Blitzlampe ist der Klarlack im Sekundenbereich vollständig ausgehärtet, während der Basislack im Prinzip nur einer Art Vortrocknung unterworfen wurde. Die UV-Bestrahlung liefert im wesenlichen keinen Beitrag mehr zur Härtung des Basislackes. Es war nicht zu erwarten, daß auf diese Weise erstellte Mehrschichtaufbauten insbesondere eine sehr gute Härte und Kratzfestigkeit sowie hohe Elastizität aufweisen, wie sie ansonsten in einem unter üblichen Reparaturbedingungen mit deutlich längeren Trocknungs- bzw. Härtungszeiten erstellten Mehrschichtaufbau erreicht werden.
Die Strahlenhärtung des Klarlackes bzw. des pigmentierten Decklackes erfolgt erfindungsgemäß mit gepulster energiereicher UV-Strahlung. Als Strahlenquelle werden hierzu bevorzugt ein oder mehrere UV-Blitzlampen eingesetzt. Die UV-Blitzlampen emittieren Licht einer Wellenlänge von 200-900 nm mit einem Maximum bei 500 nm. Die Blitze können beispielsweise ca. alle 4 s ausgelöst werden. Die UV-Blitzlampen enthalten bevorzugt eine Mehrzahl von Blitzröhren, beispielsweise mit inertem Gas, wie Xenon, gefüllte Quarzröhren. Die UV-Blitzlampen sollen an der Oberfläche des zu härtenden Überzuges eine Beleuchtungsstärke von mindestens 10 Megalux, bevorzugt von 10-80 Megalux pro Blitzentladung bewirken. Die elektrische Leistung pro Blitzentladung soll bevorzugt 1-10 kJoule betragen. Bei der UV-Blitzlampe handelt es sich bevorzugt um eine transportable Einrichtung, die direkt vor der auszubessernden Schadstelle positioniert werden kann. Einsetzbare UV-Blitzlampen sind beispielsweise beschrieben in der WO-A-9411123 und in der EP-A-0-525 340.
UV-Blitzlampen sind im Handel erhältlich.
Bei den im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren transparenten Klarlacken oder pigmentierten Decklacken handelt es sich um strahlenhärtbare Überzugsmittel, die ausschließlich über eine radikalische und/oder kationische Polymerisation vernetzen. Es kann sich dabei um festkörperreiche wäßrige Systeme handeln, die als Emulsion vorliegen, die Systeme können jedoch auch in lösemittelhaltiger Form vorliegen. Bevorzugt handelt es sich jedoch um 100%-Lacksysteme, die ohne Lösungsmittel und ohne Wasser appliziert werden können.
Als strahlenhärtbare Bindemittel können im erfindungsgemäßen Verfahren alle üblichen strahlenhärtbaren Bindemittel oder deren Mischungen eingesetzt werden, die dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben sind. Es handelt sich entweder um durch radikalische Polymerisation vernetzbare oder durch kationische Polymerisation vernetzbare Bindemittel. Bei ersteren entstehen durch Einwirkung von energiereicher Strahlung auf die Bindemittel bzw. Überzugsmittel Radikale, die dann die Vernetzungsreaktion auslösen. Bei den kationisch härtenden Systemen werden durch die Bestrahlung aus Initiatoren Lewis-Säuren gebildet, die dann die Vernetzungsreaktion auslösen.
Bei den radikalisch härtenden Bindemitteln kann es sich z.B. um Prepolymere, wie Poly- oder Oligomere, die olefinische Doppelbindungen im Molekül enthalten, handeln. Beispiele für Prepolymere oder Oligomere sind (meth)acrylfunktionelle (Meth)acrylcopolymere, Epoxidharz(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate, Polyether(meth)acrylate, Polyurethan(meth)acrylate, ungesättigte Polyester, Amino(meth)acrylate, Melamin(meth)acrylate, ungesättigte Polyurethane oder Silikon(meth)acrylate. Das Molekulargewicht (Mn) dieser Verbindungen liegt bevorzugt bei 200 bis 10000. Bevorzugt werden jeweils aliphatische und/oder cycloaliphatische (Meth)acrylate eingesetzt. Besonders bevorzugt sind (cyclo)aliphatische Polyurethan(meth)acrylate und Polyester(meth)acrylate. Die Bindemittel können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden.
