JP2016519618A - 付加的な単色放射線源を備えたｕｖ放射装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、その表面が少なくとも部分的にコーティングで覆われたコンポーネントに関し、当該コーティングは第１塗料層と第２塗料層の間に配置されたＰＶＤコーティングを有し、当該第１塗料層は当該表面上に下塗り層を形成し、当該第２塗料層は当該ＰＶＤコーティング上に上塗り厚みを有する上塗り層を形成し、少なくとも当該上塗り層は紫外線硬化塗料を用いて作られている。当該ＰＶＤコーティングの境界面から始まって、当該上塗り厚みより小さい領域では、当該上塗り層は、この領域に隣接する当該上塗り層の部分よりも小さい程度の、紫外線により誘起される架橋を有する。本発明は、特にこのようなコンポーネントの製造方法に関する。

Description

本発明は、塗料層のＵＶ架橋（ＵＶクロスリンク）のための方法に関する。本発明はまた、当該方法を実行するための放射装置に関する。

基板に塗布される塗料（ペイント）はＵＶ架橋を用いて硬化、乾燥される。塗料は架橋されるまで液体のままであり、基板に塗布後に急に硬化し得る。

ＵＶ放射線源として、たいていの場合、ＵＶ放射線と可視光と高い割合の赤外線（ＩＲ放射線）を放射する放射線源が使用される。高い割合の赤外線は、放射すべき基板を損傷し得る高い加工温度をもたらす。水銀灯がこのような放射線源の一例として挙げられる。特に、塗装された基板がプラスチック基板である場合、従来の放射線が使用されるとしばしば致命的な温度に達する。ＡＢＳとして知られるプラスチック素材に対して、例えば８５℃の温度は超えるべきでない。

しかしながら、このような塗料の架橋の間、２つの競合する効果が両立しなければならない。つまり、一方で、このような表面はできるだけ引っ掻き（scratching）に対して抵抗力を有しなければならない。特に自動車工業の分野では、微小スクラッチ（micro-scratching）に対する耐性、例えば洗車設備に対する耐性は繰り返し起きる問題である。だが他方で、上記層は表面に対して良好な接着性を有しなければならない。

トリムストリップやラジエータグリルなどの車両の外装領域に適用される部品は、金属質な（メタリックな）外観を有することがしばしば望ましい。しかしながら、これら部品は、コーティングによりメタリックな外観を備えたプラスチック基板をしばしば基礎としている。大変見込みのある方法によれば、先ず塗料層（下塗り）が、とりわけ表面を滑らかにするためにこれら基板に塗布される。次いで、１又は複数の主に金属層がＰＶＤ（物理蒸着法）などによって塗布される。これらの層はその部品にメタリックな外観を与える。その後、ＰＶＤ層は、基本的に透明な紫外線硬化塗料（上塗り、仕上げ塗り）によって高光沢仕上げ又は艶消し仕上げで覆われる。

一方、外側塗料層（上塗り、仕上げ塗り）は微小スクラッチに対する上述の耐性を有しなければならない。

これは、例えば増大した架橋によって実現され得る。しかし、これの欠点は塗料層の増大した架橋が、とりわけ重合の際に強まって収縮することで引き起こされる増大した脆性・脆さを生じさせることである。

他方で、上塗り及びＰＶＤ層は異なる熱膨張率を有する。例えば、温度が変化したり、機械的応力が生じたりして、下にある素材が異なる熱膨張率に対応してその伸長を変化させると、より強い架橋による前述した増大した脆性・脆さによって、塗料は素材にもはや接着せず、従って剥がれてしまうことになる。特に、石木端（stone chipping）の場合にも、このような脆い塗料は塗料の致命的な剥離（flaking）をさらにもたらす。

したがって、脆くならずに微小スクラッチに対する良好な耐性を有する塗料を提供することが望ましい。

ゆえに、本発明は、増大した脆性の欠点を示すことなく、微小スクラッチに対する良好な耐性を有する塗料を提供するという課題を基礎としている。
また、本発明は、増大した脆性の欠点を有することなく、微小スクラッチに対する良好な耐性を有する塗料層が製造される方法を提供するという課題も有する。特に、該方法は大気条件下で実行でき、すなわち不活性ガス雰囲気が必要でない。

