WO2003042307A2 - Verfahren zur herstellung farb- und effektgebender mehrschichtlackierungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung farb- und effektgebender mehrschichtlackierungen Download PDF

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WO2003042307A2
WO2003042307A2 PCT/EP2002/012569 EP0212569W WO03042307A2 WO 2003042307 A2 WO2003042307 A2 WO 2003042307A2 EP 0212569 W EP0212569 W EP 0212569W WO 03042307 A2 WO03042307 A2 WO 03042307A2
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effect
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coating
layer
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Winfried Kreis
Renate Weber
Peter Hoffmann
Janusch Owtschary
Wolfgang Duschek
Andreas RÜTHER
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Basf Coatings Ag
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    • 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
    • B05D7/574—Three layers or more the last layer being a clear coat at least some layers being let to dry at least partially before applying the next layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D5/06—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • B05D5/065—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects having colour interferences or colour shifts or opalescent looking, flip-flop, two tones
    • B05D5/066—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects having colour interferences or colour shifts or opalescent looking, flip-flop, two tones achieved by multilayers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D5/06—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • B05D5/067—Metallic effect
    • B05D5/068—Metallic effect achieved by multilayers

Definitions

  • the present invention relates to a new process for the production of coloring and effect-giving IV class coating on primed and unprimed substrates.
  • an electrically deposited electrodeposition coating as a primer, a filler coating or stone chip protection primer, a base coat and a clear coat are applied to a substrate in succession.
  • ETL electrically deposited electrodeposition coating
  • the ETL serves in particular to protect the sheet against corrosion. It is often referred to by experts as a primer.
  • the filler coating serves to cover unevenness in the surface and, due to its elasticity, ensures resistance to stone chips. If necessary, the filler paint can also serve to increase the hiding power and deepen the color of the paint.
  • the base coat contributes the colors and / or the angle-dependent optical effects. Both the brightness (amount) and the color (by wavelength-specific absorption or by interference) of the reflected light can depend on the Viewing angle vary, which is also referred to as brightness and / or color flop.
  • the clear coat serves to enhance the optical effects and to protect the paint from mechanical and chemical damage.
  • the basecoats are made from effect pigments and coating materials containing glazing pigments. Very colored basecoats that give color and effect can generally only be produced with a low hiding power. The effect pigments used make little contribution to the hiding power. Although aluminum effect pigments have good hiding power, the color tones formulated with them appear more pastel-colored.
  • tinted clearcoats ie tinted clear coatings
  • the clear lacquer as is normally used for the production of the clear lacquer as a protective layer for the basecoat, has to be varied in terms of material so that it is also able to disperse the coloring pigments well.
  • the protective function of the resulting tinted clear coat suffers from this.
  • when using such tinted clear coats in the line at Automobile series painting requires a particularly high cleaning effort when changing colors or when changing from tinted clearcoats to unpigmented clearcoats.
  • Bright red coatings which are produced on the basis of known coloring coating materials generally also have the problem of inadequate hiding power (cf. Römpp Lexikon Lacke und Druckmaschine, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, page 124). This is particularly noticeable in automotive serial painting because it is not possible to achieve opaque light red coatings in the dry layer thicknesses of 25 + 5 ⁇ m that are usually used there. As a rule, this is only possible from a dry layer thickness of more than 30 ⁇ m.
  • the substrate is filler paint or stone chip protection primer, which for economic reasons has the color gray or at best a dirty red.
  • the substrate can also be used for coatings with colors other than light red. If the color-providing coating now has inadequate hiding power, the color of the substrate shines through to the top and thus leads to a color shift in the direction of darker or lighter tones that cannot be tolerated.
  • Another possibility to solve this problem is to choose a achromatic substrate, the reflectivity of the reflectivity of the coloring coating, measured at the wavelength of the minimum absorption of the completely covering coloring coating (cf. international patent application WO 97/43052), or the maximum reflection of the completely opaque coloring coating (cf. patent applications DE 33 34 961 A1, DE 33 34 960 A1 or CA 2,052,215 A) comes as close as possible. But even with this procedure, the substrate must be selected based on a special selection rule, which on the one hand represents an additional process step and on the other hand also excludes the possibility of universal use of the substrate.
  • a third, even more unfavorable solution would be to further increase the content of the corresponding color pigments in the coloring coatings. Apart from the fact that this is uneconomical this adversely affects the property profile of the coloring coatings.
  • German patent application DE 100 27 291 A 1 discloses color and / or effect multi-layer coatings for unprimed metallic substrates based on iron, which can be produced by:
  • a powder coating suspension (powder slurry) containing at least one hydrophilic coloring and / or effect pigment is applied directly to the unprimed metallic substrate, resulting in a powder slurry layer,
  • the powder slurry layer (1) hardens physically or thermally and / or with actinic radiation, resulting in a single-layer paint and / or effect coating;
  • the coloring and / or effect single-layer coating is coated with at least one further powder slurry containing at least one hydrophilic coloring and / or effect pigment, after which the powder slurry layer (s) are cured physically, thermally and / or with actinic radiation, thereby causing a coloring and / or effect multi-layer coating results.
  • the Multi-layer painting fulfills the function of filler painting and stone chip protection primer as well as that of electro-dip painting. In addition, it is able to take on the function of solid color coating. In addition, if necessary, the coloring and effect-giving functions can be assigned to different layers, for example the color-giving function of the first powder slurry coating and the effect-giving function of the second powder slurry coating. This enables a large number of new optical effects to be realized. Problem solutions regarding the covering power of basecoats are not addressed.
  • German patent application DE 100 17 814 A 1 a method for producing an effect-giving multilayer coating is known, in which an effect-imparting basecoat is applied pneumatically in one spray pass or in several spray passes to a primed or unprimed substrate, and the resulting basecoat layer dries without curing , and a clearcoat is applied to the basecoat, after which the resulting clearcoat is cured together with the basecoat, the pneumatically generated basecoat spray cloud being set in a periodic motion relative to its spray direction and relative to the substrate.
  • the process provides effect-imparting multi-layer coatings which are essentially or completely cloud-free and of high overall optical quality.
  • a second coating layer is applied from a first color and / or effect basecoat coating agent and
  • a fourth coating layer is applied from a clear lacquer coating agent and
  • the total dry layer thickness of the. the second and third coating layers produced in the basecoat coating compositions are between 15 and 40 ⁇ m and
  • the proportion of the second coating layer is between 20 and 50% of the total dry layer thickness of the second and third coating layers.
  • Basecoat compositions whose shades come close to one another or are preferably the same are preferably used for the production of the second and third coating layers.
  • the known method is intended to provide multi-layer coatings, in particular automotive coatings, which have an overall property level comparable to the prior art, but with a reduced layer thickness of the overall coating structure.
  • the effort of coordinating the individual layers of paint with one another should be minimized and the process should be able to be carried out with as few baking steps as possible.
  • the European patent does not show whether - and if so to what extent - the known process can solve problems with the coverage of basecoats.
  • the object of the present invention is to provide a new process for the production of color and effect multi-layer coatings, which no longer has the disadvantages of the prior art, but without the use of tinted clearcoats, specially adapted substrates, high dry film thicknesses of the base coats and large amounts of pigments in the basecoats used and the exclusive use of effect pigments with high hiding power and thereby delivering multi-layer coatings that give color and effect and have high hiding power.
  • the new process should be easy to implement in line in automotive OEM painting without the need for additional investments in new and / or additional technical systems.
  • the new process is intended to provide multi-layer paint and effect coatings that are of automotive quality. According to European patent EP 0 352 298 B1, page 15, line 42, to page 17, line 14, this means that the relevant color and effect multi-layer coatings
  • the new process for producing coloring and effect-giving multi-layer coatings by applying at least two pigmented coating materials to a primed or unprimed substrate and curing the resulting pigmented layers is referred to as the “process according to the invention”.
