EP1274552A1 - Beschichtungmittel und verfahren zur beschichtung der oberfläche eines substrats - Google Patents

Beschichtungmittel und verfahren zur beschichtung der oberfläche eines substrats

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EP1274552A1
EP1274552A1 EP00979560A EP00979560A EP1274552A1 EP 1274552 A1 EP1274552 A1 EP 1274552A1 EP 00979560 A EP00979560 A EP 00979560A EP 00979560 A EP00979560 A EP 00979560A EP 1274552 A1 EP1274552 A1 EP 1274552A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
adhesive
coating agent
substrate
coating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00979560A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Anja Keller
Thomas Gruber
Karl Holdik
Wolfgang Schähl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Transportation Germany GmbH
Original Assignee
Bombardier Transportation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars

Definitions

  • the present invention relates to a coating composition for coating the surface of a substrate, for example a body or a body part for motor vehicles or a component, in particular a car body, of rail vehicles, in the form of a film which has an upper cover layer, a middle coloring layer and a lower one has curable carrier layer.
  • the present invention further relates to a method for coating the surface of a substrate with such a coating agent.
  • Such coating compositions are known. They serve to coat product surfaces, especially as a replacement for painting.
  • EP 0 352 298 B1 discloses a body paneling and a method for its production.
  • the body paneling is made of plastic and is coated with a film consisting of a carrier layer, a pigment layer and a clear lacquer layer consists.
  • the laminate is heated and preformed and then placed in an injection mold and back-molded with plastic, so that the finished body paneling is created.
  • US 50 21 278 A describes a thermally deformable laminate composed of a carrier layer, a color layer and a protective clear lacquer layer. The laminate is heated and preformed and molded onto the substrate.
  • EP 0 615 840 A1 relates to a coating film for a metal container for beverages in the form of a laminate which, when viewed from the bottom up, has an adhesive layer, a color layer, a polyester layer and a cover layer. The film is drawn with the adhesive layer onto a flat sheet, which is then formed into a jug.
  • DE 197 01 594 AI contains a method for producing a profile strip, in particular an edge strip for the furniture industry.
  • DE 38 17 479 AI discloses a multi-layer surface film. As a result of the application as a protective layer for smooth surfaces, it is not intended to compensate for irregularities in the substrate to be coated.
  • the object of the present invention to provide a coating agent and a method of the above-mentioned type which allows short processing times, is insensitive to external influences, releases as few emissions as possible and in which an additional surface finish can be omitted.
  • the solution consists in a coating composition with the features of claim 1 and a method in which this coating composition is used.
  • the lower carrier layer is a flowable, curable adhesive and compensation layer for gluing the film onto the surface of the substrate and for concealing irregularities in the surface of the substrate, and that a flexible, curable upper cover layer is provided.
  • reaction time of the lower adhesive and leveling layer between the surface of the substrate and the coloring layer does not play a decisive role. It can be seconds, minutes, hours or days. This is of secondary importance because the substrate is already in its final state and thus the surface or the surface is adequately protected and because no further processing steps are necessary, so that delays in production cannot occur even with a longer reaction time.
  • the method according to the invention can also be carried out in parallel with other processing steps on the same substrate, for example in parallel with another construction process of a motor vehicle or rail vehicle, since it is insensitive to immissions, in particular to dust. Only one coating step is necessary. It is not necessary to preform the coating agent. Apart from the net coating time, there are no waiting times, for example due to drying or reaction of the coating materials.
  • the lower adhesive and Compensation step is particularly easy if this layer is at least 0.150 mm, preferably at least 1 mm thick, since there is sufficient flowable material to fill all the depressions in the surface and to form a flat layer on the surface.
  • the lower adhesive and leveling layer preferably has a viscous consistency, particularly preferably a thixotropic property profile. Such a layer is viscous enough not to drip off the coating agent, but is flowable enough to be able to compensate for the irregularities in the surface of the substrate.
  • Thixotropic layers are well suited because they are normally solid to viscous, but liquefy under stress, i.e. when the coating agent is applied to the substrate, and can therefore compensate for irregularities particularly well.
  • the lower adhesive and compensating layer can be made over the entire surface, punctiform or lenticular. It is not necessary to apply the bottom layer continuously to the middle color layer. Applying glue dots or adhesive strips can be sufficient and saves material.
  • the lower adhesive and compensation layer is preferably produced on the basis of a thermally crosslinkable, moisture or photocrosslinkable polymer as well as a multicomponent material based on epoxy, polyurethane or acid-curing binders.
  • a polymer based on a polyurethane or a mixture of several polyurethanes is particularly suitable.
  • the lower adhesive and compensation layer can also be produced, for example, on the basis of a partially crosslinked pressure sensitive adhesive. These are pressure sensitive adhesives, which are already cross-linked (e.g. by means of ESH or UV curing), but which still have a stickiness and a tough consistency to ensure the necessary adhesion of the coating agent to the substrate and to compensate for the irregularities to ensure the surface of the substrate.
  • the internal crosslinking is advantageous in order to achieve a better cohesive strength of the adhesive, so that, for example, a high layer thickness of the adhesive can be produced without the coating agent dripping off.
  • the lower adhesive and compensation layer can also consist of a foamed adhesive surface, foamed adhesive points or foamed adhesive tapes. Then the foam takes over the balancing function.
  • the upper cover layer preferably consists of a thermoplastic plastic matrix which is completely cured by heating or by irradiation with UV light or electron beams or visible light. The upper cover layer cures to a preferably transparent protective layer only after the film has been applied to the finished component.
  • the upper cover layer is therefore preferably a crosslinkable, in particular thermally crosslinkable or photocrosslinkable, clear lacquer layer which, after curing, is hard enough to ensure adequate protection of the resulting coating against external influences.
  • a peelable protective layer can be attached under the adhesive and compensating layer and / or over the upper cover layer of the coating agent according to the invention, which protects the outer layers of the coating agent from damage during storage, transport and, in the case of the upper cover layer, during application to the substrate ,
  • the lower protective layer is preferably a paper film and / or the upper protective layer is a polyester film or a polyolefin, in particular a polypropylene film.
  • this can be applied to the surface by rolling and / or knife coating.
  • a coating agent with a flexible upper cover layer made of a crosslinkable, in particular thermally crosslinkable or photocrosslinkable, polymer is preferably used and the upper cover layer is thermally crosslinked or photocrosslinked after the coating agent has been applied to the substrate.
  • the surface of the substrate is coated, for example sprayed, with a liquid, preferably water, before the coating agent is applied.
  • a coating agent with a thermally curing lower adhesive and compensation layer is used, the resulting combination of substrate and coating agent can be heated in order to cure the adhesive and compensation layer to let.
  • a coating agent with an upper protective layer is preferred, which is only removed after the coating agent has been applied to the substrate.
  • the coating composition according to the invention can be applied to a surface which has unevenness of 0.5 mm and more and / or which is provided with a corrosion protection layer.
  • the coating composition according to the invention is particularly suitable for coating metallic or fiber composite substrates, for example bodies or body parts of motor vehicles or components, in particular car bodies, of rail vehicles.
  • Figure 1 is a schematic representation of the structure of an inventive
  • Figure 2 is a schematic representation of the coating agent and the substrate before coating
  • Figure 3 is a schematic representation of the finished composite
  • FIG. 1 schematically shows a sectional illustration of an exemplary embodiment of the coating agent 1 according to the invention.
  • the coating agent 1 is composed of at least three functional layers: an upper covering layer 2, a middle coloring layer 3 and a lower adhesive and compensating layer 4.
