EP1575770A1 - Verfahren zur beschichtung zu lackierender bauteile aus faserverstärktem kunststoff - Google Patents

Verfahren zur beschichtung zu lackierender bauteile aus faserverstärktem kunststoff

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EP1575770A1
EP1575770A1 EP03775337A EP03775337A EP1575770A1 EP 1575770 A1 EP1575770 A1 EP 1575770A1 EP 03775337 A EP03775337 A EP 03775337A EP 03775337 A EP03775337 A EP 03775337A EP 1575770 A1 EP1575770 A1 EP 1575770A1
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EP
European Patent Office
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component
polymer
prepolymer
coating
reinforced plastic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03775337A
Other languages
English (en)
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Inventor
Andreas Hermann
Karl-Heinz Ilzhöfer
Thomas Schuh
Thorsten Wesse
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.)
Daimler AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B05D3/002—Pretreatement
    • B05D3/005—Pretreatment for allowing a non-conductive substrate to be electrostatically coated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
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    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating

Definitions

  • the invention relates to a method for coating components made of fiber-reinforced plastic, which are still being painted.
  • a problem that arises in relation to the high visual appearance demanded today in automobile construction is the surface quality of components made of fiber-reinforced plastic. Due to the fibers in the plastic, fiber marks, pores and other imperfections can appear on the component surface, which are also visible after the coating has been applied. These defects occur in particular where the components are produced by the pressing process and the burrs that arise on the component must be removed mechanically by grinding or the like.
  • the object of the present invention is to develop a method with which defects in components made of fiber-reinforced plastic can be eliminated without impairing subsequent painting.
  • the pores and other imperfections on the surface of the component are compensated or covered with the polymer.
  • the two-stage crosslinking and curing process offers the possibility of first fixing the polymer by first crosslinking and then carrying out the final curing in a separate step, which can be combined with another processing step to save time. Because of the crosslinking, the polymer does not yet have the hardness necessary for operation, but it is arranged in a stationary manner on the component. The polymer has sufficient strength so that gases emitting from the substrate do not form bubbles, stoves or the like. to lead. At the same time, the surface of the component is protected from damage until the final painting.
  • the final curing of the optionally electrically conductive polymer advantageously takes place during the electrostatic painting, so that the
  • Total production time can be reduced.
  • the curing takes place through the temperature during the painting. Electrically conductive substances contained in the polymer enable electrostatic painting of plastics that are not electrically conductive per se.
  • the final crosslinking of the polymer takes place in a cathodic dip coating carried out before the electrostatic coating, which is becoming more and more popular for reasons of cost and environmental protection in automobile construction.
  • the prepolymer is first processed into a semi-finished film which can be produced in large quantities, stored and, if necessary, applied to a component.
  • the polymer can also be added directly to the component to be coated, whereby a process step can be saved.
  • Polymer mixtures based on polyurethane, polyester or polyacrylic have proven to be particularly suitable.
  • the polymer mass is extruded and either applied directly to the plastic component to be coated or first processed into a film in the form of a flat semifinished product, which is then applied to the component in a further step.
  • the polymer is crosslinked during or after extrusion.
  • the production of a cross-linked film has the advantage of being able to be stored directly over the component, but it also requires a further processing step.
  • the energy input for the crosslinking takes place in such a way that heating, which could lead to the formation of bubbles which could impair the later appearance, is avoided.
  • Irradiation with electromagnetic waves for example in the form of UV light, has proven to be particularly favorable, the polymer, of course, also being able to be briefly heated.
  • a cross-linked film made of a prepolymer is applied to a plastic component, it adheres to it due to adhesive forces. A firmer connection between the polymer and the plastic component can be formed during curing.
  • any edges that may be present are also covered with the polymer layer. In this way, further edge protection is not necessary.
  • the polymer In order to paint the polymer layer located on the surface of the coated 'plastic component in the same way as the other parts of the vehicle, the polymer can be added prior to the extruding electrically conductive substances such as carbon black or aluminum particles. This definitely gives you the option of coating the polymer layer with an electrostatic coating.
  • This electrostatic coating can also be a cathodic dip coating, the curing of the polymer before the coating process can be carried out, for example, by UV radiation or also during the dip coating. The provision of an additional primer layer for preparing the paint is unnecessary with the method according to the invention.
  • an electrically conductive polymer per se can also be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines zu lackierenden Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem Polymer, bei dem ein Prepolymer mit elektrisch leitenden Substanzen versetzt, extrudiert und auf das Substrat aufgebracht wird, wobei das Prepolymer in einem ersten Schritt vorvernetzt und in einem zweiten Schritt durch Beaufschlagung mit Wärmestrahlung und/oder elektromagnetischer Strahlung ausgehärtet wird.