  • the method according to the invention is based on a primed or unprimed substrate.
  • Suitable substrates are all those whose surface is not damaged by the application of heat and / or actinic radiation during the curing of the layers thereon.
  • the substrates preferably consist of metals, plastics, wood, ceramics, stone, textile, Fase ⁇ / erbunden, leather, glass, glass fibers, glass and rock wool, mineral and resin-bound building materials, such as gypsum and cement boards or roof tiles, as well as composites of these materials ,
  • the method according to the invention is not only for applications in the fields of automotive OEM painting and Automotive refinish is excellently suitable, but also comes for the coating of buildings indoors and outdoors and of doors, windows and furniture, for industrial painting, including coil coating, container coating and the impregnation and / or coating of electrical components, as well as for painting of white goods, including household appliances, boilers and radiators.
  • industrial painting it is suitable for painting practically all parts and objects for private or industrial use such as household appliances, small parts made of metal, such as screws and nuts, wheel caps, rims, packaging, or electrical components such as motor windings or transformer windings.
  • the method according to the invention is very particularly preferably used for the coating of motor vehicle bodies, in particular car bodies, and parts thereof, in particular of attachments, such as mudguards, fenders, doors, trunk lids or spoilers, which are not made of metal but of plastics, in particular fiber-reinforced plastics such as SMC, (Sheet Molded Compounds) BMC (Bulk Molded Compounds), IMG (Injection Molded Compounds) and RIMC (Reaction Injection Molded Compounds).
  • SMC Sheet Molded Compounds
  • BMC Bulk Molded Compounds
  • IMG Injection Molded Compounds
  • RIMC Reaction Injection Molded Compounds
  • primers can be used which are produced in a customary and known manner from electrocoat materials. Both anodic and cathodic electrocoat materials, but in particular cathodic electrocoat materials, are suitable for this. However, they can also have a cathodically deposited electrodeposition coating which is not thermally hardened, but is merely dried or partially hardened. The electrocoat or the electrocoat can then be used usual and known fillers or stone chip protection primers are coated. These can be cured on their own or together with the electrocoat layers and / or with the layers (A), (B) and (C).
  • non-functionalized and / or non-polar plastic surfaces these can be pretreated in a known manner, such as with a plasma or with flame, or provided with a hydro primer.
  • the coating materials used are applied with the aid of customary and known processes which are adapted to the physical form of the respective coating materials.
  • suitable processes are fluidized bed coating, spraying, knife coating, brushing, pouring, dipping, trickling or rolling.
  • Spray paints and spray application methods, in particular electrostatic spray application (ESTA) are preferably used.
  • the applied coating materials if appropriate after flashing off and drying, are cured physically, thermally, with actinic radiation or thermally and with actinic radiation, in particular UV radiation, in the customary and known manner.
  • the pigmented coating materials (A) and (B) are preferably thermal and the unpigmented coating materials (C) are thermal or hardened thermally and with actinic radiation. Curing with thermal energy and actinic radiation is known as dual-cure.
  • UV lamps Conventional and known light sources, such as UV lamps, can be used for curing with actinic radiation.
  • the thermal curing is preferably at 120 to 200, preferably 120 to 180 and in particular 120 to 160 ° C (one-component systems) or below 100, preferably below 80, preferably below 60 and in particular below 50 ° C (two- and multi-component systems).
  • the duration of the thermal curing is 1 minute to 2 hours, preferably 5 minutes to 1 hour and in particular 5 to 45 minutes.
  • a radiation dose of 10 3 to 4x10 4 , preferably 2x10 3 to 3x10 4 , preferably 3x10 3 to 2.5x10 4 and in particular 5x10 3 to 2x10 4 Jm "2 is preferably used for curing with actinic radiation.
  • the radiation intensity is 1x10 ° to 3x10 5 , preferably 2x10 ° to 2x10 5 , preferably 3x10 ° to 1, 5x10 5 and in particular 5x10 ° to 1, 2x10 5 throw 2 .
  • At least one, in particular one, pigmented coating material (A) is contained at least one, in particular an effect pigment, applied to the substrate, as a result of which the pigmented layer (s), in particular the pigmented layer, (A) results or result.
  • the pigmented coating material (A) can also contain at least one coloring pigment. It can also contain at least one other pigment.
  • the pigmented coating materials (A) are preferably one-component systems. They are preferably aqueous
  • Coating materials in particular customary and known water-based paints.
  • composition of the effect-imparting pigmented coating materials (A) is therefore not critical, but the water-based lacquers can be used, such as those from US Pat. No. 5,114,789 A, column 7, line 41, to column 8, line 33, column 11, line 24 to 50, and column 13, lines 30 to 40, European patent EP 0352298 B1, page 9, line 19, to page 12, line 38, or patent applications EP 0089497 A1, EP 0256540 A1, EP 0260 447 A.
  • the effect pigments are preferably selected from the group consisting of optically effect, fluorescent, electrically conductive and magnetically shielding pigments, in particular optically effect pigments.
  • the coloring pigments are preferably selected from the group consisting of organic and inorganic, transparent, glazing and opaque pigments.
  • the other pigments are preferably selected from the group consisting of corrosion-protecting pigments, metal powders, organic and inorganic, transparent and opaque fillers and nanoparticles.
  • suitable effect pigments are metal flake pigments such as commercially available aluminum bronzes, aluminum bronzes chromated according to DE 36 36 183 A1, and commercially available stainless steel bronzes as well as non-metallic effect pigments, such as pearlescent or interference pigments, platelet-shaped effect pigments based on iron oxide, or a shade of pink from brown has or liquid crystalline effect pigments.
  • fluorescent pigments are bis (azomethine) pigments.
  • Suitable electrically conductive pigments are titanium dioxide / tin oxide pigments.
  • magnétiqueally shielding pigments examples include pigments based on iron oxides or chromium dioxide.
  • suitable inorganic color pigments are white pigments such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone; Black pigments such as carbon black, iron-manganese black or spinel black; Colored pigments such as chromium oxide, chromium oxide hydrate green, cobalt green or ultramarine green, cobalt blue, ultramarine blue or manganese blue, ultramarine violet or cobalt and manganese violet, iron oxide red, cadmium sulfoselenide, molybdate red or ultramarine red; Iron oxide brown, mixed brown, spinel and corundum phases or chrome orange; or iron oxide yellow, nickel titanium yellow, chrome titanium yellow, cadmium sulfide, cadmium zinc sulfide, chrome yellow or bismuth vanadate.
  • white pigments such as titanium dioxide, zinc white, zinc sulfide or lithopone
  • Black pigments such as carbon black, iron-manganese black or spinel black
  • suitable organic color pigments are monoazo pigments, bisazo pigments, anthraquinone pigments, and
  • Benzimidazole pigments quinacridone pigments, quinophthalone pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, dioxazine pigments, indanthrone pigments, isoindoline pigments, isoindolinone pigments, azomethine pigments,
  • Suitable anti-corrosion pigments are iron mica or zinc salts.
  • suitable metal powders are powders made of metals and metal alloys, such as aluminum, zinc, copper, bronze or brass.
  • organic and inorganic fillers are chalk, calcium sulfates, barium sulfate, silicates such as talc, mica or kaolin, silicas, oxides such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide or organic fillers such as plastic powder, in particular made of polyamide or polyacrylonitrile.
  • silicates such as talc, mica or kaolin
  • silicas oxides such as aluminum hydroxide or magnesium hydroxide
  • organic fillers such as plastic powder, in particular made of polyamide or polyacrylonitrile.
  • Suitable transparent fillers are those based on silicon dioxide, aluminum oxide or zirconium oxide.
