EP1546269A1 - Multi-layer lacquer, use thereof and method for the production of a water-dilutable filler composition therefor - Google Patents

Multi-layer lacquer, use thereof and method for the production of a water-dilutable filler composition therefor

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Publication number
EP1546269A1
EP1546269A1 EP03798058A EP03798058A EP1546269A1 EP 1546269 A1 EP1546269 A1 EP 1546269A1 EP 03798058 A EP03798058 A EP 03798058A EP 03798058 A EP03798058 A EP 03798058A EP 1546269 A1 EP1546269 A1 EP 1546269A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
layer
thinnable
lacquer
starting mixture
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03798058A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Monika Schneider
Wolfgang Koczott
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.)
Dr Wolfgang Koczott Chemisch-Techn Betriebs GmbH
Bollig and Kemper KG
Original Assignee
Dr Wolfgang Koczott Chemisch-Techn Betriebs GmbH
Bollig and Kemper KG
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
Application filed by Dr Wolfgang Koczott Chemisch-Techn Betriebs GmbH, Bollig and Kemper KG filed Critical Dr Wolfgang Koczott Chemisch-Techn Betriebs GmbH
Publication of EP1546269A1 publication Critical patent/EP1546269A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
    • 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
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/56—Three layers or more
    • B05D7/57—Three layers or more the last layer being a clear coat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B14/00—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material
    • B05B14/40—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths
    • B05B14/46—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths by washing the air charged with excess material
    • B05B14/462—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material for use in spray booths by washing the air charged with excess material and separating the excess material from the washing liquid, e.g. for recovery

Definitions

  • the present invention relates to a multi-layer coating, its use and a method for producing a water-thinnable filler composition therefor, in particular in the field of automotive serial painting.
  • Multi-layer painting consisting of a total of four different layers (four-layer structure) is generally used for the serial painting of car bodies, these four layers being applied one after the other in separate painting systems:
  • the first layer which is located directly on the automobile sheet metal, is an electrophoretically applied layer (electrocoat layer, KTL layer), which is applied by electro-dip coating - mainly cathodic dip coating (KTL) - for corrosion protection and then baked.
  • electrocoat layer electrophoretically applied layer
  • KTL layer electrophoretically applied layer
  • the Layer is a so-called filler layer, which on the one hand offers protection against mechanical attacks (stone chip protection function) and on the other hand ensures a sufficient level of topcoat, i.e. the rough surface of the body-in-white for the subsequent top coat smoothes and fills in small bumps.
  • the paints used to produce this filler layer contain not only binders but also pigments. The wettability of the pigments used has an influence on the top coat level of the entire multi-layer coating and also on the gloss of the filler layer, as required by some automobile manufacturers.
  • the filler layer is largely created by application with electrostatic 5 high-speed rotary bells and subsequent baking at temperatures above 130 ° C.
  • the third layer on the filler layer is the basecoat layer, which gives the body the desired color through the use of appropriate pigments.
  • the basecoat is applied by conventional spraying.
  • the layer thickness of this 0 conventional basecoat is between about 12 and 25 ⁇ m depending on the color.
  • This layer is usually applied in two process steps, especially with metallic effect paints.
  • a first step the application is carried out using electrostatic high-speed rotary bells, followed by a second application using pneumatic atomization.
  • This layer is (with the use of 5 aqueous basecoat) dried with infrared emitters and / or by hot air convection.
  • the fourth and topmost layer on the basecoat is the clearcoat, which is usually applied in one application using high-speed electrostatic bells. It gives the body the desired gloss and protects the basecoat from environmental influences (UV radiation, salt water, etc.). Then the basecoat and the clearcoat are baked together.
  • a major problem in the industrial painting of objects is the resulting waste. This waste arises from overspray, paint residues or mixtures of paint residues and cleaning media from painting systems and transport containers as well as from faulty batches.
  • “Overspray” refers to the excess paint that does not hit the workpiece to be painted during the painting process by spray application process, but is removed together with the exhaust air from the painting zone, for example, in a wet washout into the washout water of the spray booths (also referred to as "booth wastewater”) ) to be carried out in order to wash out the paint components contained in the overspray. Enormous quantities are created, especially in automotive OEM painting
  • Overspray About 4.5 kg of water-thinnable paint are required for the bodywork. Basecoat used. The application efficiency when using a combined application method from electrostatic and pneumatic application is approx. 65%. As a result, more than 1.5 kg of paint do not hit the body and must be removed or disposed of.
  • Paint residues generally occur when cleaning paint shops and transport containers. Cleaning paint shops is imperative, especially when changing colors. Transport containers are usually always cleaned after use. Special cleaning fluids are used for cleaning, which largely consist of a mixture of different solvents.
  • faulty batches is understood to mean those paints which, when used, do not meet the requirements of the automotive industry. In view of the high cycle times during painting, there is often no time left to determine the exact causes of the error in the paint composition.
  • DE 35 06 358 discloses a process for the distillative recovery of the constituents of a mixture originating from the cleaning of painting equipment and containing paint residues and organic solvents therefor. About the use of what remains in the bottom of the fractional distillation
  • a mixture of resins, pigments, additives is not given.
  • DE 44 11 753 discloses a process for the reprocessing of paints, in which the water-thinnable coating composition is first coagulated and then this paint sludge is subjected to an expensive further processing process.
  • EP 0 348 554 discloses a process for recovering binders in which the water-thinnable paint waste products are treated with acids and / or alkalis in a pretreatment.
  • the object of the present invention is to provide a multi-layer coating in which the filler layer is obtainable by applying and curing a water-thinnable coating composition, this coating composition being produced using waste from at least one water-thinnable lacquer which was not originally used for coating a filler layer.
  • the multi-layer coating should meet high quality standards, in particular it should meet the requirements set by the automotive industry for a filler coating composition specially optimized for these requirements, especially with regard to the stone chip resistance and the optical properties (top coat level and appearance) of the resulting multi-layer coating.
  • the filler replacement layer produced from the water-thinnable coating composition should only be producible by spray application and should have a layer thickness in the hardened state of more than 20 ⁇ m, in particular of more than 30 ⁇ m.
  • a further object is to provide a method for producing a water-thinnable coating composition which can be used as a filler substitute in the production of a multilayer coating, where as
  • the water-thinnable coating composition should meet the requirements placed on the filler coating by the automotive industry. composition are sufficient, especially with regard to the stone chip resistance and the optical properties (top coat level and appearance) of the resulting multi-layer coating. In addition, the stability of the water-thinnable coating composition should be so high that layer thicknesses of more than 20 ⁇ m, in particular of more than 30 ⁇ m, in the hardened layer
  • the condition can be achieved with just one spray application without the runner or stove being observed.
  • the first object is achieved by a multi-layer coating with an electro-dip primer located on a metallic substrate, a second layer with a thickness of 20 to 50 ⁇ m from a filler lacquer, a third layer from a base lacquer and a fourth clear lacquer top layer, the second layer being available is by: a) partial removal of water and organic solvents in an evaporation step from a water-thinnable starting mixture which contains at least one water-thinnable basecoat; b) adjusting the solids content of the mixture obtainable from step a) by adding binders and / or pigments to a value between 25 and 45%; c) adjusting the application viscosity by adding organic, water-miscible solvents and / or water to a value between 20 and 50 DIN-s; d) application of the composition obtained from step c) by a spray process; e) crosslinking the applied lacquer layer.
  • the advantage of the multi-layer coating according to the invention is the stone chip resistance of the resulting multi-layer coating, the excellent optical properties and the high stability with layer thicknesses of more than 30 ⁇ m, based on the hardened filler layer.
  • the very good optical properties are particularly noticeable on the top coat and appearance.
  • the filler layer present in the multilayer coating according to the invention shows excellent sandability. This property is particularly important when particularly smooth surfaces are to be obtained, as is the case, for example, with bodies for presentation purposes.
  • Multi-layer coating is obtained in which the filler layer has such a high layer thickness that the overall optical property level, especially the top coat level and the appearance, take into account the increased requirements of the automotive industry.
  • the stability is particularly to be emphasized:
  • Multi-layer painting can achieve filler layer thicknesses of more than 30 ⁇ m. So far, this has not been possible with the known processes or multi-layer coatings that do not contain specially optimized fillers.
  • the basecoat contained in the water-thinnable starting mixture can come from different sources. It preferably comes from cabin wastewater, paint waste or faulty batches.