Die Prepolymere können ggf. in sogenannten Reaktivverdünnern, d.h. reaktiven flüssigen Monomeren, gelöst vorliegen. Die Reaktivverdünner werden im allgemeinen in Mengen von 1-50 Gew.-%, bevorzugt 5-30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Prepolymer und Reaktivverdünner, eingesetzt. Die Reaktivverdünner können mono-, di- oder polyungesättigt sein. Beispiele für monoungesättigte Reaktivverdünner sind: (Meth)acrylsäure und deren Ester, Maleinsäure und deren Halbester, Vinylacetat, Vinylether, substituierte Vinylharnstoffe, Styrol, Vinyltoluol. Beispiele für diungesättigte Reaktivverdünner sind: Di(meth)acrylate wie Alkylenglykol-di(meth)acrylat, Polyethylenglykol-di(meth)acrylat, 1,3-Butandiol-di(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Divinylbenzol, Dipropylenglykol-di(meth)acrylat, Hexandiol-di(meth)acrylat. Beispiel für polyungesättigte Reaktivverdünner sind: Glycerin-tri(meth)acrylat, Trimethylolpropan-tri(meth)acrylat, Pentaerythrit-tri(meth)acrylat, Pentaerythrit-tetra(meth)acrylat. Die Reaktivverdünner können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt werden als Reaktivverdünner Diacrylate wie z.B. Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat eingesetzt.
Die radikalisch härtbaren Überzugsmittel enthalten Photoinitiatoren. Geeignete Photoinitiatoren sind beispielsweise solche, die im Wellenlängenbereich von 190 bis 400 nm absorbieren. Beispiele für Initiatoren für die radikalische Polymerisation sind chlorhaltige aromatische Verbinden, z.B. beschrieben in US-A-4 089 815, aromatische Ketone, wie in EP-A-0 003 002 und EP-A-0 161 463 beschrieben, Hydroxylakylphenone, wie in US-A-4 347 111 beschrieben. Besonders geeignet sind Alkyl- bzw. Arylphosphinoxide, Hydroxyacetophenon-derivate und Benzophenonderivate. Die Photoinitiatoren können beispielsweise in Mengen von 0,1-5 Gew.-%, bevorzugt 0,5-3 Gew.-%, bezogen auf die Summe von radikalisch polymerisierbaren Prepolymeren, Reaktivverdünnern und Initiatoren, zugesetzt werden. Sie können einzeln oder als Mischungen eingesetzt werden.
Als Bindemittel für kationisch polymerisierbare Systeme können die üblichen dem Fachmann bekannten und in der Literatur beschriebenen Bindemittel eingesetzt werden. Es kann sich dabei beispielsweise um polyfunktionelle Epoxyoligomere, die mehr als zwei Epoxygruppen im Molekül enthalten, handeln. Es ist günstig, wenn die Bindemittel frei von aromatischen Strukturen sind. Solche Epoxyoligomere sind beispielsweise beschrieben in der DE-A-36 15 790. Es handelt sich beispielsweise um Polyalkylenglykoldiglycidylether, hydrierte Bisphenol-A-Glycidylether, Epoxyurethanharze, Glycerintriglycidylether, Diglycidylhexahydrophthalat, Diglycidylester von Dimersäuren, epoxidierte Derivate des (Meth)cyclohexens, wie z.B. 3,4-Epoxycyclohexyl-methyl(3,4-epoxycyclohexan)carboxylat oder epoxidiertes Polybutadien. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts der Polyepoxidverbindungen liegt bevorzugt unter 10000. Es können auch Reaktivverdünner, wie z.B. Cyclohexenoxid, Butenoxid, Butandiol-diglycidylether oder Hexandioldiglycidylether, eingesetzt werden.
