WO2005016557A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten bunter und unbunter substrate mit einer transparenten beschichtung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beschichten bunter und unbunter substrate mit einer transparenten beschichtung Download PDF

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WO2005016557A1
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actinic radiation
coating
layer
coated
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Hubert Baumgart
Gudrun Wiemann
Wolfgang Duschek
Andreas Janssen
Christian Bornemann
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BASF Coatings GmbH
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    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
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    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/56—Three layers or more
    • B05D7/57—Three layers or more the last layer being a clear coat
    • B05D7/576—Three layers or more the last layer being a clear coat each layer being cured, at least partially, separately

Definitions

  • the present invention relates to a new method for coating colorful and non-colored substrates with a transparent or pigmented coating.
  • the present invention relates to a new device for coating colored and colored substrates with a transparent or pigmented coating.
  • the present invention relates to the use of the new device for carrying out the new method.
  • the present invention relates to the use of the new method and the new device for producing substrates with color and / or effect (multi-layer) coatings.
  • Coating materials in particular clearcoats, which can be cured with actinic radiation or thermally and with actinic radiation (dual-cure) and which serve to produce transparent coatings, in particular clearcoats, have long been known.
  • actinic radiation includes electromagnetic radiation, such as near infrared (NIR), visible light, UV radiation, X-rays and gamma radiation, especially UV radiation, and corpuscular radiation, such as electron radiation, beta radiation, proton radiation, neutron radiation and alpha radiation, in particular electron radiation , Roger that.
  • the coating materials are solid, essentially or completely water and solvent-free powder clearcoats, liquid, essentially or completely water and solvent-free 100% systems, conventional, ie organic solvents containing, clearcoats and aqueous clearcoats, in particular powder slurry clearcoats.
  • the clearcoats and the clearcoats produced from them have numerous technological advantages. In this way, the clear coats can be applied without problems and hardened particularly quickly.
  • the resulting clear coats are, among other things, highly glossy and scratch-resistant.
  • a disadvantage is the tendency of the applied coating materials, in particular clear lacquers, to yellow when hardened with actinic radiation, so that yellowed (clear) lacquers are produced. Due to the yellowing, however, in the case of color and / or effect (multi-layer) lacquers, the hues and possibly the optical effects of the color and / or effect coatings under the clear lacquers can be changed in an undesirable manner. The yellowing can also adversely affect the hues and possibly the optical effects of the coating in the case of coloring and / or effect-giving single-layer coatings.
  • actinic radiation especially ultraviolet radiation
  • the dependency of the crosslinking density on the radiation dose is very small, ie the crosslinking is generally in accordance with the specification.
  • the low radiation doses lead to practical networking and to a certain extent solve the problem of yellowing, but it has been shown that the scratch resistance of the (clear) coatings is slightly lower than that of (clear) coatings that come with higher radiation doses have been cured.
  • the gap between scratch resistance or the visibility of the scratches and yellowing is a particularly serious problem in all continuous coating processes which are operated in a continuous system and in which there is a change in the hue of the substrates, i. that is to say that differently colored substrates have to be coated in succession.
  • This problem weighs particularly heavily in automotive OEM painting. In a paint shop in the line of an automobile factory, the number and sequence of hue changes depends on the receipt of customer orders. Thus, for example, a silver metallic painted body after a black painted body often has to be coated with a UV-curable clear coat. If a radiation dose which is advantageous with regard to yellowing is used, it may be that the black-painted automobile is no longer sufficiently scratch-resistant in the sense mentioned above.
  • the object of the present invention is to find a new method for coating colored and achromatic substrates of different hues with a transparent or pigmented coating, in which at least one transparent or pigmented, with actinic radiation or thermally and with actinic radiation (dual-cure) curable coating material is applied to the colored or achromatic surfaces of the substrates, after which the resulting layer is cured with actinic radiation or with dual-cure, and which no longer has the disadvantages of the prior art.
  • the new process is also intended to deliver non-or only slightly yellowed, scratch-resistant, transparent or pigmented coatings, especially clearcoats, on completely differently colored surfaces.
  • the new process should be able to be carried out continuously, so that even with frequent changes of hue no longer lasting and therefore uneconomical interruptions in production are necessary.
  • a control variable is to be provided for the new process, which allows the radiation dose used during curing to be optimally adapted to the respective hue of the surface to be coated or the pigmented layer of the substrates. Furthermore, it was the object of the present invention to provide a new device for coating successive, colored and achromatic substrates of different hues with a transparent or pigmented coating, in particular a clear coat, which no longer has the disadvantages of the prior art.
  • the new device should be able to be operated continuously. It should make it possible to optimally adapt the radiation dose used during curing to the respective hue of the surface to be coated or the pigmented layer of the substrates, without a more or less prolonged standstill in production when the hue is changed.
  • the new device should allow the new method to be carried out in a technically and economically particularly advantageous manner, particularly in continuous operation.
  • Coating material (4.1) is applied to the colored or achromatic surfaces (2.1) of the substrates (2), after which the resulting layer
  • the new device (1) for coating successively passing, colored and achromatic substrates (2) different hues with a transparent or pigmented coating was found, possibly including a conveying device (3) for transporting the substrates (2) which, through and away from the device (1), has a station (4) for applying at least one transparent or pigmented coating material (4.1) curable with actinic radiation or thermally and with actinic radiation (dual-cure) to the colored or achromatic surfaces (2.1) of the substrates (2),
  • the station (5) has at least one device (6) for regulating and limiting the total dose D of radiated actinic radiation, which is in the range from 500 to 5,000 mJcm "2 , depending on the hue of the surface (2.1) or the pigmented layer ( 4.2) of the substrate (2) just passing through the station (5).
  • the new process delivered coatings that were not or only slightly yellowed, scratch-resistant, transparent or pigmented, especially clearcoats.
  • the new process could be carried out continuously, so that even with frequent changes of hue no longer lasting and therefore uneconomical interruptions in production were necessary.
  • a control variable could be provided for the new process, which allowed the radiation dose used during curing to be optimally adapted to the respective hue of the surface to be coated or the pigmented layer of the substrates. It was particularly surprising that it needed the optimal adjustment
  • the control variable for each hue could already be derived from the dependence of the colorimetric measured yellowing on the radiation dose or in a further refinement from the dependence of the colorimetric measured yellowing on the radiation dose and the colorimetrically measured brightness of the hue. It was particularly surprising that the adjustment could already be carried out on the basis of colorimetric measurements at one measuring angle and in the further refinement on the basis of a colorimetric variable.
  • the device (1) according to the invention could be operated continuously. It made it possible to optimally adapt the radiation dose used during curing to the respective hue of the surface to be coated or the pigmented layer of the substrates, without causing a more or less long stoppage in production when changing the hue.
  • the device (1) according to the invention allowed the new method to be carried out, particularly in continuous operation, in a technically and economically particularly advantageous manner.
  • FIG. 1 The method according to the invention and the device (1) according to the invention are schematically explained in more detail by FIG. The reference symbols given above and below refer to FIG. 1.
  • conveyor device for transporting the substrates (2) to, through and away from the device (1), (4) station for applying at least one transparent or pigmented coating material (4.1) curable with actinic radiation or thermally and with actinic radiation (dual-cure) to the surfaces (2.1),
  • station which is upstream of station (4) and in which the substrates (2) are provided with a surface (2.1).
  • the method according to the invention serves to coat colored or achromatic substrates (2).
  • colorful and achromatic reference is made to Römpp-Online, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2002, "achromatic color”, “achromatic dot”, “chromaticity” and “hue”.
  • substrates (2) are usually coated with protective, decorative and / or functional coatings.
  • the coatings can be color-imparting, optically effect-imparting, electrically conductive, magnetically shielding, fluorescent, phosphorescent, corrosion-inhibiting or protecting against mechanical damage.
  • you can also perform several of these functions. They are preferably color and / or effect. In particular, these are what are known as color and / or effect multi-layer coatings. However, it can also be a one-coat paint and / or effect paint.
  • the substrates (2) can be made from a wide variety of materials, such as metals, plastics, wood, ceramics, stone, textiles, paper, synthetic and natural fiber composites, leather, glass, glass fibers, glass and rock wool, mineral and resin-bound building materials, such as plaster - And cement slabs or roof tiles, as well as composites of these materials, exist or be built up. They are preferably metals and plastics.
  • the substrates (2) can be used to manufacture means of transportation, including aircraft, ships, rail vehicles, muscle-powered vehicles and motor vehicles, and parts thereof, indoor and outdoor structures and parts thereof, doors, windows and furniture, as well as in the context of industrial painting of hollow gaskets, coils, containers, packaging, small industrial parts such as nuts, screws or hubcaps, optical components, electrotechnical components such as winding goods, including coils and stators and rotors for electric motors, mechanical components and components for white goods, including household appliances, boilers and Radiators.
  • the bodies and parts thereof are preferably used for the production of automobiles.
  • the substrates (2) have colored or achromatic surfaces (2.1). The colors or non-colors of the surfaces (2.1) can be adjusted using a wide variety of measures.
  • the substrates (2) as such can have their own hue or achromatic tone, such as the metals copper or aluminum. They can also be colored in the mass, such as pigmented plastic molded parts.
  • the sparkleness or non-colourfulness can also be adjusted by pigmented plastic films (2.2) which are laminated onto the substrates (2).
  • Thedazzlingness or non-colourfulness is preferably caused by appropriately pigmented paints (2.1), in particular basecoats (2.1).
  • the basecoats can be produced using customary, known, pigmented coating materials (2.2).
  • Suitable pigmented coating materials (2.2), in particular water-based paints (2.2), are found in patent applications EP 0 089 497 A1, EP 0 256 540 A1, EP 0 260 447 A1, EP 0 297 576 A1, WO 96/12747 , EP 0 523 610 A1, EP 0 228 003 A1, EP 0 397 806 A1, EP 0 574 417 A1, EP 0 531 510 A1, EP 0 581 211 A1, EP 0 708 788 A1, EP 0 593 454 A1, DE 43 28 092 A1, EP 0 299 148 A1, EP 0 394 737 A1, EP 0 590 484 A1, EP 0 234 362 A1, EP 0 234 361 A1, EP 0 543 817 A1, WO 95/14721, EP 0 521 928 A1, EP 0 522 420 A1, EP 0 522 419 A1, EP 0 649 865 A1, EP 0 536 712
  • a transparent coating material (4.1) it is usually the described clearcoats of a multi-layer coating.
  • a pigmented coating material (4.1) is used, it is usually a one-coat finish that achieves the function of the basecoat and clearcoats with a one-coat top coat, as is customary in commercial vehicles.
  • the coating material (4.1) can be hardened with actinic radiation or thermally and with actinic radiation (dual-cure). It is preferably curable with actinic radiation, in particular UV radiation.
  • the coating materials (4.1), in particular the clearcoats (4.1), are solid, essentially or completely water and solvent-free powder clearcoats, liquid, essentially or completely water and solvent-free 100% systems, conventional, ie containing organic solvents, clearcoats and aqueous clear coats, in particular powder slurry clear coats.
  • the application of the transparent or pigmented coating materials (4.1) has no peculiarities, but can be done by all the usual and known application methods suitable for the respective coating material, such as spraying, spraying, knife coating, brushing, pouring, dipping, trickling, fluidized bed coating or rolling respectively. Spray application methods are preferably used. When applying, it is recommended to work with the exclusion of actinic radiation in order to avoid premature crosslinking.
  • the resulting transparent, in particular clear, or pigmented layer (4.2) is cured with actinic radiation or with dual cure, resulting in the transparent, in particular clear, or pigmented coating (4.3).