  • a commercially available, water-soluble basecoat generally consists of 5 to 15% by weight of pigments
  • the evaporation step serves to remove water and solvents from the water-thinnable starting mixture. All common methods known to the person skilled in the art can be used with the proviso that the thermal energy supplied does not lead to crosslinking or coagulation of the water-dilutable starting mixture. Distillation processes, vacuum processes or even low-temperature condensation are particularly preferred.
  • the partial removal in the evaporation step a) is preferably additionally supported by ultrafiltration.
  • solvent is understood to mean polar or non-polar liquids other than water, which are contained in water-thinnable coating compositions or rinsing solutions for cleaning supply lines or paint containers.
  • the main examples are butyl glycol, glycol ether and alcohols (propanol, butanol, 2- Ethylhexanol etc.) but also amines (dimethylethanolamine, aminomethylpropanol, triethylamine etc.).
  • solvent also includes high-boiling solvents which are removed from the water-thinnable starting mixture by azeotropic distillation and / or dragging processes.
  • the use of paint waste or overspray as the starting product for the multi-layer coating according to the invention makes an important contribution to resource conservation and sustainable relief of the environment.
  • one or more layers can be arranged between the individual layers of the multi-layer coating according to the invention, for example a conversion layer (e.g. from a phosphating) can also be applied between the metallic substrate and the KTL layer.
  • a conversion layer e.g. from a phosphating
  • solid is understood to mean the total amount of the non-volatile paint components, such as, for example, pigments, binders, additives, etc., expressed as a proportion by weight, based on the total content of all paint components.
  • the solids content of the mixture obtainable from step a) is preferably set to a value between 30 and 40%.
  • the solids content of the mixture obtainable from step a) should be increased.
  • An increase is achieved by adding non-volatile paint components, in particular by adding binders or pigments.
  • the addition of pigments has the further advantage that the color of the filler layer can be adjusted to the desired shade.
  • it may be expedient to partially remove the pigments before the evaporation step for example by sedimentation and / or centrifugation, in order to obtain a starting composition which has an attenuated color.
  • the multilayer coating according to the invention has the advantage that the water-dilutable starting mixture used as the starting product can have a wide variety of compositions.
  • the water-dilutable starting mixture contains basecoats of at least two different colors. In this way, there is no need to separately collect starting mixtures with different colors. If the starting mixture had a dark color, it is used as a filler composition under those basecoats that either have a dark color (eg black) or have high opacity (eg green).
  • the effect pigments present in the starting mixture are separated off, in particular by settling processes, before the evaporation step. All customary processes known to the person skilled in the art, which are based on the principle of centrifuging, decanting or separating, can be used as the settling process. It is sufficient if the separation leads to a removal of more than 80%.
  • Removing the effect pigments has the advantage that no hydrogen evolution can be observed in the subsequent evaporation step. Furthermore, the filler layer produced in this way shows a significantly improved resistance to condensation water.
  • more than 30%, in particular more than 50%, of the solids content of the starting mixture comes from water-thinnable basecoats.
  • the water-thinnable starting mixture can also contain residues from water-thinnable filler compositions or comparable, pigmented or unpigmented lacquers.
  • the water-dilutable starting mixture preferably does not consist largely of filler compositions. The presence of at least one water-thinnable filler composition in the starting mixture increases the solids content and lowers the viscosity.
  • the evaporation step is preferably a distillative process at a temperature of the starting mixture of at most 65 ° C.
  • the binder added can be selected from the binders customary for paint production.
  • binders are understood to mean substances which combine the same or different substances, in particular the non-volatile components of a lacquer without pigment and filler, but including plasticizers, drying agents and other non-volatile additives, preferably the water-compatible, film-forming resins, such as polyester -, Polyurethane and acrylate resins and many more, as described for example in the "Glasurit manual for paints and colors", loc. Cit. Pp. 19 - 96 or in H. Wagner, HF Sarx "Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag Kunststoff 1972 are.
  • the binder is preferably a polyester, an aminoplast resin and / or a blocked polyisocyanate.
  • the latter binders are primarily used to adjust the adhesion and thus the stone chip resistance.
  • the polyester preferably has an average molecular weight of 5,000 to 10,000; has enough carboxyl groups which give the polyester resin sufficient water-dilutable properties after neutralization with bases; and contains functional groups, especially hydroxyl groups, through which the polyester resin is made cross-linkable.
  • the polyester resin can have an OH number between 20 and 80, in particular between 30 and 60 and an acid number between 10 and 50, in particular between 15 and 35. Its glass transition temperature (Tg) can be between -20 and +30 ° C.
  • the polyester is in particular a polycondensation product of a diol with a dicarboxylic acid in the presence of a component containing more than 2 functional groups.
  • the diol can be selected from the group consisting of 1,6-hexanediol, neopentylglycol, 1,4-dimethylolcyclohexane, hydroxypivalic acid neopentylglycol ester (HPN), perhydrogenated bisphenol I-A, trimethylolpropane and trimethylolpropane monoallyl ether.
  • the dicarboxylic acid can be selected from the group of adipic acid, phthalic acid, isophthalic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, or their possible anhydrides, in particular from the group of dimeric fatty acids.
  • the component containing more than 2 functional groups can be a triol, a tricarboxylic acid, a monohydroxydicarboxylic acid, in particular a dihydroxymonocarboxylic acid, preferably trimellitic acid, trimethylolpropane and dimethylolpropionic acid.
  • Blocked polyisocyanate refers to all water-miscible products that result from the reaction of a conventional capping agent with a polyisocyanate.
  • a blocked polyisocyanate which is particularly suitable for the present invention is marketed by Bayer AG under the name Bayhydrol VP LS 2050. This is a capped hexamethylene diisocyanate in the trimerized form.
  • the multi-layer coating according to the invention is used for painting land-based vehicles, in particular for automobile series bodies.
  • the second object of the present invention is achieved by a method for producing a water-thinnable filler composition, the latter obtainable by a) partial removal of water and organic solvents in an evaporation step from a water-thinnable starting mixture which contains at least one water-thinnable basecoat; b) Adjusting the solids content of the mixture obtainable from step a) by adding binders and / or pigments to a value between 25 to 45%.
  • the partial removal in the evaporation step a) is preferably additionally supported by ultrafiltration.
  • the water removed from step a) and the organic solvents removed from step a) are reused in the form of a rinsing solution.
  • This rinsing solution is then used again for cleaning painting systems or paint containers.
  • the water-dilutable starting mixture can come from a wide variety of painting areas or processes. It preferably comes from cabin wastewater, from return material of water-dilutable basecoat materials (faulty batches) or from the cleaning of mixtures originating from painting equipment which contain lacquer residues of water-dilutable basecoat materials and rinsing solutions therefor.
  • the cabin wastewater from the overspray of water-borne basecoats usually consists of
  • the rinsing solution used for cleaning painting equipment consists, for example, of

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Abstract

A multi-layer lacquer comprising an electro-immersion undercoat on a metal substrate, a second layer 20 - 50 ñm thick and made of a filler lacquer, a third layer made of a base lacquer and a fourth clear varnish covering layer, characterised in that the second layer can be obtained by partial removal, in an evaporation step, of water and organic solvent from a water-dilutable starting mixture which contains at least one water-diluatable base lacquer; the solid content of the obtainable mixture being adjusted to a value of 25-40 % by adding binding agents and/or pigments; adjustment of the application viscosity to a value of 20-50 DIN by adding organic, water-miscible solvents and/or water; application of the resulting composition by means of an injection method; cross-linking the applied lacquer layer. The invention also relates to the use thereof and to a method for the production of a water-dilutable filler-composition therefor.

Description

MEHRSCHICHTLACKIERUNG, DEREN VERWENDUNG SOWIE EIN VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER WASSERVERDUNNBAREN FÜLLERZUSAMMENSETZUNG HIERFÜRMULTILAYER LACQUERING, THEIR USE AND A METHOD FOR PRODUCING A WATER-THINNABLE FILLER COMPOSITION THEREFOR
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrschichtlackierung, deren Verwendung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer wasserverdunnbaren Füllerzusammen- 5 setzung hierfür, insbesondere auf dem Gebiet der Automobilserienlackierung.The present invention relates to a multi-layer coating, its use and a method for producing a water-thinnable filler composition therefor, in particular in the field of automotive serial painting.
