WO2000035597A1 - Verfahren zur mehrschichtlackierung mit strahlenhärtbaren beschichtungsmitteln - Google Patents

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WO2000035597A1
WO2000035597A1 PCT/EP1999/009062 EP9909062W WO0035597A1 WO 2000035597 A1 WO2000035597 A1 WO 2000035597A1 EP 9909062 W EP9909062 W EP 9909062W WO 0035597 A1 WO0035597 A1 WO 0035597A1
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filter
irradiation
upstream
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PCT/EP1999/009062
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Wolfgang Feyrer
Christine Kimpel
Helmut Löffler
Karin Maag
Jens Zeyen
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E.I. Du Pont De Nemours And Company, Inc.
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    • 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
    • B05D7/52—Two layers
    • B05D7/53—Base coat plus clear coat type
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    • B05D3/061—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating

Definitions

  • the invention relates to a method for Mel rtiklacktechnik of substrates using Tahlungshärbare Beschichnrngsmi tel.
  • the method can advantageously be used in vehicle and industrial painting, preferably in vehicle repair painting.
  • UV technology has long been state of the art in coating and hardening.
  • coating compositions curable by means of high-energy radiation are also used here, e.g. the very short curing times, the low solvent emissions of the coating agents and the very good hardness of the coatings obtained from them.
  • the use of heat-curable binders or coating agents can combine UV radiation with thermal treatment.
  • the warming or ernischen treatment can be realized for example by means of hot air, heating plate or infrared radiation (IR radiation).
  • the coating can be dried with IR radiation before the UV irradiation and thus different properties, such as the interlayer coating, weather resistance and optics can be improved in this way radiation-curing lacquer required flash-off times can be reduced.
  • the flash-off phase is considerably shortened.
  • a subsequent LR radiation is advantageous, for example, if the coating contains, in addition to the radiation-curable binders, further binders which crosslink via an additional mechanism. In such a case, complete curing can be achieved quickly with the subsequent IR radiation.
  • a combination of UV and IR radiation during the curing process in the broader sense can be realized, for example, by continuously moving the UV radiation source or LR radiation source and / or the object to be irradiated past one another or by discontinuously UV radiation source and IR radiation source are placed alternately in front of the object to be irradiated.
  • a disadvantage of the described procedures is that, on the one hand, at least two drying or hardening zones (UV zone and LR zone) to be passed through are present in the continuous process and UV and IR zones must be separated from one another, for example by glare protection, and on the other hand in the discontinuous mode of operation, UV and IR radiation sources, depending on the number of desired radiation intervals in front of the object to be irradiated, have to be exchanged mutually, the UV lamp generally not being operated during the IR drying phase.
  • Radiation sources especially UV lamps, generally have a time-delaying effect on the entire painting process. Especially when using the discontinuous procedure e.g. In paint shops, the vehicle throughput and thus ultimately the profitability of the workshop can be impaired.
  • the object of the invention was therefore to provide a process for multi-layer coating using at least partially curable coating compositions, which enables UV radiation and IR radiation to be combined in a simple, economical and time-saving manner without curing an undesirably high level equipment and thus costly effort to have to operate.
  • the object is achieved by the method for forming an object of the invention Multi-layer coating by applying one or more fillers and / or further coating agent layers to an optionally pre-coated substrate and then from a top coat layer from a basecoat / clear coat structure or from a pigmented single-layer top coat, wherein at least one of the layers of the multi-layer structure is produced from a coating agent which is at least partially curable by means of high-energy radiation and this layer (s) are irradiated with UV radiation and IR radiation, which is characterized in that a UV radiation source is used for the irradiation with UV and IR radiation, which has an LR radiation component in its emission spectrum and that by alternating upstream of a UV filter and an IR filter and / or alternately upstream and omitting a UV filter or an IR filter in front of the UV radiation source, at least two radiation intervals are formed, during which different m it is irradiated with UV radiation, IR radiation or simultaneously with UV radiation and IR radiation.
  • UV filters and IR filters When working according to the invention, it is possible to use UV filters and IR filters alternately. It is also possible to work with either a UV filter or an IR filter and alternately omit it so that UV and IR radiation are irradiated simultaneously. Both working methods can be combined with one another, so that alternating radiation intervals with UV radiation, IR radiation or together UV and IR radiation are formed.
  • UV radiation sources that can be used in the method according to the invention and modified with an upstream filter can thus be used quickly and easily as pure LR radiators.
  • UV radiation sources can be used as the UV radiation source, provided that they have an LR radiation component in their emission spectrum.
  • Such UV radiation sources are known to the person skilled in the art and are generally accessible.
  • the IR radiation component required in the emission spectrum of the UV radiation source is preferably a radiation component in the region of the short-wave IR radiation. This is the wavelength range from about 700 to about 2500 nm.
  • UV radiation sources that can be used according to the invention are preferably from 800 to 2000 nm, for example, have an emission spectrum, including UV and LR emission components, in the range from 180 to 2500 nm, preferably from 200 to 2500 nm, particularly preferably from 200 to 2000 nm
  • the UV radiation sources used in practice and known to the person skilled in the art generally have a UV radiation component in the emission spectrum of approximately 25%.
  • a considerable LR radiation component in the emission spectrum can be, for example, up to approximately 60%.
  • UV radiation sources which can be used well in the process according to the invention are, for example, high-pressure, medium-pressure and low-pressure mercury lamps. Lamps of between 5 and 200 cm in length are used. Depending on the specific application and the required radiation energy, the lamp and reflector geometry are matched to one another in the usual way. The respective lamp output can vary, for example, between 20 and 250 W / cm (watt per cm lamp length). cm used.
  • the mercury lamps may also be doped by introducing metal halides. Examples of doped emitters are iron or gallium mercury lamps
  • UV radiation sources are gas discharge tubes, such as xenon low-pressure lamps.
  • discontinuous UV radiation sources can also be used. These are preferably so-called high-energy flash devices (short UV flash lamps).
  • the UV flash lamps can have a plurality of flash tubes, for example quartz tubes filled with inert gas such as xenon. contain.
  • the UV flash lamps for example, have an illuminance of at least 10 megalux, preferably from 10 to 80 megalux, per flash discharge.
  • the energy per flash discharge can be, for example, 1 to 10 kJoules.
  • the UV radiation sources which can be used in the method according to the invention are modified by connecting a UV or IR filter upstream of the UV radiation source.
  • a UV filter is to be understood as a filter which essentially does not contain any radiation in the Wavelength range of UV radiation, ie in particular in the range of about 180 to 380 nm, transmits, but is transparent to IR radiation.
  • An IR filter is to be understood as a filter which essentially does not transmit any radiation in the wavelength range of the IR radiation, in particular in the range from about 700 to 2500 nm, but is transparent to UV radiation.
  • the wavelength portion of the visible light can be completely or partially filtered out or passed through, depending on the choice of the corresponding filter
  • conventional UV and / or IR filters can be used to modify the UV radiation source. They are known to the person skilled in the art and are commercially available.
  • the filters can, for example, be foils, e.g. LR transmission foils, or glass filters with different transmission curves.
  • the filters are available in different sizes, shapes and different thicknesses.
  • the glass filter types GG e.g. GG 474 from Schott can be used. So-called LR transmission foils can also be used.
  • the glass filter types FG e.g. FG 3, or BG, e.g. BG 26, BG 3, from Schott.
  • the UV radiation sources that can be used in the method according to the invention can be equipped with the respective filter in any manner.
  • the UV radiation sources are generally integrated in a UV system, which normally consists of the UV radiation sources, the reflector system, the power supply, electrical controls, the shielding, the cooling system and the ozone extraction.