  • the transparent, in particular clear, or pigmented layer (4.2) generally hardens after a certain period of rest or flashing off. It can have a duration of 30 s to 2 h, preferably 1 min to 1 h and in particular 1 to 45 min.
  • the rest period is used, for example, for the course and degassing of the transparent, in particular clear, or pigmented layer (4.2) and for the evaporation of volatile constituents, such as any solvent and / or water present.
  • the ventilation can be accelerated by an elevated temperature, which is not yet sufficient for hardening, and / or by a reduced air humidity.
  • the transparent, in particular clear, or pigmented layer (4.2) is thermally hardened, for example with the aid of a gaseous, liquid and / or solid, hot medium, such as hot air, heated oil or heated rollers, or by microwave radiation, Infrared light and / or near infrared light (NIR).
  • the heating is preferably carried out in one Fan oven or by irradiation with IR and / or NIR lamps.
  • thermal curing can also be carried out in stages. The thermal curing advantageously takes place at temperatures from room temperature to 200.degree.
  • the underlying, colored or achromatic surface (2.1) itself is not yet or only partially hardened, as can be the case with one of the basecoat layers (2.3), especially with a waterborne basecoat layer (2.3), it is also hardened. This process is also called wet-on-wet process.
  • the transparent, in particular clear, or pigmented layer (4.2) is preferably hardened with UV radiation.
  • it is cured with UV radiation, the spectrum of which, in addition to UV-A and UV-B, has a UV-C component which is 2 to 80%, preferably 5 to 60% and in particular 10 to, in the wavelength range from 200 to 280 nm
  • a UV-C component which is 2 to 80%, preferably 5 to 60% and in particular 10 to, in the wavelength range from 200 to 280 nm
  • the relative spectral radiance of the UV-C component always being smaller than the relative spectral radiance of the spectrum of a medium pressure mercury vapor lamp in this wavelength range in the wavelength range from 200 to 240 nm (see R.
  • the relative spectral radiance of the UV-C component is also particularly preferably always smaller than the relative spectral radiance of the spectrum of a medium-pressure mercury vapor lamp in this wavelength range.
  • the UV-C component in the wavelength range ⁇ 200 nm very particularly preferably has a relative spectral radiance of zero or almost zero.
  • the term “almost zero” means that the radiation in the wavelength range ⁇ 200 nm has no or a negligible influence on the application properties of the materials according to the invention.
  • a radiation dose of 500 to 5,000, preferably 1,000 to 3,000, mJcm "2 is used for the irradiation.
  • the radiation intensity can vary widely. It depends in particular on the radiation dose on the one hand and the radiation duration on the other. For a given radiation dose, the radiation duration depends on the belt or feed speed of the substrates in the radiation system and vice versa.
  • the radiation intensity is preferably from 1x10 ° to 3x10 5 , preferably 2x10 ° to 2x10 5 , particularly preferably 3x10 ° to 1, 5x10 5 and in particular 5x10 ° to 1, 2x10 5 Wm "2 .
  • UV lamps can be used as radiation sources for the UV radiation.
  • UV lamps are preferably used which, as such, emit the preferred spectrum described above. However, combinations of at least two UV lamps can also be used which do not emit the above-described, preferably used UV radiation, the spectra of which, however, add to this UV radiation. Furthermore, UV lamps can be used in which the preferred spectrum is set using filters. Flash lamps are also possible, but are less preferred.
  • Mercury vapor lamps preferably low-pressure, low-pressure and high-pressure vapor lamps, in particular low-pressure mercury vapor lamps, are used. Unmodified mercury vapor lamps plus suitable filters or modified, in particular doped, mercury vapor lamps are particularly preferably used.
  • Gallium-doped and / or iron-doped, in particular iron-doped, mercury vapor lamps are preferably used, as described, for example, in R. Stephen Davidson, "Exploring the Science, Technology and Applications of UN. and E.B. Curing «, Sita Technology Ltd., London, 1999, Chapter I,» An Overview «, page 16, Figure 10, or Dipl.-Ing. Peter Klamann, “eltosch system competence, UV technology, guidelines for users”, page 2, October 1998.
  • Suitable flash lamps are flash lamps from VISIT.
  • the areas (shadow areas) which are not directly accessible to radiation such as cavities, folds and other undercuts due to construction, with point, small area or all-round emitters, can be connected to an automatic movement device for the irradiation of cavities or edges can be cured.
  • the irradiation is preferably carried out under an oxygen-depleted atmosphere.
  • Oxygen-depleted means that the oxygen content in the atmosphere is less than the oxygen content in air (20.95% by volume).
  • the maximum content of the oxygen-depleted atmosphere is preferably 18, preferably 16, particularly preferably 14, very particularly preferably 10 and in particular 6.0% by volume.
  • the atmosphere can be essentially oxygen-free, i.e. that is, it is an inert gas.
  • this can result in a strong acceleration of radiation curing, which can result in inhomogeneities and stresses in the transparent coatings. It is therefore advantageous not to reduce the oxygen content of the atmosphere to zero vol%.
  • the minimum oxygen content is preferably 0.1, preferably 0.5, particularly preferably 1.0, very particularly preferably 1.5 and in particular 2.0% by volume.
  • the oxygen-depleted atmosphere can be provided in different ways.
  • a corresponding gas mixture can be produced and made available in pressure bottles.
  • the depletion is preferably achieved by introducing at least one inert gas in the amounts required in each case into the air cushion located above the surface of the layers to be hardened.
  • the oxygen content of the atmosphere above the surface in question can be continuously measured using conventional and known methods and devices for determining elemental oxygen and, if necessary, automatically set to the desired value.
  • Inert gas is understood to be a gas which, under the curing conditions used, is not decomposed by the actinic radiation, does not inhibit curing and / or does not adhere to those according to the invention using dual-cure mixtures.
  • Both thermal curing with dual-cure and curing with actinic radiation can be carried out in stages. In the case of dual-cure, they can take place in succession (sequentially) or simultaneously. Sequential curing is advantageous according to the invention and is therefore used with preference. It is particularly advantageous to carry out the thermal hardening after the hardening with actinic radiation.
  • the total dose D of the layer in the range from 500 to 5,000, preferably 1,000 to 3,000, mJcm "2 when the transparent, in particular clear, layer is hardened, depending on the respective hue of the surface (2.1) or pigmented layer (4.2) of the substrate (2) is set and limited.
  • db * yellowing difference between b * of a given surface (2.1) which is coated with a transparent or pigmented coating (4.3) hardened with actinic radiation of a certain total dose D, and b * of the same surface (2.1) which is coated with the same, however, only dried or physically or thermally hardened coating (4.3) is coated (reference);
  • the one-dimensional regression calculation can be carried out with the usual and known standard program packages, such as MS Excel.
  • variable L * has the following meaning: L * location on the coordinate "brightness" of the CIELAB color space;
  • the multidimensional regression calculation can be carried out using conventional, known standard program packages such as Statistica.
  • measuring angles X ° are 15 °, 25 °, 45 ° and 75 °; preferably at 45 °.
  • the function (I) resulting for all hues of the surface to be coated (2.1) or the pigmented layer (4.2) is preferably represented numerically or graphically in a two-dimensional coordinate system with the coordinates D / db * .
  • the function (II) resulting for each hue of the surfaces to be coated (2.1) or the pigmented layers (4.2) is preferably represented numerically or graphically in a multidimensional coordinate system with the coordinates D / db7L *.
  • a maximum yellowing db * ma ⁇ (X °) is then determined for each hue of the surfaces (2.1) or the pigmented layers (4.2) to be coated. This is a yellowing, which may only be so high that in practice the respective coated substrates (2) just meet the specifications of the user and are not rejected.
  • the associated maximum total dose D max of the actinic radiation is then determined numerically or graphically.
  • the total dose D of actinic radiation according to the invention is adapted to the hue of the surface (2.1) or the pigmented layer (4.2) by the transparent, in particular clear, or total dose D radiated in pigmented layer (4.2) is limited so that the maximum total dose D ma ⁇ determined for this surface (2.1) or pigmented layer (4.2) is not exceeded.
  • Measures are taken. For example, the removal of the UV lamps can be changed from the substrates (2). UV lamps can be switched on or off. Optical filters can be installed or removed between the UV lamps and the substrates (2). The intensity of the radiation emitted by the UV lamps can be varied. All of these measures can be combined. The measures can be carried out manually or automatically. Mechanical, optical and / or electronic measurement and control techniques can be used in the automated version.
  • the method according to the invention can be used very flexibly and widely. On the one hand, it can be used to solve individual problems in research and development. On the other hand, it is ideal for production.
  • the method according to the invention has very particular advantages when it is carried out in the device (1) according to the invention.
  • the device (1) optionally comprises a conveying device (3) for transporting the substrates (2) to, through and away from the device (1), a station (4) for applying at least one, in particular one, of the above described transparent or pigmented coating materials (4.1) curable with actinic radiation or thermally and with actinic radiation (dual-cure) on the above-described, colored or achromatic surfaces (2.1) of the substrates (2), a station (5) for curing the transparent, in particular clear, or pigmented layer (4.2) applied in the station (4) described above with actinic radiation or dual-cure, as a result of which the transparent, in particular clear, or pigmented layer described above Coating (4.3) results.
  • a conveying device (3) for transporting the substrates (2) to, through and away from the device (1)
  • a station (4) for applying at least one, in particular one, of the above described transparent or pigmented coating materials (4.1) curable with actinic radiation or thermally and with actinic radiation (dual-cure) on the above
  • the selection of the conveyor (3) depends on the substrates (2) that are to be conveyed, i. H. in particular depending on whether the substrates (2) are, for example, automobile bodies, coils or small parts.
  • the corresponding suitable conveyor devices are common and known.
  • the selection of the station (4) depends on the transparent or pigmented coating material (4.1) to be applied to the substrates (2) or their colored or achromatic surfaces (2.1), i.e. H. especially depending on whether the transparent or pigmented coating material (4.1) is a powder (clear) lacquer or a liquid (clear) lacquer.
  • the selection depends on the substrates (2) to be coated, i.e. H. in particular depending on whether the substrates (2) are, for example, automobile bodies, coils or small parts.
  • the corresponding suitable application devices for the station (4) are also common and known.
  • the selection of the station (5) depends, on the one hand, on whether the transparent or pigmented coating material (4.1) or the layer (4.2) produced therefrom is dual-cure and, if appropriate, on whether a base coat layer is present in the station (5) (2.3) still needs to be thermally hardened.
  • the station (5) comprises at least one conventional and known device for thermal hardening. Otherwise the station (5) contains at least one device for irradiating the substrates (2), comprising the surfaces (2.1) and layers (4.2), with actinic radiation.
  • the dimensioning and the structural details of the station (5) depend in particular on the substrates (2) which are to be irradiated or irradiated and thermally treated, ie in particular on whether the substrates (2) are, for example, automobile bodies, coils or small parts. Appropriate suitable stations (5) are common and known.
  • the device (1) according to the invention can comprise at least one station (7) which is connected upstream of the station (4) as viewed in the direction of passage and in which uncoated substrates (2) with colored or achromatic colors
  • Colored or achromatic pigmented coating materials (2.2) are preferably used
  • the surfaces (2.1) produced from the colored or achromatic pigmented coating materials (2.2) can be separately in the station (7) and / or together with the layer
  • the device (1) according to the invention comprises customary and known mechanical, pneumatic, optical and electronic measuring and control units, devices for producing, supplying and transmitting mechanical, hydraulic and electrical energy, and devices for storing, transporting and applying coating materials (4.1 ) and optionally of foils (2.2) and coating materials (2.2). It is essential for the device (1) according to the invention that the station (5) has at least one device (6) for regulating and limiting the total dose D of irradiated actinic radiation, which is in the range from 500 to 5,000 mJcm-2, depending on the Hue of the surface (2.1) or the pigmented layer (4.2) of the substrate (2) just passing through the station (5).