  • the upper covering layer 2 is flexible and can be hardened into a hard protective layer, preferably into a transparent clear lacquer layer.
  • the middle coloring layer 3 is preferably formed from colored thermoplastics, in particular colored polyurethane, which do not require additional curing.
  • the layer thickness should be about 20 to 100 ⁇ m.
  • the selection is made on the basis of compatibility and adhesion with the adhesive and leveling layer or with the top cover layer 3, mechanical and thermal properties and compatibility with dyes and pigments with which the plastic is to be colored.
  • the lower adhesive and compensation layer consists of a suitable adhesive such as a pressure sensitive adhesive, a hot melt adhesive, an IC system or a light-activatable adhesive or foamed adhesive surfaces, adhesive points or adhesive tapes.
  • the function of the adhesive and leveling layer 4 corresponds approximately to the takeover of mechanical properties of the filler in a normal motor vehicle painting.
  • the choice of material is based on compatibility and adhesion with the color layer or with the substrate material as well as mechanical and thermal properties and can be made on the basis of marketable materials. Moisture or thermally crosslinkable or multi-component polyurethane or epoxy systems are particularly suitable.
  • the layer thickness should be at least 150 ⁇ m. Layer thicknesses of 500 ⁇ m and more, in particular of 1 mm and more, are particularly preferred.
  • a protective film 5, preferably made of polyester, with a layer thickness of approximately 100 ⁇ m can be provided, which protects the upper cover layer 2 from mechanical damage during storage, transport and application of the coating agent 1 on the substrate. It is preferably a stiff elastic material which, when using application techniques such as rollers or doctor blades or the like, acts as a surface compensation layer, so that no rolling and grinding marks are embossed into the film.
  • the protective film 5 can be removed from the upper cover layer 2 after the application of the coating agent 1 to the substrate.
  • a temporary protective layer 6 can be provided on the lower adhesive and compensating layer 4 to protect the adhesive, which is removed before the coating agent 1 is applied to the substrate.
  • thermoplastic components of the coloring layer 3 can be polymethyl methacrylate (PMMA), polybutyl methacrylate (PBMA), polyurethane (PUR), polyethylene terephthalate (PETP), polybutylene terephthalate (PBTP), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylchloride (PVC), polyester (PES), polyolefine ( PE.PP), polyamides (PA), polycarbonates (PC), acrylonitrile butadiene styrene polymers., (ABS),
  • Acrylic stryol acrylonitrile copolymers (ASA) and acrylonitrile ethylene propylene diene stryol copolymers (A-EPDM) are used, with halogen-free polymers being preferred.
  • Suitable pigments and dyes are inorganic or organic dyes, inorganic, organic or metallic pigments, mica effect pigments, interference pigments, pearl pigments and liquid-crystalline polymers.
  • a polymerizable binder or a mixture of a thermoplastic with a polymerizable binder can be used as materials for the top cover layer 3 in the form of a transparent, radiation-curable clear lacquer layer, the binder being polymerizable either by radical or cationic means or by both methods.
  • suitable curing catalysts photoinitiators are added to the mixture.
  • the free-radically polymerizable binders are generally single or multiple ethylenically unsaturated compounds. Polyunsaturated binders are of particular importance since they contribute to the crosslinking of the reaction system into insoluble products. Radically polymerizable aliphatic urethane acrylates, polyether acrylates, polyester acrylates, epoxy acrylates or acrylated isocyanurates or mixtures of two or more of these classes of compounds are used.
  • monounsaturated compounds are acrylates, methacrylates of monohydric alcohols, acrylic acid derivatives (methyl, ethyl, butyl, isooctyl, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, ethyl or methyl acrylate as well as vinyl and allyl compounds such as vinyl acetate, vinyl stearate and allyl acetate.
  • polyunsaturated compounds are acrylates and methacrylates of polyols such as ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, butanediol 1, 4-diacrylate, butadiol-1, 3-dimethacrylate, neopentylglycol diacrylate (trimethylol) propane, trimethylol acrylate acrylate, glycerol di- and - triacrylates, pentaerythritol di - / - tri - / - tetraacrylates or methacrylates, dipentaerythritol - / - tetra - / - penta - / - hexaacrylates or methacrylates,
  • polyols such as ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, butanediol 1, 4-diacrylate, buta
  • the unsaturated binders can be used as a mixture and as individual substances.
  • photoinitiators are benzoin, benzil, benzophenone, the benzoin alkylene ethers, esters of phenylglyoxylic acid, ⁇ -trichloroacetophenone, ⁇ -diethoxyacetophenone, ⁇ -hydroxyacetophenones, benzil dimethyl ketal, methylbenzoyl formates, 1-benzoylcyclohexone, ⁇ -aminophenone, ⁇ -aminophenone, ⁇ -aminophenone, ⁇ -aminophenone 2-diethoxyacetophenone, N-
  • the photoinitiators can be added to the binders both as individual components and in mixtures.
  • Pressure-sensitive adhesives can be used as adhesives, and thermally post-curing systems can also be used.
  • the polymers applied to the middle coloring layer 3 have a certain stickiness (so-called "tack") as non-curable, highly viscous liquids and are connected to the surface of the substrate by a contact pressure.
  • the thermally post-curing systems are subsequently cross-linked.
  • the processing temperature is usually between 10 and 40 ° C.
  • Reactive hot melt adhesives can also be used, which set by cooling and partial crystallization of the backbone polymers. By adding other reactive components, this system can be set to crosslink moisture or thermally. In the case of moisture-curing IC systems, polyurethane systems are preferred. The hardening reaction is only started when sufficient moisture is available. The moisture is provided by moistening the surface of the substrate before the application of the coating agent 1. A relative humidity of 40% should be present during processing.
  • the moisture preferably water
  • the moisture can be used microencapsulated. Applying the coating agent to the surface destroys the capsules and releases the moisture.
  • the capsule material remains as a filler in the adhesive and leveling layer 4.
  • Microencapsulated adhesives are available, for example, as epoxy resins, acrylates, polyesters and polyurethanes.
  • the hardener is activated via the temperature.
  • the hardener is previously blocked or as a solid in the resin.
  • the reactive component is microencapsulated in the resin. During the application of the coating agent 1, the capsules are destroyed and the reactive component is released, so that the curing reaction can start.
  • 2K or 3K systems based on polyurethane or epoxy systems can be used.
  • the second and / or third component can be encapsulated or be present in the applied layer by means of a removable protective group and can be activated by thermal action, at room temperature or by light (UV or visible) and by moisture.
  • the reactive component is released from the encapsulation or the protective group is split off. Both the encapsulation and the removable protective group can remain in the layer.
  • Another possibility is to present the hardener or activator component in a non-reactive molecular state in the uncrosslinked system, which is converted into the reactive state by intra- or intermolecular rearrangements after exposure to temperature or moisture or UV or visible light and thus to harden the Adhesive and leveling layer 4 leads.
  • the activator or hardener components can also be precoated as a contact reaction partner on one of the surfaces to be bonded and diffuse into the leveling and adhesive layer of the film composite and lead there or at the interface to harden the composite. It is possible to either spray all components onto the adhesive and leveling layer before applying the film and then apply the film immediately or to place individual components (activator or hardener) on the substrate surface to be bonded. It is possible to spread the hardener or activator by means of a thin film, the film either being in the form of a hardener film or activator film or being applied wet.