  • a UV system normally consists of the UV radiation sources, the reflector system, the power supply, electrical controls, the shielding, the cooling system and the ozone extraction.
  • Other arrangements are of course also possible, and it is also possible to use only parts of the components of a UV system mentioned here.
  • the process according to the invention for multi-layer coating can be carried out using the UV radiation sources which can be modified with a filter be carried out in different ways.
  • Irradiation intervals with UV radiation, LR radiation or UV and LR radiation can be combined with one another as desired.
  • the number and sequence of the respective irradiation intervals, the irradiation duration per irradiation interval and the total irradiation duration can be varied.
  • the viewing agent which is at least partially curable by means of high-energy radiation
  • Application is carried out in the usual way, for example by means of spray application.
  • a drying phase or heating phase with LR radiation follows after a possibly allowed flash-off phase.
  • the drying phase is intended to accelerate the flashing off, that is to say that the action of heat means that the organic solvents still present in the coating and / or in the case of water-based lacquers of the water are evaporated off in a relatively short time.
  • the heating of the substrate surface achieved with the LR radiation also has a positive effect on the curing process by means of UV radiation, since a higher level in the case of binder systems curable by means of UV radiation
  • Crosslinking density can be achieved if the crosslinking is started in the heat.
  • the LR radiation is realized by, as already described above, a UV filter connected upstream of the UV radiation source used and irradiated accordingly. During this irradiation interval, the
  • the irradiation time with LR radiation can be, for example, 1 to 20 min. If a UV flash lamp is used as the UV radiation source, the LR irradiation can also be carried out by triggering several flash discharges. The irradiation time depends, for example, on the type and amount of the solvents still present in the coating after application. Depending on the radiation duration and power of the radiation source, temperatures of, for example, 40 to 200 ° C. can be reached on the substrate surface. The settings should preferably be made so that temperatures of, for example, from 40 to 100 ° C can be reached on the substrate surface. When the desired temperature of the substrate surface has been reached or the intended exposure time has expired, the UV filter is removed. After removing the UV filter, UV crosslinking begins immediately in the case of continuously operating radiation sources. In the case of discontinuously operated UV flash lamps, the desired UV flashes are triggered after the UV filter has been removed.
  • the exposure time to UV radiation can be, for example, in the range from 1 millisecond to 400 seconds, preferably from 4 to 160 seconds, depending on the number of flash discharges selected.
  • the flashes can be triggered, for example, every 4 seconds.
  • the curing can be carried out, for example, by 1 to 40 successive lightning discharges.
  • the irradiation time can range, for example, from a few seconds to about 5 minutes, preferably less than 5 minutes.
  • the distance between the UV radiation sources and the substrate surface to be irradiated can be, for example, 5 to 60 cm.
  • the shielding of the UV radiation sources to avoid radiation leakage can e.g. by using an appropriately lined protective housing around a transportable lamp unit or with the help of other safety measures known to the person skilled in the art.
  • the coupling of an LR radiation phase with a subsequent UV radiation phase using the UV radiation sources which can be used in the method according to the invention with an upstream UV filter offers, inter alia, the advantage that the stoving phase of a continuous UV radiation source is used for predrying or heating the substrate surface can. If, in addition to the binders curable by means of UV radiation, there are also binders in the coating agent which crosslink or harden according to an additional mechanism, there is the further advantage that a certain degree of crosslinking already takes place as a result of the LR radiation, which leads to improved stability, for example leads.
  • the curing process with radiation intervals UV radiation and subsequent LR radiation is to be explained below.
  • the coating agent which is at least partially curable by means of high-energy radiation is applied.
  • the application can be carried out in the usual way, for example by means of spray application.
  • the irradiation phase with UV radiation follows.
  • the implementation of UV radiation corresponds to the statements already made above.
  • the irradiation phase with LR radiation follows.
  • the LR radiation is realized by, as already described above, a UV filter connected upstream of the UV radiation source used and irradiated accordingly.
  • the subsequent LR irradiation phase can be, for example, 0.5 to 30 minutes. Otherwise, the statements made above regarding LR radiation apply.
  • the coupling of a UV irradiation phase with a subsequent LR irradiation phase can be particularly advantageous if, in addition to the radiation-curable binders, the applied coating agent also contains other binders which crosslink via an additional mechanism and / or are physically drying. In these cases, the final LR drying phase quickly leads to the complete curing of the applied coating.
  • any further combinations of UV, LR or UV and LR irradiation are of course possible.
  • Other possible examples of combinations are: LR-BesttaMung-W-BesttaMung-IR-Bestta ⁇ ung; U irradiation-LR irradiation.
  • the coating agent is subjected to LR irradiation and subsequent UV irradiation in one spraying step, subsequently the coating agent is applied in one or more further spraying steps, and again an LR and then UV radiation.
  • one or more layers of a conventional multi-layer structure can be hardened in vehicle painting.
  • This can be, for example, a mixed-coat structure consisting of primer, filler, basecoat, clearcoat or of primer, filler, one-coat topcoat.
  • One or more layers of the multilayer structure can be created from at least partially radiation-curable coating agents.
  • the coating agents which are at least partially curable by means of high-energy radiation in the process according to the invention are not subject to any restrictions; they can be aqueous, diluted with solvents or free from solvents and water. It can be fully or only partially curable by means of high-energy radiation, preferably by means of UV radiation. Visiting agents that can be cured by means of high-energy radiation are, in particular, cationic and / or free-radically curing agents known to the person skilled in the art. Radically curing coating compositions are preferred. When high-energy radiation acts on these coating agents, radicals are generated in the coating agent, which trigger crosslinking by radical polymerization of olefinic double bonds.
  • the free-radically curing coating compositions which can be used preferably contain customary prepolymers, such as poly- or oligomers, which have free-radically polymerizable olefinic double bonds, in particular in the form of (meth) acryloyl groups in the molecule.
  • the prepolymers can be in combination with conventional reactive diluents, ie reactive liquid monomers.
  • prepolymers or oligomers are (me) acrylic-functional (meth) acrylic copolymers, epoxy resin (meth) acrylates, polyester (meth) acrylates,
  • Mn moderate average molecular weights
  • (Meth) acrylic means mer acrylic and or methacrylic.
  • reactive diluents are used, for example, in amounts of 1 to 50% by weight, preferably 5 to 30% by weight, based on the total weight of prepolymers and reactive diluents.
  • reactive diluents are used, for example, in amounts of 1 to 50% by weight, preferably 5 to 30% by weight, based on the total weight of prepolymers and reactive diluents.
  • These are all defined molecular compounds that can be mono-, di- or polyunsaturated. Examples of such
  • Reactive thinners are: vIeth) acrylic acid and its esters. Maleic acid and its half esters, vinyl acetate, vinyl ether, substituted vinyl ureas, ethylene and propylene glycol di (meth) acrylate, 1,3- and 1,4-butanediol di (meth) acrylate, vinyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate glycerol tri-, di and mono (meth) acrylate, trimethylolpropane tri, di and mono (meth) acrylic StyroL, vinyl toluene, divinylbenzene, pentaerythritol tri and
  • the reactive diluents can be used individually or in a mixture.
  • Preferred reactive diluents are diacrylates such as e.g. Dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate and / or hexanediol diacrylate are used.
  • the free radical curing agents contain photoinitiators, e.g. in amounts of 0.1 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, based on the sum of free-radically polymerizable prepolymers, reactive diluents and photoinitiators.
  • photoinitiators such as benzoin and derivatives, acetophenone and derivatives, e.g. 2,2-diacetoxyacetophenone, benzophenone and derivatives, TMoxanthone and
  • acylphosphine oxides such as acylphosphine oxides.