  • the control variable S can preferably be derived by for individual, selected hues of the surfaces (2.1) to be coated or of the pigmented layer (4.2).
  • the dependence of db * (X °) on D is determined experimentally by colorimetric measurements at the measuring angle X ° and
  • control variable S can also be derived by numerically or graphically representing the function (I) resulting for all hues of the surfaces to be coated (2.1) or the pigmented layer (4.2) in a one-dimensional coordinate system with the coordinates D / db * ,
  • control variable S can be derived by, for individual, selected hues of the surface to be coated (2.1) or the pigmented layer (4.2), the dependence of db * (X °) on L * by colorimetric measurements at the measurement angle X ° is determined experimentally and function (II) is approximately determined from the data obtained by multidimensional regression calculation.
  • control variable S can also be derived by numerically or graphically using the function (II) resulting for all hues of the surfaces to be coated (2.1) or the pigmented layer (4.2) in a multidimensional coordinate system with the coordinates D / db * / L * is displayed.
  • a maximum yellowing db * m ax (X °) is then determined for each hue of the surfaces to be coated (2.1) or the pigmented layer (4.2), after which the associated maximum total dose Dm a x of the actinic radiation is determined numerically or graphically.
  • the control variable S implemented in the device (6) is designed in such a way that it corresponds to the surface to be coated for each hue ( 2.1) or the pigmented layer (4.2) determined maximum total dose D ma ⁇ is proportional.
  • the control variable S is preferably implemented mechanically and / or electronically in the device (6).
  • the device (6) uses the control variable S in continuous operation to control the total dose D in such a way that Dmax is not exceeded for each substrate (2) passing through the station (5).
  • the control by the device (6) can be automated very easily.
  • mechanical, optical and / or electronic measurement and control techniques can be used, through which mechanical, optical and / or electronic measures are controlled.
  • the distance of the UV lamps from the substrates (2) can be changed.
  • UV lamps can be switched on or off.
  • Optical filters can be installed or removed between the UV lamps and the substrates (2).
  • the intensity of the radiation emitted by the UV lamps can be varied. All of these measures can also be combined with one another.
  • the device (1) according to the invention can be adapted very flexibly to the substrates (2) and can therefore be used extremely widely.
  • the substrates produced with the aid of the device (1) according to the invention show no or only very slight yellowing and they are scratch-resistant. Rejection of coated substrates (2) due to non-compliance with the specifications therefore no longer occurs at all or only very rarely.
  • the method and the device (1) according to the invention are therefore particularly technically and economically particularly advantageous.
  • Test boards as are usually used for the assessment of automotive OEM coatings, were produced in the following way:
  • Steel panels were successively coated with a cathodically deposited electro-dipping coating baked at 170 ° C. for 20 minutes and having a dry layer thickness of 18 to 22 ⁇ m.
  • the steel sheets were then coated with a commercially available two-component water filler from BASF Coatings AG, as is usually used for plastic substrates.
  • the resulting filler layer was baked at 90 ° C. for 30 minutes, so that a dry layer thickness of 35 to 40 ⁇ m resulted.
  • the brightness L * of the test panels was determined. All colorimetric measurements were carried out here and below in accordance with CIELAB regulations at a measuring angle of 45 °. A measuring device of the type MA60 + BA from X-Rite GmbH (Cologne) was used for this.
  • test panels of each series "polar white”, “light silver”, “denim blue” and “brilliant black” were each irradiated with UV radiation at a dose D of 1,000, 1,500, 2,000 and 3,000 mJcm "2.
  • the yellowness index b * of the test panels were then also exposed determined the hardened clear coat and calculated the difference db * to the yellow value b * of the respective reference.
  • the data obtained could also be represented by a multi-dimensional surface 1 in the coordinate system db * / L7D.
  • the data were approximately evaluated by multi-dimensional regression analysis.
  • the Statistica program was used.
  • Table 3 summarizes the observation values from Table 1 and the forecast values and residuals.
  • Table 3 Observation values from Table 1, forecast values and residuals observation
  • Table 2 shows that the coefficient of determination r 2 was approximately 95%.
  • the mean square error (MQ residuals) was 0.011.
  • Table 3 shows the "recalculation”, ie the determination of the experimentally determined data from Table 1 on the basis of the model function (III). Overall, the agreement - except for one outlier - was very good.
  • the multidimensional surface modeled using the model function (III) could be represented in the coordinate system db * / L7D.
  • db * max (45 °) 1
  • a contour plot ie a projection of the modeled multidimensional surface onto the surface of the coordinates L7D, could be generated for this value. From the contour plot, it was qualitatively easy to see which maximum radiation dose D max had to be applied at a given brightness L * in order not to exceed the given maximum value db * max (45 °). Table 4 gives an overview.
  • the method was thus extremely suitable for deriving control variables S, with the aid of which UV exposure systems, for example in the line of painting systems for automotive series painting, could be easily ensured that with a continuous automobile body that had a basecoat layer of a certain brightness L * and had been coated with a UV-curable clearcoat layer, and when the clearcoat layer was hardened, only a radiation dose D was irradiated that high enough that the resulting yellowing was still within specification.

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Abstract

Verfahren zum Beschichten von Substraten (2) mit Oberflächen (2.1) unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3), bei dem ein transparenter oder pigmentierter, mit aktinischer Strahlung härtbarer Beschichtungsstoff (4.1) auf die bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) appliziert wird, wonach man die resultierende Schicht (4.2) mit aktinischer Strahlung härtet, wobei die Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung, die im Bereich von 500 bis 5.000 mJcm-2 liegt, in Abhängigkeit vom jeweiligen Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) eingestellt und begrenzt wird, sowie Vorrichtung (1) gemäß Figur 1 zur Durchführung des Verfahrens, umfassend - ggf. eine Fördervorrichtung (3) zum Transport der Substrate (2), - eine Station (4) zum Applizieren des Beschichtungsstoffs (4.1), - eine Station (5) zur Härtung der Schicht (4.2), wodurch die transparente oder pigmentierte Beschichtung (4.3) resultiert, wobei die Station (5) eine Vorrichtung (6) zur Regelung und Begrenzung der Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung aufweist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten bunter und unbunter Substrate mit einer transparenten Beschichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zürn Beschichten bunter und unbunter Substrate mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine neue Vorrichtung zum Beschichten bunter und unbunter Substrate mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der neuen Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des neuen Verfahrens und der neuen Vorrichtung zur Herstellung von Substraten mit färb- und/oder effektgebenden (Mehrschicht-)Lackierungen.
Beschichtungsstoffe, insbesondere Klarlacke, die mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure) gehärtet werden können und der Herstellung von transparenten Beschichtung, insbesondere Klarlackierungen, dienen, sind seit langem bekannt.
Hier und im Folgenden wird unter aktinischer Strahlung elektromagnetische Strahlung, wie nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung, insbesondere UV- Strahlung, und Korpuskularstrahlung, wie Elektronenstrahlung, Betastrahlung, Protonenstrahlung, Neutronenstrahlung und Alphastrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung, verstanden.
Die Beschichtungsstoffe, insbesondere die Klarlacke, sind feste, im Wesentlichen oder völlig wasser- und lösemittelfreie Pulverklarlacke,, flüssige, im Wesentlichen oder völlig wasser- und lösemittelfreie 100%- Systeme, konventionelle, d. h. organische Lösemittel enthaltende, Klarlacke und wässrige Klarlacke, insbesondere Pulverslurry-Klarlacke. Die Klarlacke und die hieraus hergestellten Klarlackierungen weisen zahlreiche technologische Vorteile auf. So können die Klarlacke problemlos appliziert und besonders rasch gehärtet werden. Die resultierenden Klarlackierungen sind u. a. hoch glänzend und kratzfest.
Nachteilig ist aber die Neigung der applizierten Beschichtungsstoffe, insbesondere Klarlacke bei der Härtung mit aktinischer Strahlung zu vergilben, sodass vergilbte (Klar-)Lackierungen entstehen. Durch die Vergilbung können aber im Falle von färb- und/oder effektgebenden (Mehrschicht-)Lackierungen die Bunttöne und gegebenenfalls die optischen Effekte der unter den Klarlackierungen liegenden färb- und/oder effektgebenden Beschichtungen in unerwünschter Weise geändert werden. Die Vergilbung kann auch im Falle von färb- und/oder effektgebenden Einschichtlackierungen die Bunttöne und gegebenenfalls die optischen Effekte der Lackierung in unerwünschter Weise nachteilig beeinflussen.
Naturgemäß ist dies bei hellen Bunttönen, insbesondere hellen unbunten Bunttönen, wie Weiss oder Silber, und hellen bunten Bunttönen, wie Gelb oder Hellrot, besonders störend, während dunkle unbunte Bunttöne, wie Dunkelgrau oder Schwarz, und dunkle bunte Bunttöne, wie Dunkelblau oder Dunkelgrün, in dieser Hinsicht weniger problematisch sind.
Erfahrungsgemäß liegt die für eine praxisgerechte Vernetzung der Klarlackierungen notwendige Dosis an aktinischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, im Bereich von 500 bis 5.000 mj/cm"2, insbesondere 1.000 bis 3.000 mJ/cm"2. In diesem Bereich ist die Abhängigkeit der Vernetzungsdichte von der Strahlungsdosis sehr klein, d. h., die Vernetzung ist in der Regel spezifikationsgerecht. Um die Vergilbung zu vermeiden, ist man daher bestrebt, möglichst geringe Strahlendosen anzuwenden. Die geringen Strahlendosen führen zwar zu einer praxisgerechten Vernetzung und beheben bis zu einem gewissen Grad das Problem der Vergilbung, indes hat es sich gezeigt, dass die Kratzfestigkeit der (Klar-)Lackierungen etwas geringer ist als die von (Klar-)Lackierungen, die mit höheren Strahlendosen gehärtet worden sind. Diese geringfügig niedrigere Kratzfestigkeit macht sich zwar bei färb- und/oder effektgebenden (Mehrschicht-)Lackierungen von hellem Buntton nicht störend bemerkbar, weil die Kratzer hier kaum sichtbar sind. Sie fallen jedoch bei färb- und effektgebenden (Mehrschicht-)Lackierungen von dunklem Buntton erheblich stärker auf, weswegen die geringfügig niedrigere Kratzfestigkeit hier nachteilig ist.
Die Schere zwischen Kratzfestigkeit bzw. Sichtbarkeit der Kratzer und Vergilbung ist ein besonderes schwerwiegendes Problem bei allen kontinuierlichen Beschichtungsverfahren, die in einer Durchlaufanlage betrieben werden und bei denen es zu einem Bunttonwechsel bei den Substraten kommt, d. h., dass nacheinander unterschiedlich gefärbte Substrate beschichtet werden müssen. Dieses Problem wiegt ganz besonders schwer bei der Automobilserienlackierung. In einer Lackieranlage in der Linie einer Automobilfabrik sind die Anzahl und die Reihenfolge der Bunttonwechsel abhängig vom Eingang der Kundenbestellungen. Somit muss häufig beispielsweise eine silbermetallic lackierte Karosserie nach einer schwarz lackierten Karosserie mit einem mit UV-Strahlung härtbaren Klarlack beschichtet werden. Wird dabei eine hinsichtlich der Vergilbung vorteilhafte Strahlendosis angewandt, kann es sein, dass das schwarz lackierte Automobil im oben genannten Sinne nicht mehr ausreichend kratzfest ist.