Für die Serienlackierung von Automobilrohkarosserien wird im allgemeinen eine Mehrschichtlackierung aus insgesamt vier voneinander unterschiedlichen Schichten (Vierschichtaufbau) verwendet, wobei diese vier Schichten nacheinander in ge- 0 trennten Lackieranlagen aufgetragen werden:Multi-layer painting consisting of a total of four different layers (four-layer structure) is generally used for the serial painting of car bodies, these four layers being applied one after the other in separate painting systems:
Die erste, direkt auf dem Autoblech befindliche Schicht ist eine elektrophoretisch aufgetragene Schicht (Electrocoatschicht, KTL-Schicht), die durch Elektrotauch- lackierung - hauptsächlich kathodische Tauchlackierung (KTL) - zwecks Korrosionsschutz aufgebracht und anschließend eingebrannt wird. 5 Die zweite, auf der Elektrocoatschicht befindliche und etwa 30 bis 40 μm dickeThe first layer, which is located directly on the automobile sheet metal, is an electrophoretically applied layer (electrocoat layer, KTL layer), which is applied by electro-dip coating - mainly cathodic dip coating (KTL) - for corrosion protection and then baked. 5 The second one, located on the electrocoat layer and about 30 to 40 μm thick
Schicht ist eine sogenannte Füllerschicht, die einerseits Schutz gegen mechanische Angriffe (Steinschlagschutzfunktion) bietet, andererseits einen ausreichenden Decklackstand gewährleistet, d.h. die rauhe Oberfläche der Rohkarosserie für die nachfolgende Decklackierung glättet und kleinere Unebenheiten ausfüllt. Die zur 0 Herstellung dieser Füllerschicht verwendeten Lacke enthalten neben Bindemitteln auch Pigmente. Dabei hat die Benetzbarkeit der verwendeten Pigmente einen Einfluss auf den Decklackstand der gesamten Mehrschichtlackierung und auch auf den Glanz der Füllerschicht, wie er von einigen Automobilherstellern gefordert wird. Die Füllerschicht wird größtenteils durch Applikation mit elektrostatischen 5 Hochrotationsglocken und anschließendem Einbrennvorgang bei Temperaturen über 130 °C erzeugt.Layer is a so-called filler layer, which on the one hand offers protection against mechanical attacks (stone chip protection function) and on the other hand ensures a sufficient level of topcoat, i.e. the rough surface of the body-in-white for the subsequent top coat smoothes and fills in small bumps. The paints used to produce this filler layer contain not only binders but also pigments. The wettability of the pigments used has an influence on the top coat level of the entire multi-layer coating and also on the gloss of the filler layer, as required by some automobile manufacturers. The filler layer is largely created by application with electrostatic 5 high-speed rotary bells and subsequent baking at temperatures above 130 ° C.
Die dritte, auf der Füllerschicht befindliche Schicht ist die Basislackschicht, die durch entsprechende Pigmente der Karosserie die gewünschte Farbe gibt. Der Basislack wird im herkömmlichen Spritzverfahren aufgetragen. Die Schichtdicke dieser 0 herkömmlichen Basislackschicht liegt je nach Farbton zwischen etwa 12 bis 25 μm.The third layer on the filler layer is the basecoat layer, which gives the body the desired color through the use of appropriate pigments. The basecoat is applied by conventional spraying. The layer thickness of this 0 conventional basecoat is between about 12 and 25 μm depending on the color.
Meistens wird diese Schicht, besonders bei Metallic-Effektlacken, in zwei Verfahrensschritten aufgebracht. In einem ersten Schritt erfolgt die Auftragung mittels elektrostatischer Hochrotationsglocken, gefolgt von einem zweiten Auftrag mittels pneumatischer Zerstäubung. Diese Schicht wird (bei Verwendung von 5 wässrigem Basislack) mit Infrarotstrahlern und/oder durch Warmluftkonvektion zwischengetrocknet. Die vierte und oberste, auf der Basislackschicht befindliche Schicht ist die Klarlackschicht, die meistens in einem Auftrag durch elektrostatische Hochrotationsglocken aufgetragen wird. Sie verleiht der Karosserie den gewünschten Glanz und schützt den Basislack vor Umwelteinflüssen (UV-Strahlung, Salzwasser, etc.). Anschließend werden die Basislackschicht und die Klarlackschicht gemeinsam eingebrannt.This layer is usually applied in two process steps, especially with metallic effect paints. In a first step, the application is carried out using electrostatic high-speed rotary bells, followed by a second application using pneumatic atomization. This layer is (with the use of 5 aqueous basecoat) dried with infrared emitters and / or by hot air convection. The fourth and topmost layer on the basecoat is the clearcoat, which is usually applied in one application using high-speed electrostatic bells. It gives the body the desired gloss and protects the basecoat from environmental influences (UV radiation, salt water, etc.). Then the basecoat and the clearcoat are baked together.
Ein großes Problem bei der industriellen Lackierung von Gegenständen sind die hierbei entstehenden Abfälle. Diese Abfälle entstehen aus Overspray, Lackreste oder Gemische aus Lackresten und Reinigungsmedien aus Lackieranlagen und Transportbehältern sowie aus Fehlchargen.A major problem in the industrial painting of objects is the resulting waste. This waste arises from overspray, paint residues or mixtures of paint residues and cleaning media from painting systems and transport containers as well as from faulty batches.
Als „Overspray" bezeichnet man den Lacküberschuß, der beim Lackierungsprozeß durch Spritzauftragungsverfahren nicht auf das zu lackierende Werkstück trifft, sondern mit der Abluft zusammen aus der Lackierzone entfernt wird, um beispielsweise in einer Naßauswaschung in das Auswaschwasser der Spritzkabinen (auch als „Kabinenabwasser" bezeichnet) geführt zu werden, um die in dem Overspray enthaltenen Lackkomponenten auszuwaschen. Insbesondere bei der Automobilserienlackierung entstehen enorme Mengen an"Overspray" refers to the excess paint that does not hit the workpiece to be painted during the painting process by spray application process, but is removed together with the exhaust air from the painting zone, for example, in a wet washout into the washout water of the spray booths (also referred to as "booth wastewater") ) to be carried out in order to wash out the paint components contained in the overspray. Enormous quantities are created, especially in automotive OEM painting
Overspray: Für die Farbgebung werden pro Karosserie etwa 4,5 kg an wasserverdunnbaren. Basislack eingesetzt. Der Auftragswirkungsgrad bei Verwendung eines kombinierten Auftragungsverfahrens aus elektrostatischer und pneumatischer Applikation liegt bei ca. 65 %. Folglich treffen mehr als 1 ,5 kg Lack nicht auf die Karosserie und müssen entfernt oder entsorgt werden.Overspray: About 4.5 kg of water-thinnable paint are required for the bodywork. Basecoat used. The application efficiency when using a combined application method from electrostatic and pneumatic application is approx. 65%. As a result, more than 1.5 kg of paint do not hit the body and must be removed or disposed of.
Werden beispielsweise in einem Automobilwerk eines größeren Herstellers pro Tag 3.500 Karosserien lackiert, fallen aus Basislacken pro Jahr 1.400 to zu entsorgendes Lackmaterial an.For example, if 3,500 car bodies are painted in a car manufacturer of a larger manufacturer, 1,400 tons of paint material to be disposed of accrues each year from basecoats.
Lackreste fallen im allgemeinen bei der Reinigung von Lackieranlagen und Transportbehältern an. Eine Reinigung von Lackieranlagen ist insbesondere bei Farbtonwechseln zwingend notwendig. Transportbehälter werden üblicherweise immer nach Gebrauch gereinigt. Für die Reinigung werden spezielle Reinigungsflüssigkeiten verwendet, die größtenteils aus einem Gemisch verschiedener Lösemittel bestehen.Paint residues generally occur when cleaning paint shops and transport containers. Cleaning paint shops is imperative, especially when changing colors. Transport containers are usually always cleaned after use. Special cleaning fluids are used for cleaning, which largely consist of a mixture of different solvents.