  • the photoinitiators can be used alone or in combination.
  • other synergistic components for example tertiary amines, can be used become.
  • the at least partially curable curatives that can be used in the process according to the invention can contain one or more other binders in addition to the binder system curable by high-energy radiation.
  • the additional binders which may additionally be present can be, for example, customary binder systems curable by means of addition and / or condensation reactions and / or customary physically drying binder systems. It is also possible that the binder system, which is curable per se by means of high-energy radiation, has, in addition to the free-radically polymerizable double bonds, crosslinking by addition and / or condensation reactions.
  • lacquer crosslinking reactions known to those skilled in the art, such as the ring-opening addition of an epoxy group to a carboxyl group to form an ester and a hydroxyl group, and the addition of a hydroxyl group to an isocyanate group to form one Urethane group, the reaction of a hydroxyl group with a blocked isocyanate group to form a urethane group and elimination of the blocking agent, the reaction of a hydroxyl group with an N-methylol group with elimination of water, the reaction of a hydroxyl group with an N-methylol ether group with elimination of the etherification alcohol, the transesterification reaction of a hydroxyl group with an ester group with elimination of the esterification alcohol, the UmurethaMs mecanicsreaction of a hydroxyl group with a carbamate group with alcohol elimination, the reaction of a carbamate group with an N-methylol ether group with elimination of the the
  • the coating agents which can be used in the process according to the invention and are at least partially curable by means of high-energy radiation can contain additional components which are customary for the coating formulation.
  • they can contain additives that are customary in paint.
  • the additives are the usual additives that can be used in the paint sector. Examples of such additives are distribution agents, anti-adhesive agents, anti-foaming agents, catalysts, Adhesion promoter, rheology-influencing additives, thickeners, light stabilizers and emulsifiers.
  • the additives are used in customary amounts known to the person skilled in the art.
  • the spraying agents which can be used in the process according to the invention can contain small amounts of organic solvents and / or water.
  • the solvents are conventional lacquer-technical solvents. These can originate from the production of the binders or are added separately.
  • Examples of such solvents are monohydric or polyhydric alcohols, e.g. Propanol, butanol, hexanol; Glycol ethers or esters, e.g. Diethylene glycol dialkyl ether, dipropylene glycol dialkyl ether, each with Cl to C6 alkyl, ethoxypropanol, butyl glycol; Glycols, e.g. Ethylene glycol, propylene glycol and their
  • Oligomers e.g. Butyl acetate and amyl acetate, N-methylpyrrolidone and ketones, e.g. Methyl ethyl ketone, acetone, cyclohexanone; aromatic or aliphatic hydrocarbons, e.g. Toluene, xylene or linear or branched aliphatic C6-C12 hydrocarbons.
  • esters e.g. Butyl acetate and amyl acetate
  • ketones e.g. Methyl ethyl ketone, acetone, cyclohexanone
  • aromatic or aliphatic hydrocarbons e.g. Toluene, xylene or linear or branched aliphatic C6-C12 hydrocarbons.
  • the spraying agents which can be used in the process according to the invention can contain pigments and or fillers. These are the usual fillers and organic or inorganic color and / or effect pigments and anti-corrosion pigments that can be used in the paint industry. Examples of inorganic or organic color pigments are titanium dioxide, microsized titanium dioxide, iron oxide pigments, and carbon black.
  • Azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone and pyrrolopyrrole pigments are: metal pigments, e.g. made of AlumiMu, copper or other metals; interference pigments, e.g. metal oxide coated metal pigments, e.g. titanium dioxide coated or mixed oxide coated aluminum, coated mica, e.g. Titanium dioxide coated mica and graphite effect pigments.
  • metal pigments e.g. made of AlumiMu, copper or other metals
  • interference pigments e.g. metal oxide coated metal pigments, e.g. titanium dioxide coated or mixed oxide coated aluminum
  • coated mica e.g. Titanium dioxide coated mica and graphite effect pigments.
  • fillers are silicon dioxide, aluminum silicate, barium sulfate and talc.
  • the general composition of the usable lubricants depends on which bad of the me- dium structure is to be created with the lubricants.
  • the advantages of a combined UV / IR curing can be exploited in a simple manner without great expenditure on equipment and costs become.
  • my radiation intervals with LR or UV radiation can alternate. It is not necessary to position more sources of radiation, which would be ineffective, particularly when repairing smaller damaged areas.
  • the method according to the invention enables more economical work, in particular in a painting workshop, for example for refinishing.
  • the invention is illustrated by the following example.
  • a water-based lacquer (produced in accordance with DE-A-196 43 802, production example 4) was applied to filler-coated KTL sheet metal in a resulting dry film thickness of approximately 15 ⁇ m. IR irradiation then took place.
  • a UV flash lamp power 3500 Ws, approx. 50% LR radiation component in the emission spectrum
  • an attachable UV filter glass filter GG 475 from Schott, size: 50 x 50 mm 2 , thickness: 2 mm.
  • the irradiation was carried out with 30 flashes, which were triggered at intervals of approximately 4 s, at an object distance of approximately 20 cm.
  • the UV-curable clearcoat produced as described above was applied in a resulting dry film thickness of about 50 ⁇ m.
  • the applied clear lacquer was subjected to IR radiation.
  • the above was modified with the UV filter UV flash lamp used. Irradiation was carried out with 20 flashes, which were triggered at intervals of approx. 4 s, at an object distance of approximately 20 cm. The UV irradiation then took place.
  • the UV filter was removed from the UV flash lamp and an IR filter (glass filter FG 3 from Schott, size: 50 x 50 mm 2 , thickness: 2 mm) was attached. Irradiation was carried out with 20 flashes, which were triggered at intervals of approx. 4 s, at an object distance of approximately 20 cm.

Abstract

Verfahren zur Mehrschichtlackierung durch Auftrag einer Füller- und/oder weiterer Überzugsmittelschichten auf ein Substrat und anschließend einer Decklackschicht aus einem Basislack/Klarlackaufbau oder aus einem pigmentierten Einschichtdecklack, wobei mindestens eine der Schichten des Mehrschichtaufbaus aus einem mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittel erstellt wird und diese Schicht(en) mit UV-Strahlung und IR-Strahlung bestrahlt werden, wobei zur Bestrahlung mit UV- und IR-Strahlung eine UV-Strahlungsquelle verwendet wird, die in ihrem Emissionsspektrum einen IR-Strahlungsanteil aufweist und wobei durch abwechselndes Vorschalten eines UV-Filters und eines IR-Filters und/oder abwechselndes Vorschalten und Weglassen eines UV-Filters oder eines IR-Filters vor die Strahlungsquelle mindestens zwei Bestrahlungsintervalle ausgebildet werden, während derer unterschiedlich mit UV-Strahlung, IR-Strahlung oder gleichzeitig mit UV-Strahlung und IR-Strahlung bestrahlt wird.

Description

Verfahren zur Mehrschichtlackierung mit strahlenhärtbaren Beschichtimgsmi teln
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Mel rschichtlackierung von Substraten unter Verwendung OTahlungshärtbarer Beschichnrngsmi tel. Das Verfahren kann vorteilhaft Anwendung finden in der Fahrzeug- und Industrielackierung, bevorzugt in der Fahreeugreparatiirlackierung.
Insbesondere in der Holzbeschichτungsindustrie ist die UV-Technologie bei der Beschichtung und Härtung seit längerem Stand der Technik. Aber auch in anderen Anwendungsgebieten, so auch in der Fahi eug ckiεrung, ist es bekannt geworden, mittels energiereicher Strahlung härtbare Beschichtungsmittel einzusetzen. Man nutzt auch hier die Vorteile strahlungshärtbarer Beschichtungsmittel, wie z.B. die sehr kurzen Häitungszeiten, die geringe Lösemittelemission der Beschichtungsmittel sowie die sehr gute Härte der daraus erhaltenen Beschichtungen.