Man könnte dem Problem zwar dadurch begegnen, dass man Karosserien desselben oder eines vergleichbaren Bunttons sozusagen "bündelt" und unter den dafür optimalen Bedingungen mit UV-Strahlung härtet. Dies ist aber in der Praxis undurchführbar, weil kein Kunde es akzeptieren wird, dass er länger als üblich auf die Auslieferung seines Wagens warten muss, weil seine gewünschte Farbe erst ein paar Monate später "an der Reihe" ist. Hiervon abgesehen ist es bislang unbekannt, welche Steuergröße für die optimale Anpassung von Strahlendosis und Buntton überhaupt für die Praxis geeignet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zum Beschichten von bunten und unbunten Substraten unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung zu finden, bei dem mindestens ein transparenter oder pigmentierter, mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung (Dual- Cure) härtbarer Beschichtungsstoff auf die bunten oder unbunten Oberflächen der Substrate appliziert wird, wonach man die resultierende Schicht mit aktinischer Strahlung oder mit Dual-Cure härtet, und das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist.
Das neue Verfahren soll auch auf völlig unterschiedlich gefärbten Oberflächen nicht oder nur geringfügig vergilbte, kratzfeste, transparente oder pigmentierte Beschichtungen, insbesondere Klarlackierungen, liefern. Außerdem soll das neue Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden können, sodass auch bei häufigen Bunttonwechseln keine länger andauernden und daher unwirtschaftlichen Unterbrechungen der Produktion mehr notwendig sind.
Außerdem soll für das neue Verfahren eine Steuergröße bereitgestellt werden, die es gestattet, die bei der Härtung angewandte Strahlendosis optimal dem jeweiligen Buntton der zu beschichtenden Oberfläche oder pigmentierter Schicht der Substrate anzupassen. Des Weiteren war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine neue Vorrichtung zum Beschichten von nacheinander durchlaufenden, bunten und unbunten Substraten unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung, insbesondere einer Klarlackierung, bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist.
Die neue Vorrichtung soll kontinuierlich betrieben werden können. Sie soll es ermöglichen, die bei der Härtung angewandte Strahlendosis optimal dem jeweiligen Buntton der zu beschichtenden Oberfläche oder pigmentierter Schicht der Substrate anzupassen, ohne dass es bei einem Bunttonwechsel zu einem mehr oder weniger längeren Stillstand in der Produktion kommt.
Nicht zuletzt soll die neue Vorrichtung die Durchführung des neuen Verfahrens, insbesondere im kontinuierlichen Betrieb, in technisch und wirtschaftlich ganz besonders vorteilhafter Weise gestatten.
Demgemäß wurde das neue Verfahren zum Beschichten von bunten und unbunten Substraten (2) unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3) gefunden, bei dem mindestens ein transparenter oder pigmentierter, mit aktinischer Strahlung oder thermischen mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure) härtbarer
Beschichtungsstoff (4.1) auf die bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) der Substrate (2) appliziert wird, wonach man die resultierende Schicht
(4.2) mit aktinischer Strahlung oder mit Dual-Cure härtet, wobei die
Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung, die im Bereich von
500 bis 5.000 mJcm"2 liegt, in Abhängigkeit vom jeweiligen Buntton der
Oberfläche (2.1) oder pigmentierter Schicht (4.2) eingestellt und begrenzt wird. Im Folgenden wird das neue Verfahren zum Beschichten von bunten und unbunten Substraten (2) unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3) als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.
Außerdem wurde die neue Vorrichtung (1) zum Beschichten von nacheinander durchlaufenden, bunten und unbunten Substraten (2) unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3) gefunden, umfassend ggf. eine Fördervorrichtung (3) zum Transport der Substrate (2) zu der, durch die und weg von der Vorrichtung (1), eine Station (4) zum Applizieren mindestens eines transparenten oder pigmentierten, mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure-) härtbaren Beschichtungsstoffs (4.1) auf die bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) der Substrate (2),
- eine Station (5) zur Härtung der in der Station (4) applizierten Schicht (4.2) mit aktinischer Strahlung oder Dual-Cure, wo durch die transparente oder pigmentierte Beschichtung (4.3) resultiert,
wobei die Station (5) mindestens eine Vorrichtung (6) zur Regelung und Begrenzung der Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung, die im Bereich von 500 bis 5.000 mJcm"2 liegt, in Abhängigkeit vom Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) des gerade die Station (5) durchlaufenden Substrats (2) umfasst.
Im Folgenden wird die neue Vorrichtung (1) zum Beschichten von nacheinander durchlaufenden, bunten und unbunten Substraten (2) unterschiedlichen Bunttons mit einer transparentenoder pigmentierten Beschichtung (4.3) als »erfindungsgemäße Vorrichtung (1)« bezeichnet.
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) gelöst werden konnte.
Das neue Verfahren lieferte auch auf völlig unterschiedlich gefärbten Oberflächen nicht oder nur geringfügig vergilbte, kratzfeste, transparente oder pigmentierte Beschichtungen, insbesondere Klarlackierungen. Außerdem konnte das neue Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden, sodass auch bei häufigen Bunttonwechseln keine länger andauernden und daher unwirtschaftlichen Unterbrechungen der Produktion mehr notwendig waren.
Außerdem konnte für das neue Verfahren eine Steuergröße bereitgestellt werden, die es gestattete, die bei der Härtung angewandte Strahlendosis optimal dem jeweiligen Buntton der zu beschichtenden Oberfläche oder der pigmentierten Schicht der Substrate anzupassen. Dabei war es besonders überraschend, dass die zur die optimalen Anpassung benötigte
Steuergröße für jeden Buntton bereits aus der Abhängigkeit der farbmetrischen gemessenen Vergilbung von der Strahlendosis oder in einer weiteren Verfeinerung aus der Abhängigkeit der farbmetrischen gemessenen Vergilbung von der Strahlendosis und der farbmetrisch gemessenen Helligkeit des Bunttons abgeleitet werden konnte. Ganz besonders überraschte dabei, dass man die Anpassung bereits auf der Basis von farbmetrischen Messungen bei einem Messwinkel und in der weiteren Verfeinerung auf der Basis einer farbmetrischen Größe vornehmen konnte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) konnte kontinuierlich betrieben werden. Sie ermöglichte es, die bei der Härtung angewandte Strahlendosis optimal dem jeweiligen Buntton der zu beschichtenden Oberfläche oder der pigmentierten Schicht der Substrate anzupassen, ohne dass es bei einem Bunttonwechsel zu einem mehr oder weniger längeren Stillstand in der Produktion kam.
Nicht zuletzt gestattete die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) die Durchführung des neuen Verfahrens, insbesondere im kontinuierlichen Betrieb, in technisch und wirtschaftlich ganz besonders vorteilhafter Weise.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) wird durch die Figur 1 schematisch näher erläutert. Die vorstehend und im Folgenden angegebenen Bezugszeichen nehmen Bezug auf Figur 1.
In der Figur 1 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
(1) erfindungsgemäße Vorrichtung,
(2) Substrat,
(2.1) bunte oder unbunte Oberfläche des Substrats (2),
(2.2) bunt oder unbunt pigmentierte Beschichtungsstoffe oder Folien,
(2.3) Basislackschicht, insbesondere Wasserbasislackschicht,
(3) Fördereinrichtung zum Transport der Substrate (2) zu der, durch die und weg von der Vorrichtung (1 ), (4) Station zum Applizieren mindestens eines transparenten oder pigmentierten, mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure) härtbarer Beschichtungsstoffs (4.1) auf die Oberflächen (2.1),
(4.1) transparenter oder pigmentierter, mit aktinischer Strahlung oder mit Dual-Cure härtbarer Beschichtungsstoff,
(4.2) applizierte Schicht aus dem Beschichtungsstoff (4.1),
(4.3) durch Härtung der Schicht (4.2) hergestellte transparente oder pigmentierte Beschichtung,
(5) Station zur Härtung der Schicht (4.2) mit aktinischer Strahlung oder mit Dual-Cure,
(6) Vorrichtung zur Regelung und Begrenzung der Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung und
(7) Station, die der Station (4) vorgeschaltet ist und worin die Substrate (2) mit einer Oberfläche (2.1) versehen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Beschichten von bunten oder unbunten Substraten (2). Zu den Definitionen der Eigenschaften »bunt« und »unbunt« wird auf Römpp-Online, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2002, »Unbunte Farbe«, »Unbuntpunkt«, »Buntheit« und »Buntton«, verwiesen.
Als Substrate (2) kommen alle planaren, dreidimensional geformten oder noch zu verformenden Gegenstände in Betracht, deren Oberflächen üblicherweise mit schützenden, dekorativen und/oder funktionalen Beschichtungen beschichtet werden.
Demnach können die Beschichtungen farbgebend, optisch effektgebend, elektrisch leitfähig, magnetisch abschirmend, fluoreszierend, phosphoreszierend, korrosionshemmend oder vor mechanischer Schädigung schützend sein. Sie können aber auch mehrere dieser Funktionen erfüllen. Vorzugsweise sind sie färb- und/oder effektgebend. Insbesondere handelt es sich um so genannte färb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierungen. Es kann sich jedoch auch um färb- und/oder effektgebende Einschichtlackierungen handeln.
Die Substrate (2) können aus den unterschiedlichsten Materialien, wie Metallen, Kunststoffen, Holz, Keramik, Stein, Textil, Papier, Kunstfaser- und Naturfaserverbunden, Leder, Glas, Glasfasern, Glas- und Steinwolle, mineral- und harzgebundenen Baustoffen, wie Gips- und Zementplatten oder Dachziegel, sowie Verbunden dieser Materialien, bestehen oder aufgebaut sein. Vorzugsweise handelt es sich um Metalle und Kunststoffe.
Die Substrate (2) können der Herstellung von Fortbewegungsmitteln, inklusive Fluggeräte, Schiffe, Schienenfahrzeuge, mit Muskelkraft betriebene Fahrzeuge und Kraftfahrzeuge, und Teilen hiervon, Bauwerken im Innen- und Außenbereich und Teilen hiervon, Türen, Fenstern und Möbeln sowie im Rahmen der industriellen Lackierung von Giashohlkörpern, Coils, Container, Emballagen, industriellen Kleinteilen, wie Muttern, Schrauben oder Radkappen, optischen Bauteilen, elektrotechnischen Bauteile, wie Wickelgütern, inklusive Spulen und Statoren und Rotoren für Elektromotoren, mechanischen Bauteilen und Bauteilen für weiße Ware, inklusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren, dienen. Vorzugsweise handelt es sich um Karosserien und Teilen hiervon, die der Herstellung von Automobilen dienen. Die Substrate (2) weisen bunte oder unbunte Oberflächen (2.1) auf. Die Buntheit oder Unbuntheit der Oberflächen (2.1) kann durch die unterschiedlichsten Maßnahmen eingestellt werden. So können die Substrate (2) als solche einen eigenen Buntton oder Unbuntton haben, wie beispielsweise die Metalle Kupfer oder Aluminium. Sie können auch in der Masse eingefärbt sein, wie beispielsweise pigmentierte Kunststoffformteile. Die Buntheit oder Unbuntheit kann auch durch pigmentierte Kunststofffolien (2.2), die auf die Substrate (2) laminiert werden, eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Buntheit oder Unbuntheit durch entsprechend pigmentierte Lackierungen (2.1), insbesondere Basislackierungen (2.1), hervorgerufen. Die Basislackierungen können mit Hilfe üblicher und bekannter, pigmentierter Beschichtungsstoffe (2.2) hergestellt werden. Beispiele geeigneter pigmentierter Beschichtungsstoffe (2.2), insbesondere Wasserbasislacke (2.2), sind aus den Patentanmeldungen EP 0 089 497 A 1 , EP 0 256 540 A 1 , EP 0 260 447 A 1 , EP 0 297 576 A 1 , WO 96/12747, EP 0 523 610 A 1 , EP 0 228 003 A 1 , EP 0 397 806 A 1 , EP 0 574 417 A 1 , EP 0 531 510 A 1 , EP 0 581 211 A 1 , EP 0 708 788 A 1 , EP 0 593 454 A 1 , DE 43 28 092 A 1 , EP 0 299 148 A 1 , EP 0 394 737 A 1 , EP 0 590 484 A 1 , EP 0 234 362 A 1 , EP 0 234 361 A 1 , EP 0 543 817 A 1 , WO 95/14721 , EP 0 521 928 A 1 , EP 0 522 420 A 1 , EP 0 522 419 A 1 , EP 0 649 865 A 1 , EP 0 536 712 A 1 , EP 0 596 460 A 1 , EP 0 596 461 A 1 , EP 0 584 818 A 1 , EP 0 669 356 A 1 , EP 0 634 431 A 1 , EP 0 678 536 A 1 , EP 0 354 261 A 1 , EP 0 424 705 A 1 , WO 97/49745 A11 , WO 97/49747 A 1 , EP 0401 565 A 1 oder EP 0 817 684 A 1 , Spalte 5, Zeilen 31 bis 45, bekannt.