Besonders gravierend ist die Problematik der Lackreste, die im Zusammenhang mit wasserverdunnbaren, farbgebenden Beschichtungszusammensetzungen entstehen. Denn hierbei entstehen erhebliche Mengen aus Lackresten und Spülflüssigkeit. Vor dem Hintergrund, dass die Zuführleitungen beispielsweise in der Automobilindustrie von den Vorratstanks bis zur Spritzpistole mehrere hundert Meter lang sind, der Durchmesser solcher Leitungen nicht unter 12 mm liegt und zum Spülen der Zuführleitungen - bezogen auf den verbleibenden Restlack - mehr als die fünffache Menge an Spülflüssigkeit benötigt wird, entstehen bei einem einzigen Farbwechsel etwa 2 to eines Gemischs aus wasserverdunnbaren. Basislack und Spülflüssigkeit.The problem of paint residues that arise in connection with water-thinnable, color-imparting coating compositions is particularly serious. Because this creates considerable amounts of paint residue and rinsing liquid. Against the background that the supply lines, for example, in the automotive industry from the storage tanks to the spray gun are several hundred meters long, the diameter of such lines is not less than 12 mm, and to rinse the supply lines - based on the remaining residual paint - more than five times the amount of rinsing liquid is required, there are about 2 in a single color change to a mixture of water-thinnable. Basecoat and rinsing liquid.
Unter der Bezeichnung „Fehlchargen" werden solche Lacke verstanden, die bei Einsatz den Anforderungen der Automobilindustrie nicht entsprechen. Im Hinblick auf die hohen Taktzeiten bei der Lackierung verbleibt oftmals keine Zeit, um die genauen Ursachen des Fehlers in der Lackzusammensetzung zu ermitteln.The term “faulty batches” is understood to mean those paints which, when used, do not meet the requirements of the automotive industry. In view of the high cycle times during painting, there is often no time left to determine the exact causes of the error in the paint composition.
Die Kosten für die Aufarbeitung von Fehlchargen ist - wenn überhaupt möglich - sehr oft teurer als die Entsorgung, so dass solche Fehlchargen in der Regel entsorgt werden.The cost of refurbishing batches is - if at all possible - very often more expensive than disposal, so such batches are generally disposed of.
Vor diesem Hintergrund der bei der Lackierung entstehenden Abfälle hat es in der Vergangenheit verschiedene Lösungsansätze gegeben, Abfälle zu vermeiden oder aufzuarbeiten.Against this background of the waste generated during painting, there have been various approaches in the past to avoid or recycle waste.
Den Aufarbeitungsverfahren gemeinsam ist die Tatsache, die Konzentration des Festkörpers der Lackabfälle durch verschiedene Verfahren zu erhöhen, bei- spielsweise durch Destillation.Common to the reprocessing processes is the fact that the concentration of the solids of the paint waste can be increased by various processes, for example by distillation.
So offenbart die DE 35 06 358 ein Verfahren zur destillativen Rückgewinnung der Bestandteile eines von der Reinigung von Lackierungseinrichtungen stammenden, Lackrückstände und organische Lösemittel dafür enthaltenden Gemisches. Über die Verwendung des im Sumpf der fraktionierten Destillation verbleibendenFor example, DE 35 06 358 discloses a process for the distillative recovery of the constituents of a mixture originating from the cleaning of painting equipment and containing paint residues and organic solvents therefor. About the use of what remains in the bottom of the fractional distillation
Gemisches aus Harzen, Pigmenten, Additiven wird keine Angaben gemacht.A mixture of resins, pigments, additives is not given.
Aus der DE 44 11 753 ist ein Verfahren zur Wiederaufarbeitung von Lacken bekannt, bei dem zuerst die wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzung ko- aguliert wird und dann dieser Lackschlamm einem aufwendigen Weiterverarbeitungsprozeß unterworfen werden.DE 44 11 753 discloses a process for the reprocessing of paints, in which the water-thinnable coating composition is first coagulated and then this paint sludge is subjected to an expensive further processing process.
Aus der EP 0 348 554 ist ein Verfahren zur Rückgewinnung von Bindemitteln bekannt, bei dem die wasserverdunnbaren Lackabfallprodukte in einer Vorbe- handlung mit Säuren und/oder Laugen versetzt werden.EP 0 348 554 discloses a process for recovering binders in which the water-thinnable paint waste products are treated with acids and / or alkalis in a pretreatment.
Durch diese Behandlung wird aber die chemische Zusammensetzung der Bindemittel verändert, was zu unterschiedlichen und nicht reproduzierbaren chemischen und physikalischen Eigenschaften daraus hergestellter Lacke führt. Aus der EP 0 878 494 A2 und EP 0 983 799 A2 ist bekannt, Overspray aus korro- sionsinhibierende Beschichtungszusammensetzungen durch Ultrafiltration wieder zu einer korrosionsinhibierende Beschichtungszusammensetzung aufzuarbeiten.However, this treatment changes the chemical composition of the binders, which leads to different and non-reproducible chemical and physical properties of lacquers produced from them. From EP 0 878 494 A2 and EP 0 983 799 A2 it is known to process overspray from corrosion-inhibiting coating compositions again into a corrosion-inhibiting coating composition by means of ultrafiltration.
Ferner ist aus der WO 95/35350 bekannt, eine Füllerzusammensetzung aus einem wasserverdunnbaren Basislack herzustellen, dem ein sogenannter Kompensationslack zugesetzt wird. Dieser Kompensationslack enthält zwingend Bindemittel und verleiht der resultierenden Beschichtungszusammensetzung die gewünschte Steinschlagbeständigkeit. Die so erhältlichen Füllerschichten haben aber den Nachteil, dass die Standsicherheit der so hergestellten Füllerzusammensetzung nicht so hoch ist, dass Schichtdicken mit mehr als 25 μm erhalten werden. Zwar wird mit den in der WO 95/35350 offenbarten Schichtdicken von weniger als 20 μm eine ausreichende Steinschlagbeständigkeit erreicht, aber die resultierende Mehrschichtlackierung ent- spricht im Hinblick auf ihre optischen Eigenschaften nicht allen Anforderungen der Automobilindustrie (Decklackstand, Appearance).It is also known from WO 95/35350 to produce a filler composition from a water-thinnable basecoat, to which a so-called compensation lacquer is added. This compensation varnish contains binding agents and gives the resulting coating composition the desired stone chip resistance. However, the filler layers obtainable in this way have the disadvantage that the stability of the filler composition produced in this way is not so high that layer thicknesses of more than 25 μm are obtained. Sufficient stone chip resistance is achieved with the layer thicknesses of less than 20 μm disclosed in WO 95/35350, but the resulting multi-layer coating does not meet all the requirements of the automotive industry in terms of its optical properties (top coat level, appearance).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Mehrschichtlackierung, bei der die Füllerschicht erhältlich ist durch Aufbringen und Härten einer wasserverdunnbaren Beschichtungszusammensetzung, wobei diese Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung von Abfällen mindestens eines wasserverdunnbaren Lacks hergestellt wird, der ursprünglich nicht zur Lackierung einer Füllerschicht eingesetzt wurde. Die Mehrschichtlackierung soll hohen Qualitätsansprüchen genügen, insbesondere soll sie den von der Automobilindustrie ge- stellten Anforderungen an eine speziell für diese Anforderungen optimierte Füllerbe- schichtungszusammensetzung genügen, ganz besonders in bezug auf die Steinschlagbeständigkeit und die optischen Eigenschaften (Decklackstand und Appearance) der resultierenden Mehrschichtlackierung. Darüber hinaus soll die aus der wasserverdunnbaren Beschichtungszusammensetzung hergestellte Füllerer- satzschicht nur durch einen Spritzauftrag herstellbar sein und dabei eine Schichtdicke in ausgehärtetem Zustand von mehr als 20 μm, insbesondere von mehr als 30 μm, aufweisen.The object of the present invention is to provide a multi-layer coating in which the filler layer is obtainable by applying and curing a water-thinnable coating composition, this coating composition being produced using waste from at least one water-thinnable lacquer which was not originally used for coating a filler layer. The multi-layer coating should meet high quality standards, in particular it should meet the requirements set by the automotive industry for a filler coating composition specially optimized for these requirements, especially with regard to the stone chip resistance and the optical properties (top coat level and appearance) of the resulting multi-layer coating. In addition, the filler replacement layer produced from the water-thinnable coating composition should only be producible by spray application and should have a layer thickness in the hardened state of more than 20 μm, in particular of more than 30 μm.
Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer wasserverdunnbaren Beschichtungszusammensetzung, die bei der Herstellung einer Mehrschichtlackierung als Füllerersatz verwendet werden kann, wobei alsA further object is to provide a method for producing a water-thinnable coating composition which can be used as a filler substitute in the production of a multilayer coating, where as
Ausgangskomponente Abfälle eines oder mehrerer wasserverdünnbarer Lacke verwendet werden, die ursprünglich nicht zur Lackierung einer Füllerschicht hergestellt wurden. Dabei soll die wasserverdünnbare Beschichtungszusammensetzung den von der Automobilindustrie gestellten Anforderungen an eine Füllerbeschichtungs- zusammensetzung genügen, insbesondere in bezug auf die Steinschlagbeständigkeit und die optischen Eigenschaften (Decklackstand und Appearance) der resultierenden Mehrschichtlackierung. Darüber hinaus soll die Standsicherheit der wasserverdunnbaren Beschichtungszusammensetzung so hoch sein, dass Schicht- dicken von mehr als 20 μm, insbesondere von mehr als 30 μm, in ausgehärtetemStarting component waste of one or more water-borne paints are used, which were not originally produced for painting a filler layer. The water-thinnable coating composition should meet the requirements placed on the filler coating by the automotive industry. composition are sufficient, especially with regard to the stone chip resistance and the optical properties (top coat level and appearance) of the resulting multi-layer coating. In addition, the stability of the water-thinnable coating composition should be so high that layer thicknesses of more than 20 μm, in particular of more than 30 μm, in the hardened layer
Zustand mit nur einem Spritzauftrag zu erzielen sind, ohne dass Läufer oder Kocher zu beobachten sind.The condition can be achieved with just one spray application without the runner or stove being observed.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine Mehrschichtlackierung mit einer auf einem metallischen Substrat befindlichen Elektrotauch-Grundierung, einer zweiten Schicht mit einer Dicke von 20 bis 50 μm aus einem Füllerlack, einer dritten Schicht aus einem Basislack und einer vierten Klarlackdeckschicht, wobei die zweite Schicht erhältlich ist durch: a) teilweises Entfernen in einem Eindampfschritt von Wasser und organischen Lösemittel aus einer wasserverdunnbaren Ausgangsmischung, die mindestens einen wasserverdunnbaren Basislack enthält; b) Einstellen des Festkörpergehalts der aus Schritt a) erhältlichen Mischung durch Zugabe von Bindemitteln und/oder Pigmenten auf einen Wert zwischen 25 bis 45 %; c) Einstellen der Applikationsviskosität durch Zugabe von organischen, wassermischbaren Lösemitteln und/oder Wasser auf einen Wert zwischen 20 und 50 DIN-s; d) Applikation der aus Schritt c) erhaltenen Zusammensetzung durch ein Spritzverfahren; e) Vernetzung der aufgebrachten Lackschicht.The first object is achieved by a multi-layer coating with an electro-dip primer located on a metallic substrate, a second layer with a thickness of 20 to 50 μm from a filler lacquer, a third layer from a base lacquer and a fourth clear lacquer top layer, the second layer being available is by: a) partial removal of water and organic solvents in an evaporation step from a water-thinnable starting mixture which contains at least one water-thinnable basecoat; b) adjusting the solids content of the mixture obtainable from step a) by adding binders and / or pigments to a value between 25 and 45%; c) adjusting the application viscosity by adding organic, water-miscible solvents and / or water to a value between 20 and 50 DIN-s; d) application of the composition obtained from step c) by a spray process; e) crosslinking the applied lacquer layer.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierung besteht in der Steinschlagfestigkeit der resultierenden Mehrschichtlackierung, der ausgezeichneten optischen Eigenschaften und der hohen Standsicherheit bei Schichtdicken von mehr als 30 μm, bezogen auf die ausgehärtete Füllerschicht.The advantage of the multi-layer coating according to the invention is the stone chip resistance of the resulting multi-layer coating, the excellent optical properties and the high stability with layer thicknesses of more than 30 μm, based on the hardened filler layer.
Die sehr guten optischen Eigenschaften sind besonders am Decklackstand und der Appearance auszumachen.The very good optical properties are particularly noticeable on the top coat and appearance.
Des weiteren zeigt die in der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierung vorhandene Füllerschicht eine ausgezeichnete Schleifbarkeit. Diese Eigenschaft ist beson- ders dann wichtig, wenn besonders glatte Oberflächen erhalten werden sollen, wie es beispielsweise bei Karosserien für Präsentationszwecke der Fall ist.Furthermore, the filler layer present in the multilayer coating according to the invention shows excellent sandability. This property is particularly important when particularly smooth surfaces are to be obtained, as is the case, for example, with bodies for presentation purposes.
Im Vergleich mit den bekannten Mehrschichtlackierungen des Standes der Technik, insbesondere mit den in der WO 95/03535 offenbarten, kann hier erstmals eine Mehrschichtlackierung erhalten werden, bei der die Füllerschicht eine solch hohe Schichtdicke aufweist, dass das optische Gesamteigenschaftsniveau, besonders der Decklackstand und die Appearance, den gestiegenen Anforderungen der Automobilindustrie Rechnung tragen. Dabei ist besonders die Standsicherheit hervorzuheben: Mit der erfindungsgemäßenIn comparison with the known multi-layer coatings of the prior art, in particular with those disclosed in WO 95/03535, one can be found here for the first time Multi-layer coating is obtained in which the filler layer has such a high layer thickness that the overall optical property level, especially the top coat level and the appearance, take into account the increased requirements of the automotive industry. The stability is particularly to be emphasized: With the invention
Mehrschichtlackierung können Füllerschichtdicken von mehr als 30 μm erhalten werden. Mit den bekannten Verfahren oder Mehrschichtlackierungen, die keine speziell optimierten Füller enthalten, war dies bisher nicht möglich.Multi-layer painting can achieve filler layer thicknesses of more than 30 μm. So far, this has not been possible with the known processes or multi-layer coatings that do not contain specially optimized fillers.
Der in der wasserverdunnbaren Ausgangsmischung enthaltene Basislack kann aus unterschiedlichen Quellen stammen. Bevorzugterweise stammt er aus Kabinenabwasser, Lackabfällen oder Fehlchargen.The basecoat contained in the water-thinnable starting mixture can come from different sources. It preferably comes from cabin wastewater, paint waste or faulty batches.
Es ist aber auch möglich, handelsüblichen Basislack aus Ausgangsmaterial zu verwenden. Ein handelsüblicher, wasserlöslicher Basislack besteht in der Regel aus 5 bis 15 Gew.% Pigmenten,However, it is also possible to use commercially available basecoat made from the starting material. A commercially available, water-soluble basecoat generally consists of 5 to 15% by weight of pigments,
10 bis 20 Gew.% Bindemitteln, 0 bis 20 Gew.% organischen Lösemitteln, 0 bis 5 Gew.% Additiven, 40 bis 85 Gew.% Wasser.10 to 20% by weight of binders, 0 to 20% by weight of organic solvents, 0 to 5% by weight of additives, 40 to 85% by weight of water.
Der Eindampfschritt dient zur Entfernung von Wasser und Lösemitteln aus der wasserverdunnbaren Ausgangsmischung. Es können alle gängigen, dem Fachmann bekannten Verfahren angewendet werden mit der Maßgabe, dass die zugeführte thermische Energie nicht zu einer Vernetzung oder Koagulation der wasserver- dünnbaren Ausgangsmischung führt. Geeignet sind besonders bevorzugt destil- lative Verfahren, Vakuumverfahren oder auch die Niedertemperaturkondensation. Bevorzugterweise wird das teilweise Entfernen im Eindampfsschritt a) zusätzlich durch Ultrafiltration unterstützt.The evaporation step serves to remove water and solvents from the water-thinnable starting mixture. All common methods known to the person skilled in the art can be used with the proviso that the thermal energy supplied does not lead to crosslinking or coagulation of the water-dilutable starting mixture. Distillation processes, vacuum processes or even low-temperature condensation are particularly preferred. The partial removal in the evaporation step a) is preferably additionally supported by ultrafiltration.
Unter dem Begriff „Lösemittel" werden von Wasser verschiedene polare oder unpolare Flüssigkeiten verstanden, die in wasserverdunnbaren Beschichtungszusam- mensetzungen oder Spüllösungen für die Reinigung von Zuführleitungen oder Lackbehältern enthalten sind. Als Beispiele sind hauptsächlich Butylglykol, Glykolether und Alkohole (Propanol, Butanol, 2-Ethylhexanol etc.) aber auch Amine (Dimethylethanolamin, Aminomethyl- propanol, Triethylamin etc.) zu nennen. Unter den Begriff „Lösemittel" fallen aber auch hochsiedende Lösemittel, die durch azeotrope Destillation und/oder Schleppprozesse aus der wasserverdunnbaren Ausgangsmischung entfernt werden. Durch Verwendung von Lackabfällen oder Overspray als Ausgangsprodukt für die erfindungsgemäße Mehrschichtlackierung wird ein bedeutender Beitrag zur Ressourcenschonung und nachhaltiger Entlastung der Umwelt geleistet.The term “solvent” is understood to mean polar or non-polar liquids other than water, which are contained in water-thinnable coating compositions or rinsing solutions for cleaning supply lines or paint containers. The main examples are butyl glycol, glycol ether and alcohols (propanol, butanol, 2- Ethylhexanol etc.) but also amines (dimethylethanolamine, aminomethylpropanol, triethylamine etc.). The term “solvent” also includes high-boiling solvents which are removed from the water-thinnable starting mixture by azeotropic distillation and / or dragging processes. The use of paint waste or overspray as the starting product for the multi-layer coating according to the invention makes an important contribution to resource conservation and sustainable relief of the environment.