Neben geeigneten strahlungshärtbaren Bmdemitteln und Photoinitiatoren sind auch verschiedene Arten von Strahlungsquellen sowie mögliche Verfahrensabläufe für die Härtung mittels energiereicher Strahlung bekannt worden.
So kann beispielsweise bei der UV-Bescmchtung von industriellen Gütern in einer kontinuierlichen Bandanlage beim Einsatz von sτχ--hlungshärtbaren Bindemitteln bzw. BescHchtungsrnitteln die UV-Bestrahlung mit einer thermischen Behandlung kombiniert werden. Das heißt, dem eigentlichen Härtungsvorgang mittels UV-Strahlung kann beispielsweise eine Erwärmungsphase nachgeschaltet werden. Die Erwärmung bzw. errnische Behandlung kann dabei z.B. mittels Heißluft, Heizplatte oder Infrarotstrahlung (IR- Strahlung) realisiert werden. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben gefunden und in der deutschen Patentanmeldung der gleichen Arrmeldeiin vom gleichen Anmeldetag mit dem Titel „Verfahren zur Mehrschichtlackierung" beschrieben, daß beispielsweise vor der UV- Bestrahlung eine Trockming der Beschichtung mit IR-Strahlung erfolgen kann und damit verschiedene Eigenschaften, wie z.B. die Zwischeiischichtbafrxing, Witterungsbεständigkeit und Optik verbessert werden können. Auf diese Weise können auch nach Applikation des strahlungshärtbaren Lackes erforderliche Ablüftzeiten reduziert werden. Insbesondere beim Einsatz von strahlungshärtbaren Wasserlacken erreicht man so eine erhebliche Verkürzung der Ablüftphase. Eine nachgeschaltete LR-Bestrahlung ist beispielsweise dann von Vorteil wenn im Lack neben den strahlungshärtbaren Bindemitteln weitere Bindemittel enthalten sind, die über einen zusätzlichen Mechanismus vernetzen In einem solchen Fall kann mit der nachgeschalteten IR-Bestrahlung die vollständige Aushärtung rasch erzielt werden.
Eine Kombination von UV- und IR-Bestrahlung während des Härtungsvorganges im weiteren Sinne kann beispielsweise realisiert werden, indem UV-Strahlungsquelle bzw. LR- Strahlungsquelle und/oder das zu bestrahlende Objekt kontinuierlich aneinander vorbeigeführt werden oder indem diskontinuierlich UV-Strahlungsquelle und IR- Strahlungsquelle wechselseitig vor dem zu bestrahlenden Objekt plaziert werden. Nachteilig an den geschilderten Verfahrensweisen ist, daß einerseits beim kontinuierlichen Prozeß mindestens zwei zu durchlaufende Trocknungs- bzw. Härtungszonen (UV-Zone und LR-Zone) vorhanden sein und UV- und IR-Zone beispielsweise durch Blendschutz voneinander getrennt sein müssen, und daß andererseits bei der diskoπrinuieriichen Arbeitsweise UV- und IR- Strahlungsquelle in Abhängigkeit von der Anzahl der gewünschten Bestrahlungsintervalle vor dem zu bestrahlenden Objekt wechselseitig ausgetauscht werden müssen, wobei der UV- Strahler während der IR-Trocknungsphase im allgemeinen nicht betrieben wird. Letzgenannte diskontinuierliche Arbeitsweise sowie jeweils erforderliche Einbrennzeiten der
Strahlungsquellen, insbesondere der UV-Strahler, wirken sich im allgemeinen zeitverzögernd auf den gesamten Lackiervorgang aus. Insbesondere bei Anwendung der diskontinuierlichen Arbeitsweise z.B. in Lackierwerkstätten können so der Fahrzeugdurchsatz und damit letztendlich die Rentabilität der Werkstatt beeinträchtigt werden.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung unter Verwendung zumindest teilweise stja ungshärtbarer Beschichtungsmittel bereitzustellen, welches es in einfacher, ökonomischer und zeitsparender Weise ermöglicht, beim Härten der strahlungshärtbaren Beschichtungen UV-Bestrahlung und IR-Bestrahlung zu kombinieren, ohne einen unerwünscht hohen apparativen und damit kostenintensiven Aufwand betreiben zu müssen.
Die Aufgabe wird gelöst durch das einen Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zur Mehrschichtlackierung durch Auftrag einer oder mehrerer Füller und/oder weiterer Überzugsmitttelschichten auf ein gegebenenfalls vorbeschichtetes Substrat und anschließend von einer Decklackschicht aus einem Basislack/Klarlackaufbau oder aus einem pigmentierten Einschichtdecklack, wobei rnindestens eine der Schichten des Mehrschichtaufbaus aus einem mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbaren Beschichtungsmittels erstellt wird und diese Schicht(en) mit UV-Strahlung und IR-Strahlung bestrahlt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Bestrahlung mit UV- und IR-Strahlung eine UV-Strahlungsquelle verwendet wird, die in ihrem Emissionsspektrum einen LR-Strahlungsanteil aufweist und daß durch abwechselndes Vorschalten eines UV-Filters und eines IR-Filters und/oder abwechselndes Vorschalten und Weglassen eines UV-Filters oder eines IR-Filters vor die UV- Strahlungsquelle mindestens zwei Bestrahlungsintervalle ausgebildet werden, während derer unterschiedlich mit U\ -Strahlung, IR-Stranlung oder gleichzeitig mit UV-Strahlung und IR- Strahlung bestrahlt wird.
Bei der errindungsgemäßen Arbeitsweise ist es möglich UV-Filter und IR-Filter abwechselnd einzusetzen. Es ist auch möglich entweder mit einem UV-Filter oder einem IR-Filter zu arbeiten und dieses abwechselnd wegzulassen, so daß mit UV- und IR-Strahlung gleichzeitig bestrahlt wird. Beide Arbeitsweisen können miteinander kombiniert werden, so daß abwechselnd Bestrahlungsintervalle mit UV-Strahlung, IR-Strahlung oder gemeinsam UV- und IR-Strahlung ausgebildet werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren mit einem vorschaltbaren Filter modifizierten UV-Strahlungsquellen können somit rasch und in einfacher Weise als reine LR- Strahler verwendet werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können als UV-Strahlungsquelle übliche UV- Strahlungsquellen eingesetzt werden, sofern sie in ihrem Emissionsspektrum einen LR- Strahlungsanteil aufweisen. Derartige UV-Strahlungsquellen sind dem Fachmann bekannt und allgemein zugänglich. Bei dem im Emissionsspektrum der UV-Strahlungsquelle erforderlichen IR-Strahlungsanteil handelt es sich bevorzugt um einen Strahlungsanteil im Bereich der kurzwelligen IR-Strahlung. Es handelt sich hierbei um den Wellenlängenbereich von etwa 700 bis etwa 2500 nm. Dieser Bereich entspricht im wesentlichen den Emissionsspektren üblicher in der Lacktrocknung einsetzbarer LR-Strahler, die im Bereich von 500 bis 2500 nm, bevorzugt von 800 bis 2000 nm liegen Erfindungsgemaß einsetzbare UV-Strahlungsquellen weisen somit beispielsweise ein Emissionsspektnim, einschließlich UV- und LR- EimssionsanteiL im Bereich von 180 bis 2500 nm, bevorzugt von 200 bis 2500 nm, besonders bevorzugt von 200 bis 2000 nm auf
Die in der Praxis gebrauchlichen und dem Fachmann bekannten UV-Strahlungsquellen weisen im allgemeinen einen UV- Strahlungsanteil im Emissionsspektrum von etwa 25 % auf Daneben liegt jeweils ein betrachtlicher LR-Strahlungsanteil im Emissionsspektrum vor Der LR- Strahlungsanteil kann beispielsweise bis etwa 60 % betragen.