  • Photocrosslinkable adhesives are particularly preferred, since they have a medium to high adhesive strength and elasticity and quickly pre-cure.
  • the ultimate strength (Dark reaction) can only be achieved after hours or days.
  • the photoinitiator decomposes into a compound which triggers a polymerization by the action of radiation, preferably light. This continues after the end of the light irradiation and at points away from the light (dark reaction).
  • the adhesive and compensation layer 4 can also be present as a foamed adhesive surface, adhesive tapes or adhesive dots.
  • the adhesive surfaces and the core of the tape form a unit from the same adhesive polymer.
  • the polymer is available both as a pure viscoelastic adhesive and as an adhesive tape core in a foamed and closed-cell structure. Due to its viscoelastic properties, the polymer is able to flow into the surface roughness and thus increases the effective surface and thus the peeling resistance.
  • additional substances can be added to the coating agent 1 both in each layer and in individual layers, as are usually used in films, for example additives such as stabilizers (antioxidants, light stabilizers (UV adsorbers, HALS), metal deactivators, thiosynergists), processing aids , Leveling agents, thixotropic agents and defoamers. Fillers, fibers, lubricants, antistatic agents, plasticizers and flame retardants can also be added.
  • additives such as stabilizers (antioxidants, light stabilizers (UV adsorbers, HALS), metal deactivators, thiosynergists), processing aids , Leveling agents, thixotropic agents and defoamers.
  • Fillers, fibers, lubricants, antistatic agents, plasticizers and flame retardants can also be added.
  • the material for the curable top cover layer 2 made of thermoplastic materials and binders can be obtained in a manner known per se by extrusion.
  • the thermoplastic materials are melted in the extruder.
  • Binder, hardener and any additives are mixed and added to the melted thermoplastics in the extruder.
  • a reactive mixture is obtained which is obtained in the form of granules, powder or film.
  • the ratio between binders, hardeners and additives on the one hand and thermoplastic materials on the other is 1: 1 to 1: 5, but preferably particularly 1: 3.
  • the upper cover layer 2 is coextruded with the color-imparting middle layer 3 and the lower adhesive and leveling layer 4 in one operation to form a multilayer film.
  • the reactive radiation-curable mixture of thermoplastic, binders, hardeners and possibly additives can be represented as a transparent film in layer thicknesses of 15-100 ⁇ m and cured, for example, with UV light.
  • the initiation of the polymerization in the transparent layer is preferably carried out by means of UV lamps such as, for example, low-pressure, medium-pressure or high-pressure mercury lamps, xenon lamps, argon lamps, metal halide lamps, flash discharge lamps, laser beams or electron beams (ESH).
  • UV lamps such as, for example, low-pressure, medium-pressure or high-pressure mercury lamps, xenon lamps, argon lamps, metal halide lamps, flash discharge lamps, laser beams or electron beams (ESH).
  • the wavelength for curing with UV / VIS light is preferably 200-600 nm.
  • the bottom of the resulting film can also be coated separately with the adhesive. ⁇ , Whereby adhesive points or adhesive strips can be applied. The foamed adhesive surfaces, adhesive strips or adhesive dots are also applied separately.
  • a photoactive mixture is composed by mixing:
  • PMMA Titanium 6000 was chosen as the thermoplastic for the coloring layer, since this is identical to the thermoplastic components of the clear top layer and therefore has the best adhesion and compatibility. Pigments and dyes can also be easily incorporated into the melt at approx. 220 ° C.
  • metallic pigments were also used (Al-Flakes PCR 501 from Eckart, a powdery nonleaving pigment that is coated with SiO 2 and has a particle size distribution of 10 to 60 ⁇ m) or a red metallic gloss pigment (mica flakes Iriodin ® 504 from Merck, a powdery ⁇ -Fe 2 O 3 -coated mica with a particle size distribution of 10 to 60 ⁇ m).
  • thermoplastic polyurethane KU-1-8602 or KU-2-8602 (Bayer) in a continuous process:
  • FIGS. 2 and 3 illustrate the function of the adhesive and compensating layer 4 when applying the coating agent 1 to a substrate 10.
  • the coating agent 1 can be applied to roughly prepared surfaces with unevenness of up to 0.5 mm or more and to temporarily corrosion-protected surfaces 11, which, for example are coated with a 2K EP metal base from the Lankwitz paint factory.
  • the coating agent 1 is pressed firmly onto the surface 11 of the metallic substrate 10 by means of rollers and / or, if appropriate, large-area doctoring.
  • the flowable adhesive of the lower adhesive and leveling layer 4 is distributed over the unevenness 12 in the surface 11 of the substrate 10.
  • the protective film 5 can be removed from the upper cover layer 2. Subsequently, the top cover layer 2 is hardened by means of radiation or heating, and the abrasion-resistant final state is thus achieved. The surface 11 of the substrate 10 is thus completely coated.
  • the reaction time of the adhesive can be hours or days. However, this does not matter, since the surface 11 is already in its final state and is therefore adequately protected from external influences, so that the substrate 10 can be processed further without waiting.
  • the surface 11 of the substrate 10 is preferably coated, for example sprayed, with a thin water film before the application of the coating agent 1.
  • the reaction temperature of which should preferably be about 50 to 70 ° C the necessary thermal threshold value is applied by heating the entire layer structure after the application of the coating agent 1, specifically either by heating in the case of thermally curing upper cover layers 2 or by radiation in the case of photo-crosslinkable upper cover layers 2. Investigations have shown that, for example, 2 * 2 - 3 m / min; 120 W / cm, sufficient thermal heating to a depth of approx. 2 mm is achieved.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsmittel zur Beschichtung der Oberfläche eines Substrats in Form einer Folie, welche eine obere Deckschicht, eine mittlere Farbgebende Schicht und eine untere Trägerschicht aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die untere Trägerschicht eine fließfähige härtbare Klebe- und Ausgleichsschicht zum Kleben der Folie auf die Oberfläche des Substrats und zum Kaschieren von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Substrats ist und eine flexible, aushärtbare Deckschicht vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Substrats unter Verwendung eines derartigen Beschichtungsmittels.

Description

BESCHICHTUNGSMπTEL UND VERFAHREN ZUR BESCHICHTUNG DER OBERFLÄCHE EINES SUBSTRATS
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsmittel zur Beschichtung der Oberfläche eines Substrates, bspw. einer Karosserie oder einem Karosserieteil für Kraftfahrzeuge oder eines Bauteils, insbesondere eines Wagenkastens, von Bahnfahrzeugen, in Form einer Folie, welche eine obere Deckschicht, eine mittlere farbgebende Schicht und eine untere härtbare Trägerschicht aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Substrates mit einem derartigen Beschichtungsmittel.
Derartige Beschichtungsmittel sind bekannt. Sie dienen zur Beschichtung von Produktoberflächen, insbesondere als Ersatz für eine Lackierung.
Das Naßlackieren von Substraten nach vorherigem Einebnen der Oberflächen der Substrate mit Spachtelmasse ist zeit-, arbeits- und kostenintensiv. Bspw. müssen Karosserieteile von Kraftfahrzeugen auf Stahl- oder Aluminiumbasis oder Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen nach dem Aufbringen einer Korrosionsschutzschicht zunächst eingeebnet werden. Dabei wird eine Ausgleichsspachtelmasse ein- oder mehrmals aufgetragen, wobei nach jedem Auftragen ein Zwischenschliff durchgeführt werden muß. Anschließend muß die so geglättete Oberfläche vorlackiert und abschließend mit einem Decklack versehen werden. Die zahlreichen Fertigungsschritte mit verschiedenen Materialien bringen zusätzliche Wartezeiten zum Ablüften, Trocknen und Härten mit sich. Der Ausgleich herstellungsbedingter Störungen durch Fügestellen wie Schweißnähte, Schleifstellen oder Nieten kann nicht automatisiert werden. Das Verfahren ist empfindlich gegen äußere Einflüsse, vor allem Staub und verursacht Emissionen, bspw. von Lösemitteln. Daher müssen die Verfahrensschritte in separaten Anlagen durchgeführt werden.