本発明によれば、この課題は、最先端技術から公知の水銀灯に加えて、所定の期間後に、付加的な単色ＵＶ−Ｃ灯（単色紫外線Ｃ灯）（例えば、対象物を直接照射する）を適用することで解決される。非常に単純化すれば、これは、多色水銀灯がバルクを架橋し、非常に小さい侵入深さを有する短波ＵＶ−Ｃ灯が表面をより強く架橋するという効果を有する。したがって、塗料全体の増大した脆性をもたらすことなく、より高い表面硬さが実現される。

ＵＶ塗料でコーティングされた基板を架橋するための装置１を示す図である。

本発明を、図面を参照して例として詳細に説明する。

図１は、スピンドル３上に配置された、ＵＶ塗料でコーティングされた基板を架橋するための装置１を示す。矢印で示すように、スピンドルは時計回りにゆっくり回転する。スピンドルの上には、ハッチングを備えた矢印端部で示される、紫外、可視及び赤外放射線を有する広いスペクトルの放射線を発する高圧水銀灯５が配設されている。

この放射線は、主放射線方向に対して４５°の角度で回転した冷光ミラー７に衝突する。冷光ミラー７は基本的にＵＶ光をスピンドルに向けて下方へ反射し、基本的に可視光及び赤外放射線を透過させる。

スピンドルに配置された塗装基板の表面に当たる高圧水銀灯５から来る紫外線は、塗料層により吸収され、塗料内のポリマーを或る程度基本的に一様に架橋する。本実施例では、基板は高圧水銀灯の紫外線に約１２０秒晒される。放射線のオン・オフの切り替えは、高圧水銀灯をオン・オフに切り替えることで、または好ましくは放射線経路の外側にある軸９のまわりに冷光ミラー７を高圧水銀灯の放射線経路内若しくは外側に回転させることで実現される。

図１は、基本的にスピンドル表面に向けて２５４ｎｍの波長の単色放射線を発するＵＶ−Ｃ灯１１も示している。基板はこの放射線によって付加的に、だが高圧水銀灯５の高帯域の放射線よりも遅い時間に放射される。回転するスピンドルによって、例えば時間の５０％の間ＵＶ−Ｃ放射線がスピンドルに当たらないようにＵＶ−Ｃ灯１１のオン・オフを頻繁に切り替えることで、これが実現される。別な可能性は、スピンドルとＵＶ−Ｃ灯の間に、ＵＶ−Ｃ灯の放射線を吸収するシャッターを設置することである。ＵＶ−Ｃ灯の放射線経路に周期的に挿入されるミラーも適している。例えば回転鏡ドラムを創出するために、多数のミラーが組み立てられてもよい。

単色ＵＶ−Ｃ放射線は塗料表面への非常に小さい侵入深さを有し、したがって塗料の表面領域を付加的に架橋するだけである。このようにして、非常に硬く、従って微小スクラッチに対して極めて高い耐性を有する表面が、塗料層全体の増大した脆性をもたらさずに作られる。

例えば、温度が変化したり機械的応力が生じたりすると、空間寸法を変化させる塗料基板と、付加的に架橋した従って硬化した塗料表面領域との間に位置する小さめの程度の架橋を有する塗料は一種の弾性バッファを形成する。塗料は基板に接着し続け、剥離はない。他方で、付加的に架橋した従って硬化した表面は、下にある塗料層よりもスクラッチに対する何倍も高い耐性を有する。

特に先に示したＵＶ−Ｃ灯との組み合わせにおいて、水銀灯の放射線のために冷光ミラーを使用することは、架橋されていない塗料が室温よりかなり高い温度を有するときに特に有利である。これは、例えば溶剤の蒸発を加速させるために、塗料の塗布後にそれが激しい赤外放射線に晒される場合である。この場合、赤外前処理によって容易に７０℃に達する。フィルタリングされていない水銀灯の放射線を適用すると、許容された温度を超過して塗料の温度が上昇するだろう。冷光ミラーを使用することで、この恐れを回避することができる。開始温度を上昇させることにより、架橋速度の加速がもたらされる。しかしながら、放射線の可視成分と赤外成分の欠如のために、更なる過度の加熱は生じない。