  • Suitable nanoparticles are selected from the group consisting of hydrophilic and hydrophobic, in particular hydrophilic, nanoparticles based on silicon dioxide, aluminum oxide, zinc oxide, Zirconium oxide and the polyacids and heteropolyacids of transition metals, preferably of molybdenum and tungsten, with a primary particle size ⁇ 50 nm, preferably 5 to 50 nm, in particular 10 to 30 nm.
  • the hydrophilic nanoparticles preferably have no matting effect.
  • Nanoparticles based on silicon dioxide are particularly preferably used, in particular hydrophilic pyrogenic silicon dioxides, the agglomerates and aggregates of which have a chain-like structure and which can be produced by flame hydrolysis of silicon tetrachloride in a detonating gas flame.
  • the pigmented coating materials (A) contain the above-described pigments in customary and known amounts.
  • the pigmented layer or layers (A) are then dried without completely curing them. Then at least one, in particular one, pigmented coating material (B) is applied to its outer surface, resulting in at least one, in particular one, pigmented layer (B).
  • the pigmented coating material (B) contains at least one glazing coloring pigment, i. H. a more or less translucent pigment.
  • suitable glazing coloring pigments are the coloring pigments in glazing form described above.
  • it can contain at least one of the effect pigments and / or other pigments described above.
  • the pigmented layer or the pigmented layers (B) are then dried without completely hardening them. Then at least one, especially one, is not on its outer surface pigmented coating material (C), in particular a clear lacquer (C), applied, resulting in at least one, in particular one, unpigmented layer (C).
  • C outer surface pigmented coating material
  • C clear lacquer
  • a non-pigmented coating material (C) is preferably a customary and known one- or two-component or multi-component clearcoat, selected from the group consisting of conventional, organic solvent-containing clearcoats, essentially or completely solvent-free aqueous clearcoats, essentially or completely solvent-free and water-free liquid clear lacquers (100% systems), essentially or completely solvent-free and water-free, solid, fine-particle powders (powder clearcoats) or essentially or completely solvent-free powder clearcoat suspensions (powder slurries), as described in patent applications, patents and publications DE 42 04518 A1 , EP 0594068 A 1, EP 0594071 A 1, EP 0594142 A 1, EP 0 604 992 A 1, EP 0 596460 A 1, WO 94/10211, WO 94/10212, WO 94/10213, WO 94/22969 or WO 92/22615, US 5,474,811 A 1, US 5,356,669 A 1 or US 5,60
  • the unpigmented layer (C) is preferably vented off in order to remove any organic and / or inorganic solvents, such as water, which is present, after which layers (A), (B) and (C) are cured together.
  • the electrocoat layers and / or the filler layers can also be cured, provided that they have not yet been cured on their own (extended wet-on-wet process).
  • the effect-giving and optionally color-imparting coatings (A) and the color-giving and optionally effect-imparting coatings (B) are preferably matched to one another in color. This means that the color tones of the two paints (A) and (B) can have different color tones, but they add up to a given mixed color. However, the coatings (A) and (B) of a similar, in particular of the same, shade are preferred.
  • FIG. 1 shows a simplified section through the CIE 1976 (L * , a *, b *) color space diagram, which is based on the color measurement system by Richard S. Hunter (“Photoelectric Tristimulus Colorimetry with Three Filters”, National Bureau of Standards Circular 429 , United States Government Printing Office, 1942, reprinted in Journal of the Optical Society of America, 32, 509-538 (1942), after which a color can be fully defined by defining its brightness, hue, and color saturation C *
  • L * corresponds to the brightness and covers the range from 0 (black) to 100 (white)
  • the color saturation C * is the square root of the sum of the squares of a * and
  • L * is measured on the vertical axis
  • a * and b * are measured as points in a right-angled coordinate system in the plane horizontal to the L * axis.
  • the color saturation C * is measured as the perpendicular distance from the L * axis to the points, determined by a * and b * .
  • the process according to the invention quickly and reliably provides multi-layer coatings with a particularly high hiding power in automotive quality that give color and effect.
  • the method according to the invention is not as restricted as the conventional methods, so that the production of color and effect multi-layer coatings with novel optical effects, if appropriate in combination with other physical effects, such as fluorescence, is carried out in a simple manner can be.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung farb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen durch Applikation mindestens zweier pigmentierter Beschichtungsstoffe auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat und Aushärten der resultierenden pigmentieren Schichten, bei dem man(I) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (A), enthaltend mindestens ein effektgebendes Pigment auf das grundierte oder ungrundierte Substrat appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (A) resultiert oder resultieren, (II) die pigmentierte(n) Schicht(en) (A) trocknet, ohne sie vollständig zu härten, (III) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (B), enthaltend mindestens ein lasierendes farbgebendes Pigment, auf die äussere Oberfläche der pigmentierten Schicht(en) (A) appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) resultiert oder resultieren, (IV) die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) trocknet, ohne sie vollständig zu härten, (III) mindestens einen nicht pigmentierten Beschichtungsstoff (C) auf die auf die äussere Oberfläche der pigmentierten Schicht(en) (B) appliziert, wodurch die nicht pigmentierte(n) Schicht(en) (C) resultiert oder resultieren, wonach man (VI) die Schichten (A), (B) und (C) gemeinsam härtet, wodurch die farb- und effektgebende Mehrschichtlackierung (A/B/C) resultiert.

Description

Verfahren zur Herstellung färb- und effektgebender IVlehrschichtlackierungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung färb- und effektgebender IVlehrschichtlackierungen auf grundierten und ungrundierten Substraten.
Färb- und/oder effektgebende IVlehrschichtlackierungen von Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere PKW-Karosserien, bestehen heute vorzugsweise aus mehreren Lackschichten, die übereinander appliziert werden und unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Beispielsweise werden nacheinander eine elektrisch abgeschiedene Elektrotauchlackierung (ETL) als Grundierung, eine Füllerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung, eine Basislackierung und eine Klarlackierung auf ein Substrat aufgebracht.
Hierbei dient die ETL insbesondere dem Korrosionsschutz des Blechs. Sie wird von der Fachwelt häufig auch als Grundierung bezeichnet.
Die Füllerlackierung dient der Abdeckung von Unebenheiten des Untergrundes und gewährt aufgrund ihrer Elastizität die Steinschlagbeständigkeit. Gegebenenfall kann die Füllerlackierung noch zur Verstärkung des Deckvermögens und zur Vertiefung des Farbtons der Lackierung dienen.
Die Basislackierung steuert die Farben und/oder die winkelabhängigen optischen Effekte bei. Dabei können sowohl die Helligkeit (Menge) als auch die Farbe (durch wellenlängenspezifische Absorption oder durch Interferenz) des reflektierten Lichts in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels variieren, was auch als Helligkeits-und/oder Farbflop bezeichnet wird.
Die Klarlackierung dient der Verstärkung der optischen Effekte und dem Schutz der Lackierung vor mechanischer und chemischer Schädigung.
Basislackierung und Klarlackierung werden häufig auch zusammenfassend als Decklackierung bezeichnet. Ergänzend wird noch auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seiten 49 und 51 , „Automobillacke" verwiesen.
In der Regel werde die Basislackierungen aus effektgebenden Pigmenten und lasierenden Pigmenten enthaltenden Beschichtungsstoffen hergestellt. Sehr farbige färb- und effektgebende Basislackierungen können im allgemeinen nur mit einem geringen Deckvermögen hergestellten werden. Die eingesetzten effektgebenden Pigmente steuern nur wenig zum Deckvermögen bei. Zwar hätten Aluminiumeffektpigmente ein gutes Deckvermögen, die damit formulierten Farbtöne wirken aber eher pastellfarben.