Auf die Oberflächen (2.1) der Substrate (2) wird mindestens ein, insbesondere ein, transparenter, insbesondere klarer, oder pigmentierter Beschichtungsstoff (4.1), insbesondere ein Klarlack (4.1), appliziert, wodurch eine transparente, insbesondere klare, oder pigmentierte Schicht (4.2) resultiert. Wird ein transparenter Beschichtungsstoff (4.1) eingesetzt, so handelt es sich meist um die beschriebenen Klarlacke einer Mehrschichtlackierung. Wird dagegen ein pigmentierter Beschichtungsstoff (4.1) verwendet, so handelt es sich meist um eine Einschichtlackierung, die die Funktion der Basis- und Klarlacke mit einer einschichtigen Decklackierung erreicht, wie dies bei Nutzfahrzeugen üblich ist.
Der Beschichtungsstoff (4.1) ist mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure) härtbar. Vorzugsweise ist er mit aktinischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, härtbar.
Die Beschichtungsstoffe (4.1), insbesondere die Klarlacke (4.1), sind feste, im Wesentlichen oder völlig wasser- und lösemittelfreie Pulverklarlacke, flüssige, im Wesentlichen oder völlig wasser- und lösemittelfreie 100%-Systeme, konventionelle, d. h. organische Lösemittel enthaltende, Klarlacke und wässrige Klarlacke, insbesondere Pulverslurry- Klarlacke. Sie sind üblich und bekannt und gehen beispielsweise aus den europäischen Patentanmeldungen EP 0 952 170 A 1 , EP 0 928 800 A 1 , EP 0 844 286 A 1 , EP 0 636 669 A 1 , EP 0 410 242 A 1, EP 0 783 534 A 1 , EP 0 650 978 A 1 , EP 0 650 979 A 1 , EP 0 650 985 A 1, EP 0 540 884 A 1 , EP 0 568 967 A 1 , EP 0 054 505 A 1 oder EP 0 002 866 A 1, den deutschen Patentanmeldungen DE 199 17 965 A 1 , DE 198 35 206 A 1 , DE 197 09467 A 1 , DE 42 03 278 A 1 , DE 33 16 593 A 1 , DE 38 36 370 A 1 , DE 24 36 186 A 1. DE 198 18 735 A 1 , DE 199 08 013 A 1 , DE 199 08 018 A 1 oder DE 20 03 579 B 1 , den internationalen Patentanmeldungen WO 97/46549, WO 98/40170 oder WO 99/14254 oder den amerikanischen Patentschriften US 5,824,373 A, US 4,675,234 A, US 4,634,602 A, US 4,424,252 A, US 4,208,313 A, US 4,163,810 A, US 4,129,488 A, US 4,064,161 A oder US 3,974,303 A hervor. Methodisch weist die Applikation der transparenten oder pigmentierten Beschichtungsstoffe (4.1) keine Besonderheiten auf, sondern kann durch alle üblichen und bekannten, für den jeweiligen Beschichtungsstoff geeigneten Applikationsmethoden, wie z.B. Spritzen, Sprühen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln, Wirbelbettbeschichten oder Walzen erfolgen. Vorzugsweise werden Spritzapplikationsmethoden angewandt. Bei der Applikation empfiehlt es sich unter Ausschluss von aktinischer Strahlung zu arbeiten, um eine vorzeitige Vernetzung zu vermeiden.
Die resultierende transparente, insbesondere klare, oder pigmentierte Schicht (4.2) wird mit aktinischer Strahlung oder mit Dual-Cure gehärtet, wodurch die transparente, insbesondere klare, oder pigmentierte Beschichtung (4.3) resultiert.
Die Härtung der transparenten, insbesondere klaren, oder pigmentierten Schicht (4.2) erfolgt im Allgemeinen nach einer gewissen Ruhezeit oder Ablüftzeit. Sie kann eine Dauer von 30 s bis 2 h, vorzugsweise 1 min bis 1 h und insbesondere 1 bis 45 min haben. Die Ruhezeit dient beispielsweise zum Verlauf und zur Entgasung der transparenten, insbesondere klaren, oder pigmentierten Schicht (4.2) und zum Verdunsten von flüchtigen Bestandteilen wie gegebenenfalls vorhandenem Lösemittel und/oder Wasser. Die Ablüftung kann durch eine erhöhte Temperatur, die zu einer Härtung noch nicht ausreicht, und/oder durch eine reduzierte Luftfeuchtigkeit beschleunigt werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die thermische Härtung der transparenten, insbesondere klaren, oder pigmentierten Schicht (4.2) beispielsweise mit Hilfe eines gasförmigen, flüssigen und/oder festen, heißen Mediums, wie heiße Luft, erhitztes Öl oder erhitzte Walzen, oder von Mikrowellenstrahlung, Infrarotlicht und/oder nahem Infrarotlicht (NIR). Vorzugsweise erfolgt das Erhitzen in einem Umluftofen oder durch Bestrahlen mit IR- und/oder NIR-Lampen. Wie die Härtung mit aktinischer Strahlung kann auch die thermische Härtung stufenweise erfolgen. Vorteilhafterweise erfolgt die thermische Härtung bei Temperaturen von Raumtemperatur bis 200°C. Sofern die darunter liegende, bunte oder unbunte Oberfläche (2.1) selbst noch nicht oder nur partiell gehärtet ist, wie dies insbesondere bei einer der Basislackschicht (2.3), speziell bei einer Wasserbasislackschicht (2.3), der Fall sein kann, wird sie ebenfalls ausgehärtet. Dieses Verfahren wird auch als Nass-in- nass-Verfahren bezeichnet.
Die transparente, insbesondere klare, oder pigmentierte Schicht (4.2) wird vorzugsweise mit UV-Strahlung gehärtet. Insbesondere wird sie mit einer UV-Strahlung gehärtet, deren Spektrum neben UV-A und UV-B einen UV- C-Anteil aufweist, der im Wellenlängenbereich von 200 bis 280 nm 2 bis 80%, vorzugsweise 5 bis 60% und insbesondere 10 bis 40% der relativen spektralen Strahldichte des Spektrums einer Quecksilbermittel- druckdampflampe in diesem Wellenlängenbereich hat, wobei in dem Wellenlängenbereich von 200 bis 240 nm die relative spektrale Strahldichte des UV-C-Anteils stets kleiner als die relative spektrale Strahldichte des Spektrums einer Quecksilbermitteldruckdampflampe in diesem Wellenlängenbereich ist (vgl. R. Stephen Davidson, »Exploring the Science, Technology and Applications of U.V. and E.B. Curing«, Sita Technology Ltd., London, 1999, Chapter I, »An Overview«, Seite 16, Figure 10, oder Dipl.-Ing. Peter Klamann, »eltosch System-Kompetenz, UV-Technik, Leitfaden für Anwender«, Seite 2, Oktober 1998).
Besonders bevorzugt ist auch in dem Wellenlängebereich von 240 bis 280 nm die relative spektrale Strahldichte des UV-C-Anteils stets kleiner als die relative spektrale Strahldichte des Spektrums einer Quecksilbermitteldruckdampflampe in diesem Wellenlängebereich. Ganz besonders bevorzugt weist der UV-C-Anteil im Wellenlängebereich < 200 nm eine relative spektrale Strahldichte von Null oder nahezu Null auf. Der Begriff »nahezu Null« bedeutet, dass die Strahlung in dem Wellenlängebereich < 200 nm keinen oder einen vernachlässigbar geringen Einfluss auf die anwendungstechnischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Materialien hat.
Erfindungsgemäß wird bei der Bestrahlung eine Strahlendosis von 500 bis 5.000, vorzugsweise 1.000 bis 3.000, mJcm"2, eingesetzt.
Dabei kann die Strahlenintensität breit variieren. Sie richtet sich insbesondere nach der Strahlendosis einerseits und der Bestrahlungsdauer andererseits. Die Bestrahlungsdauer richtet sich bei einer vorgegebenen Strahlendosis nach der Band- oder Vorschubgeschwindigkeit der Substrate in der Bestrahlungsanlage und umgekehrt. Vorzugsweise liegt die Strahlenintensität bei 1x10° bis 3x105, bevorzugt 2x10° bis 2x105, besonders bevorzugt 3x10° bis 1 ,5x105 und insbesondere 5x10° bis 1 ,2x105 Wm"2.
Als Strahlenquellen für die UV-Strahlung können alle üblichen und bekannten UV-Lampen verwendet werden.
Vorzugsweise werden UV-Lampen verwendet, die als solche das vorstehend beschriebene, bevorzugte Spektrum abstrahlen. Es können aber auch Kombinationen von mindestens zwei UV-Lampen verwendet werden, die zwar nicht die vorstehend beschriebene, bevorzugt verwendete UV-Strahlung emittieren, deren Spektren sich indes zu dieser UV-Strahlung addieren. Des Weiteren können UV-Lampen verwendet werden, bei denen das bevorzugte Spektrum mit Hilfe von Filtern eingestellt wird. Es kommen auch Blitzlampen in Betracht, die aber weniger bevorzugt sind. Vorzugsweise werden als UV-Lampen Quecksilberdampflampen, bevorzugt Quecksilbernieder-, -mittel- und - hochdruckdampflampen, insbesondere Quecksilbermitteldruckdampf- lampen, verwendet. Besonders bevorzugt werden unmodifizierte Quecksilberdampflampen plus geeignete Filter oder modifizierte, insbesondere dotierte, Quecksilberdampflampen verwendet.
Vorzugsweise werden Quecksilbermitteldruckdampflampen verwendet, die UV-C-Strahlung liefern, die die bevorzugt verwendete, relative spektrale Strahldichte hat. Bevorzugt werden galliumdotierte und/oder eisendotierte, insbesondere eisendotierte, Quecksilberdampflampen verwendet, wie sie beispielsweise in R. Stephen Davidson, »Exploring the Science, Technology and Applications of UN. and E.B. Curing«, Sita Technology Ltd., London, 1999, Chapter I, »An Overview«, Seite 16, Figure 10, oder Dipl.-Ing. Peter Klamann, »eltosch System-Kompetenz, UV-Technik, Leitfaden für Anwender«, Seite 2, Oktober 1998, beschrieben werden.
Beispiele geeigneter Blitzlampen sind Blitzlampen der Firma VISIT.
Bei kompliziert geformten Substraten (2), wie sie für Automobilkarosserien vorgesehen sind, können die nicht direkter Strahlung zugänglichen Bereiche (Schattenbereiche), wie Hohlräume, Falzen und andere konstruktionsbedingte Hinterschneidungen, mit Punkt-, Kleinflächen- oder Rundumstrahlern, verbunden mit einer automatischen Bewegungseinrichtung für das Bestrahlen von Hohlräumen oder Kanten, ausgehärtet werden.