Description

VERFAHREN ZUR BESCHICHTUNG ZU LACKIERENDER BAUTEILE AUS FASERVERSTÄRKTEM KUNSTSTOFF
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff, die noch lackiert werden.
Solche Bauteile treten in immer größerem Umfang beispielsweise im Automobilbau auf, da faserverstärkte Kunststoffteile leicht formbar sind und vor allem ein im Vergleich mit Materialien ähnlicher Stabilität geringes Gewicht aufweisen.
Ein dabei auftretendes Problem ist in bezug auf die heute geforderte hohe optische Wertanmutung im Automobilbau, die Oberflächenbeschaffenheit von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff. Aufgrund der im Kunststoff befindlichen Fasern können an der Bauteiloberfläche Faserabzeichnungen, Poren und andere Fehlstellen auftreten, die auch nach der Auftragung des Lacks sichtbar sind. Diese Fehlstellen treten insbesondere auch dort auf, wo die Bauteile im Pressverfahren hergestellt werden und dabei entstehende Grate an dem Bauteil mechanisch durch Schleifen oder ähnliches entfernt werden müssen.
Zur Beseitigung dieser Fehlstellen ist ein erheblicher Zusatzaufwand in Form von Schleifen der Oberfläche und/oder Mehrfachlackierungen notwendig.
Die DE 19628966 Cl zeigt ein Verfahren zum Applizieren einer Lackfolie auf dreidimensional gewölbten Flächen. Eine Lackierung dieser Folie im Verlaufe des normalen Lackierprozesses ist allerdings problematisch, da die Gewährleistung einer durchgehend gleichen Optik nur schwer zu realisieren ist. Daher wird in dem Verfahren nach der angeführten Druckschrift eine bereits fertig lackierte Folie auf das Bauteil appliziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem Fehlstellen an Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff ohne Beeinträchtigung einer nachfolgenden Lackierung beseitigt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
Mit dem Polymer werden die Poren und anderen Fehlstellen der Oberfläche des Bauteils ausgeglichen bzw. abgedeckt. Der zweistufige Vernetzungs- und Aushärtungsprozess bietet die Möglichkeit, das Polymer erst durch eine erste Vernetzung zu fixieren und dann die endgültige Aushärtung in einem separaten Schritt durchzuführen, der zeitsparend mit einem weiteren Verarbeitungsschritt verbunden werden kann. Durch die Vernetzung weist das Polymer dann zwar noch nicht die für den Betrieb notwendige Härte auf, ist aber an dem Bauteil ortsfest angeordnet. Das Polymer weist eine hinreichende Festigkeit auf, so dass aus dem Substrat emittierende Gase nicht zu Blasen, Kochern o.a. führen. Gleichzeitig ist die Oberfläche des Bauteils bis zur endgültigen Lackierung vor Beschädigungen geschützt.
Mit Vorteil erfolgt die endgültige Aushärtung des gegebenenfalls elektrisch leitenden Polymers während der elektrostatischen Lackierung, so dass die
Gesamtproduktionszeit reduziert werden kann. Die Aushärtung erfolgt dabei durch die Temperatur während der Lackierung. Im Polymer enthaltene, elektrisch leitende Substanzen ermöglichen eine elektrostatische Lackierung an sich elektrisch nicht leitfähiger Kunststoffe.
In einer günstigen Ausbildungsform des Verfahrens erfolgt in einer vor der elektrostatischen Lackierung durchgeführten kathodischen Tauchlackierung, die sich aus Kostengründen wie auch aus Gründen des Umweltschutzes im Automobilbau in immer stärkerem Maße durchsetzt, die endgültige Vernetzung des Polymers .
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Prepolymer erst zu einem Folienhalbzeug verarbeitet, das in großer Menge hergestellt, gelagert und im Bedarfsfall auf ein Bauteil aufgebracht werden kann.
In einem alternativen Verfahrensschritt kann das Polymer auch direkt auf das zu beschichtende Bauteil gegeben werden, wodurch ein Verfahrensschritt eingespart werden kann.
Mit dem Überdecken der Kanten des zu beschichtenden Bauteils durch das Polymer kann in vorteilhafter Weise auf weitere Maßnahmen zur Sicherstellung eines Kantenschutzes verzichtet werden.
Weiter ist es sinnvoll, die Vernetzung des Prepolymers mittels elektromagnetischer Wellen und damit kalt durchzuführen, um gerade im Hinblick auf eine möglichst makellose Oberfläche die Bildung von Blasen beim Vernetzen zu verhindern.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden. Im Automobilbau besteht bei der Verwendung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen in sichtbaren Bereichen das Problem, dass an der Oberfläche der Bauteile Fehlstellen und Poren durch an die Oberfläche tretende Faserenden der Glasfaserstärkung auftreten. Um weitere mechanische Nachbehandlungen dieser Oberflächen unnötig zu machen, werden diese mit einer KunststoffSchicht überdeckt.