Photoinitiatoren für kationisch härtende Systeme sind Substanzen, die als Oniumsalze bekannt sind, welche unter Strahleneinwirkung photolytisch Lewis-Säuren freisetzen. Beispiele hierfür sind Diazoniumsalze, Sulfoniumsalze oder Jodoniumsalze. Bevorzugt sind Triarylsulfoniumsalze. Die Photonitiatoren können in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Summe von kationisch polymerisierbaren Prepolymeren, Reaktivverdünnern und Initiatoren, einzeln oder als Gemisch eingesetzt werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren transparenten Klarlacke und pigmentierten Decklacke können Additive enthalten. Bei den Additiven handelt es sich um die üblichen auf dem Lacksektor einsetzbaren Additive. Beispiele für solche Additive sind Verlaufsmittel, z.B. auf der Basis von (Meth)acryl-Homopolymerisaten oder Silikonölen, rheologiebeeinflussende Mittel, wie hochdisperse Kieselsäure oder polymere Harnstoffverbindungen, Verdicker, wie anvernetzte Polycarbonsäure oder Polyurethane, Antischaummittel, Netz- und Elastifizierungsmittel. Bevorzugt werden Lichtschutzmittel zugesetzt. Beispiele für Lichtschutzmittel sind Phenylsalicylate, Benztriazol und Derivate, HALS-Verbindungen sowie Oxalanilid-Derivate. Die Additive werden in üblichen, dem Fachmann geläufigen Mengen eingesetzt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren transparenten Klarlacke und pigmentierten Decklacke können organische Lösemittel und/oder Wasser enthalten. Bei den Lösemitteln handelt es sich um übliche lacktechnische Lösemittel. Diese können aus der Herstellung der Bindemittel stammen oder werden separat zugegeben. Beispiele für solche Lösemittel sind ein- oder mehrwertige Alkohole, z.B. Propanol, Butanol, Hexanol; Glykolether oder -ester, z.B. Diethylenglykoldialkylether, Dipropylenglykoldialkylether, jeweils mit C1- bis C6-Aklkyl, Ethoxypropanol, Butylglykol; Glykole, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol und deren Oligomere, N-Methylpyrrolidon sowie Ketone, z.B. Methlethylketon, Aceton, Cyclohexanon; aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Toluol, Xylol oder lineare oder verzweigte aliphatische C6-C12-Kohlenwasserstoffe.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Klarlacke können transparente Pigmente, wie z.B. Siliciumdioxid, und ggf. lösliche Farbstoffe enthalten. Die erfindungsgemäß einsetzbaren pigmentierten Decklacke enthalten farb- und/oder effektgebende Pigmente. Als Pigmente sind alle lacküblichen Pigmente organischer oder anorganischer Natur geeignet. Beispiele für anorganische oder organische Farbpigmente sind Titandioxid, mikronisiertes Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Ruß, Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridon- und Pyrrolopyrrolpigmente. Beispiele für effektgebende Pigmente sind Metallpigmente, z.B. Aluminiumpigmente, und Perlglanzpigmente.
Zur Herstellung der strahlenhärtbaren Überzugsmittel können verschiedene radikalisch härtende Systeme, verschiedene kationisch härtende Systeme oder radikalisch und kationisch härtende Systeme miteinander kombiniert werden. Bevorzugt werden radikalisch härtende Systeme eingesetzt.
Die strahlenhärtbaren Überzugsmittel können auf bekannte Art und Weise, beispielsweise durch Spritzapplikation, appliziert werden. Die transparenten Klarlacke können dabei auf übliche wäßrige oder lösemittelbasierende Basislacke aufgebracht werden.
Als Basislacke können übliche, physikalisch trocknende oder chemisch vernetzende Bindemittel enthaltende Basislacke eingesetzt werden. Die Basislacke enthalten organische und/oder anorganische farb- und/oder effektgebende Pigmente und/oder Füllstoffe, Wasser und/oder organische Lösemittel sowie ggf. lackübliche Additive. Die Basislacke werden auf Substrate aufgebracht, die mit üblichen Grundierungs-, Füller- und Zwischenschichten, wie sie für die Mehrschichtlackierung auf dem Kraftfahrzeugsektor verwendet werden, vorbeschichtet sein können. Bevorzugte Substrate sind Metall- oder Kunststoffteile.
Die Trocknung oder Härtung der Basislackschicht kann bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur erfolgen. Bevorzugt kann die Trocknung innerhalb weniger Minuten, z.B. 3-10 Minuten, bei 40-80 °C erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt die Trocknung der Basislackschicht mittels Infrarotstrahlung. Die IR-Trocknung kann beispielsweise innerhalb 3-6 Minuten erfolgen.
Nach dem Trocknen des Basislackes erfolgt die Applikation des Klarlackes, bevorzugt in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von 20-80 µm, bevorzugt von 20-50 µm.