Im erfindungsgemaßen Verfahren gut einsetzbare UV-Strahlungsquellen sind z B Quecksilberhochdruck-, mitteldruck- und -niederdruckstrahier Gebrauchlich sind dabei Lampen zwischen 5 und 200 cm Lampenlange. In Abhängigkeit vom speziellen Anwendungsfall und von der benotigten Strahlungsenergie sind Lampen- und Reflektorgeometrie in üblicher Weise aufeinander abgestimmt Die jeweilige Lampenleistung kann beispielsweise zwischen 20 und 250 W/cm (Watt pro cm Lampenlange) variieren Bevorzugt werden Lampen mit Leistungen zwischen 80 und 120 W/cm eingesetzt Gegebenenfalls können die Quecksilberlampen durch Einbringen von Metallhalogeniden auch dotiert sein. Beispiele dotierter Strahler sind Eisen- oder Galliumquecksilberlampen
Weitere Beispiele für UV-Strahlungsquellen sind Gasentladungsrohren, wie z.B Xenonniederdrucklampen. Neben diesen kontinuierlich arbeitenden UV-Strahlungsquellen können jedoch auch diskontinuierliche UV-Strahlungsquellen eingesetzt werden. Bevorzugt handelt es sich hierbei um sogenannte Hochenergiebfitzeinrichtungen (kurz- UV-Blitzlampen). Die UV-Blitzlampen können eine Mehrzahl von Blitzrohren, beispielsweise mit inertem Gas, wie Xenon, gefüllte Quarzrohren. enthalten. Die UV-Blitzlampen weisen beispielsweise eine Beleuchtungsstärke von mindestens 10 Megalux, bevorzugt von 10 bis 80 Megalux pro Blitzentladung auf. Die Energie pro Blitzentladung kann beispielsweise 1 bis 10 kJoule betraεen.
Die im erfmdungsgemaßen Verfahren einsetzbaren UV-Strahlungsquellen werden durch Vorschalten eines UV- oder IR-Filters vor die UV-Strahlungsquelle modifiziert Unter einem UV-Filter soll ein Filter verstanden werden, der im wesentlichen keine Strahlung im Wellenlängenbereich der UV-Strahlung, d.h. insbesondere im Bereich von etwa 180 bis 380 nm, hindurchläßt, jedoch durchlässig ist für IR-Strahlung. Unter einem IR-Filter soll ein Filter verstanden werden, der im wesentlichen keine Strahlung im Wellenlängenbereich der IR- Strahlung, insbesondere im Bereich von etwa 700 bis 2500 nm, hindurchläßt, jedoch durchlässig ist für UV-Strahlung. Der Wellenlängenanteil des sichtbaren Lichtes kann dabei je nach Wahl des entsprechenden Filters ganz oder teilweise herausgefiltert oder durchgelassen werden
Beim erfindungsgemäßen Verfahren können übliche UV- und/oder IR-Filter zur Modifizierung der UV-Strahlungsquelle eingesetzt werden. Sie sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. Bei den Filtern kann es sich beispielsweise um Folien, z.B. LR-Durchlaßfolien, oder um Glasfilter mit unterschiedlichen Transmissionskurven handeln. Die Filter sind in unterschiedlichen Größen, Formen und verschiedenen Dicken erhältlich. Beispielsweise können im erfindungsgemäßen Verfahren als UV-Filter die Glasfiltertypen GG, z.B. GG 474 der Firma Schott eingesetzt werden. Ebenso können sogenannte LR-Durchlaßfolien eingesetzt werden. Als LR-Filtεr können im erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise die Glasfiltertypen FG, z.B. FG 3, oder BG, z.B. BG 26, BG 3, der Firma Schott eingesetzt werden.
Gerätetechnisch kann die Ausrüstung der im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren UV- Strahlungsquellen mit dem jeweiligen Filter in beliebiger Weise ausgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, den Filter über geeignete Verbindungselemente oder Halterungen so anzubringen, daß er wegklappbar, aufsteckbar oder vorschiebbar ist. Ebenso ist es möglich, den Filter in einer von der UV-Strahlungsquelle getrennten separaten Vorrichtung bzw. Halterung direkt vor der UV-Strahlungsquelle zu positionieren.
Die UV-Strahlungsquellen sind im allgemeinen in eine UV-Anlage integriert, die normalerweise aus den UV-Strahlungsquellen, dem Reflektorsystem, der Stromversorgung, elektrischen Steuerungen, der Abschirmung, dem Kühlsystem und der Ozonabsaugung besteht. Andere Anordnungen sind natürlich auch möglich, ebenso ist es möglich, nur Teile der hier genannten Bestandteile einer UV-Anlage zu verwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Mehrschichtlackierung kann unter Verwendung der vorstehend beschriebenen mit einem Filter modifizierbaren UV-Strahlungsquellen verschiedenartig durchgeführt werden. Es können Bestrahlungsintervalle mit UV-Strahlung, LR-Strahlung oder UV- und LR-Strahlung beliebig miteinander kombiniert werden. Dabei können sowohl Anzahl und Reihenfolge der jeweiligen Bestrahlungsintervalle sowie die Bestrahlungsdauer pro Beslrahlungsintervall und die Gesarntbestrablungsdauer variiert werden.
Beispielhaft näher erläutert seien hier das Vorschalten eines LR-Bestrahlungsschrittes vor die UV-Bestrahlung und das Nachschalten eines LR-Bestrahlungsschrittes an die erfolgte UV- Bestrahlung.
Zunächst soll der Härtungsprozess mit Besttahlungsintervallen LR-Bestrahlung und anschließende UV-Bestrahlung erläutert werden. Im ersten Schritt wird das mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbare BescWchtungsmittel appliziert. Die Applikation erfolgt auf übliche Art und Weise, beispielsweise mittels Spritzapplikation. Nach der Applikation schließt sich nach einer gegebenenfalls gewährten Ablüftphase eine Trocknungsphase bzw. Erwärmungsphase mit LR-Strahlung an. Die Trocknungsphase soll das Ablüften beschleunigen, das heißt, durch die Wärmeeinwirkung soll das Abdunsten der in der Beschichtung noch vorhandenen organischen Lösemittel und/oder im Falle von Wasserlacken des Wassers in relativ kurzer Zeit erfolgen. Weiterhin wirkt sich die mit der LR-Bestrahlung erzielte Erwärmung der Substratoberfläche auch positiv auf den Härtungsprozess mittels UV- Strahlung aus, da bei mittels UV-Strahlung härtbaren Bindemittelsystemen eine höhere
Vernetzungsdichte erreicht werden kann, wenn die Vernetzung in der Wärme gestartet wird.