Um dieses Problem zu lösen, werden insbesondere bei tiefroten Farben, insbesondere tiefroten Metallicfarben, so genannte »Tinted- Klarlackierungen«, d. h. getönte Klariackierungen, verwendet. Diese bewirken eine hervorragende Farbsättigung. Nachteilig ist aber, dass der Klarlack, wie er zur Herstellung der Klarlackierung als Schutzschicht für die Basislackierung normalerweise verwendet wird, stofflich variiert werden muss, damit er auch die farbgebenden Pigmente gut zu dispergieren vermag. Hierunter leidet aber die Schutzfunktion der resultierenden getönten Klarlackierung. Außerdem muss bei der Verwendung solcher getönter Klarlacke in der Linie bei der Automobilserienlackierung ein besonders hoher Reinigungsaufwand bei Farbwechseln oder beim Wechsel von getönten Klarlacken zu nicht pigmentierten Klarlacken getrieben werden.
Hellrote Beschichtungen, die auf der Basis bekannter farbgebender Beschichtungsstoffe hergestellt werden, haben im allgemeinen ebenfalls das Problem eines ungenügenden Deckvermögens (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York,1998, Seite 124). Dies macht sich bei der Automobilserienlackierung besonders nachteilig bemerkbar, weil es nicht gelingt, deckende hellrote Beschichtungen in den dort üblicherweise verwendeten Trockenschichtdicken von 25 + 5 μm zu realisieren. In der Regel gelingt dies erst ab eine Trockenschichtdicke von mehr als 30 μm.
Dies führt zu Problemen bei der Abdeckung des Untergrundes. Bei dem Untergrund handelt es sich in den allermeisten Fällen um Füllerlackierungen oder Steinschlagschutzgrundierungen, die aus wirtschaftlichen Gründen den Farbton Grau oder günstigstenfalls ein schmutziges Rot aufweisen. Dadurch wird der Untergrund auch für Beschichtungen mit anderen Farbtönen als Hellrot verwendbar. Hat nun die farbgebende Beschichtung ein ungenügendes Deckvermögen, so scheint die Farbe des Untergrundes nach oben durch und führt so zu einer Farbverschiebung in Richtung unbunter dunkler oder heller Farbtöne, die nicht toleriert werden kann.
Wenn auf der hellroten Automobilserienlackierung eine Reparaturlackierung aufgebracht wird, so erscheint die Reparaturlackierung in einem kräftigeren helleren Rot als die Erstlackierung, weil in diesem Fall die Erstlackierung nach oben durchscheint. Dieses Problem existiert auch bei farbgebenden Beschichtungen mit Farbtönen, die sich von Rot über Orange bis nach Gelb oder von Rot bis Violett erstrecken.
Und dieses Problem zu lösen, kann man einen Untergrund verwenden, dessen Farbton demjenigen der farbgebenden Beschichtungen möglichst ähnlich ist. Hierdurch verliert man allerdings die Möglichkeit, den Untergrund universell zu nutzen, da für jeden kritischen Farbton ein spezieller Untergrund eingesetzt werden muss. Auch müssen dann, um dem Farbton der farbgebenden Beschichtungen ausreichend gut zutreffen, insbesondere bei Rot die gleichen, oft sehr hochwertigen und teuren organischen Pigmente verwendet werden, die auch in der farbgebenden Beschichtung vorliegen. Häufig verbietet sich diese Lösung aber aus wirtschaftlichen Gründen von selbst.
Eine andere Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, einen unbunten Untergrund zu wählen, dessen Reflektivität der Reflektivität der farbgebenden Beschichtung, gemessen bei der Wellenlänge der minimalen Absorption der vollständig deckenden farbgebenden Beschichtung (vgl. die internationale Patentanmeldung WO 97/43052), oder der maximalen Reflexion der vollständig deckenden farbgebenden Beschichtung (vgl. die Patentanmeldungen DE 33 34 961 A 1 , DE 33 34 960 A 1 oder CA 2,052,215 A) möglichst nahe kommt. Aber auch bei dieser Vorgehensweise muss der Untergrund anhand einer speziellen Auswahlregel ausgewählt werden, was zum einen einen zusätzlichen Verfahrensschritt darstellt und zum anderen die Möglichkeit der universellen Verwendung des Untergrundes ebenfalls ausschließt.
Eine dritte, noch ungünstigere Lösung wäre, den Gehalt an den entsprechenden Farbpigmenten in den farbgebenden Beschichtungen weiter zu erhöhen. Abgesehen davon, dass dies unwirtschaftlich ist, wird das Eigenschaftsprofil der farbgebenden Beschichtungen hierdurch nachteilig beeinflusst.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 100 27 291 A 1 sind farb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierungen für ungrundierte metallische Substrate auf der Basis von Eisen bekannt, die herstellbar sind, indem man
(1) eine Pulverlacksuspension (Pulverslurry), enthaltend mindestens ein hydrophiles Färb- und/oder Effektpigment, direkt auf das ungrundierte metallische Substrat appliziert, wodurch eine Pulverslurryschicht resultiert,
(2) die Pulverslurryschicht (1) physikalisch oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtet, wodurch eine färb- und/oder effektgebende Einschichtlackierung resultiert;
wonach man
(2) die färb- und/oder effektgebende Einschichtlackierung mit mindestens einer weiteren Pulverslurry, enthaltend mindestens ein hydrophiles Färb- und/oder Effektpigment, beschichtet, wonach man die Pulverslurryschicht(en) physikalisch, thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtet, wodurch eine färb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierung resultiert.
Die bekannte Mehrschichtlackierung haftet gut auf den ungrundierten
Substraten und genügt außerdem auch den gehobenen Ansprüchen des
Marktes, wobei die Verteilung der Färb- und/oder Effektpigmente in der Matrix der Mehrschichtlackierungen gleichmäßig ist. Die Mehrschichtlackierung erfüllt sowohl die Funktion der Füllerlackierung und Steinschlagschutzgrundierung als auch die der Elektrotauchlackierung. Außerdem vermag sie die Funktion der Unidecklackierung zu übernehmen. Darüber hinaus können, falls erforderlich die färb- und effektgebenden Funktionen verschiedenen Schichten zugeordnet werden, beispielsweise der ersten Pulverslurrylackierung die farbgebende Funktion und der zweiten Pulverslurrylackierung die effektgebende Funktion. Hierdurch lassen sich eine große Anzahl neuartiger optischer Effekte realisieren. Problemlösungen betreffend das Deckvermögen von Basislackierungen werden nicht angesprochen.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 100 17 814 A 1 ist einen Verfahren zur Herstellung einer effektgebenden Mehrschichtlackierung bekannten, bei dem man einen effektgebenden Basislack in einem Spritzgang oder in mehreren Spritzgängen auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat pneumatisch appliziert, die resultierende Basislackschicht trocknet, ohne sie auszuhärten, und einen Klarlack auf die Basislackschicht appliziert, wonach man die resultierende Klarlackschicht gemeinsam mit der Basislackschicht aushärtet, wobei die pneumatisch erzeugte Basislackspruhstrahlwolke relativ zu ihrer Sprührichtung und relativ zum Substrat in eine periodische Bewegung versetzt wird.
Das Verfahren liefert ohne Zugabe von Aerosil-, Talkum-, Weiß- oder Mattierungspasten zu den effektgebenden Basislacken effektgebende Mehrschichtlackierungen, die im wesentlichen oder völlig wolkenfrei und von hoher optischer Gesamtqualität sind.