Wird ein pigmentierter Decklack als strahlenhärtbares Überzugsmittel eingesetzt, kann dieser beispielsweise auf übliche lösemittel- oder wasserbasierende Füller, Grundierungen oder Zwischenschichten aufgebracht werden. Die Füller-, Grundierungs- oder Zwischenschichten können dabei bereits ausgehärtet oder vorgetrocknet sein.
Bevorzugt wird in der Mehrschichtreparaturlackierung jedoch der Klarlack als strahlenhärtbares Überzugsmittel formuliert.
Nach Applikation des Klarlackes oder des pigmentierten Decklackes erfolgt die Vernetzung mittels UV-Strahlung. Als UV-Strahlungsquelle dienen die bereits beschriebenen UV-Blitzlampen. Die Trocknung bzw. Härtung der Überzüge kann durch eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Blitzentladungen erfolgen. Bevorzugt werden 1 bis 40 aufeinander-folgende Blitzentladungen ausgelöst. Der Abstand der UV-Blitzlampe zur zu bestrahlenden Substratoberfläche kann dabei 5-50 cm, bevorzugt 10-25 cm, besonders bevorzugt 15-20 cm betragen. Die Abschirmung der UV-Lampen zur Vermeidung von Strahlungsaustritt kann dabei z.B. durch Verwendung eines entsprechend ausgekleideten Schutzgehäuses um die transportable Lampeneinheit oder mit Hilfe anderer, dem Fachmann bekannter Sicherheitsmaßnahmen, erfolgen.
Die Bestrahlungsdauer liegt insgesamt im Bereich weniger Sekunden, beispielsweise im Bereich von 1 Millisekunde bis 400 Sekunden, bevorzugt von 4-160 Sekunden, je nach Anzahl der gewählten Blitzentladungen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man Mehrschichtüberzüge mit großer Härte, hoher Kratzfestigkeit und hohem Glanz sowie sehr guter Elastizität. Der Klarlack zeigt eine sehr gute Haftung zum Basislack, und sehr gute Anlöseresistenz gegenüber dem Basislack. Die Überzüge entsprechen den Anforderungen an einen Reparaturlackaufbau auf dem Gebiet der Fahrzeuglackierung. Die Trocknung bzw. Härtung der Überzüge, insbesondere des Baislack/Klarlack-Aufbaus erfolgt im Vergleich zu in üblicher Weise getrockneten bzw. gehärteten Reparaturlackaufbauten in extrem kurzer Zeit. Beispielsweise ist es möglich, den gesamten Trocknungs- bzw. Härtungsprozeß, einschließlich Vortrocknung des Basislackes, innerhalb von 5-15 Minuten, bevorzugt 5-10 Minuten, zu beenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Reparaturlackierung von kleineren Karosserieteilen bzw. kleineren Schadstellen, kann jedoch auch zur Reparaturlackierung größerer Teile, beispielsweise von größeren Fahrzeugteilen eingesetzt werden.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele erläutert werden.
Herstellung von Klarlacken
Folgende Komponenten wurden in der angegebenen Reihenfolge gemischt und mittels Schnellrührer einige Minuten homogenisiert (alle Angaben in Gew.-%). Es wurden handelsübliche Bindemittel eingesetzt.
  • Bindemittel 1(BM 1): handelsübliches Urethandiacrylat
  • Bindemittel 2(BM 2): handelsübliches Polyesteracrylat
  • Bindemittel 3(BM 3): handelsübliches multifunktionelles Melaminacrylat
    • System 1 System 2 System 3
    BM 1 63,1
    BM 2 47,2
    BM 3 47,2
    Hexandioldiacrylat 31,3 47,2 47,2
    handelsüblicher Photoinitiator auf Basis Phenylphosphinoxid 1,5 1,5 1,5
    handelsübliche Photoinititator auf Basis eines Aceteophenonderivats 1,5 1,5 1,5
    handelsübliches Lichtschutzmittel (HALS-Typ) 1,6 1,6 1,6
    handelsüblicher UV-Absorber (Benztriazol-Typ) 1,0 1,0 1,0
    Pendelhärte / s 80 74 73
    Erichsentiefung / mm 4,1 3,7 3,5
    Einsatz verschiedener Reaktivverdünner:
  • Sartomer 610 : Polyethylenglykol 600 Diacrylat
  • Craynor CN 435 : Polyethertriacylat
    • System 4 System 5 System 6
    BM 1 27,55 27,55 27,55
    Craynor® CN 435 69,44
    Sartomer® 610 69,44
    Hexandioldiacrylat 69,44
    handelsüblicher Photoinitiator auf Basis Phenylphosphinoxid 1,55 1,55 1,55
    handelsüblicher Photoinitiator auf Basis eines Acetophenonderivats 1,55 1,55 1,55
    Pendelhärte / s (nach König) 36 48 99
    Erichsentiefung / mm 4,9 7,4 1,6
    Kratzfestikeit nach Peters (Restglanz 20°in %) 93 99 94
    Die Pendeldämpfungsprüfung erfolgte nach DIN 53157 (nach König).