Die LR-Bestrahlung wird realisiert, indem, wie vorstehend bereits beschrieben, der verwendeten UV-Strahlungsquelle ein UV-Filter vorgeschaltet und entsprechend bestrahlt wird. In diesem Bestrahlungsintervall erfolgt somit nur eine Erwärmung der
Substratoberfläche, jedoch keine Vernetzung mittels UV-Strahlung. Die Bestrahlungsdauer mit LR-Strahlung kann beispielsweise 1 bis 20 min betragen. Im Fall der Verwendung einer UV- Blitzlampe als UV-Strahlungsquelle kann die LR-Bestrahlung auch durch Auslösen mehrerer Blitzentladungen erfolgen Die Bestrahlungsdauer hängt beispielsweise ab von Art und Menge der nach Applikation noch in der Beschichtung vorhandenen Lösemittel. In Abhängigkeit von Bestrahlungsdauer und Leistung der Strahlungsquelle können dabei an der Substratoberfläche Temperaturen von beispielsweise 40 bis 200 °C erreicht werden. Bevorzugt sollten die Einstellungen so vorgenommen werden, daß Temperaturen von beispielsweise von 40 bis 100°C an der Substratoberfläche erreicht werden. Wenn die gewünschte Temperatur der Substratoberfläche erreicht bzw. die vorgesehene Bestrahlungsdauer abgelaufen ist, wird der UV-Filter entfernt. Nach Entfernung des UV-Filters beginnt im Falle von kontinuierlich arbeitenden Strahlungsquellen augenblicklich die UV- Vernetzung. Im Fall von diskontinuierlich zu betreibenden UV-Blitzlampen werden nach Entfernung des UV-Filters die gewünschten UV-Blitze ausgelöst.
Die Betrahlungsdauer mit UV-Strahlung kann beim Einsatz von UV-Blitzlampen als UV- Strahlungsquelle beispielsweise im Bereich von 1 Millisekunde bis 400 Sekunden, bevorzugt von 4 bis 160 Sekunden, je nach Anzahl der gewählten Blitzentladungen, liegen. Die Blitze können beispielsweise etwa alle 4 Sekunden ausgelöst werden. Die Härtung kann beispielsweise durch 1 bis 40 aufeinanderfolgende Blitzentladungen erfolgen.
Beim Einsatz kontinuierlicher UV-Strahlungsquellen kann die Bestrahlungsdauer beispielsweise im Bereich von einigen Sekunden bis etwa 5 Minuten, bevorzugt unter 5 Minuten liegen.
Der Abstand der UV-Strahlungsquellen zur zu bestrahlenden Substratoberfläche kann beispielsweise 5 bis 60 cm betragen. Die Abschirmung der UV-Strahlungsquellen zur Vermeidung von Strahlungsaustritt kann z.B. durch Verwendung eines entsprechend ausgekleideten Schutzgehäuses um eine transportable Lampeneinheit oder mit Hilfe anderer, dem Fachmann bekannter Sicherheitsmaßnahmen, erfolgen.
Die Kopplung einer LR-Bestrahlungsphase mit einer sich anschließenden UV- Bestrahlungsphase unter Verwendung der im erfmdungsgemäßen Verfahren einsetzbaren UV- Strahlungsquellen mit vorgeschaltetem UV-Filter bietet unter anderem den Vorteil daß die Einbrennphase einer kontinuierlichen UV-Strahlungsquelle zur Vortrocknung bzw. Erwärmung der Substratoberfläche genutzt werden kann. Sind neben den mittels UV- Strahlung härtbaren Bindemitteln noch Bindemittel im Beschichtungsmittel enthalten, die nach einem zusätzlichen Mechanismus vernetzen bzw. härten, dann ergibt sich noch der Vorteil, daß durch die LR-Bestrahlung schon eine gewisse Anvernetzung stattfindet, was beispielsweise zu einer verbesserter Standfestigkeit führt. Im folgenden soll der Härtungsprozess mit Bestrahlungsintervallen UV-Bestrahlung und anschließende LR-Bestrahlung erläutert werden Im ersten Schritt wird das mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise härtbare Beschichtungsmittel appliziert. Die Applikation kann auf übliche Art und Weise, beispielsweise mittels Spritzapplikation, erfolgen. Nach der Applikation schließt sich die Bestrahlungsphase mit UV-Strahlung an. Die Durchführung der UV-Bestrahlung entspricht dabei den vorstehend bereits gemachten Ausführungen. Nach Beendigung der UV-Bestrahlungsphase schließt sich die Bestrahlungsphase mit LR-Strahlung an. Die LR-Bestrahlung wird realisiert, indem, wie vorstehend bereits beschrieben, der verwendeten UV-Strahlungsquelle ein UV-Filter vorgeschaltet und entsprechend bestrahlt wird. Die nachgeschaltete LR-Bestrahlungsphase kann beispielsweise 0,5 bis 30 Minuten betragen. Ansonsten gelten die vorstehend bereits gemachten Aussagen bezüglich der LR-Bestrahlung.
Die Kopplung einer UV-Bestrahlungsphase mit einer nachgeschalteten LR-Bestrahlungsphase kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn im applizierten Beschichtungsmittel neben den strahlungshärtbaren Bindemitteln noch weitere Bindemittel enthalten sind, die über einen zusätzlichen Mechanismus vernetzen und/oder physikalisch trocknend sind. Die abschließende LR-Trocknungsphase führt in diesen Fällen rasch zur vollständigen Aushärtung der applizierten Beschichtung.
Neben diesen beiden nur beispielhaft erläuterten Kombinationen verschiedener Bestrahlungsintervalle sind natürlich beliebige weitere Kombinationen von UV-, LR- oder UV- und LR-Bestrahlung möglich. Weitere denkbare Beispiele für Kombinationen sind: LR- BesttaMung-W-BesttaMung-IR-Besttaωung; U Bestrahlung-LR-Bestrahlung. Desweiteren ist es auch möglich, verschiedene
Bestrahlungsintervalle im Zusammenhang mit der Durclrfuhrung mehrerer Spritzgänge oder Afbeitsgänge oder im Zusammenhang mit der Strahlungshärtung mehrerer aufeinananderfolgender Schichten des Mehrschichtaufbaues anzuwenden.
Beispielsweise kann nach Applikation des zumindest teilweise strahlungshärtbaren
BescWchtungsmittels in einem Spritzgang eine LR-Bestrahlung und eine anschließende UV- Bestrahlung erfolgen, nachfolgend wird das Beschichtungsmittel in einem oder mehreren weiteren Spritzgängen aufgebracht und es erfolgt wiederum zunächst eine LR- und anschließend eine UV-Bestrahlung.
Ebenso ist es möglich, im Mehrschichtaufbau zunächst einen zumindest teilweise strahlungshärtbaren Basislack zu applizieren und zunächst einer R- und nachfolgend einer UV-Bestrahlung zu unterwerfen. Danach wird ein zumindest teilweise strahlungshärtbarer Klarlack appliziert und wieder zunächst einer R- und nachfolgend einer UV-Bestrahlung unterworfen. Gegebenenfalls kann sich in beiden Fällen eine weitere LR-Bestrahlung anschließen. Die Sttahlungshärtung der einzelnen Schichten des Mehrschichtaufbaues sowie der mittels mehrerer Spritzgänge aufgetragenen Schichten kann dabei jeweils mit gleicher oder unterschiedlicher Sttahlungsintensität und unterschiedlicher Bestrahlungsdauer für jede Schicht einzeln oder für zwei oder mehr Schichten gemeinsam erfolgen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können ein oder mehrere Schichten eines üblichen Mehrschichtaufbaus in der Fahrzeuglackierung gehärtet werden. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Mefrschichtaufbau aus Grundierung, Füller, Basislack, Klarlack oder aus Grundierung, Füller, Einschichtdecklack handeln. Es können dabei ein oder mehrere Schichten des Mehrschichtaufbaus aus zumindest teilweise strahlungshärtbaren Beschichtαrngsmitteln erstellt werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten mittels energiereicher Strahlung zumindest teilweise aushärtbaren BescMchtungsmittel unterliegen keiner Beschränkung, sie können wäßrig, mit Lösemitteln verdünnt oder frei von Lösemitteln und Wasser sein. Es kann sich um mittels energiereicher Strahlung, bevorzugt mittels UV-Strahlung, vollständig oder nur teilweise aushärtbare BescMchtungsmittel handeln. Bei mittels energiereicher Strahlung aushärtbaren Besc chtungsmitteln handelt es sich insbesondere um dem Fachmann bekannte kationisch und/oder radikalisch härtende BescMchtungsmittel. Bevorzugt sind radikalisch härtende Beschichtungsmittel. Bei Einwirkung energiereicher Strahlung auf diese BescWchtungsmitteln entstehen im Beschichtungsmittel Radikale, die eine Vernetzung durch radikalische Polymerisation olefinischer Doppelbindungen auslösen.