Aus dem europäischen Patent EP 0 817 684 B 1 ist ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung von elektrisch leitfähigen Substraten durch elektrophoretische Abscheidung einer ersten Überzugsschicht aus einem elektrophoretisch abscheidbaren wäßrigen Überzugsmittel und anschließenden Auftrag weiterer Überzugsschichten bekannt, bei dem
1. auf die durch elektrophoretische Abscheidung erhaltene erste Überzugsschicht nass-in-nass
2. eine zweite Überzugsschicht aus einem ersten färb- und/oder effektgebenden Basislacküberzugsmittel aufgetragen wird und
3. die so erhaltene erste und zweite Überzugsschicht gemeinsam eingebrannt werden, worauf
4. eine dritte Überzugsschicht aus einem zweiten färb- und/oder effektgebenden Basislacküberzugsmittel aufgetragen und darauf
5. eine vierte Überzugsschicht aus einem Klarlacküberzugsmittel aufgetragen und
6. die dritte und vierte Überzugsschicht gemeinsam eingebrannt werden, wobei
7. die Gesamttrockenschichtdicke der aus. den Basislacküberzugsmitteln erzeugten zweiten und dritten Überzugsschicht zwischen 15 und 40 μm liegt und
8. der Anteil der zweite Überzugsschicht zwischen 20 und 50% der Gesamttrockenschichtdicke von zweiter und dritter Überzugsschicht beträgt. Vorzugsweise werden für die Herstellung der zweiten und dritten Überzugsschicht Basislacküberzugsmittel verwendet, deren Farbtöne einander nahe kommen oder bevorzugt gleich sind.
Das bekannte Verfahren soll Mehrschichtlackierungen, insbesondere von Kraftfahrzeuglackierungen, liefern, die ein dem Stand der Technik vergleichbares Gesamteigenschaftsniveau bei jedoch verringerter Schichtdicke des Gesamtlackaufbaus aufweisen. Dabei soll der Aufwand der Abstimmung der einzelnen Lackschichteh untereinander minimiert werden und das Verfahren soll mit möglichst wenigen Einbrennschritten durchführbar sein. Ob - und wenn ja, inwieweit - das bekannte Verfahren Probleme des Deckvermögens von Basislackierungen zu lösen vermag, geht aus dem europäischen Patent nicht hervor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung von färb- und effektgebenden Mehrschichtlackierungen bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern ohne Verwendung von getönten Klarlacken, speziell angepassten Untergründen, hohen Trockenschichtdicken der Basislackierungen und hohen Mengen an Pigmenten in den eingesetzten Basislacken sowie der ausschließlichen Verwendung von Effektpigmenten mit hohem Deckvermögen auskommt und dabei färb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen liefert, die ein hohes Deckvermögen haben. Außerdem soll sich das neue Verfahren leicht in der Linie bei der Automobilserienlackierung realisieren lassen, ohne dass dabei zusätzliche Investitionen in neue und/oder zusätzliche technische Anlagen notwendig werden. Nicht zuletzt soll das neue Verfahren färb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen liefern, die Automobilqualität haben. Gemäß dem europäischen Patent EP 0 352 298 B 1 , Seite 15, Zeile 42, bis Seite 17, Zeile 14, bedeutet dies, dass die betreffenden färb- und effektgebenden Mehrschichtlackierungen
(I) einen hohen Glanz, (2) eine hohe Abbildungsunterscheidbarkeit
(3) ein hohes und gleichmäßiges Deckvermögen,
(4) eine einheitliche Trockenschichtdicke,
(5) eine hohe Benzinbeständigkeit,
(6) eine hohe Lösemittelbeständigkeit, (7) eine hohe Säurebeständigkeit,
(8) eine hohe Härte,
(9) eine hohe Abriebfestigkeit,
(10) eine hohe Kratzfestigkeit,
(I I) eine hohe Schlagfestigkeit, (12) eine hohe Zwischenschichthaftung und Haftung auf dem Substrat und (13) eine hohe Witterungsstabilität und UV-Beständigkeit
aufweisen müssen.
Demgemäß wurde das neue Verfahren zur Herstellung färb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen durch Applikation mindestens zweier pigmentierter Beschichtungsstoffe auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat und Aushärten der resultierenden pigmentieren Schichten gefunden, bei dem man
(I) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (A), enthaltend mindestens ein effektgebendes Pigment auf das grundierte oder ungrundierte Substrat appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (A) resultiert oder resultieren, (II) die pigmentierte(n) Schichten) (A) trocknet, ohne sie vollständig zu härten,
(III) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (B), enthaltend mindestens ein lasierendes farbgebendes Pigment, auf die äußere
Oberfläche der pigmentierten Schicht(en) (A) appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) resultiert oder resultieren,
(IV) die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) trocknet, ohne sie vollständig zu härten,
(V) mindestens einen nicht pigmentierten Beschichtungsstoff (C) auf die auf die äußere Oberfläche der pigmentierten Schicht(en) (B) appliziert, wodurch die nicht pigmentierte(n) Schicht(en) (C) resultiert oder resultieren, wonach man
(VI) die Schichten (A), (B) und (C) gemeinsam härtet, wodurch die farb- und effektgebende Mehrschichtlackierung (A/B/C) resultiert.
Im folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung färb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen durch Applikation mindestens zweier pigmentierter Beschichtungsstoffe auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat und Aushärten der resultierenden pigmentieren Schichten als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundelag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden konnte. Insbesondere war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Verfahren ohne die Verwendung von getönten Klarlacken, speziell angepassten Untergründen, hohen Trockenschichtdicken der Basislackierungen und/oder von hohen Mengen an Pigmenten in den eingesetzten Basislacken auskam und dabei farb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen mit Automobilqualität lieferte, die ein hohes Deckvermögen hatten. Außerdem ließ sich das neue Verfahren leicht in der Linie bei der Automobilserienlackierung realisieren, ohne dass dabei zusätzliche Investitionen in neue und/oder zusätzliche technische Anlagen notwendig wurden. Vor allem war es überraschend, dass es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr notwendig war, pigmentierte Beschichtungsstoffe (A) einzusetzen, die notwendigerweise nur Aluminiumeffektpigmente enthielten, um das notwendige Deckvermögen einzustellen. Noch mehr überraschte, dass es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr notwendig war, pigmentierte Beschichtungsstoffe (B) zu verwenden, die ausschließlich deckende Pigmente enthielten, um das notwendige Deckvermögen einzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von einem grundierten oder ungrundierten Substrat.
Als Substrate kommen all die in Betracht, deren Oberfläche durch die Anwendung von Hitze und/oder aktinischer Strahlung bei der Härtung der hierauf befindlichen Schichten nicht geschädigt wird. Vorzugsweise bestehen die Substrate aus Metallen, Kunststoffen, Holz, Keramik, Stein, Textil, Faseπ/erbunden, Leder, Glas, Glasfasern, Glas- und Steinwolle, mineral- und harzgebundene Baustoffen, wie Gips- und Zementplatten oder Dachziegel, sowie Verbunden dieser Materialien.
Demnach ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für Anwendungen auf den Gebieten der Kraftfahrzeugserienlackierung und Kraftfahrzeugreparaturlackierungen hervorragend geeignet, sondern kommt auch für die Beschichtung von Bauwerken im Innen- und Außenbereich und von Türen, Fenstern und Möbeln, für die industrielle Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating und die Imprägnierung und/oder Beschichtung elektrotechnischer Bauteile, sowie für die Lackierung von weißer Ware, inclusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren, in Betracht. Im Rahmen der industriellen Lackierungen eignet es sich für die Lackierung praktisch aller Teile und Gegenstände für den privaten oder industriellen Gebrauch wie Haushaltsgeräte, Kleinteile aus Metall, wie Schrauben und Muttern, Radkappen, Felgen, Emballagen, oder elektrotechnische Bauteile, wie Motorwicklungen oder Transformatorwicklungen.