Es ist aber auch möglich, dass zwischen den einzelnen Schichten der erfindungsgemäßen Mehrschichtlackierung noch eine oder mehrere Schichten angeordnet sind, beispielsweise kann zwischen dem metallischen Substrat und der KTL-Schicht noch eine Konversionsschicht (z.B. aus einer Phosphatierung) aufgebracht sein.However, it is also possible for one or more layers to be arranged between the individual layers of the multi-layer coating according to the invention, for example a conversion layer (e.g. from a phosphating) can also be applied between the metallic substrate and the KTL layer.
Unter dem Begriff „Festkörper" wird die Gesamtmenge der nicht flüchtigen Lackkomponenten, wie beispielsweise Pigmente, Bindemittel, Additive usw., ausgedrückt als gewichtsmäßiger Anteil, bezogen auf den Gesamtgehalt aller Lackkomponenten, verstanden.The term “solid” is understood to mean the total amount of the non-volatile paint components, such as, for example, pigments, binders, additives, etc., expressed as a proportion by weight, based on the total content of all paint components.
Bevorzugterweise wird der Festkörpergehalt der aus Schritt a) erhältlichen Mischung auf einen Wert zwischen 30 bis 40 % eingestellt.The solids content of the mixture obtainable from step a) is preferably set to a value between 30 and 40%.
Im allgemeinen ist der Festkörpergehalt der aus Schritt a) erhältlichen Mischung zu erhöhen. Eine Erhöhung erfolgt durch Zugabe nichtflüchtiger Lackbestandteile, insbesondere durch Zugabe von Bindemitteln oder Pigmenten. Die Zugabe von Pig- menten hat den weiteren Vorteil, dass die Farbe der Füllerschicht auf den gewünschten Farbton eingestellt werden kann. Je nach Farbton der Ausgangsmischung kann es zweckdienlich sein, vor dem Eindampfschritt die Pigmente teilweise abzutrennen, beispielsweise durch Sedimentation und/oder Zentrifugieren, um eine Ausgangszusammensetzung zu erhalten, die einen abgeschwächten Farbton auf- weisen. Es ist aber auch möglich, die Pigmente vollständig zu entfernen und so eine farblose wasserverdünnbare Ausgangsmischung für die Herstellung einer Füllerzusammensetzung zu erhalten.In general, the solids content of the mixture obtainable from step a) should be increased. An increase is achieved by adding non-volatile paint components, in particular by adding binders or pigments. The addition of pigments has the further advantage that the color of the filler layer can be adjusted to the desired shade. Depending on the color of the starting mixture, it may be expedient to partially remove the pigments before the evaporation step, for example by sedimentation and / or centrifugation, in order to obtain a starting composition which has an attenuated color. However, it is also possible to completely remove the pigments and thus obtain a colorless, water-dilutable starting mixture for the preparation of a filler composition.
Die erfindungsgemäße Mehrschichtlackierung hat den Vorteil, dass die als Aus- gangsprodukt eingesetzte wasserverdünnbare Ausgangsmischung unterschiedlichste Zusammensetzungen aufweisen kann.The multilayer coating according to the invention has the advantage that the water-dilutable starting mixture used as the starting product can have a wide variety of compositions.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die wasserverdünnbare Ausgangsmischung Basislacke von mindestens zwei verschiedenen Farbtönen. Auf diese Weise entfällt ein separates Sammeln von Ausgangsmischungen mit unterschiedlichen Farbtönen. Sollte die Ausgangsmischung eine dunkle Farbe aufwiesen, so wird sie als Füllerzusammensetzung unter solchen Basislacken verwendet, die entweder ebenfalls eine dunkle Farbe haben (z.B. Schwarz) oder eine hohe Deckkraft besitzen (z.B. Grün). In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden vor dem Eindampfschritt die in der Ausgangsmischung vorhandenen Effektpigmente abgetrennt, insbesondere durch Absetzverfahren. Als Absetzverfahren können alle üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren verwendet werden, die auf dem Prinzip des Zentrifugierens, Dekantierens oder Se- parierens beruhen. Es reicht, wenn die Abtrennung zu einer Entfernung von mehr als 80 % führt.According to a preferred embodiment of the present invention, the water-dilutable starting mixture contains basecoats of at least two different colors. In this way, there is no need to separately collect starting mixtures with different colors. If the starting mixture had a dark color, it is used as a filler composition under those basecoats that either have a dark color (eg black) or have high opacity (eg green). In a further, likewise preferred embodiment according to the invention, the effect pigments present in the starting mixture are separated off, in particular by settling processes, before the evaporation step. All customary processes known to the person skilled in the art, which are based on the principle of centrifuging, decanting or separating, can be used as the settling process. It is sufficient if the separation leads to a removal of more than 80%.
Eine Abtrennung der Effektpigmente hat den Vorteil, dass beim anschließenden Eindampfschritt keine Wasserstoffentwicklung zu beobachten ist. Des weiteren zeigt die auf diese Weise hergestellte Füllerschicht eine deutlich verbesserte Schwitzwasserbeständigkeit.Removing the effect pigments has the advantage that no hydrogen evolution can be observed in the subsequent evaporation step. Furthermore, the filler layer produced in this way shows a significantly improved resistance to condensation water.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stammt der Festkörpergehalt der Ausgangsmischung zu mehr als 30 %, insbesondere zu mehr als 50 %, aus wasserverdunnbaren Basislacken stammt. Neben den wasserverdunnbaren Basislacken kann die wasserverdünnbare Ausgangsmischung auch Reste aus wasserverdunnbaren Füllerzusammensetzungen oder vergleichbaren, pigmentierten oder unpigmentierten Lacken enthalten. Bevorzugt besteht die wasserverdünnbare Ausgangsmischung nicht größtenteils aus Füllerzusammensetzungen. Das Vorhandensein mindestens einer wasserverdunnbaren Füllerzusammensetzung in der Ausgangsmischung bewirkt eine Erhöhung des Festkörpers und Herabsenkung der Viskosität.According to a preferred embodiment of the present invention, more than 30%, in particular more than 50%, of the solids content of the starting mixture comes from water-thinnable basecoats. In addition to the water-thinnable basecoats, the water-thinnable starting mixture can also contain residues from water-thinnable filler compositions or comparable, pigmented or unpigmented lacquers. The water-dilutable starting mixture preferably does not consist largely of filler compositions. The presence of at least one water-thinnable filler composition in the starting mixture increases the solids content and lowers the viscosity.
Vorzugsweise ist der Eindampfschritt entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein destillatives Verfahren bei einer Temperatur der Ausgangsmischung von höchstens 65 °C.According to a preferred embodiment of the present invention, the evaporation step is preferably a distillative process at a temperature of the starting mixture of at most 65 ° C.
Hierdurch wird eine Veränderung der Bindemittel, beispielsweise Vernetzung, Zersetzung, Koagulieren, Ausfallen etc. verhindert.This prevents a change in the binders, for example crosslinking, decomposition, coagulation, precipitation, etc.