Die bevorzugt einsetzbaren radikalisch härtenden Beschichtungsmittel enthalten übliche Prepolymere, wie Poly- oder Oligomere, die radikalisch polymerisierbare olefinische Doppelbindungen, insbesondere in Form von (Meth)acryloylgruppen im Molekül aufweisen. Die Prepolymeren können in Kombination mit üblichen Reaktiwerdünnern, d.h. reaktiven flüssigen Monomeren, vorliegen.
Beispiele für Prepolymere oder Oligomere sind (me )acrylfunktionelle (Meth)acrylcopolymere, Epoxidharz(meth)acrylate, Polyester(meth)acrylate,
Polyether(meth)acrylate, Polyurethan(meth)acrylate, ungesättigte Polyester, ungesättigte Polyurethane oder Silikon(meth)acrylate mit zaMenmittleren Molekularmassen (Mn) bevorzugt im Bereich von 200 bis 10000, besonders bevorzugt von 500 bis 3000 und mit durchschώttlich 2 bis 20, bevorzugt 3 bis 10 radikalisch polymerisierbaren, olefmischen Doppelbindungen pro Molekül. Unter (Meth)acryl ist Mer Acryl und oder Methacryl zu verstehen.
Werden Reaktiwerdünner verwendet, so werden sie beispielsweise in Mengen von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt von 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Prepolymeren und Reaktiwerdünnern, eingesetzt. Es handelt sich um ώedermolekulare definierte Verbindungen, die mono-, di- oder polyungesättigt sein können. Beispiele für solche
Reaktivverdünner sind: vIeth)acrylsäure und deren Ester. Maleinsäure und deren Halbester, Vinylacetat, Ninylether, substituierte Vmylharnstoffe, Ethylen- und Propylenglykoldi(meth)acrylat, 1,3- und l,4-Butandioldi(meth)acrylat, Vrnyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat Glycerintri- , -di- und -mono(meth)acrylat, Trimethylolpropantri-, -di- und -mono(meth)acryla StyroL, Vinyftoluol, Divinylbenzol, Pentaerythrrttri- und
-tetra(meth)acrylat, Di- und Tripropylenglykoldi(meth)acrylat, Hexandioldi(meth)acrylat. Die Reaktiwerdünner können einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden. Bevorzugt werden als Reaktiwerdünner Diacrylate wie z.B. Dipropylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und/oder Hexandioldiacrylat eingesetzt.
Die radikalisch härtenden BescMchtungsmittel enthalten Photoinitiatoren, z.B. in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Summe von radikalisch polymerisierbaren Prepolymeren, Reaktiwerdünnern und Photoinitiatoren. Geeignet sind die üblichen Photoinitiatoren, wie beispielsweise Benzoin und -derivate, Acetophenon und -derivate, z.B. 2,2-Diacetoxyacetophenon, Benzophenon und -derivate, TMoxanthon und
-derivate, Anthrachinon, 1-BenzoylcyclohexanoL phosphororganische Verbindungen, wie z.B. Acylphospinoxide. Die Photoinitiatoren können allein oder in Kombination eingesetzt werden. Außerdem können weitere synergistische Komponenten, z.B. tertiäre A ine, eingesetzt werden.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren mittels energiereicher StraMung zumindest teilweise härtbaren BescMch ngsmittel können neben dem mittels energiereicher StraMung härtbaren Bindemittelsystem ein oder meMere weitere Bindemittel enthalten. Bei den gegebenenfalls zusätzlich vorliegenden weiteren Bindemitteln kann es sich beispielsweise um übliche mittels Additions- und/oder Kondensationsreaktionen aushärtbare Bindemittelsysteme und/oder um übliche physikalisch trocknende Bindemittelsysteme handeln. Es ist auch möglich, daß das an sich mittels energiereicher StraMung härtbare Bindemittelsystem zusätzlich zu den radikalisch polymerisierbaren Doppelbindungen zur Vernetzung durch Additions- und/oder Kondensationsreaktionen fäMge Gruppen aufweist.
Bei den Additions- und/oder Kondensationsreaktionen im vorstehend genannten Sinne handelt es sich um dem Fachmann bekannte lackchemische Vemetzungsreaktionen wie beispielsweise die ringöffhende Addition einer Epoxidgruppe an eine Carboxylgruppe unter Bildung einer Ester- und einer Hydroxylgruppe, die Addition einer Hydroxylgruppe an eine Isocyanatgruppe unter Bildung einer Urethangruppe, die Reaktion einer Hydroxylgruppe mit einer blockierten Isocyanatgruppe unter Ausbildung einer Urethangruppe und Abspaltung des Blockierungsmittels, die Reaktion einer Hydroxylgruppe mit einer N-Methylolgruppe unter Wasserabspaltung, die Reaktion einer Hydroxylgruppe mit einer N-Methylolethergruppe unter Abspaltung des Veretherungsalkohols, die Umesterungsreaktion einer Hydroxylgruppe mit einer Estergruppe unter Abspaltung des Veresterungsalkohols, die UmurethaMsierungsreaktion einer Hydroxylgruppe mit einer Carbamatgruppe unter Alkoholabspaltung, die Reaktion einer Carbamatgruppe mit einer N-Methylolethergruppe unter Abspaltung des Veretherungsalkohols. Bevorzugt sind funktioneile Gruppen enthalten, die eine Vernetzung bei medrigen Temperaturen, beipielsweise bei 20 bis 80°C ermöglichen. Besonders bevorzugt kann es sich um Hydroxyl- und Isocyanatgruppen handeln.
Die im erfindungsgemäßen VerfaMen einsetzbaren mittels energiereicher StraMung - imindest teilweise härtbaren BescMchtungsmittel können zusätzliche, für die Lackformulierung übliche Komponenten enthalten. Sie können z.B. lackübliche Additive enthalten. Bei den Additiven handelt es sich um die üblichen auf dem Lacksektor einsetzbaren Additive. Beispiele für solche Additive sind Veriaufsrnittel, AritikratermitteL, Aπtischaummittel, Katalysatoren, Haftvermittler, rheologiebeeinflussende Additive, Verdicker, Lichtschutzmittel und Emulgatoren. Die Additive werden in üblichen, dem Fachmann geläufigen Mengen eingesetzt.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren BescMchtungsmittel können geringe Mengen an orgamschen Lösemitteln und/oder Wasser enthalten. Bei den Lösemitteln handelt es sich um übliche lactaechnische Lösemittel. Diese können aus der Herstellung der Bindemittel stammen oder werden separat zugegeben. Beispiele für solche Lösemittel sind ein- oder mehrwertige Alkohole, z.B. Propanol, Butanol, Hexanol; Glykolether oder -ester, z.B. Diethylenglykoldialkylether, Dipropylenglykoldialkyiether, jeweils mit Cl- bis C6-Alkyl, Ethoxypropanol, Butylglykol; Glykole, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol und deren
Oligomere, Ester, wie z.B. Butylacetat und Amylacetat, N-Methylpyrrolidon sowie Ketone, z.B. Methylethylketon, Aceton, Cyclohexanon; aromatische oder aliphatische KoMenwasserstoffe, z.B. Toluol, Xylol oder lineare oder verzweigte aliphatische C6-C12- KoMenwasserstoffe .