Ganz besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren für die Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere PKW- Karosserien, und Teilen hiervon verwendet, insbesondere von Anbauteilen, wie Schutzbleche, Kotflügel, Türen, Kofferraumdeckel oder Spoiler, die nicht aus Metall, sondern aus Kunststoffen, insbesondere faserverstärkten Kunststoffen, wie SMC, (Sheet Molded Compounds) BMC (Bulk Moulded Compounds), IMG (Injection Moulded Compounds) und RIMC (Reaction Injection Moulded Compounds), hergestellt werden.
Im Falle elektrisch leitfähiger Substrate können Grundierungen verwendet werden, die in üblicher und bekannter Weise aus Elektrotauchlacken hergestellt werden. Hierfür kommen sowohl anodische als auch kathodische Elektrotauchlacke, insbesondere aber kathodische Elektrotauchlacke, in Betracht. Sie können aber auch eine kathodisch abgeschiedene Elektrotauchlackschicht aufweisen, die nicht thermisch gehärtet, sondern lediglich getrocknet oder partiell gehärtet ist. Die Elektrotauchlackierung oder die Elektrotauchlackschicht können dann mit üblichen und bekannten Füllern oder Steinschlagschutzgrundierungen beschichtet werden. Diese können für sich alleine oder gemeinsam mit den Elektrotauchlackschichten und/oder mit den Schichten (A), (B) und (C) gehärtet werden.
Im Falle von Substraten aus Aluminium wird eine übliche und bekannte, durch anodische Oxidation hergestellte Schicht aus Aluminiumoxid als Grundierung verwendet.
Im Falle von nichtfunktionalisierten und/oder unpolaren Kunststoffoberflächen können diese in bekannter Weise einer Vorbehandlung, wie mit einem Plasma oder mit Beflammen, unterzogen oder mit einer Hydrogrundierung versehen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die eingesetzten Beschichtungsstoffe mit Hilfe üblicher und bekannter Verfahren, die an die physikalische Form des jeweiligen Beschichtungsstoffen angepasst sind, appliziert. Beispiele geeigneter Verfahren sind Wirbelbettbeschichten, Spritzen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln oder Walzen. Bevorzugt werden Spritzlacke und Spritzapplikationsverfahren, insbesondere die elektrostatische Spritzapplikation (ESTA), angewandt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die applizierten Beschichtungsstoffe, gegebenenfalls nach dem Ablüften und dem Trocknen, je nach dem in üblicher und bekannter Weise physikalisch, thermisch, mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, gehärtet.
Vorzugsweise werden die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) thermisch und die nicht pigmentierten Beschichtungsstoffe (C) thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung gehärtet. Die Härtung mit Wärmeenergie und aktinischer Strahlung wird bekanntermaßen als Dual- Cure-bezeichnet.
Für die thermische Härtung können übliche und bekannte Vorrichtungen, wie Umluftöfen oder Heizstrahler, verwendet werden.
Für die Härtung mit aktinischer Strahlung können übliche und bekannte Lichtquellen, wie UV-Strahler, eingesetzt werden.
Je nach dem, ob es sich bei den eingesetzten Beschichtungsstoffen um Einkomponentensysteme oder Zwei- oder Mehrkomponentensystem, bei denen die Vernetzungsmittel und die Bindemittel bis zur Verwendung getrennt voneinander gelagert werden, handelt, wird die thermische Härtung vorzugsweise bei 120 bis 200, bevorzugt 120 bis 180 und insbesondere 120 bis 160 °C (Einkomponentensysteme) oder unter 100, vorzugsweise unter 80 bevorzugt unter 60 und insbesondere unter 50 °C (Zwei- und Mehrkomponentensysteme) durchgeführt. Im allgemeinen liegt die Dauer der thermischen Härtung bei 1 Minute bis 2 Stunden, vorzugsweise 5 Minuten bis 1 Stunde und insbesondere 5 bis 45 Minuten.
Vorzugsweise wird bei der Härtung mit aktinischer Strahlung eine Strahlendosis von 103 bis 4x104, vorzugsweise 2x103 bis 3x104, bevorzugt 3x103 bis 2,5x104 und insbesondere 5x103 bis 2x104 Jm"2 eingesetzt. Dabei liegt die Strahlenintensität bei 1x10° bis 3x105, vorzugsweise 2x10° bis 2x105, bevorzugt 3x10° bis 1 ,5x105 und insbesondere 5x10° bis 1 , 2x105 Wirf2.
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren wird mindestens ein, insbesondere ein, pigmentierter Beschichtungsstoff (A), enthaltend mindestens ein, insbesondere ein effektgebendes Pigment, auf das Substrat appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schichten), insbesondere die pigmentierte Schicht, (A) resultiert oder resultieren.
Der pigmentierte Beschichtungsstoff (A) kann außerdem noch mindestens ein farbgebendes Pigment enthalten. Darüber hinaus kann er mindestens ein sonstiges Pigment enthalten.
Vorzugsweise sind die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) Einkomponentensysteme. Bevorzugt sind sie wässrige
Beschichtungsstoffe, insbesondere übliche und bekannte Wasserbasislacke.
Die Zusammensetzung der effektgebende pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) ist demnach nicht kritisch, sondern es können die Wasserbasislacke verwendet werden, wie sie aus dem amerikanischen Patent US 5,114,789 A, Spalte 7, Zeile 41, bis Spalte 8, Zeile 33, Spalte 11, Zeilen 24 bis 50, und Spalte 13, Zeilen 30 bis 40, dem europäischen Patent EP 0352298 B 1, Seite 9, Zeile 19, bis Seite 12, Zeile 38, oder den Patentanmeldungen EP 0089497 A 1 , EP 0256540 A 1 , EP 0260 447 A 1, EP 0297576 A 1, WO 96/12747, EP 0523610 A 1, EP 0228 003 A 1, EP 0397806 A 1, EP 0574417 A 1, EP 0531510 A 1, EP 0 581211 A1.EP0708788A1, EP 0593454 A 1, DE 4328092 A 1, EP 0299148 A 1, EP 0394737 A 1, EP 0590484 A 1, EP 0234362 A 1, EP 0234361 A 1, EP 0543817 A 1, WO 95/14721, EP 0521928 A 1, EP 0522420 A 1, EP 0522419 A 1, EP 0649865 A 1, EP 0536712 A 1, EP 0596460 A1, EP 0596461 A1, EP 0584818 A 1, EP 0669356 A 1, EP 0634431 A 1, EP 0678536 A 1, EP 0354261 A 1, EP 0424 705 A 1 , WO 97/49745, WO 97/49747, EP 0401565 A 1 , EP 0496205 A 1, EP 0358979 A 1, EP 469389 A 1, DE 2446442 A 1, DE 3409080 A 1 , DE 195 47 944 A 1 , DE 197 41 554 A 1 oder EP 0 817 684, Spalte 5, Zeilen 31 bis 45, bekannt sind.
Vorzugsweise werden die effektgebenden Pigmente aus der Gruppe, bestehend aus optisch effektgebenden, fluoreszierenden, elektrisch leitfähigen und magnetisch abschirmenden Pigmenten, insbesondere optisch effektgebenden Pigmente, ausgewählt.
Vorzugsweise werden die farbgebenden Pigmente aus der Gruppe, bestehend aus organischen und anorganischen, transparenten, lasierenden und opaken Pigmenten, ausgewählt.
Vorzugsweise werden die sonstigen Pigmente aus der Gruppe, bestehend aus korrosionsschützenden Pigmenten, Metall pulvern, organischen und anorganischen, transparenten und opaken Füllstoffen und Nanopartikeln, ausgewählt.