Als besonders geeignet haben sich dabei Polymermischungen auf Basis von Polyurethan, Polyester oder Polyacryl herausgestellt .
Die Polymermasse wird extrudiert und entweder direkt auf das zu beschichtende Kunststoffbauteil aufgebracht oder zuerst zu einer Folie in Form eines flächigen Halbzeugs verarbeitet, die dann in einem weiteren Schritt auf das Bauteil aufgebracht wird.
Bei beiden Verfahren erfolgt die Vernetzung des Polymers während oder nach dem Extrudieren. Das Herstellen einer vernetzten Folie hat gegenüber dem direkten Aufbringen auf das Bauteil den Vorteil der Lagerfähigkeit, macht aber auch einen weiteren Verarbeitungsschritt notwendig.
Der Energieeintrag zur Vernetzung erfolgt so, dass eine Erwärmung, die zu einer die spätere Optik beeinträchtigenden Blasenbildung führen könnte, vermieden wird. Eine Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen, beispielsweise in Form von UV-Licht hat sich dabei als besonders günstig herausgestellt, wobei das Polymer natürlich auch einer kurzzeitigen Erwärmung unterzogen werden kann.
Wird eine vernetzte Folie aus einem Prepolymer auf ein Kunststoffbauteil aufgebracht, haftet diese aufgrund von Adhäsionskräften an diesem. Eine festere Verbindung zwischen dem Polymer und dem Kunststoffbauteil kann beim Aushärten gebildet werden.
Sowohl mittels einer zuerst als Halbzeug hergestellten Folie als auch bei einem direkt auf das Kunststoffbauteil extrudierten Polymer werden auch gegebenenfalls vorhandene Kanten mit der Polymerschicht überdeckt. Auf diese Weise ist ein weiterer Kantenschutz nicht notwendig.
Um die auf der Oberfläche des beschichteten' Kunststoffbauteils befindliche Polymerschicht in gleicher Weise wie die anderen Teile des Fahrzeugs lackieren zu können, können dem Polymer bereits vor dem Extrudieren elektrisch leitfähige Substanzen wie Ruß oder Aluminiumpartikel zugesetzt werden. Damit ist auf jeden Fall die Möglichkeit gegeben, die Polymerschicht mit einer elektrostatischen Lackierung zu beschichten. Diese elektrostatische Lackierung kann auch eine kathodische Tauchlackierung sein, wobei die Aushärtung des Polymers vor dem Lackiervorgang beispielsweise durch UV-Strahlung oder auch während der Tauchlackierung erfolgen kann. Das Vorsehen einer zusätzlichen Primerschicht zur Vorbereitung der Lackierung ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entbehrlich.
Statt dem Zusatz elektrisch leitender Partikel zu dem Polymer kann auch ein an sich elektrisch leitfähiges Polymer eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Beschichtung eines zu lackierenden Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff mit einem Polymer, bei dem ein Prepolymer mit elektrisch leitenden Substanzen versetzt, extrudiert und auf das Substrat aufgebracht wird, wobei das Prepolymer in einem ersten Schritt vorvernetzt und in einem zweiten Schritt durch Beaufschlagung mit Wärmestrahlung und/oder elektromagnetischer Strahlung ausgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Aushärtung bei einer nachfolgenden elektrostatischen Lackierung erfolgt, bei der auch die Beschichtung aus dem Polymer lackiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die elektrostatische Lackierung eine kathodische Tauchlackierung ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Prepolymer zuerst als lagerfähiges Folienhalbzeug extrudiert wird, das in einem weiteren Schritt auf das Bauteil aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Prepolymer direkt auf das Bauteil extrudiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Kanten an dem Bauteil von dem extrudierten und vernetzten Polymer überdeckt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Vernetzung des Prepolymers durch elektromagnetische Wellen erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Prepolymer durch UV-Strahlung vernetzt wird.
EP03775337A 2002-12-19 2003-11-11 Verfahren zur beschichtung zu lackierender bauteile aus faserverstärktem kunststoff Withdrawn EP1575770A1 (de)

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