Die EP 0 352 298 Bl offenbart eine Karosseriebeplankung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Karosseriebeplankung ist aus Kunststoff und wird mit einer Folie beschichtet, die aus einer Trägerschicht, einer Pigmentschicht und einer Klarlackschicht besteht. Das Laminat wird erhitzt und vorgeformt und anschließend in eine Spritzgußform eingelegt und mit Kunststoff hinterspritzt, so daß die fertige Karosseriebeplankung entsteht.
Die US 50 21 278 A beschreibt ein thermisch verformbares Laminat aus einer Trägerschicht, einer Farbschicht und einer schützenden Klarlackschicht. Das Laminat wird erhitzt und vorgeformt und auf das Substrat aufgeformt.
Die EP 0 615 840 AI betrifft eine Beschichtungsfolie für einen Metallbehälter für Getränke in Form eines Laminats, das von unten nach oben betrachtet eine Klebeschicht, eine Farbschicht, eine Polyesterschicht und eine Deckschicht aufweist. Die Folie wird mit der Klebeschicht auf ein flaches Blech aufgezogen, welches dann zu einer Kanne geformt wird.
Diese bekannten Folien und die Verfahren zum Aufbringen auf ein metallisches oder Faserverbundwerkstoff-Substrat sind aufwendig und darüber hinaus nicht in allen Fällen für derartige Substrate geeignet, da es meist an einer Klebeschicht fehlt, so daß die Folien auf das Substrat aufgeschmolzen werden müssen. Die bekannten Folien sind auch nicht flexibel genug, so daß sie vorgeformt werden müssen, um auf das Substrat aufgebracht werden zu können.
Die DE 197 01 594 AI beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen einer Profilleiste, insbesondere einer Kantenleiste für die Möbelindustrie. Die DE 38 17 479 AI offenbart eine mehrschichtige Oberflächenfolie. Infolge des Anwendungszwecks als Schutzschicht für glatte Oberflächen ist ein Ausgleich von Unregelmäßigkeiten des zu beschichtenden Substrats nicht vorgesehen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beschichtungsmittel und ein Verfahren der o.g. Art bereitzustellen, welches kurze Bearbeitungszeiten erlaubt, unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen ist, möglichst wenig Emissionen freisetzt und bei dem ein zusätzliches Oberflächenfinish wegfallen kann. Die Lösung besteht in einem Beschichtungsmittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren, bei dem dieses Beschichtungsmittel verwendet wird. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß die untere Trägerschicht eine fließfähige härtbare Klebe- und Ausgleichsschicht zum Kleben der Folie auf die Oberfläche des Substrats und zum Kaschieren von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Substrats ist und eine flexible, aushärtbare obere Deckschicht vorgesehen ist.
Es werden somit mit dem Auftragen einer farblich dekorativen Beschichtung durch die fließfähige untere Klebe- und Ausgleichsschicht gleichzeitig Unregelmäßigkeiten in der Substratoberfläche kaschiert, wobei die nach dem Aufbringen des Beschichtungsmittels resultierende Beschichtung aufgrund der dann ausgehärteten Deckschicht eine hohe Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen und Belastungen aufweist.
Die Reaktionszeit der unteren Klebe- und Ausgleichsschicht zwischen der Oberfläche des Substrats und der farbgebenden Schicht spielt keine entscheidende Rolle. Sie kann Sekunden, Minuten, Stunden oder Tage betragen. Dies ist zweitrangig, da das Substrat bereits in seinem Endzustand vorliegt und somit auch die Oberfläche bzw. der Untergrund hinreichend geschützt ist und weil keine weiteren Verarbeitungsschritte mehr nötig sind, so daß auch bei einer längeren Reaktionszeit Verzögerungen in der Produktion nicht auftreten können.
Da während des gesamten Prozesses keine flüssigen Materialien verarbeitet werden müssen, treten keine unerwünschten Emissionen auf. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch parallel zu anderen Verarbeitungsschritten am gleichen Substrat, also bspw. parallel zu einem anderen Bauvorgang eines Kraftfahrzeugs oder Bahnfahrzeugs durchgeführt werden, da es unempfindlich gegenüber Immissionen, insbesondere gegenüber Staub ist. Es ist nur ein Beschichtungsschritt nötig. Ein Vorformen des Beschichtungsmittels ist nicht erforderlich. Abgesehen von der Netto-Beschichtungszeit fallen keine Wartezeiten bspw. durch Trocknung oder Reaktion der Beschichtungsmaterialien an.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der Ausgleich von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Substrats durch die untere Klebe- und Ausgleichsschritt gelingt dann besonders einfach, wenn diese Schicht mindestens 0,150 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm dick ist, da genügend fließfähiges Material vorhanden ist, um sämtliche Vertiefungen in der Oberfläche auszufüllen und eine plane Schicht auf der Oberfläche zu bilden. Dazu weist die untere Klebe- und Ausgleichsschicht vorzugsweise eine zähfließende Konsistenz, besonders bevorzugt ein thixotropes Eigenschaftsprofil auf. Eine solche Schicht ist zähflüssig genug, um nicht vom Beschichtungsmittel abzutropfen, aber fließfähig genug, um die Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Substrats ausgleichen zu können. Thixotrope Schichten sind deswegen gut geeignet, da sie normalerweise fest bis zähflüssig sind, sich unter Belastung, also beim Aufziehen des Beschichtungsmittels auf das Substrat, aber verflüssigen und somit Unregelmäßigkeiten besonders gut ausgleichen können.
Die untere Klebe- und Ausgleichsschicht kann vollflächig, punktuell oder linsenförmig ausgeführt sein. Es ist nicht notwendig, die untere Schicht durchgehend auf die mittlere farbgebende Schicht aufzutragen. Ein Auftrag von Klebepunkten oder Klebestreifen kann genügen und erspart Material.
Die untere Klebe- und Ausgleichsschicht ist vorzugsweise auf der Basis eines thermisch vernetzbaren, feuchtigkeits- oder photovernetzbaren Polymers als auch eines Mehrkomponentenmaterials auf Basis von epoxy-, polyurethan- oder säurehärtenden Bindemitteln hergestellt. Besonders geeignet ist ein Polymer auf der Basis eines Polyurethans oder einer Mischung mehrerer Polyurethane. Die untere Klebe- und Ausgleichsschicht kann bspw. auch auf der Basis eines teilweise vernetzten Haftklebstoffes hergestellt sein. Dies sind Haftklebstoffe, die zwar bereits in sich vernetzt sind (bspw. durch ESH- oder UV-Härtung), die jedoch immer noch eine Klebrigkeit und eine zähe Konsistenz aufweisen, um die nötige Haftung des Beschichtungsmittels auf dem Substrat und den Ausgleich der Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Substrats zu gewährleisten. Die interne Vernetzung ist vorteilhaft, um eine bessere kohäsive Festigkeit des Klebstoffs zu erzielen, damit bspw. eine hohe Schichtdicke des Klebstoffs darstellbar ist, ohne daß er vom Beschichtungsmittel abtropft. Die untere Klebe- und Ausgleichsschicht kann aber auch aus einer geschäumten Klebefläche, geschäumten Klebepunkten oder geschäumten Klebebändern bestehen. Dann übernimmt der Schaumstoff die Ausgleichsfunktion. Die obere Deckschicht besteht vorzugsweise aus einer thermoplastischen Kunststoffmatrix, welche durch Erwärmen oder durch Bestrahlen mit UV-Licht oder Elektronenstrahlen oder sichtbarem Licht vollständig ausgehärtet wird. Die Aushärtung der oberen Deckschicht zu einer vorzugsweise transparenten Schutzschicht erfolgt erst nach Applikation der Folie am fertigen Bauteil. Die obere Deckschicht ist also vorzugsweise eine vernetzbare, insbesondere thermisch vernetzbare oder photovernetzbare Klarlackschicht, die nach dem Aushärten hart genug ist, um einen ausreichenden Schutz der resultierenden Beschichtung vor äußeren Einflüssen zu gewährleisten.