Vorzugsweise wird die Bestrahlung unter einer sauerstoffabgereicherten Atmosphäre durchgeführt.
„Sauerstoffabgereichert" bedeutet, dass der Gehalt der Atmosphäre an Sauerstoff geringer ist als der Sauerstoffgehalt von Luft (20,95 Vol.-%). Vorzugsweise liegt der maximale Gehalt der sauerstoffabgereicherten Atmosphäre bei 18, bevorzugt 16, besonders bevorzugt 14, ganz besonders bevorzugt 10 und insbesondere 6,0 Vol-%.
Die Atmosphäre kann im Grunde sauerstofffrei sein, d. h., es handelt sich um ein Inertgas. Wegen der fehlenden inhibierenden Wirkung von Sauerstoff kann dies aber eine starke Beschleunigung der Strahlenhärtung bewirken, wodurch Inhomogenitäten und Spannungen in den transparenten Beschichtungen entstehen können. Es ist daher von Vorteil, den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre nicht auf Null Vol.-% abzusenken.
Vorzugsweise liegt der minimale Gehalt an Sauerstoff bei 0,1 , bevorzugt 0,5, besonders bevorzugt 1 ,0, ganz besonders bevorzugt 1 ,5 und insbesondere 2,0 Vol-%.
Die sauerstoffabgereicherte Atmosphäre kann in unterschiedlicher Weise bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein entsprechendes Gasgemisch hergestellt und in Druckflaschen zur Verfügung gestellt werden. Vorzugsweise wird die Abreicherung erzielt, indem man mindestens ein Inertgas in den jeweils erforderlichen Mengen in das über der Oberfläche der zu härtenden Schichten befindliche Luftpolster einbringt. Der Sauerstoffgehalt der über der betreffenden Oberfläche befindlichen Atmosphäre kann mit Hilfe üblicher und bekannter Methoden und Vorrichtungen zur Bestimmung von elementarem Sauerstoff kontinuierlich gemessen und ggf. automatisch auf den erwünschten Wert eingestellt werden.
Unter Inertgas wird ein Gas verstanden, das unter den angewandten Härtungsbedingungen durch die aktinische Strahlung nicht zersetzt wird, die Härtung nicht inhibiert und/oder nicht mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Dual-Cure-Stoffgemischen reagiert. Vorzugsweise werden Stickstoff, Kohlendioxid, Helium, Neon oder Argon, insbesondere Stickstoff und/oder Kohlendioxid, verwendet.
Sowohl die thermische Härtung bei Dual-Cure als auch die Härtung mit aktinischer Strahlung können stufenweise durchgeführt werden. Bei Dual- Cure-können sie hintereinander (sequenziell) oder gleichzeitig erfolgen. Erfindungsgemäß ist die sequenzielle Härtung von Vorteil und wird deshalb bevorzugt verwendet. Es ist dabei von besonderem Vorteil, die thermische Härtung nach der Härtung mit aktinischer Strahlung durchzuführen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, dass Gesamtdosis D der bei der Härtung der transparenten, insbesondere klaren, Schicht im Bereich von 500 bis 5.000, vorzugsweise 1.000 bis 3.000, mJcm"2, in Abhängigkeit vom jeweiligen Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) des Substrat (2) eingestellt und begrenzt wird.
Die erfindungsgemäße Anpassung der Gesamtdosis D an den Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) kann in der unterschiedlichsten Weise erfolgen. Vorzugsweise wird sie aber vorgenommen, indem für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) die Funktion (I): db*(X°) = f(D) (I),
worin die Variablen db*, X° und D die folgende Bedeutung haben:
D Gesamtdosis der aktinischen Strahlung,
X° Messwinkel, b* Ort auf der Koordinate "Gelb-Blau" des CIELAB-Farbraums (vgl. Römpp-Online, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2002, »CIELAB-Farbabstandsformel« und »L*,a*,b*-Farbenraum«),
db* Vergilbung = Differenz zwischen b* einer gegebenen Oberfläche (2.1), die mit einer mit aktinischer Strahlung einer bestimmten Gesamtdosis D gehärteten, transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3) beschichtet ist, und b* der gleichen Oberfläche (2.1), die mit der gleichen, indes nur getrockneten oder physikalisch oder thermisch gehärteten Beschichtung (4.3) beschichtet ist (Referenz);
durch farbmetrische Messungen der Abhängigkeit von db*(X°) von D bei einzelnen, ausgewählten Bunttönen experimentell ermittelt und aus den erhaltenen Daten die Funktion (I) für alle Bunttöne durch eindimensionale Regressionsrechnung näherungsweise errechnet wird.
Die eindimensionale Regressionsrechnung kann mit üblichen und bekannten Standard-Programmpaketen, wie beispielsweise MS-Excel, durchgeführt werden.
In einer Verfeinerung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) die Funktion (II): db*(X°) = f(L*(X°), D) (II),
worin die Variablen db*, D und X° die vorstehend angegebene Bedeutung haben und die Variable L* die folgende Bedeutung hat: L* Ort auf der Koordinate "Helligkeit" des CIELAB-Farbraums;
durch zusätzliche farbmetrische Messungen der Abhängigkeit von db*(X°) von L* bei einzelnen, ausgewählten Bunttönen experimentell ermittelt und aus den erhaltenen Daten die Funktion (II) für alle Bunttöne durch mehrdimensionale Regressionsrechnung näherungsweise errechnet.
Die mehrdimensionale Regressionsrechnung kann mit üblichen und bekannten Standard-Programmpaketen, wie beispielsweise Statistica, durchgeführt werden.
Alle farbmetrische Messungen werden nach den Vorschriften von CIELAB unter dem gleichen Messwinkel X° durchgeführt. Dazu werden Messgeräte verwendet, wie sie auf dem Gebiet der Farbmetrik üblich und bekannt sind, wie beispielsweise Messgeräte des Typs MA60+BA der Firma X-Rite GmbH (Köln). Die Messwinkel X° liegen bei 15°, 25°, 45° und 75°; vorzugsweise wird bei 45° gemessen.
Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass Messungen bei einem Messwinkel X° ausreichen, um die erfindungsgemäße Anpassung vorzunehmen. Dies reduziert den Mess- und Rechenaufwand erheblich. Es ist außerdem ein ganz besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass allein schon der Zusammenhang gemäß der Funktion (I) und besonders der Zusammenhang gemäß der Funktion (II), der zusätzlich nur eine weitere farbmetrische Größe einbezieht, für eine erfolgreiche erfindungsgemäße Anpassung ausreicht. Auch dieser Vorteil reduziert den Mess- und Rechenaufwand weiter.
Vorzugsweise wird die für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) resultierende Funktion (I) numerisch oder grafisch in einem zweidimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db* zusammengefasst dargestellt.
Vorzugsweise wird die für jeden Buntton der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schichten (4.2) resultierende Funktion (II) numerisch oder grafisch in einem mehrdimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db7L* zusammengefasst darstellt.
Anschließend wird für jeden Buntton der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schichten (4.2) eine maximale Vergilbung db*maχ(X°) festgelegt. Dabei handelt es sich um eine Vergilbung, die nur so hoch sein darf, dass in der Praxis die jeweiligen beschichteten Substrate (2) gerade noch die Spezifikationen der Anwender erfüllen und nicht zurückgewiesen werden. Danach wird die dazugehörige maximale Gesamtdosis Dmax der aktinischen Strahlung numerisch oder grafisch ermittelt.
Erfindungswesentlich ist, dass die erfindungsgemäße Anpassung der Gesamtdosis D an aktinischer Strahlung an den Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) erfolgt, indem die bei der Härtung der auf der Oberfläche (2.1) befindlichen, transparenten, insbesondere klaren, oder pigmentierten Schicht (4.2) eingestrahlte Gesamtdosis D begrenzt wird, sodass die für diese Oberfläche (2.1) oder pigmentierte Schicht (4.2) bestimmte maximale Gesamtdosis Dmaχ nicht überschritten wird.
Die erfindungswesentliche Begrenzung der eingestrahlten Gesamtdosis D auf Dmaχ kann in der unterschiedlichsten Art und Weise vorgenommen werden. So können mechanische, optische und/oder elektronische
Maßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann die die Entfernung der UV-Lampen von den Substraten (2) verändert werden. Es können UV- Lampen dazu geschaltet oder abgeschaltet werden. Zwischen den UV- Lampen und den Substraten (2) können optische Filter eingebaut oder entfernt werden. Die Intensität der von den UV-Lampen emittierten Strahlung kann variiert werden. Alle diese Maßnahmen können miteinander kombiniert werden. Die Maßnahmen können per Hand oder automatisiert ausgeführt werden. Bei der automatisierten Ausführung können mechanische, optische und/oder elektronische Mess- und Regeltechniken eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann aufgrund seiner zahlreichen besonderen Vorteile sehr flexibel und breit eingesetzt werden. Einerseits kann es zur Lösung von Einzelfallproblemen in der Forschung und Entwicklung eingesetzt werden. Andererseits ist es hervorragend für die Produktion geeignet. Ganz besondere Vorteile entfaltet das erfindungsgemäße Verfahren, wenn es in der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) durchgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) umfasst ggf. eine Fördervorrichtung (3) zum Transport der Substrate (2) zu der, durch die und weg von der Vorrichtung (1), eine Station (4) zum Applizieren mindestens eines, insbesondere eines, der vorstehend beschriebenen, transparenten oder pigmentierten, mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure) härtbaren Beschichtungsstoffe (4.1) auf die vorstehend beschriebenen, bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) der Substrate (2), eine Station (5) zur Härtung der in der Station (4) applizierten, vorstehend beschriebenen, transparenten, insbesondere klaren, oder pigmentierten Schicht (4.2) mit aktinischer Strahlung oder Dual-Cure, wodurch die vorstehend beschriebene, transparente, insbesondere klare, oder pigmentierte Beschichtung (4.3) resultiert.
Die Auswahl der Fördereinrichtung (3) richtet sich nach den Substraten (2), die gefördert werden sollen, d. h. insbesondere danach, ob es sich bei den Substraten (2) beispielsweise um Automobilkarosserien, Coils oder Kleinteile handelt. Die entsprechenden geeigneten Fördereinrichtungen sind üblich und bekannt.
Die Auswahl der Station (4) richtet sich nach dem transparenten oder pigmentierten Beschichtungsstoff (4.1) der auf die Substrate (2) beziehungsweise deren bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) appliziert werden soll, d. h. insbesondere danach, ob es sich bei dem transparenten oder pigmentierten Beschichtungsstoff (4.1) um einen Pulver(klar)lack oder einen flüssigen (Klar)lack handelt. Außerdem richtet sich die Auswahl nach den Substraten (2), die beschichtet werden sollen, d. h. insbesondere danach, ob es sich bei den Substraten (2) beispielsweise um Automobilkarosserien, Coils oder Kleinteile handelt. Die entsprechenden geeigneten Applikationsvorrichtungen für die Station (4) sind ebenfalls üblich und bekannt.