Beispiele geeigneter Effektpigmente sind Metallplättchenpigmente wie handelsübliche Aluminiumbronzen, gemäß DE 36 36 183 A 1 chromatierte Aluminiumbronzen, und handelsübliche Edelstahlbronzen sowie nichtmetallische Effektpigmente, wie zum Beispiel Perlglanz- bzw. Interferenzpigmente, plättchenförmige Effektpigmente auf der Basis von Eisenoxid, das einen Farbton von Rosa bis Braunrot aufweist oder flüssigkristalline Effektpigmente. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 176, »Effektpigmente« und Seiten 380 und 381 »Metalloxid-Glimmer- Pigmente« bis »Metallpigmente«, und die Patentanmeldungen und Patente DE 36 36 156 A 1 , DE 37 18 446 A 1 , DE 37 19 804 A 1 , DE 39 30 601 A 1 , EP 0 068 311 A 1 , EP 0 264 843 A 1 , EP 0 265 820 A 1 , EP 0 283 852 A 1 , EP 0 293 746 A 1 , EP 0 417 567 A 1, US 4,828,826 A oder US 5,244,649 A verwiesen.
Beispiele für fluoreszierende Pigmente (Tagesleuchtpigmente) sind Bis(azomethin)-Pigmente.
Beispiele für geeignete elektrisch leitfähige Pigmente sind Titandioxid/Zinnoxid-Pigmente.
Beispiele für magnetisch abschirmende Pigmente sind Pigmente auf der Basis von Eisenoxiden oder Chromdioxid.
Beispiele für geeignete anorganische farbgebende Pigmente sind Weißpigmente wie Titandioxid, Zinkweiß, Zinksulfid oder Lithopone; Schwarzpigmente wie Ruß, Eisen-Mangan-Schwarz oder Spinellschwarz; Buntpigmente wie Chromoxid, Chromoxidhydratgrün, Kobaltgrün oder Ultramaringrün, Kobaltblau, Ultramarinblau oder Manganblau, Ultramarin violett oder Kobalt- und Manganviolett, Eisenoxidrot, Cadmiumsulfoselenid, Molybdatrot oder Ultramarinrot; Eisenoxidbraun, Mischbraun, Spinell- und Korundphasen oder Chromorange; oder Eisenoxidgelb, Nickeltitangelb, Chromtitangelb, Cadmiumsulfid, Cadmiumzinksulfid, Chromgelb oder Bismutvanadat.
Beispiele für geeignete organische farbgebende Pigmente sind Monoazopigmente, Bisazopigmente, Anthrachinonpigmente,
Benzimidazolpigmente, Chinacridonpigmente, Chinophthalonpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente, Dioxazinpigmente, Indanthronpigmente, Isoindolinpigmente, Isoindolinonpigmente, Azomethinpigmente,
Thioindigopigmente, Metallkomplexpigmente, Perinonpigmente, Perylenpigmente, Phthalocyaninpigmente oder Anilinschwarz. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 180 und 181 , »Eisenblau-Pigmente« bis »Eisenoxidschwarz«, Seiten 451 bis 453 »Pigmente« bis
»Pigmentvolumenkonzentration«, Seite 563 »Thioindigo-Pigmente«, Seite 567 »Titandioxid-Pigmente«, Seiten 400 und 467, »Natürlich vorkommende Pigmente«, Seite 459 »Polycyclische Pigmente«, Seite 52, »Azomethin-Pigmente«, »Azopigmente«, und Seite 379, »Metallkomplex- Pigmente«, verwiesen.
Beispiele für geeignete korrosionsschützende Pigmente sind Eisenglimmer oder Zinksalze.
Beispiele für geeignete Metallpulver sind Pulver aus Metallen und Metallegierungen, wie Aluminium, Zink, Kupfer, Bronze oder Messing.
Beispiele geeigneter organischer und anorganischer Füllstoffe sind Kreide, Calciumsulfate, Bariumsulfat, Silikate wie Talkum, Glimmer oder Kaolin, Kieselsäuren, Oxide wie Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid oder organische Füllstoffe wie Kunststoffpulver, insbesondere aus Polyamid oder Polyacrylnitril. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 250 ff., »Füllstoffe«, verwiesen.
Beispiele geeigneter transparenter Füllstoffe sind solche auf der Basis von Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid.
Geeignete Nanopartikel werden ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus hydrophilen und hydrophoben, insbesondere hydrophilen, Nanopartikeln auf der Basis von Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid und der Polysäuren und Heteropolysäuren von Übergangsmetallen, vorzugsweise von Molybdän und Wolfram, mit einer Primärpartikelgröße < 50 nm, bevorzugt 5 bis 50 nm, insbesondere 10 bis 30 nm. Vorzugsweise haben die hydrophilen Nanopartikel keinen Mattierungseffekt. Besonders bevorzugt werden Nanopartikel auf der Basis von Siliziumdioxid verwendet, insbesondere hydrophile pyrogene Siliziumdioxide, deren Agglomerate und Aggregate eine kettenförmige Struktur haben und die durch die Flammenhydrolyse von Siliziumtetrachlorid in einer Knallgasflamme herstellbar sind.
Die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) enthalten die vorstehend beschriebenen Pigmente üblichen und bekannten Mengen.
Im Anschluss daran trocknet man die pigmentierte Schicht oder die pigmentierten Schichten (A), ohne sie dabei vollständig auszuhärten. Hiernach wird auf ihre äußere Oberfläche mindestens ein, insbesondere ein, pigmentierter Beschichtungsstoff (B) appliziert, wodurch mindestens eine, insbesondere eine, pigmentierte Schicht (B) resultiert.
Der pigmentierte Beschichtungsstoff (B) enthält mindestens ein lasierendes farbgebendes Pigment, d. h. ein mehr oder weniger durchscheinendes Pigment. Beispiele geeigneter lasierender farbgebender Pigmente sind die vorstehend beschriebenen farbgebenden Pigmente in lasierender Form. Darüber hinaus kann er mindestens eines der vorstehend beschriebenen effektgebenden Pigmente und/oder sonstigen Pigmente enthalten.
Im Anschluss daran trocknet man die pigmentierte - Schicht oder die pigmentierten Schichten (B), ohne sie vollständig zu härten. Danach wird auf ihre äußere Oberfläche mindestens ein, insbesondere ein, nicht pigmentierter Beschichtungsstoff (C), insbesondere ein Klarlack (C), appliziert, wodurch mindestens eine, insbesondere eine, nicht pigmentierte Schicht (C) resultiert.
Als nicht pigmentierter Beschichtungsstoff (C) wird vorzugsweise ein üblicher und bekannter Ein- oder Zwei- oder Mehrkomponentenklarlack, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus, konventionellen, organischen Lösemittel enthaltenden Klarlacken, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien wässrige Klarlacken, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien und wasserfreien flüssigen Klarlacken (100%-Systeme), im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien und wasserfreien, festen, feinteiligen Pulvern (Pulverklarlacke) oder im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien Pulverklarlacksuspensionen (Pulverslurries), wie sie aus den Patentanmeldungen, Patentschriften und Veröffentlichungen DE 42 04518 A 1, EP 0594068 A 1, EP 0594071 A 1, EP 0594142 A 1, EP 0 604 992 A 1, EP 0 596460 A 1, WO 94/10211, WO 94/10212, WO 94/10213, WO 94/22969 oder WO 92/22615, US 5,474,811 A 1, US 5,356,669 A 1 oder US 5,605,965 A 1, DE 4222194 A 1, der Produkt- Information der Firma BASF Lacke + Farben AG, „Pulverlacke", 1990, der Firmenschrift von BASF Coatings AG „Pulverlacke, Pulverlacke für industrielle Anwendungen", Januar 2000, US 4,268,542 A 1, DE 19540 977 A 1, DE 19518392 A 1, DE 19617086 A 1, DE-A-19613547, DE 19652813 A 1, DE 19814471 A 1, EP 0928800 A 1, EP 0636669 A 1, EP 0410242 A 1, EP 0783534 A 1, EP 0650978 A 1, EP 0650979 A 1, EP 0650985 A 1, EP 0540884 A 1, EP 0568967 A 1, EP 0054505 A1, EP 0002866 A1, DE 19709467 A1, DE 4203278 A1, DE 3316 593 A 1, DE 3836370 A 1, DE 2436186 A 1, DE 2003579 B 1, WO 97/46549, WO 99/14254, US 5,824,373 A 1, US 4,675,234 A 1, US 4,634,602 A 1, US 4,424,252 A 1, US 4,208,313 A 1, US 4,163,810 A 1, US 4,129,488 A1, US 4,064,161 A 1, US 3,974,303 A 1, EP 0844286 A 1 , DE 43 03 570 A 1 , DE 34 07 087 A 1 , DE 40 11 045 A 1, DE 40 25 215 A 1 , DE 38 28 098 A 1 , DE 40 20 316 A 1 oder DE 41 22 743 A 1 bekannt sind, verwendet.