Das zugesetzte Bindemittel kann aus den für die Lackherstellung üblichen Bindemitteln ausgewählt sein. Unter Bindemittel versteht man hier und im folgenden solche Stoffe, die gleiche oder verschiedenartige Stoffe miteinander verbinden, insbesondere die nichtflüchtigen Anteile eines Lackes ohne Pigment und Füllstoff, aber einschließlich Weichmachern, Trockenstoffen und anderen nichtflüchtigen Additiven, vorzugsweise die wasserverträglichen, filmbildenden Harze, wie beispielsweise Polyester-, Polyurethan- und Acrylatharze und viele mehr, wie sie beispielsweise im „Glasurit-Handbuch Lacke und Farben", loc. cit. S. 19 - 96 oder in H. Wagner, H.F. Sarx „Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag München 1972 beschrieben sind. Bevorzugt ist das Bindemittel ein Polyester, ein Aminoplastharz und/oder ein geblocktes Polyisocyanat.The binder added can be selected from the binders customary for paint production. Here and below, binders are understood to mean substances which combine the same or different substances, in particular the non-volatile components of a lacquer without pigment and filler, but including plasticizers, drying agents and other non-volatile additives, preferably the water-compatible, film-forming resins, such as polyester -, Polyurethane and acrylate resins and many more, as described for example in the "Glasurit manual for paints and colors", loc. Cit. Pp. 19 - 96 or in H. Wagner, HF Sarx "Lackkunstharze", Carl Hanser Verlag Munich 1972 are. The binder is preferably a polyester, an aminoplast resin and / or a blocked polyisocyanate.
Die letztgenannten Bindemittel dienen vor allem der Einstellung der Haftung und damit der Steinschlagbeständigkeit.The latter binders are primarily used to adjust the adhesion and thus the stone chip resistance.
Der Polyester weist bevorzugt ein mittleres Molekulargewicht von 5.000 bis 10.000 auf; weist genügend Carboxylgruppen auf, die dem Polyesterharz nach einer Neutralisation mit Basen ausreichend wasserverdünnbare Eigenschaften verleihen; und enthält funktionelle Gruppen, insbesondere Hydroxyl-Gruppen, durch die das Poly- esterharz vernetzungsfähig gemacht wird.The polyester preferably has an average molecular weight of 5,000 to 10,000; has enough carboxyl groups which give the polyester resin sufficient water-dilutable properties after neutralization with bases; and contains functional groups, especially hydroxyl groups, through which the polyester resin is made cross-linkable.
Das Polyesterharz kann eine OH-Zahl zwischen 20 und 80, insbesondere zwischen 30 und 60 und eine Säurezahl zwischen 10 und 50, insbesondere zwischen 15 und 35, aufweisen. Seine Glasübergangstemperatur (Tg) kann zwischen -20 und +30 °C liegen. In einer weiteren Ausführung ist der Polyester insbesondere ein Polykonden- sationsprodukt eines Diols mit einer Dicarbonsäure in Gegenwart einer mehr als 2 funktioneile Gruppen enthaltenden Komponente.The polyester resin can have an OH number between 20 and 80, in particular between 30 and 60 and an acid number between 10 and 50, in particular between 15 and 35. Its glass transition temperature (Tg) can be between -20 and +30 ° C. In a further embodiment, the polyester is in particular a polycondensation product of a diol with a dicarboxylic acid in the presence of a component containing more than 2 functional groups.
Das Diol kann aus der Gruppe von 1 ,6-Hexandiol, Neopentylglykol, 1 ,4-Dimethylol- cyclohexan, Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester (HPN), perhydriertem Bisphe- noI-A, Trimethylolpropan und Trimethylolpropanmonoallylether ausgewählt sein. Die Dicarbonsäure kann aus der Gruppe von Adipinsäure, Phthalsäure, Isophthal- säure, Hexahydrophthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, oder deren möglichen Anhydriden, insbesondere aus der Gruppe der dimeren Fettsäuren, ausgewählt sein. Die mehr als 2 funktionelle Gruppen enthaltende Komponente kann ein Triol, eine Tricarbonsäure, eine Monohydroxydicarbonsäure, insbesondere eine Dihydroxy- monocarbonsäure, vorzugsweise Trimellithsäure, Trimethylolpropan und Dimethylol- propionsäure sein.The diol can be selected from the group consisting of 1,6-hexanediol, neopentylglycol, 1,4-dimethylolcyclohexane, hydroxypivalic acid neopentylglycol ester (HPN), perhydrogenated bisphenol I-A, trimethylolpropane and trimethylolpropane monoallyl ether. The dicarboxylic acid can be selected from the group of adipic acid, phthalic acid, isophthalic acid, hexahydrophthalic acid, tetrahydrophthalic acid, or their possible anhydrides, in particular from the group of dimeric fatty acids. The component containing more than 2 functional groups can be a triol, a tricarboxylic acid, a monohydroxydicarboxylic acid, in particular a dihydroxymonocarboxylic acid, preferably trimellitic acid, trimethylolpropane and dimethylolpropionic acid.
Als Aminoplastharze können alle üblichen Verbindungen verwendet werden, wie sie beispielsweise in Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seite 29, "Aminoharze", dem Lehrbuch "Lackadditive" von Johan Bieleman,All customary compounds can be used as aminoplast resins, as described, for example, in Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, page 29, "Aminoharze", the textbook "Lackadditive" by Johan Bieleman,
Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, Seiten 242 ff., dem Buch "Paints, Coatings and Solvents", second completely revised edition, Edit. D. Stoye und W. Freitag, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, Seiten 80 ff, den Patentschriften US 4 710 542 A oder EP 0 245 700 A1 sowie in dem Artikel von B. Singh und Mitarbeiter "Carbamylmethyiated Melamines, Novel Crosslinkers for the Coatings Industry", inWiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, pages 242 ff., The book "Paints, Coatings and Solvents", second completely revised edition, Edit. D. Stoye and W. Freitag, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, pages 80 ff., The patents US 4,710,542 A or EP 0 245 700 A1 and in the article by B. Singh and co-workers "Carbamylmethyiated Melamines, Novel Crosslinkers for the Coatings Industry ", in
Advanced Organic Coatings Science and Technology Series, 1991 , Band 13, Seiten 193 bis 207, beschrieben werden. Als geblocktes Polyisocyanat werden alle mit Wasser mischbaren Produkte bezeichnet, die aus der Umsetzung eines üblichen Verkappungsmittel mit einem Polyisocyanat stammen.Advanced Organic Coatings Science and Technology Series, 1991, Volume 13, pages 193 to 207. Blocked polyisocyanate refers to all water-miscible products that result from the reaction of a conventional capping agent with a polyisocyanate.
Ein für die vorliegende Erfindung besonders geeignetes geblocktes Polyisocyanat wird unter der Bezeichnung Bayhydrol VP LS 2050 von der Fa. Bayer AG vertrieben. Hierbei handelt es sich um ein verkapptes Hexamethylendiisocyanat in der tri- merisierten Form.A blocked polyisocyanate which is particularly suitable for the present invention is marketed by Bayer AG under the name Bayhydrol VP LS 2050. This is a capped hexamethylene diisocyanate in the trimerized form.
Die erfindungsgemäße Mehrschichtlackierung wird entsprechend einer besonders bevorzugten Form der Erfindung für die Lackierung landgebundener Fahrzeuge verwendet, insbesondere für Automobilserienkarosserien.According to a particularly preferred form of the invention, the multi-layer coating according to the invention is used for painting land-based vehicles, in particular for automobile series bodies.
Hinsichtlich der ausgezeichneten Eigenschaften der unter Verwendung der entsprechend dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung aufgearbeiteten wasserver- dünnbaren Ausgangsmischung kann auf herkömmliche Füllerzusammensetzungen, die bisher speziell für diesen Verwendungszweck hergestellt wurden, vollständig verzichtet werden.With regard to the excellent properties of the water-thinnable starting mixture worked up in accordance with the subject matter of the present invention, conventional filler compositions which have hitherto been produced specifically for this purpose can be dispensed with entirely.
Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer wasserverdunnbaren Füllerzusammensetzung, letztere erhältlich durch a) teilweise Entfernung in einem Eindampfschritt von Wasser und organischen Lösemitteln aus einer wasserverdunnbaren Ausgangsmischung, die mindestens einen wasserverdunnbaren Basislack enthält; b) Einstellen des Festkörpergehalts der aus Schritt a) erhältlichen Mischung durch Zugabe von Bindemitteln und/oder Pigmenten auf einen Wert zwischen 25 bis 45 %.The second object of the present invention is achieved by a method for producing a water-thinnable filler composition, the latter obtainable by a) partial removal of water and organic solvents in an evaporation step from a water-thinnable starting mixture which contains at least one water-thinnable basecoat; b) Adjusting the solids content of the mixture obtainable from step a) by adding binders and / or pigments to a value between 25 to 45%.