Unter der Klebe- und Ausgleichsschicht und/oder über der oberen Deckschicht des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels kann eine abziehbare Schutzschicht angebracht sein, welche die äußeren Schichten des Beschichtungsmittels vor Beschädigungen bei Lagerung, Transport und, im Falle der oberen Deckschicht, bei der Applikation auf das Substrat schützt. Hierbei ist die untere Schutzschicht bevorzugt eine Papierfolie und/oder die obere Schutzschicht eine Polyesterfolie oder eine Polyolefin-, insbesondere eine Polypropylenfolie.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels kann dieses durch Walzen und/oder Rakeln auf die Oberfläche aufgebracht werden. Vorzugsweise wird ein Beschichtungsmittel mit einer flexiblen oberen Deckschicht aus einem vernetzbaren, insbesondere thermisch vernetzbaren oder photovernetzbaren Polymer verwendet und die obere Deckschicht nach dem Aufbringen des Beschichtungsmittels auf das Substrat thermisch vernetzt oder photovernetzt.
Bei Verwendung eines Beschichtungsmittels mit einer feuchtigkeitshärtenden unteren Klebe- und Ausgleichsschicht wird die Oberfläche des Substrats vor dem Aufbringen des Beschichtungsmittels mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, belegt, bspw. besprüht. Wird hingegen ein Beschichtungsmittel mit einer thermisch härtenden unteren Klebe- und Ausgleichsschicht verwendet, kann der resultierende Verbund aus Substrat und Beschichtungsmittel aufgeheizt werden, um die Klebe- und Ausgleichsschicht aushärten zu lassen. In diesem Fall empfiehlt es sich, ein Beschichtungsmittel mit einer flexiblen oberen Deckschicht aus einem thermisch vernetzbaren Polymer zu verwenden und die thermisch härtende untere Klebe- und Ausgleichsschicht und die obere Deckschicht nach dem Aufbringen des Beschichtungsmittels auf das Substrat durch Aufheizen des resultierenden Verbundes (entweder durch Wärme oder durch Strahlung, je nach Natur der oberen Deckschicht) gleichzeitig zu vernetzen.
Um die obere Deckschicht vor Beschädigungen zu schützen, wird ein Beschichtungsmittel mit einer oberen Schutzschicht bevorzugt, welche erst nach dem Aufbringen des Beschichtungsmittels auf das Substrat entfernt wird.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel kann bspw. je nach Dicke der unteren Klebe- und Ausgleichsschicht auf eine Oberfläche aufgebracht wird, welche Unebenheiten von 0,5 mm und mehr aufweist und/oder welche mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel eignet sich insbesondere zum Beschichten von metallischen oder Faserverbundwerkstoff-Substraten, bspw. Karosserien oder Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen oder Bauteilen, insbesondere Wagenkästen, von Bahnfahrzeugen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen
Beschichtungsmittels;
Figur 2 eine schematische Darstellung des Beschichtungsmittels und des Substrats vor der Beschichtung;
Figur 3 eine schematische Darstellung des fertigen Verbunds aus
Beschichtungsmittel und Substrat nach der Beschichtung. Figur 1 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels 1. Das Beschichtungsmittel 1 setzt sich aus mindestens drei funktionellen Schichten zusammen: einer oberen Deckschicht 2, einer mittleren farbgebenden Schicht 3 und einer unteren Klebe- und Ausgleichsschicht 4. Die obere Deckschicht 2 ist flexibel und zu einer harten Schutzschicht, vorzugsweise zu einer transparenten Klarlackschicht aushärtbar. Die mittlere farbgebende Schicht 3 wird vorzugsweise aus eingefärbten Thermoplasten, insbesondere eingefärbtem Polyurethan, gebildet, die keiner zusätzlichen Härtung bedürfen. Die Schichtdicke sollte etwa 20 bis 100 μm betragen. Die Auswahl wird nach Verträglichkeit und Haftung mit der Klebe- und Ausgleichsschicht bzw. mit der oberen Deckschicht 3, mechanischen und thermischen Eigenschaften und Verträglichkeit mit Farbstoffen und Pigmenten, mit denen der Kunststoff eingefärbt werden soll, getroffen. Die untere Klebe- und Ausgleichsschicht besteht aus einem geeigneten Klebstoff wie einem Haftklebstoff, einem Schmelzklebstoff, einem lK-System oder einem lichtaktivierbaren Klebstoff oder geschäumten Klebeflächen, Klebepunkten oder Klebebändern. Die Funktion der Klebe- und Ausgleichsschicht 4 entspricht etwa der Übernahme von mechanischen Eigenschaften des Füllers bei einer normalen Kfz-Lackierung. Die Auswahl des Materials erfolgt nach Verträglichkeit und Haftung mit der farbgebenden Schicht bzw. mit dem Substratwerkstoff sowie mechanischen und thermischen Eigenschaften und kann auf Basis marktgängiger Werkstoffe erfolgen. Geeignet sind insbesondere feuchtigkeits- oder thermisch vernetzbare oder mehrkomponentige Polyurethan- oder Epoxidsysteme. Die Schichtdicke sollte mindestens 150 μm betragen. Besonders bevorzugt sind Schichtdicken von 500 μm und mehr, insbesondere von 1 mm und mehr.
Ferner kann eine Schutzfolie 5, vorzugsweise aus Polyester, mit einer Schichtdicke von etwa 100 μm vorgesehen sein, welche die obere Deckschicht 2 bei Lagerung, Transport und Applikation des Beschichtungsmittels 1 auf das Substrat vor mechanischen Beschädigungen schützt. Es handelt sich vorzugsweise um ein steifelastisches Material, das bei der Anwendung von Applikationstechniken wie Walzen oder Rakeln o. dgl. als Flächenausgleichsschicht wirkt, so daß keine Walz- und Schleifspuren in die Folie eingeprägt werden. Die Schutzfolie 5 ist nach der Applikation des Beschichtungsmittels 1 auf das Substrat von der oberen Deckschicht 2 abziehbar. Schließlich kann eine temporäre Schutzschicht 6 auf der unteren Klebe- und Ausgleichsschicht 4 zum Schutz der Klebemasse vorgesehen sein, die vor der Applikation des Beschichtungsmittels 1 auf das Substrat abgezogen wird.