Die Auswahl der Station (5) richtet sich zum einen danach, ob der transparente oder pigmentierte Beschichtungsstoff (4.1) bzw. die hieraus hergestellte Schicht (4.2) Dual-Cure-härtbar ist sowie gegebenenfalls danach, ob in der Station (5) eine Basislackschicht (2.3) noch thermisch gehärtet werden muss. In diesen Fällen umfasst die Station (5) mindestens eine übliche und bekannte Vorrichtung zur thermischen Härtung. Ansonsten enthält die Station (5) mindestens eine Vorrichtung zur Bestrahlung der Substrate (2), umfassend die Oberflächen (2.1) und Schichten (4.2), mit aktinischer Strahlung. Die Dimensionierung und die konstruktiven Einzelheiten der Station (5) richten sich insbesondere nach den Substraten (2), die bestrahlt bzw. bestrahlt und thermisch behandelt werden sollen, d. h. insbesondere danach, ob es sich bei den Substraten (2) beispielsweise um Automobilkarosserien, Coils oder Kleinteile handelt. Entsprechende geeignete Stationen (5) sind üblich und bekannt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) kann mindestens eine Station (7) umfassen, die der Station (4) in Durchlaufrichtung gesehen vorgeschaltet ist und worin unbeschichtete Substrate (2) mit bunten oder unbunten
Oberflächen (2.1) versehen werden. Die bunten und unbunten
Oberflächen (2.1) können durch die Applikation von bunten und unbunten
Folien (2.2) und/oder von bunt oder unbunt pigmentierten Beschichtungsstoffen (2.2), vorzugsweise Basislacken, insbesondere
Wasserbasislacken, hergestellt werden. Vorzugsweise werden aus bunt oder unbunt pigmentierten Beschichtungsstoffen (2.2) hergestellte
Oberflächen (2.1) verwendet, die physikalisch, thermisch, mit aktinischer
Strahlung oder Dual-Cure-härtbar sind. Die aus den bunt oder unbunt pigmentierten Beschichtungsstoffen (2.2) hergestellten Oberflächen (2.1) können separat in der Station (7) und/oder gemeinsam mit der Schicht
(4.2) in der Station (5) gehärtet werden.
Ansonsten umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) übliche und bekannte mechanische, pneumatische, optische und elektronische Mess- und Regeleinheiten, Vorrichtungen zur Produktion, Zufuhr und Übertragung mechanischer, hydraulischer und elektrischer Energie sowie Vorrichtungen zur Lagerung, zum Transport und zur Applikation von Beschichtungsstoffen (4.1) sowie gegebenenfalls von Folien (2.2) und Beschichtungsstoffen (2.2). Für die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) ist es wesentlich, dass die Station (5) mindestens eine Vorrichtung (6) zur Regelung und Begrenzung der Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung, die im Bereich von 500 bis 5.000 mJcm-2 liegt, in Abhängigkeit vom Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) des gerade die Station (5) durchlaufenden Substrats (2) umfasst.
In der Vorrichtung (6) ist eine Steuergröße S für die Regelung und Begrenzung von D für jede zu beschichtende Oberfläche (2Λ) oder pigmentierte Schicht (4.2) implementiert, die für alle Bunttöne anhand der Funktion (I): db*(X°) = f(D) (i),
worin die Variablen db*, X° und D die vorstehend angegebene Bedeutung haben, ableitbar ist.
In einer weiteren Verfeinerung ist die Steuergröße S für alle Bunttöne anhand der Funktion (II): db*(X°) = f(L*(X°), D) (M),
worin die Variablen db*, D, L* und X° die vorstehend angegebene Bedeutung haben, ableitbar.
Vorzugsweise ist die Steuergröße S ableitbar ist, indem für einzelne, ausgewählte Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) die Abhängigkeit von db*(X°) von D durch farbmetrische Messungen unter dem Messwinkel X° experimentell ermittelt wird und
- aus den erhaltenen Daten die Funktion (I) durch eindimensionale Regressionsrechnung näherungsweise ermittelt wird.
Die Steuergröße S ist des Weiteren ableitbar ist, indem die für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) resultierende Funktion (I) numerisch oder grafisch in einem eindimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db* zusammengefasst dargestellt wird.
In der weiteren Verfeinerung ist die Steuergröße S ableitbar, indem für einzelne, ausgewählte Bunttöne der zu beschichtenden Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) zusätzlich die Abhängigkeit von db*(X°) von L* durch farbmetrische Messungen unter dem Messwinkel X° experimentell ermittelt wird und aus den erhaltenen Daten die Funktion (II) durch mehrdimensionale Regressionsrechnung näherungsweise ermittelt wird.
In der weiteren Verfeinerung ist die Steuergröße S des Weiteren ableitbar, indem die für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) resultierende Funktion (II) numerisch oder grafisch in einem mehrdimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db*/L* dargestellt wird. Anschließend wird für jeden Buntton der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) eine maximale Vergilbung db* max(X°) festgelegt, wonach die dazugehörige maximale Gesamtdosis Dmax der aktinischen Strahlung numerisch oder grafisch ermittelt wird.
Für die farbmetrische Messungen werden die vorstehend bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Bedingungen und Vorrichtungen verwendet.
Für die Steuerung der Gesamtdosis D, d. h. der Anpassung der Gesamtdosis D an den Buntton des jeweiligen zu bestrahlenden Substrats (2), wird die in der Vorrichtung (6) implementierte Steuergröße S so ausgelegt, dass sie der für jeden Buntton der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) ermittelten maximalen Gesamtdosis Dmaχ proportional ist. Vorzugsweise ist die Steuergröße S in der Vorrichtung (6) mechanisch und/oder elektronisch implementiert. Die Vorrichtung (6) steuert dann mit Hilfe der Steuergröße S im Durchlaufbetrieb die Gesamtdosis D in der Art, dass bei jedem die Station (5) durchlaufenden Substrat (2) Dmax nicht überschritten wird.
Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1), dass die Steuerung durch die Vorrichtung (6) sehr leicht automatisiert werden kann. Dazu können mechanische, optische und/oder elektronische Mess- und Regeltechniken eingesetzt werden, durch die mechanische, optische und/oder elektronische Maßnahmen gesteuert werden. Beispielsweise kann die die Entfernung der UV-Lampen von den Substraten (2) verändert werden. Es können UV-Lampen dazu geschaltet oder abgeschaltet werden. Zwischen den UV-Lampen und den Substraten (2) können optische Filter eingebaut oder entfernt werden. Die Intensität der von den UV-Lampen emittierten Strahlung kann variiert werden. Alle diese Maßnahmen können auch miteinander kombiniert werden. Ebenso wie das erfindungsgemäße Verfahren kann die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) sehr flexibel auf die Substrate (2) abgestimmt und daher außerordentlich breit eingesetzt werden. Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung (1) hergestellten Substrate zeigen keine oder nur eine sehr geringfügige Vergilbung und sie sind kratzfest. Zurückweisungen von beschichteten Substraten (2) wegen Nichterfüllung der Spezifikationen kommen daher gar nicht mehr oder nur noch sehr selten vor. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) sind daher technisch und wirtschaftlich ganz besonders vorteilhaft.
Beispiel
Die Ableitung des Zusammenhanges zwischen Vergilbung db*, Helligkeit L* und Gesamtdosis D an eingestrahlter UV-Strahlung und seine technische Anwendung
Es wurden Prüftafeln, wie sie üblicherweise für die Beurteilung von Automobilserienlackierungen verwendet werden, in der folgenden Weise hergestellt:
Es wurden Stahltafeln nacheinander mit einer kathodisch abgeschiedenen und während 20 Minuten bei 170 °C eingebrannten Elektrotauchlackierung einer Trockenschichtdicke von 18 bis 22 μm beschichtet. Anschließend wurden die Stahltafeln mit einem handelsüblichen Zweikomponenten- Wasserfüller von BASF Coatings AG, wie er üblicherweise für Kunststoffsubstrate verwendet wird, beschichtet. Die resultierende Füllerschicht wurde während 30 Minuten bei 90 °C eingebrannt, so dass eine Trockenschichtdicke von 35 bis 40 μm resultierte. Hiernach wurden die handelsüblichen Wasserbasislacke von BASF Coatings AG Polarweiß, Lichtsilber, Denimblau und Brillantschwarz mit einer Schichtdicke von jeweils 12 bis 15 μm appliziert, wonach die resultierenden Wasserbasislackschichten während zehn Minuten bei 80 °C abgelüftet und anschließend während 20 Minuten bei 140 °C gehärtet wurden.
Nachdem Abkühlen der Prüftafeln wurde die Helligkeit L* der Prüftafeln bestimmt. Alle farbmetrischen Messungen wurden hier und im Folgenden nach den Vorschriften von CIELAB bei einem Messwinkel von 45° durchgeführt. Dazu wurden ein Messgerät des Typs MA60+BA der Firma X-Rite GmbH (Köln), verwendet.
Anschließend wurde ein handelsüblicher, mit UV-Strahlung härtbarer Klarlack von BASF Coatings AG (100%-System) mit einer Schichtdicke von jeweils 40 bis 45 μm aufgerakelt, und es wurden die Gelbwerte b* der Prüftafeln mit dem ungehärteten Klarlack als Referenz bestimmt.
Die Prüftafeln jeder Serie "Polarweiß", "Lichtsilber", "Denimblau" und "Brillantschwarz" wurden jeweils mit UV-Strahlung einer Dosis D von 1.000, 1.500, 2.000 und 3.000 mJcm"2 bestrahlt. Anschließend wurden die Gelbwerte b* der Prüftafeln mit dem gehärteten Klarlack bestimmt und die Differenz db* zum Gelbwert b* der jeweiligen Referenz berechnet.
Die Ergebnisse der Messungen und der Berechnungen sind in der Tabelle 1 zusammengefasst.
Tabelle 1 : Helligkeit L* und Gelbwertdifferenz db* der Prüftafeln in Abhängigkeit von Buntton und Strahlungsdosis D (Messwinkel 45°)
Buntton D ( Jcm : 1.000 1.500 2.000 2.500 db* db* db* db*
Polarweiß 87,9 0,58 0,88 1 ,49 1 ,66
Lichtsilber 64,3 0,4 0,5 0,7 1 ,3
Denimblau 21 0,1 0,2 0,3 0,4
Brillantschwarz 1 ,4 0,11 0,2 0,18 0,21
Die erhaltenen Daten ließen sich auch durch eine mehrdimensionale Fläche 1 im Koordinatensystem db*/L7D darstellen. Die Daten wurden durch mehrdimensionale Regressionsanalyse näherungsweise ausgewertet. Verwendet wurde das Programm Statistica. Das Ergebnis mit quadratischer Approximation, d. h. das Polynom zweiter Ordnung der Modellfunktion (III): db* = f(L*, D) = po + PiL* + p2L* + p3D +
Figure imgf000032_0001
+ p5L*D (III), mit den Regressionskoeffizienten pi (i = 0, 1 , 2, 3, 4, 5), deren Standardfehler sowie den zugehörigen Konfidenzintervallen (+ 95%), ist in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2: Regressionskoeffizienten p- der Modellfunktion (III), deren Standardfehler sowie die Konfidenzintervalle (+95%)
Pi Regressions- Standardfehler Konfidenzintervall koeffizient - 95% + 95%
Po -0,0700772516 0,249221293 -0,626072162 0,48452713
pi -0,010210345 0,004017459 -0,019161802 -0,001258887
p2 0,000110522 3,81027"' 2,56237- 0,00019542
p3 0,000242267 0,000253984 -0,000323645 0,000808179
p4 -5,22727-° 6,06701-° -1,87454'7 8.29086"8
p5 6,22663-' 1 ,06477"° 3,8541T6 8,59909"6
Die Tabelle 3 fasst die Beobachtungswerte aus Tabelle 1 und die Prognosewerte und Residuen zusammen.