    Die Erichsentiefung erfolgte nach ISO 1520.
    Applikation der Überzugsmittel
    Auf füllerbeschichtetes KTL-Blech wurde ein Wasserbasislack (Bindemittelbasis: Polyurethanharz) in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von 13-15 µm appliziert. Es wurde 3 min mit IR-Strahler getrocknet.
    Anschließend wurden jeweils die Klarlacke entsprechend System 1-6 in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von 40-50 µm appliziert.
    Die UV-Härtung erfolgte mit einer UV-Blitzlampe (3500 Ws) mit 10 Belichtungen (ca 40 s) bei einem Objektabstand von 20 cm.
    Die lacktechnologischen Eigenschaften der so erhaltenen Überzüge sind vorstehend in Tabelle 1 und 2 dargestellt. Die Überzüge genügen bezüglich Härte, Kratzfestigkeit und Elastizität im wesentlichen den Anforderungen, die an eine Reparaturmehrschichtlackierung gestellt werden.
    Vergleichsapplikation
    Zum Vergleich wurde ein üblicher 2K-HS-Autoreparaturklarlack (Acrylatharz/Polyisocyanat) naß-in-naß auf einen Wasserbasislack (wie vorstehend beschrieben) in einer resultierenden Trockenfilmschichtdicke von ca. 50 µm aufgebracht und 5 min bei 60°C getrocknet. Die Trocknungszeit entspricht dabei annähernd der Härtungszeit, die in den Systemen mit den UV-härtbaren Klarlacken (System 1-6), einschließlich der Vortrocknungszeit des Wasserbasislackes, zur vollständigen Aushärtung des Mehrschichtaufbaus benötigt wurden. Bei der Vergleichsapplikation konnte in der vergleichbaren Trockenzeit keine ausreichende Härte des Mehrschichtaufbaus erzielt werden. Es wurde eine klebrige Oberfläche erhalten, so daß weitere Untersuchungen bezüglich Härte und Kratzfestigkeit hinfällig wurden.

    Claims (8)

    1. Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Reparaturlackierung durch Auftrag einer unpigmentierten oder farblos pigmentierten transparenten Klarlackschicht auf eine vorgetrocknete oder gehärtete farb- und/oder effektgebende Basislackschicht oder durch Auftrag einer pigmentierten Decklackschicht auf ein ggf. vorbeschichtetes Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der transparenten Klarlackschicht oder der pigmentierten Decklackschicht ausschließlich durch radikalische und/oder kationische Polymerisation härtbare Bindemittel eingesetzt werden und die Härtung mittels gepulster energiereicher UV-Strahlung erfolgt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als UV-Strahlungsquelle eine Hochenergie-UV-Blitzlampe verwendet wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß UV-Strahlung einer Wellenlänge von 200-900 nm mit einem Maximum bei 500 nm verwendet wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungsstärke pro Blitzentladung 10-80 Megalux beträgt.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leistung pro Blitzentladung 1-10 kJoule beträgt.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 40 aufeinanderfolgende Blitzentladungen zur Härtung eingesetzt werden.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsdauer insgesamt 1 ms bis 400 s beträgt.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als durch radikalische und/oder kationische Polymerisation härtbare Bindemittel Polyurethan- und/oder Polyester(meth)acrylate und/oder aliphatische Epoxyoligomere in Kombination mit Diacrylatmonomeren und/oder epoxyfunktionellen Monomeren als Reaktivverdünnern eingesetzt werden.
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