Im einzelnen kommen folgende Werkstoffe für die Schichten 2, 3, und 4 in Frage:
Als thermoplastische Komponenten der farbgebenden Schicht 3 können Polymethylmethacrylate (PMMA), Polybutylmethacrylate (PBMA), Polyurethane (PUR), Polyethylenterephthalate (PETP), Polybutylenterephtalate (PBTP), Polyvinylidenfluoride (PVDF), Polyvinylchloride (PVC), Polyester (PES), Polyolefine (PE.PP), Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), Acrylnitrilbutadienstyrolpolymere ., (ABS),
Acrylstryolacrylnitrilcopolymere (ASA) und Acrylnitriletyhlenpropylendienstryolcopolymere (A-EPDM) verwendet werden, wobei halogenfreie Polymere bevorzugt werden. Als Pigmente und Farbstoffe kommen anorganische oder organische Farbstoffe, anorganische, organische oder metallische Pigmente, Mica-Effektpigmente, Interferenzpigmente, Perlpigmente und flüssigkristalline Polymere in Frage.
Als Materialien für die obere Deckschicht 3 in Form einer transparenten, strahlenhärtbaren Klarlackschicht kann insbesondere ein polymerisierbares Bindemittel oder eine Mischung aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem polymerisierbaren Bindemittel verwendet werden, wobei das Bindemittel entweder radikalisch oder kationisch oder durch beide Methoden polymerisierbar ist. Je nach Reaktionsmechanismus werden dem Gemisch geeignete Härtungskatalysatoren (Photoinitiatoren) zugesetzt.
Die radikalisch polymerisierbaren Bindemittel sind in der Regel einfach oder mehrfach ethylenisch ungesättige Verbindungen. Von besonderer Bedeutung sind mehrfach ungesättigte Bindemittel, da diese zur Vernetzung des Reaktionssystems in unlösliche Produkte beitragen. Verwendet werden radikalisch polymerisierbare aliphatische Urethanacrylate, Polyetheracrylate, Polyesteracrylate, Epoxidacrylate oder acrylierte Isocyanurate oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Verbindungsklassen. Beispiele für einfach ungesättigte Verbindungen sind Acrylate, Methacrylate von einwertigen Alkoholen, Acrylsäurederivate (Methyl-, Ethyl-, Butyl-, Isooctyl-, Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Ethyl- oder Methylacrylat sowie Vinyl- und Allylverbindungen wie Vinylacetat, Vinylstearat und Allylacetat.
Beispiele für mehrfach ungesättigte Verbindungen sind Acrylate und Methacrylate von Polyolen wie Ethylenglgkoldiacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Triethylenglykol- diacrylat, Butandiol- 1 ,4-diacrylat, Butadiol-l,3-dimethacrylat, Neopentylglykoldiacrylat, Trimethylolpropandi(meth)acrylat, Trimethylolethan-di(meth)acrylat, Glycerin-di- und - triacrylate, Pentaerythrit-di-/-tri-/-tetraacrylate oder -methacrylate, Dipentaerythritol-/-tetra-/- penta-/-hexaacrylate bzw. -methacrylate,
Diacrylate und Dimethacrylate von 1 ,4-Cyclohexandiol, 1 ,4-Dimehtylolcyclohexan, Polyethylenglycolen oder von Oligoestern oder Oligourethanen, siliconmodifizierte Acrylate und Methacrylate, Di-/-tri-/-tetraacrylate und -methacrylate von Tris-(2-hydroxyethyl)- isocyanuraten sowie (Meth)acrylate von Polyvinylalkohol und Copolymerisate von Butadien oder Isopren.
Die ungesättigten Bindemittel können als Gemisch sowie als einzelne Substanzen verwendet werden.
Als Photoinitiatoren kommen bspw. Benzoin, Benzil, Benzophenon, die Benzoinalkylenether, Ester von Phenylglyoxylsäure, α-Trichloracetophenon, α-Diethoxyacetophenon, α- Hydroxyacetophenone, Benzildimethylketal, Methylbenzoylformate, 1 -Benzoylcyclohexanon, α-Aminoacetophenone, D,L-Camphorquinone, 2,2-Diethoxyacetophenone, N-
Mehtyldiethanolamine, 4-Benzoyl-4'-methyldiphenylsulfιde, Isopropylthioxanthone, Ethyl-4- dimethylaminobenzoate, N-Methyldiethanolamine, 1 -Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphinoxid, 2-Methyl-l-[4-(methylthio)phenyl]-2- morpholinopropanone- 1 , 2-Hydroxy-2-methyl- 1 -phenyl-propan- 1 -one, Bis(2.6- dimethoxybenzoyl)-2,4,4-trimethylphenylphosphinoxide, l-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2- hydroxy-2-methyl- 1 -propan- 1 -one, [2-hydroxy-2-methyl- 1 - [4-( 1 -methylvinyl)phenyl]- propanone, 2,4,6-Trimethylbenzoylphenylphosphinsäureethylester, Diphenyl(2,4,6- trimethylbenzoyl)phosphinoxid in Frage.
Die Photoinitiatoren können sowohl als Einzelkomponente als auch in Mischungen den Bindemitteln zugesetzt werden.
Als Klebstoffe kommen Haftklebstoffe in Frage, wobei auch thermisch nachhärtende Systeme zum Einsatz kommen können. Die auf die mittlere farbgebende Schicht 3 aufgebrachten Polymere besitzen als nicht härtbare, hochviskose Flüssigkeiten eine bestimmte Klebrigkeit (sog. "Tack") und werden durch einen Anpreßdruck mit der Oberfläche des Substrats verbunden. Die thermisch nachhärtenden Systeme werden nachträglich miteinander vernetzt. Die Verarbeitungstemperatur liegt in der Regel zwischen 10 und 40 °C.
Ferner können reaktive Schmelzklebstoffe zum Einsatz kommen, die durch Erkalten und teilweise Kristallisation der Rückgratpolymere abbinden. Durch Zusatz weiterer reaktiver Komponenten kann dieses System feuchtigkeits- oder thermisch vernetzend eingestellt werden. Bei feuchtigkeitshärtenden lK-Systeme sind Polyurethansysteme bevorzugt. Die Härtungsreaktion wird erst bei Zutritt von ausreichender Feuchtigkeit in Gang gesetzt. Die Feuchtigkeit wird durch Befeuchten der Oberfläche des Substrats vor der Applikation des Beschichtungsmittels 1 bereitgestellt. Bei der Verarbeitung sollte eine relative Luftfeuchtigkeit von 40% vorhanden sein.
Um eine ausreichende Durchhärtung bei hoher Schichtdicke zu erzielen, kann die Feuchtigkeit, vorzugsweise Wasser, mikroverkapselt eingesetzt werden. Durch die Applikation des Beschichtungsmittels auf die Oberfläche werden die Kapseln zerstört und setzen die Feuchtigkeit frei. Das Kapselmaterial verbleibt als Füllstoff in der Klebe- und Ausgleichsschicht 4. Mikroverkapselte Klebstoffe gibt es bspw. als Epoxidharze, Acrylate, Polyester und Polyurethane.
Bei thermisch aushärtbaren IK-Systemen erfolgt die Aktivierung des Härters über die Temperatur. Der Härter liegt vorher blockiert oder als Feststoff im Harz vor. Schließlich sind 1 K-Systeme denkbar, bei denen die reaktive Komponente mikroverkapselt im Harz vorliegt. Während der Applikation des Beschichtungsmittels 1 werden die Kapseln zerstört und die reaktive Komponente freigesetzt, so daß die Aushärtungsreaktion starten kann.