Bevorzugterweise wird die teilweise Entfernung im Eindampfsschritt a) zusätzlich durch Ultrafiltration unterstützt.The partial removal in the evaporation step a) is preferably additionally supported by ultrafiltration.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das aus Schritt a) entfernte Wasser sowie die aus Schritt a) entfernten organischen Lösemittel in Form einer Spüllösung wieder verwendet. Diese Spüllösung wird dann wieder zur Reinigung von Lackieranlagen oder Lackbehältern verwendet. Auf diese Weise ist eine nahezu vollständige Kreislaufführung der Lackkomponenten möglich. Die wasserverdünnbare Ausgangsmischung kann aus unterschiedlichsten Lackierbereichen oder -verfahren stammen. Bevorzugterweise stammt sie aus Kabinenabwasser, aus Retourenmaterial wasserverdünnbarer Basislacke (Fehlchargen) oder aus der Reinigung von Lackierungseinrichtungen stammenden Gemischen, die Lackrückstände wasserverdünnbarer Basislacke und Spüllösungen dafür enthalten.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the water removed from step a) and the organic solvents removed from step a) are reused in the form of a rinsing solution. This rinsing solution is then used again for cleaning painting systems or paint containers. In this way, an almost complete circulation of the paint components is possible. The water-dilutable starting mixture can come from a wide variety of painting areas or processes. It preferably comes from cabin wastewater, from return material of water-dilutable basecoat materials (faulty batches) or from the cleaning of mixtures originating from painting equipment which contain lacquer residues of water-dilutable basecoat materials and rinsing solutions therefor.
Das Kabinenabwasser aus dem Overspray wasserverdünnbarer Basislacke besteht in der Regel ausThe cabin wastewater from the overspray of water-borne basecoats usually consists of
0,1 bis 1 ,5 Gew.% Pigmenten, 0,1 bis 2,0 Gew.% Bindemitteln, 0 bis 2,0 Gew.% organischen Lösemitteln,0.1 to 1.5% by weight of pigments, 0.1 to 2.0% by weight of binders, 0 to 2.0% by weight of organic solvents,
0 bis 0,5 Gew.% Additiven, 94 bis 99,8 Gew.% Wasser.0 to 0.5% by weight of additives, 94 to 99.8% by weight of water.
Die für die Reinigung von Lackierungseinrichtungen verwendete Spüllösung besteht beispielsweise ausThe rinsing solution used for cleaning painting equipment consists, for example, of
8,0 bis 14,5 Gew.% Propanol,8.0 to 14.5% by weight of propanol,
2,0 bis 5,0 Gew.% Butylglykol,2.0 to 5.0% by weight of butyl glycol,
1 ,0 bis 2,5 Gew.% 2-Dimethylaminoethanol,1.0 to 2.5% by weight of 2-dimethylaminoethanol,
94 bis 99,8 Gew.% Wasser. 94 to 99.8% by weight of water.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1.) Mehrschichtlackierung mit einer auf einem metallischen Substrat befindlichen Elektrotauch-Grundierung, einer zweiten Schicht mit einer Dicke von 20 bis 50 μm aus einem Füllerlack, einer dritten Schicht aus einem Basislack und einer vierten Klarlackdeckschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht erhältlich ist durch: a) teilweises Entfernen in einem Eindampfschritt von Wasser und organischen Lösemittel aus einer wasserverdunnbaren Ausgangsmischung, die mindestens einen wasserverdunnbaren Basislack enthält; b) Einstellen des Festkörpergehalts der aus Schritt a) erhältlichen Mischung durch Zugabe von Bindemitteln und/oder Pigmenten auf einen Wert zwischen 25 bis 45 %; c) Einstellen der Applikationsviskosität durch Zugabe von organischen, wassermischbaren Lösemitteln und/oder Wasser auf einen Wert zwischen 20 und 50 DIN-s; d) Applikation der aus Schritt c) erhaltenen Zusammensetzung durch ein Spritzverfahren; e) Vernetzung der aufgebrachten Lackschicht.1.) Multi-layer coating with an electro-dip primer located on a metallic substrate, a second layer with a thickness of 20 to 50 μm from a filler lacquer, a third layer from a base lacquer and a fourth clear lacquer top layer, characterized in that the second layer is available by: a) partial removal of water and organic solvents in an evaporation step from a water-thinnable starting mixture which contains at least one water-thinnable basecoat; b) adjusting the solids content of the mixture obtainable from step a) by adding binders and / or pigments to a value between 25 and 45%; c) adjusting the application viscosity by adding organic, water-miscible solvents and / or water to a value between 20 and 50 DIN-s; d) application of the composition obtained from step c) by a spray process; e) crosslinking the applied lacquer layer.
2.) Mehrschichtlackierung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wasserverdünnbare Ausgangsmischung die Basislacke von mindestens zwei verschiedenen Farbtönen enthält.2.) Multi-layer coating according to claim 1, characterized in that the water-dilutable starting mixture contains the basecoats of at least two different colors.
3.) Mehrschichtlackierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Eindampfschritt die in der Ausgangsmischung vorhandenen Effektpigmente abgetrennt werden, insbesondere durch Absetzverfahren.3.) Multi-layer coating according to claim 1 or 2, characterized in that before the evaporation step, the effect pigments present in the starting mixture are separated off, in particular by settling processes.
4.) Mehrschichtlackierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörpergehalt der Ausgangsmischung zu mehr als 30 %, insbesondere zu mehr als 50 %, aus wasserverdunnbaren Basislacken stammt.4.) Multi-layer coating according to one of the preceding claims, characterized in that the solids content of the starting mixture to more than 30%, in particular more than 50%, comes from water-thinnable basecoats.
5.) Mehrschichtlackierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eindampfschritt ein destillatives Verfahren bei einer Temperatur der Ausgangsmischung von höchstens 65 °C ist. 5.) Multi-layer coating according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation step is a distillative process at a temperature of the starting mixture of at most 65 ° C.
6.) Mehrschichtlackierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zugesetzte Bindemittel ein Polyester, ein Aminoplastharz und/oder ein geblocktes Polyisocyanat ist.6.) Multi-layer coating according to one of the preceding claims, characterized in that the added binder is a polyester, an aminoplast resin and / or a blocked polyisocyanate.
7.) Mehrschichtlackierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das teilweise Entfernen in Schritt a) zusätzlich durch Ultrafiltration geschieht.7.) Multi-layer coating according to one of the preceding claims, characterized in that the partial removal in step a) is also carried out by ultrafiltration.
8.) Verwendung einer Mehrschichtlackierung für die Lackierung landgebundener Fahrzeuge, insbesondere für Automobilserienkarosserien.8.) Use of a multi-layer coating for the painting of land-bound vehicles, in particular for automobile series bodies.
9.) Verfahren zur Herstellung einer Füllerzusammensetzung, erhältlich durch a) teilweise Entfernung in einem Eindampfschritt von Wasser und organischen Lösemitteln aus einer wasserverdunnbaren Ausgangsmischung, die mindestens einen wasserverdunnbaren Basislack enthält; b) Einstellen des Festkörpergehalts der aus Schritt a) erhältlichen Mischung durch Zugabe von Bindemitteln und/oder Pigmenten auf einen Wert zwischen 25 bis 45 %.9.) Process for producing a filler composition, obtainable by a) partial removal of water and organic solvents in an evaporation step from a water-thinnable starting mixture which contains at least one water-thinnable basecoat; b) Adjusting the solids content of the mixture obtainable from step a) by adding binders and / or pigments to a value between 25 to 45%.
10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserverdünnbare Ausgangsmischung aus Kabinenabwasser stammt.10.) Method according to claim 9, characterized in that the water-dilutable starting mixture comes from cabin wastewater.
11.) Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserverdünnbare Ausgangsmischung aus Retourenmaterial wasserverdünnbarer Basislacke stammt.11.) Method according to claim 9 or 10, characterized in that the water-dilutable starting mixture comes from return material of water-dilutable basecoats.
12.) Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die wasserverdünnbare Ausgangsmischung aus der Reinigung von Lackierungseinrichtungen stammenden, Lackrückstände wasserverdünnbarer Basislacke und Spüllösungen dafür enthaltenden Gemischen stammt.12.) Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that the water-thinnable starting mixture comes from the cleaning of lacquer devices originating, lacquer residues of water-thinnable basecoats and rinsing solutions containing mixtures thereof.
13.) Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Schritt a) entfernte Wasser sowie die aus Schritt a) entfernten organischen Lösemittel in Form einer Spüllösung wieder verwendet werden.13.) Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the water removed from step a) and the organic solvents removed from step a) are reused in the form of a rinsing solution.
14.) Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Entfernung in Schritt a) zusätzlich durch Ultrafiltration geschieht. 14.) Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that the partial removal in step a) is also carried out by ultrafiltration.
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