Die im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren BescMchtungsmittel können Pigmente und oder Füllstoffe enthalten. Es handelt sich dabei um die üblichen in der Lackindustrie einsetzbaren Füllstoffe und orgamschen oder anorgaMschen färb- und/oder effektgebenden Pigmente und Korrosionsschutzpigmente. Beispiele für anorgarasche oder orgamsche Farbpigmente sind Titandioxid, mikroMsiertes Titandioxid, Eisenoxidpigmente, Ruß.
Azopigmente, Phthalocyaninpigmente, Chinacridon- und Pyrrolopyrrolpigmente. Beispiele für Effektpigmente sind: Metallpigmente, z.B. aus AlumiMu , Kupfer oder anderen Metallen; mterferenzpigmente, wie z.B. metalloxidbescMchtete Metallpigmente, z.B. titandioxidbescMchtetes oder mischoxidbescMctaetes AlumiMum, bescMchteter Glimmer, wie z.B. titandioxidbescMchteter Glimmer und GrapMtefFektpigmente. Beispiele für Füllstoffe sind Siliciumdioxid, AlumiMumsilikat, Bariumsulfat und Talkum.
Die generelle Zusammensetzung der einsetzbaren BescMchtungsmittel, beispielsweise die Art der Pigmentierung, richtet sich danach, welche ScMcht des MeMscMchtaufbaus mit den BescMchtungsmitteln erstellt werden soll.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in einfacher Weise ohne großen apparativen und kostenintensiven Aufwand die Vorzüge einer kombϊmerten UV/IR-Härtung ausgenutzt werden. Rasch und ohne größere zeitliche Verzögerung können meMere BestraMungs tervalle mit LR- oder mit UV-StraMung abwechselnd aufeinanderfolgen. Es ist cht erforderlich meMere StraMungsquellen zu positionieren, was insbesondere bei der Ausbesserung von kleineren Schadstellen uneffektiv wäre. Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere in einer Lackierwerkstatt beispielsweise zur Reparaturlackierung, ein wirtschaftlicheres Arbeiten.
Die Erfindung soll an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert werden.
Beispiel
Zunächst wurde ein mittels UV-StraMung härtbarer Klarlack hergestellt. Dazu wurden folgende Komponenten miteinander vermischt und mittels Schnellrührer einige Minuten homoge siert:
55 g Jägalux 5154 (OH- und acryloylfunktionelles Bindemittel) 10 g eines handelsüblichen Polyisocyanates (Desmodur N 75)
3,8 g eines handelsüblichen PhotoiMtiators auf Basis ArylphospMnoxid (Lucirin TPO)
0,5 g eines handelsüblichen Verlaufsmittels (Byketol OK)
2,5 g Butylacetat
Erstellung eines Mehrschichtaufbaus
Auf füllerbescMchtetes KTL-Blech wurde ein Wasserbasislack (hergestellt entsprechend DE- A-196 43 802 , Herstellungsbeispiel 4 ) in einer resultierenden TrockenfilmscMchtdicke von etwa 15 μm appliziert. Anschließend erfolgte eine IR-BestraMung. Zur BestraMung wurde eine mit einem aufsteckbaren UV-Filter (Glasfilter GG 475 der Firma Schott, Größe:50 x 50 mm2, Dicke: 2 mm) versehene UV-Blitzlampe (Leistung 3500 Ws, ca. 50 % LR-StraMungsanteil im Emissionsspektrum) eingesetzt. Die BestraMung erfolgte mit 30 Blitzen, die im Abstand von etwa 4 s ausgelöst wurden, bei einem Objektabstand von etwa 20 cm.
Anschließend wurde der wie vorstehend beschrieben hergestellte mittels UV-StraMung härtbare Klarlack in einer resultierenden TrockenfilmscMchtdicke von etwa 50 μm appliziert.
Nach einer Ablüftphase von 5 Minuten bei Raumtemperatur erfolgte eine IR-BestraMung des applizierten Klarlackes. Dazu wurde die vorstehend genannte mit dem UV-Filter modifizierte UV-Blitzlampe eingesetzt. Die BestraMung erfolgte mit 20 Blitzen, die im Abstand von ca. 4 s ausgelöst wurden, bei einem Objektabstand von etwa 20 cm. Anschließend erfolgte die UV- BestraMung. Dazu wurde der UV-Filter von der UV-Blitzlampe entfernt und ein IR-Filter (Glasfilter FG 3 der Firma Schott, Größe: 50 x 50 mm2, Dicke: 2 mm) aufgesteckt. Die BestraMung erfolgte mit 20 Blitzen, die im Abstand von ca. 4 s ausgelöst wurden, bei einem Objektabstand von etwa 20 cm.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur MeMscMchtlackierung durch Auftrag einer oder mehrerer Füllerund/oder weiterer ÜberzugsmittelscMchten auf ein gegebenenfalls vorbescMchtetes Substrat und anschließend einer DecklackscMcht aus einem Basislack/Klarlackaufbau oder aus einem pigmentierten EinscMchtdecklack, wobei mindestens eine der ScMchten des MeMscMchtaufbaus aus einem mittels energiereicher StraMung -.umindest teilweise härtbaren BescMchtungsmittel erstellt wird und diese ScMcht(en) mit UV- Strahlung und LR-Strahlung bestraMt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur BestraMung mit UV- und LR-Strahlung eine UV-StraMungsquelle verwendet wird, die in ihrem Emissionsspektrum einen LR-StraMungsanteil aufweist und daß durch abwechselndes Vorschalten eines UV-Filters und eines LR-Filters und/oder abwechselndes Vorschalten und Weglassen eines UV-Filters oder eines LR-Filters vor die StraMungsquelle mindestens zwei Bestrahlungsintervalle ausgebildet werden, während derer unterschiedlich mit UV-StraMung. LR-StraMung oder gleichzeitig mit UV-Strahlung und LR-StraMung bestraMt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd UV-Filter und IR-Filter vorgeschaltet und damit BestraMungsintervalle von LR-StraMung und UV- StraMung ausgebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd ein UV-Filter vorgeschaltet und weggelassen wird, wodurch abwechselnde BestraMungsintervalle mit LR-StraMung und gleichzeitig UV-StraMung und LR-Strahlung erfolgen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd ein LR-Filter vorgeschaltet und weggelassen wird, wodurch BestraMungsintervalle mit UV-StraMung und gleichzeitig LR- und UV-StraMung ausgebildet werden.
5. erfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste BestraMungsintervall unter Vorschalten eines UV-Filters mit LR-Strahlung durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste BestraMungsintervall unter Vorschalten eines UV-Filters mit LR-StraMung durchgeführt wird, und das zweite BestraMungsintervall unter Vorschalten eines LR-Filters mit UV- StraMung durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend ein drittes BestraMungsintervall unter Vorschaltung eines UV-Filters mit LR-StraMung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine UV-StraMungsquelle verwendet, die in ihrem Emissionsspektrum einen LR- StraMungsanteil im WelleMängenbereich von 700 bis 2500 nm aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bestrahlungsintervalle mit IR-StraMung allein oder LR-Strahlung zusammen mit UV- StraMung im Bereich von 0,5 bis 30 Minuten verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das BestraMungsintervalle für die BestraMung mit UV-StraMung in der Größenordnung von einer Millisekunde bis 5 Minuten verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als UV-StraMungsquelle UV-Blitzlampen verwendet werden.
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