コーティングによって少なくとも部分的に覆われた表面を有するコンポーネントを開示する。ここで、コーティングは第１塗料層と第２塗料層の間に配置されたＰＶＤコーティングを有し、第１塗料層は表面の上に下塗り層を形成し、第２塗料層はＰＶＤコーティング上に上塗り厚みを有する上塗り層を形成する。少なくとも上塗り層は紫外線硬化塗料を用いて作られている。ＰＶＤコーティングの境界面から始まって、上塗り厚みより小さい領域では、上塗り層は、この領域に隣接する上塗り層の部分よりも小さい程度の、紫外線により誘起される架橋を有する。

好ましくは、上塗り層の架橋の程度は周囲環境との境界面で最も高い。

下塗り層を紫外線硬化塗料から作ることも可能である。

ＰＶＤ層は２つの層を有してもよく、また好ましくは多数のＰＶＤ層から作られてもよい。

以下のステップを有する、金属光沢仕上げを有するコンポーネントの製造方法を開示する。
コーティングすべき表面を有するプラスチック基板を備え；
当該表面を下塗り層で塗装し；
当該下塗り層で塗装された表面にＰＶＤコーティングを適用し；
紫外線硬化上塗り層によって当該ＰＶＤコーティングを塗装し；
当該上塗り層に紫外線を当て、ここで先ず水銀灯が放射線源として使用され、次いで狭帯域の、好ましくは単色紫外放射線源が放射線源として使用される。

この方法により前述した本発明にかかるコンポーネントが製造できる。

この方法では、水銀灯の光は好ましくは上塗り層に当たる前に冷光ミラーによってフィルタリングされる。

１ 基板を架橋するための装置
３ スピンドル
５ 高圧水銀灯
７ 冷光ミラー
９ 軸
１１ ＵＶ−Ｃ灯

Claims (6)

1. コーティングによって少なくとも部分的に覆われた表面を有するコンポーネントであって、
   当該コーティングは第１塗料層と第２塗料層の間に配置されたＰＶＤコーティングを有し、
   当該第１塗料層は当該表面上に下塗り層を形成し、
   当該第２塗料層は当該ＰＶＤコーティング上に上塗り厚みを有する上塗り層を形成し、
   少なくとも当該上塗り層は紫外線硬化塗料を用いて作られている、コンポーネントにおいて、
   当該ＰＶＤコーティングの境界面から始まって、当該上塗り厚みより小さい領域では、当該上塗り層は、この領域に隣接する当該上塗り層の部分よりも小さい程度の、紫外線により誘起される架橋を有する、ことを特徴とするコンポーネント。
2. 前記上塗り層の架橋の程度は周囲環境との境界面で最も高い、ことを特徴とする請求項１に記載のコンポーネント。
3. 前記下塗り層も紫外線硬化塗料から作られる、ことを特徴とする請求項２に記載のコンポーネント。
4. 前記ＰＶＤ層は少なくとも２つの層を有し、好ましくは多数のＰＶＤ層から作られる、ことを特徴とする請求項３に記載のコンポーネント。
5. 金属光沢仕上げを有するコンポーネントの製造方法であって、
   コーティングすべき表面を有するプラスチック基板を備え；
   当該表面を下塗り層で塗装し；
   当該下塗り層で塗装された表面にＰＶＤコーティングを適用し；
   紫外線硬化上塗り層によって当該ＰＶＤコーティングを塗装し；
   当該上塗り層に紫外線を当て、ここで先ず水銀灯が放射線源として使用され、次いで狭帯域の、好ましくは単色紫外放射線源が放射線源として使用される、ステップを有する製造方法。
6. 前記水銀灯の光は前記上塗り層に当たる前に冷光ミラーによってフィルタリングされる、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
   

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