Als weitere Möglichkeit können 2K- oder 3K-Systeme auf Basis von Polyurethan- oder Epoxid- Systemen eingesetzt werden. Dabei können die zweite und/oder dritte Komponente (Härter- und Aktivatorkomponenten) gekapselt oder mittels einer abspaltbaren Schutzgruppe in der applizierten Schicht vorliegen und durch thermische Einwirkung, bei Raumtemperatur oder von Licht (UV- oder sichtbar) als auch von Feuchtigkeit aktiviert werden. Dabei wird die reaktive Komponente aus der Kapselung freigesetzt oder die Schutzgruppe abgespalten. Sowohl die Kapselung als auch die abspaltbare Schutzgruppe können in der Schicht verbleiben. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Härter- oder Aktivatorkomponente in einem nichtreaktiven Molekülzustand im unvemetzten System vorzulegen, der durch intra- oder intermolekulare Umlagerungen nach Einwirkung von Temperatur oder Feuchtigkeit oder UV- bzw. sichtbares Licht in den reaktiven Zustand überfuhrt und damit zur Härtung der Klebe- und Ausgleichsschicht 4 fuhrt.
Die Aktivator- oder Härterkomponenten können auch als Kontaktreaktionspartner auf einer der zu verklebenden Oberflächen vorbeschichtet werden und in die Ausgleichs- und Klebeschicht des Folienverbunds diffundieren und dort oder an der Grenzfläche zur Aushärtung des Verbunds führen. Dabei besteht die Möglichkeit entweder alle Komponenten vor der Folienapplikation auf die Klebe- und Ausgleichschicht zu spritzen und die Folie anschließend sofort zu applizieren bzw. einzelne Komponenten (Aktivator oder Härter) auf die zu verklebende Substratoberfläche vorzulegen. Dabei besteht die Möglichkeit, den Härter oder Aktivator mittels eines dünnen Films aufzustreichen, wobei der Film entweder als Härterfolie oder Aktivatorfolie vorliegt oder naß appliziert wird.
Besonders bevorzugt sind photovemetzbare Klebstoffe, da diese eine mittlere bis hohe Klebfestigkeit und Elastizität aufweisen und schnell vorhärten. Die Endfestigkeit (Dunkelreaktion) kann erst nach Stunden oder Tagen erreicht werden. Der Photoinitiator zerfällt durch die Einwirkung von Strahlung, vorzugsweise Licht, in eine Verbindung, die eine Polymerisation auslöst. Diese läuft nach Beendigung der Lichteinstrahlung und an lichtabgewandten Stellen weiter ab (Dunkelreaktion).
Die Klebe- und Ausgleichsschicht 4 kann auch als geschäumte Klebefläche, Klebebänder oder Klebepunkte vorliegen. Dabei bilden die klebenden Oberflächen und der Klebebandkern eine Einheit aus demselben Klebstoffpolymer. Das Polymer liegt sowohl als reiner viskoelastischer Klebstoff als auch als Klebebandkern in geschäumter und geschlossenzelliger Struktur vor. Das Polymer vermag aufgrund seiner viskoelastischen Eigenschaften in die Oberflächenrauheiten zu fließen und erhöht somit die wirksame Oberfläche und damit den Schäl widerstand.
Zusätzlich können dem Beschichtungsmittel 1 sowohl in jeder Schicht als auch in einzelnen Schichten weitere Stoffe zugeschlagen werden, wie sie in Folien üblicherweise angewandt werden, bspw. Additive wie Stabilisatoren (Antioxidantien, Lichtschutzmittel (UV-Adsorber, HALS), Metalldesaktivatoren, Thiosynergisten), Verarbeitungshilfsmittel, Verlaufshilfsmittel, Thixo-tropiermittel und Entschäumer. Ferner können Füllstoffe, Fasern, Gleitmittel, Antistatika, Weichmacher und Flammschutzmittel zugesetzt werden.
Das Material für die aushärtbare obere Deckschicht 2 aus thermoplastischen Kunststoffen und Bindemitteln kann auf an sich bekannte Weise durch Extrusion gewonnen werden. Die thermoplastischen Kunststoffe werden im Extruder aufgeschmolzen. Bindemittel, Härter und ggf. Zuschlagstoffe werden gemischt und zu den geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen im Extruder zudosiert. Erhalten wird eine reaktive Mischung, die in Granulat, Pulver oder Folienform anfällt.
Das Verhältnis zwischen Bindemitteln, Härtern und Zuschlagstoffen einerseits und thermoplastischen Kunststoffen andererseits beträgt 1 : 1 bis 1 :5, vorzugsweise jedoch besonders 1 :3. Die obere Deckschicht 2 wird mit der farbgebenden mittleren Schicht 3 und der unteren Klebe- und Ausgleichss.chicht 4 in einem Arbeitsgang zu einer Mehrschichtfolie coextrudiert. Die reaktive strahlenhärtbare Mischung aus thermoplastischem Kunststoff, Bindemitteln, Härtern und ggf. Zuschlagstoffen kann als transparente Folie in Schichtdicken von 15-100 μm dargestellt werden und bspw. mit UV-Licht ausgehärtet werden. Die Initiierung der Polymerisation in der transparenten Schicht erfolgt vorzugsweise mittels UV-Strahlern wie bspw. Quecksilberniederdruck-, -mitteldruck- oder -hochdrucklampen, Xenonlampen, Argonlampen, Metallhalogenidlampen, Blitzentladungslampen, Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen (ESH). Die Wellenlänge für die Aushärtung mit UV-/ VIS-Licht beträgt vorzugsweise 200-600 nm.
Die Unterseite der resultierenden Folie kann auch separat mit dem Klebstoff .^beschichtet werden, wobei auch Klebepunkte oder Klebestreifen aufgetragen werden können. Die geschäumten Klebeflächen, Klebestreifen oder Klebepunkte werden ebenfalls separat aufgetragen.
Die folgenden Beispiele zeigen, wie das Verfahren im Detail ausgeführt werden kann. Darin bedeuten Teile Gewichtsteile und Prozente Gewichtsprozente, soweit nicht anders angegeben.
Beispiel 1
Eine photoaktive Mischung setzt sich zusammen durch Mischen von:
Diese Mischung wird in einem kontinuierlichen Prozess in eine Schmelze von Polymethylmethacrylat Lucryl G55 oder Lucryl G87e (Fa. BASF) dosiert:
Aushärtungsbedingungen unter UV -Licht: 2*2 - 3 m/min ; 120 W/cm
Im Ausführungsbeispiel wurde PMMA Lucryl 55 als thermoplastischer Kunststoff für die farbgebende Schicht gewählt, da dieses mit den thermoplastischen Komponenten der klaren Deckschicht identisch ist und daher die beste Haftung und Verträglichkeit aufweist. Außerdem können Pigmente und Farbstoffe bei ca. 220°C leicht in die Schmelze eingearbeitete werden.
Im Ausfuhrungsbeispiel wurden femer metallische Pigmente verwendet (Al-Flakes PCR 501 der Fa. Eckart, ein pulvriges nonleaving-Pigment, das mit SiO2 beschichtet ist und eine Teilchengrößenverteilung von 10 bis 60 μm besitzt) oder ein rotes Metallglanzpigment (Glimmer-Flakes Iriodin ® 504 der Fa. Merck, ein pulvriger α-Fe2O3-beschichteter Glimmer mit einer Teilchengrößenverteilung von 10 bis 60μm).