Vorzugsweise lüftet man die nicht pigmentierte Schicht (C) ab, um ggf. vorhandene organische und/oder anorganische Lösemittel, wie Wasser, zu entfernen, wonach man die Schichten (A), (B) und (C) gemeinsam härtet. Dabei können auch noch die Elektrotauchlackschichten und/oder die Füllerschichten mitgehärtet werden, sofern diese noch nicht für sich alleine gehärtet worden sind (erweitertes Nass-in-nass-Verfahren).
Durch die gemeinsame Härtung resultiert die färb- und effektgebende Mehrschichtlackierung (A B/C)
Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgem ßen Verfahren die effektgebenden und gegebenenfalls farbgebenden Lackierungen (A) und die farbgebenden und gegebenenfalls effektgebenden Lackierungen (B) im Farbton aneinander angepasst. Dies bedeutet, dass die Farbtöne der beiden Lackierungen (A) und (B) unterschiedliche Farbtöne aufweisen können, die sich aber zu einer vorgegebenen Mischfarbe addieren. Bevorzugt sind aber die Lackierungen (A) und (B) von ähnlichem, insbesondere von gleichem, Farbton.
Die Farbtöne der Lackierungen (A) und (B) werden als ähnlich angesehen, wenn sie im selben Quadranten des Farbrades liegen, das den horizontalen Schnitt durch das CIE 1976 (L*,a*,b*)-Farbenraum-Diagramm bei L* = 0 darstellt. Sie werden als gleich angesehen, wenn sie im selben Quadranten im wesentlichen oder genau an derselben Stelle liegen. Farbtöne können durch Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 definiert werden.
Figur 1 zeigt einen vereinfachten Schnitt durch das CIE 1976 (L*,a*,b*)- Farbenraum-Diagramm, das auf dem Farbmessungssystem von Richard S. Hunter (»Photoelectric Tristimulus Colorimetry with Three Filters«, National Bureau of Standards Circular 429, United States Government Printing Office, 1942, reprinted in Journal of the Optical Society of America, 32, 509-538 (1942). Danach kann eine Farbe vollständig durch die Definition ihrer Helligkeit, ihres Farbtons und ihrer Farbsättigung C* definiert werden. In diesem System entspricht L* der Helligkeit und umfasst den Bereich von 0 (Schwarz) bis 100 (Weiß). Der Farbton wird durch die Werte von a* und b* beschrieben, wobei a* den roten Tönen (a* = positiv), a* den grünen Tönen (a*= negativ), b* den gelben Tönen (b* = positiv) und b* den blauen Tönen (b* = negativ) entspricht. Die Farbsättigung C* ist die Quadratswurzel der Summe der Quadrate von a* und b*.
In der Figur 1 wird der Wert von L* auf der vertikalen Achse gemessen, während a* und b* als Punkte in einem rechtwinkligen Koordinatensystem in der Ebene horizontal zur L*-Achse gemessen werden. Die Farbsättigung C* wird gemessen als senkrechter Abstand zur L*-Achse bis zu den Punkten, bestimmt durch a* und b*.
Figur 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch das CIE 1976 (L*,a*,b*)- Farbenraum-Diagramm bei konstantem L*, hier L* = 0. Die üblichen Namen der Farben, wie sie von einem Beobachter wahrgenommen werden, finden sich an der Peripherie des Farbrades (vgl. hierzu auch das europäische Patent EP 0 736 073 B 1 , Seite 3, Zeilen 15 bis 40, oder Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, »L*, a*, b*-Farbenraum«, Seite 345, und »CIELAB- Farbabstandsformel«, »CIE-Normfarbtafel«, Seiten 114 bis 116«).
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert rasch und zuverlässig färb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen mit besonders hohem Deckvermögen in Automobilqualität. Das erfindungsgemäße Verfahren ist, was die eingesetzten effektgebenden und farbgebenden Pigmente betrifft, nicht so eingeschränkt wie die herkömmlichen Verfahren, sodass die Herstellung von färb- und effektgebenden Mehrschichtlackierungen mit neuartigen optischen Effekten gegebenenfalls in Kombination mit sonstigen physikalischen Effekten, wie Fluoreszenz, in einfacher Weise realisiert werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung färb- und effektgebender
Mehrschichtlackierungen durch Applikation mindestens zweier pigmentierter Beschichtungsstoffe auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat und Aushärten der resultierenden pigmentieren Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass man
(I) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (A), enthaltend mindestens ein effektgebendes Pigment auf das grundierte oder ungrundierte Substrat appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (A) resultiert oder resultieren,
(II) die pigmentierte(n) Schicht(en) (A) trocknet, ohne sie vollständig zu härten,
(III) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (B), enthaltend mindestens ein lasierendes farbgebendes Pigment, auf die äußere Oberfläche der pigmentierten Schicht(en) (A) appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) resultiert oder resultieren,
(IV) die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) trocknet, ohne sie vollständig zu härten,
(V) mindestens einen nicht pigmentierten Beschichtungsstoff (C) auf die auf die äußere Oberfläche der pigmentierten Schichten) (B) appliziert, wodurch die nicht pigmentierte(n) Schicht(en) (C) resultiert oder resultieren, wonach man
(VI) die Schichten (A), (B) und (C) gemeinsam härtet, wodurch die färb- und effektgebende Mehrschichtlackierung (A B/C) resultiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsstoff (A) mindestens ein farbgebendes Pigment enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsstoff (B) mindestens ein effektgebendes Pigment enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die effektgebende(n) und gegebenenfalls farbgebende(n) Lackierung(en) (A) und die farbgebende(n) und gegebenenfalls effektgebende(n) Lackierung(en) (B) im Farbton aneinander angepasst sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet die effektgebende(n) und gegebenenfalls farbgebende(n) Lackierung(en) (A) und die farbgebende(n) und gegebenenfalls effektgebende(n) Lackierung(en) (B) Farbtöne aufweisen, die im selben Quadranten des Farbrades liegen, das den horizontalen Schnitt durch das CIE 1976 (L*,a*,b*)-Farbenraum-Diagramm bei L* = 0 darstellt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die effektgebende(n) und gegebenenfalls farbgebende(n) Lackierung(en) (A) und die farbgebende(n) und gegebenenfalls effektgebende(n) Lackierung(en) (B) den gleichen Farbton haben.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) wässrige Beschichtungsstoffe sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) thermisch härtbar sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,dadurch gekennzeichnet, dass die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) Einkomponentensysteme sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht pigmentierten Beschichtungsstoffe (C) konventionelle, organische Lösemittel enthaltende Klarlacke, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie wässrige Klarlacke, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie und wasserfreie flüssige Klarlacke (100%-Systeme), im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie und wasserfreie, feste, feinteilige Pulver (Pulverklarlacke) oder im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie
Pulverklarlacksuspensionen (Pulverslurries) sind.
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