Beispiel 2
Diese Mischung wird in einem kontinuierlichen Prozess in eine Schmelze von thermoplastisches Polyurethan KU- 1-8602 oder KU-2-8602 (Fa. Bayer) dosiert:
Aushärtungsbedingungen unter UV-Licht: 2*2 - 4 m/min ; 120 W/cm
Die Figuren 2 und 3 illustrieren die Funktion der Klebe- und Ausgleichsschicht 4 beim Applizieren des Beschichtungsmittels 1 auf ein Substrat 10. Das Beschichtungsmittel 1 kann auf grob vorbereitete Oberflächen mit Unebenheiten bis 0.5 mm oder mehr sowie auf temporär korrosionsgeschützte Oberflächen 11 aufgebracht werden, welche bspw. mit 2K-EP- Metallgrund der Lankwitzer Lackfabrik beschichtet sind. Nach dem Zuschnitt des Beschichtungsmittels 1 und dem Abziehen der Schutzfolie 6 von der unteren Klebe- und Ausgleichsschicht 4 wird das Beschichtungsmittel 1 mittels Walzen und/oder ggf. großflächigem Rakeln auf der Oberfläche 11 des metallischen Substrats 10 fest angedrückt. Die fließfähige Klebemasse der unteren Klebe- und Ausgleichsschicht 4 wird dabei über die Unebenheiten 12 in der Oberfläche 11 des Substrats 10 verteilt. Dabei unterstützt die steife Schutzfolie 5 die flächig gleichmäßige und ebene Verteilung der Klebemasse. Ist die gewünschte Ebenheit erreicht, kann die Schutzfolie 5 von der oberen Deckschicht 2 entfernt werden. Anschließend wird die obere Deckschicht 2 mittels Strahlung oder Erwärmung gehärtet und damit der abriebfeste Endzustand erreicht. Die Oberfläche 11 des Substrats 10 ist somit fertig beschichtet. Die Reaktionszeit der Klebemasse kann durchaus auch Stunden oder Tage betragen. Dies spielt jedoch keine Rolle, da die Oberfläche 11 bereits in ihrem Endzustand ist und dadurch hinreichend vor äußeren Einflüssen geschützt ist, so daß das Substrat 10 ohne Wartezeit weiter verarbeitet werden kann.
Im Falle einer feuchthärtenden Klebe- und Ausgleichsschicht 4 wird die Oberfläche 11 des Substrats 10 vor der Applikation des Beschichtungsmittels 1 vorzugsweise mit einem dünnen Wasserfilm belegt, bspw. besprüht.
Kommen als Klebe- und Ausgleichsschicht 4 thermisch vernetzende Systeme wie Polyurethansysteme zum Einsatz, deren Reaktionstemperatur bevorzugt bei etwa 50 bis 70°C liegen sollte, so wird der notwendige thermische Schwellwert durch die Aufheizung des gesamten Schichtverbandes nach der Applikation des Beschichtungsmittels 1 aufgebracht, und zwar entweder durch Erwärmung bei thermisch härtenden oberen Deckschichten 2 oder durch Strahlung bei photovemetzbaren oberen Deckschichten 2. Untersuchungen zeigten, daß durch die Prozeßführung, bspw. 2*2 - 3 m/min ; 120 W/cm, genügend thermisches Aufheizen bis ca. 2 mm Tiefe erreicht wird.

Claims

Patentansprüche:
1. Beschichtungsmittel in Form einer Folie, welche eine obere Deckschicht, eine mittlere farbgebende Schicht und eine untere härtbare Klebeschicht aufweist, zur Beschichtung der Oberfläche eines Substrates, dadurch gekennzeichnet, daß die untere härtbare Klebeschicht eine fließfähige Klebe- und Ausgleichsschicht zum Kleben der Folie auf die Oberfläche des Substrats und zum Kaschieren von Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Substrats ist und eine flexible, aushärtbare Deckschicht vorgesehen ist.
2. Beschichtungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht eine Schichtdicke von mindestens 0,150 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm aufweist.
3. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht eine zähfließende Konsistenz aufweist.
4. Beschichtungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht ein thixotropes Eigenschaftsprofil aufweist.
5. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht vollflächig, punktuell oder linienförmig ausgeführt ist.
6. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht auf der Basis eines thermisch vernetzbaren, feuchtigkeits- oder photovemetzbaren Polymers oder eines Mehrkomponentenmaterials auf Basis von epoxy-, polyurethan- oder säurehärtenden Bindemitteln hergestellt ist.
7. Beschichtungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebe- und Ausgleichsschicht Feuchtigkeit, vorzugsweise Wasser enthaltende Mikrokapseln aufweist.
8. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht auf der Basis eines Polyurethans oder einer Mischung mehrere Polyurethane hergestellt ist.
9. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht auf der Basis eines teilweise vernetzten Haftklebstoffes hergestellt ist.
10. Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Klebe- und Ausgleichsschicht aus einer geschäumten Klebstoffläche, geschäumten Klebstoffpunkten oder geschäumten Klebstoffstreifen besteht.
1 1. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Deckschicht eine vernetzbare, insbesondere thermisch vernetzbare oder photovemetzbare Klarlackschicht ist.
12. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Klebe- und Ausgleichsschicht und/oder über der oberen Deckschicht eine abziehbare Schutzschicht angebracht ist.
13. Beschichtungsmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schutzschicht eine Papierfolie und/oder die obere Schutzschicht eine Polyesterfolie oder eine Polyolefinfolie, insbesondere eine Polypropylenfolie ist.
14. Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Substrates mit einer Folie, welche eine obere Deckschicht, eine mittlere farbgebende Schicht und eine untere Trägerschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 13 verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel durch Walzen und/oder Rakeln auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmittel mit einer flexiblen oberen Deckschicht aus einem vernetzbaren, insbesondere thermisch vemetzbaren oder photovemetzbaren Polymer verwendet wird und die obere Deckschicht nach dem Aufbringen des Beschichtungsmittels auf das Substrat thermisch vernetzt oder photovernetzt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Beschichtungsmittels mit einer feuchtigkeitshärtenden unteren Klebe- und Ausgleichsschicht die Oberfläche des Substrats vor dem Aufbringen des Beschichtungsmittels mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, belegt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit, vorzugsweise Wasser, in Form von in der Klebe- und Ausgleichsschicht vorgesehenen Mikrokapseln eingebracht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Beschichtungsmittels mit einer thermisch härtenden unteren Klebe- und Ausgleichsschicht der resultierende Verbund aus Substrat und Beschichtungsmittel aufgeheizt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmittel mit einer flexiblen oberen Deckschicht aus einem thermisch vemetzbaren Polymer verwendet wird und die thermisch härtende untere Klebe- und Ausgleichsschicht und die obere Deckschicht nach dem Aufbringen des Beschichtungsmittels auf das Substrat durch Aufheizen des resultierenden Verbundes gleichzeitig vernetzt werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschichtungsmittel mit einer oberen Schutzschicht verwendet wird, welche erst nach dem Aufbringen des Beschichtungsmittels auf das Substrat entfernt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel auf eine Oberfläche aufgebracht wird, welche Unebenheiten bis zu 0,5 mm aufweist und/oder welche mrt einer Korrosionsschutzschicht versehen ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmittel auf ein metallisches Substrat oder ein Faserverbundwerkstoff-Substrat aufgebracht wird.
24. Verwendung eines Beschichtungsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 bis 23 zur Beschichtung einer Karosserie oder eines Karosserieteiles für Kraftfahrzeuge oder zur Beschichtung eines Bauteiles, insbesondere eines Wagenkastens, von Bahnfahrzeugen.
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