Tabelle 3: Beobachtungswerte aus Tabelle 1, Prognosewerte und Residuen Beobachtung
Nr. db* Prognose Residuen
0,11 0,11386 -0,00386
0,1 0,08458 0,01542
3 0,4 0,32002 0,07998
0,58 0,62299 -0,04299
0,2 0,17401 0,02599
0,2 0,20700 -0,00700
0,5 0,57600 -0,07600
8 0,88 0,95244 -0,07244
0,18 0,20803 -0,02803
10 0,3 0,30328 -0,00328
11 0,7 0,80584 -0,10584
12 1,49 1,25576 0,23424a)
13 0,21 0,19765 0,01235 14 0,4 0,41744 -0,01744
15 1 ,3 1 ,18712 0,11288
16 1 ,66 1 ,78398 -0,12398
a) Ausreißer
Aus Tabelle 2 geht hervor, dass das Bestimmtheitsmaß r2 bei etwa 95% lag. Der mittlere quadratische Fehler (MQ Residuen) lag bei 0,011. Tabelle 3 zeigt die "Rückrechnung", d. h. die Ermittlung der experimentell bestimmten Daten aus Tabelle 1 auf der Basis der Modellfunktion (III). Insgesamt war die Übereinstimmung - bis auf den einen Ausreißer - sehr gut.
Die anhand der Modellfunktion (III) modellierte mehrdimensionale Fläche konnte im Koordinatensystem db*/L7D dargestellt werden. Legte man beispielsweise die maximale Vergilbung db* max(45°) = 1 fest, konnte für diesen Wert ein Kontur-Plot, d.h. eine Projektion der modellierten mehrdimensionalen Fläche auf die Fläche der Koordinaten L7D, erzeugt werden. Aus dem Kontur-Plot war qualitativ in einfacher Weise ersichtlich, welche maximale Strahlendosis Dmax bei vorgegebener Helligkeit L* angesetzt werden musste, um den gegebenen Maximalwert db* max(45°) diesen nicht zu überschreiten. Tabelle 4 gibt einen Überblick.
Tabelle 4: Dmax für Bunttöne verschiedener Helligkeit L* für db*max(45°) = 1 L* Dmax (mJcnrϊ2)
90 1 J00
70 1.600
50 2.400
Wurden somit beispielsweise eine Automobilkarosserie mit einer Basislackschicht von L* = 90, eine Automobilkarosserie mit einer Basislackschicht von L* = 70 und eine Automobilkarosserie mit einer Basislackschicht von L* = 50 in dieser Reihenfolge nacheinander in einer Durchlaufanlage mit einer UV-härtbaren Klariackschicht beschichtet, wonach die UV-härtbare Klariackschicht gehärtet wurde, konnte die jeweils erforderliche Dosis D automatisch auf 1.100, 1.600 und 2.400 mJcnrr2 eingestellt werden, sodass alle drei Automobilkarosserien eine spezifikationsgerechte, vergilbungsfreie, kratzfeste, färb- und effektgebende Mehrschichtlackierung aufwiesen.
Das Verfahren war somit hervorragend geeignet, Steuergrößen S abzuleiten, mit deren Hilfe in UV-Belichtungsanlagen beispielsweise in der Linie von Lackieranlagen für die Automobilserienlackierung in einfacher Weise sichergestellt werden konnte, dass bei einer durchlaufenden Automobilkarosserie, die mit einer Basislackschicht einer bestimmten Helligkeit L* und einer UV-härtbaren Klariackschicht beschichtet worden war, bei der Härtung der Klariackschicht nur eine so hohe Strahlendosis D eingestrahlt wurde, dass die resultierende Vergilbung noch spezifikationsgerecht war.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Beschichten von nacheinander durchlaufenden, bunten und unbunten Substraten (2) unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3), umfassend ggf. eine Fördervorrichtung (3) zum Transport der Substrate (2) zu der, durch die und weg von der Vorrichtung (1), eine Station (4) zum Applizieren mindestens eines transparenten oder pigmentierten, mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure) härtbaren Beschichtungsstoffs (4.1) auf die bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) der Substrate (2), eine Station (5) zur Härtung der in der Station (4) applizierten Schicht (4.2) mit aktinischer Strahlung oder Dual-Cure, wodurch die transparente oder pigmentierte Beschichtung (4.3) resultiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Station (5) mindestens eine Vorrichtung (6) zur Regelung und Begrenzung der Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung, die im Bereich von 500 bis 5.000 mJcm-2 liegt, in Abhängigkeit vom Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) des gerade die Station (5) durchlaufenden Substrats (2) umfasst.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (6) eine Steuergröße S für die Regelung und Begrenzung von D für jede zu beschichtende Oberfläche (2.1) oder pigmentierte Schicht (4.2) implementiert ist, die für alle Bunttöne anhand der Funktion (I): db*(X°) = f(D) (I), worin die Variablen db*, X° und D die folgende Bedeutung haben:
D Gesamtdosis der aktinischen Strahlung, X° Messwinkel, b* Ort auf der Koordinate "Gelb-Blau" des CIELAB-Farbraums, db* Vergilbung = Differenz zwischen b* einer gegebenen Oberfläche (2.1), die mit einer mit aktinischer Strahlung einer bestimmten Gesamtdosis D gehärteten, transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3) beschichtet ist, und b* der gleichen Oberfläche (2.1), die mit der gleichen, indes nur getrockneten oder physikalisch oder thermisch gehärteten Beschichtung (4.3) beschichtet ist (Referenz), ableitbar ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die, Steuergröße S für alle Bunttöne anhand der Funktion (II): db*(X°) = f(L*(X°), D) (II), worin die Variablen db*, D und X° die vorstehend angegebene Bedeutung haben und die Variable L* die folgende Bedeutung hat: L* Ort auf der Koordinate "Helligkeit" des CIELAB-Farbraums ableitbar ist,
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße S ableitbar ist, indem die Abhängigkeit von db*(X°) von D durch farbmetrische Messungen unter dem Messwinkel X° bei einzelnen, ausgewählten Bunttönen experimentell ermittelt wird und aus den erhaltenen Daten die Funktion (I) für alle Bunttöne durch eindimensionale Regressionsrechnung näherungsweise ermittelt wird.
5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße S ableitbar ist, indem die resultierende Funktion (I) numerisch oder grafisch in einem zweidimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db* zusammengefasst dargestellt wird.
6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße S ableitbar ist, indem zusätzlich die Abhängigkeit von db*(X°) von L* durch farbmetrische Messungen unter dem Messwinkel X° bei einzelnen, ausgewählten Bunttönen experimentell ermittelt wird und aus den erhaltenen Daten die Funktion (II) für alle Bunttöne durch mehrdimensionale Regressionsrechnung näherungsweise ermittelt wird.
7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße S ableitbar ist, indem die resultierende Funktion (II) numerisch oder grafisch in einem mehrdimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db7L* zusammengefasst dargestellt werden.
8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Buntton der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) eine maximale Vergilbung db*max(X°) festgelegt wird, wonach die dazugehörige maximale Gesamtdosis Dmax der aktinischen Strahlung numerisch oder grafisch ermittelt wird.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße S ableitbar ist, indem man die farbmetrischen Messungen unter einem Messwinkel von X = 45° durchführt.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aktinische Strahlung UV-Strahlung ist.
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Vorrichtung (6) implementierte Steuergröße S proportional der für jeden Buntton der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) ermittelten maximalen Gesamtdosis Dmax ist.
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergröße S in der Vorrichtung (6) mechanisch und/oder elektronisch implementiert ist.
12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens eine Station (2) umfasst, die der Station (4) in Durchlaufrichtung gesehen vorgeschaltet ist und worin unbeschichtete Substrate (2) mit bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) versehen werden.
13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Station (2) die bunten und unbunten Oberflächen (2.1) durch die Applikation von bunten und unbunten Folien (2.1) und/oder von bunt oder unbunt pigmentierten Beschichtungsstoffen (2.1) herstellbar sind.
14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den bunt oder unbunt pigmentierten Beschichtungsstoffen (2.1) hergestellten Oberflächen (2.1) physikalisch, thermisch, mit aktinischer Strahlung oder Dual-Cure-härtbar sind.
15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den bunt oder unbunt pigmentierten Beschichtungsstoffen (2.1) hergestellten Oberflächen (2.1) separat in der Station (2) und/oder gemeinsam mit der Schicht (4.1) in der Station (5) härtbar sind.
16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Beschichtung (4.1) klar ist.
17. Verfahren zum Beschichten von bunten und unbunten Substraten (2) unterschiedlichen Bunttons mit einer transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.3), bei dem mindestens ein transparenter oder pigmentierter, mit aktinischer Strahlung oder thermischen und mit aktinischer Strahlung (Dual-Cure) härtbarer Beschichtungsstoff (4.1) auf die bunten oder unbunten Oberflächen (2.1) der Substrate (2) appliziert wird, wonach man die resultierende Schicht (4.2) mit aktinischer Strahlung oder mit Dual- Cure härtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdosis D an eingestrahlter aktinischer Strahlung, die im Bereich von 500 bis
5.000 mJcm-2 liegt, in Abhängigkeit vom jeweiligen Buntton der Oberfläche (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) eingestellt und begrenzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdosis D im Bereich von 1.000 bis 3.000 mJcm"2 liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) die Funktion (I): db*(X°) = f(D) (I), worin die Variablen db*, X° und D die folgende Bedeutung haben:
D Gesamtdosis der aktinischen Strahlung,
X° Messwinkel, b* Ort auf der Koordinate "Gelb-Blau" des CIELAB-Farbraums, db* Vergilbung = Differenz zwischen b* einer gegebenen Oberfläche (2.1), die mit einer mit aktinischer Strahlung einer bestimmten Gesamtdosis D gehärteten, transparenten oder pigmentierten Beschichtung (4.1) beschichtet ist, und b* der gleichen Oberfläche (2.1), die mit der gleichen, indes nur getrockneten oder physikalisch oder thermisch gehärteten Beschichtung (4.1) beschichtet ist (Referenz); durch farbmetrische Messungen der Abhängigkeit von db*(X°) von D bei einzelnen, ausgewählten Bunttönen experimentell ermittelt und aus den erhaltenen Daten die Funktion (I) für alle Bunttöne durch zweidimensionale Regressionsrechnung näherungsweise errechnet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schicht (4.2) die Funktion (II): db*(X°) = f(L*(X°), D) (II), worin die Variablen db*, D und X° die vorstehend angegebene Bedeutung haben und die Variable L* die folgende Bedeutung hat: L* Ort auf der Koordinate "Helligkeit" des CIELAB-Farbraums; durch zusätzliche farbmetrische Messungen der Abhängigkeit von db*(X°) von L* bei einzelnen, ausgewählten Bunttönen experimentell ermittelt und aus den erhaltenen Daten die Funktion (II) für alle Bunttöne durch mehrdimensionale Regressionsrechnung näherungsweise errechnet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die farbmetrischen Messungen unter einem Messwinkel von X = 45° durchgeführt werden.
22. Verfahren nach Anspruch 19 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schichten (4.2) resultierende Funktion (I) numerisch oder grafisch in einem zweidimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db* darstellt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die für alle Bunttöne der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schichten (4.2) resultierende Funktion (II) numerisch oder grafisch in einem mehrdimensionalen Koordinatensystem mit den Koordinaten D/db7L* darstellt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Buntton der zu beschichtenden Oberflächen (2.1) oder der pigmentierten Schichten (4.2) eine maximale Vergilbung db*max(X0) festgelegt wird, wonach die dazugehörige maximale Gesamtdosis Dmaχ der aktinischen Strahlung numerisch oder grafisch ermittelt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdosis D an aktinischer Strahlung, die bei der Härtung einer auf einer Oberfläche (2.1) befindlichen Schicht (4.2) eingestrahlt wird, begrenzt wird, sodass die für diese Oberfläche (2.1) oder pigmentierte Schicht (4.2) bestimmte maximale Gesamtdosis Dmaχ nicht überschritten wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass als aktinische Strahlung UV-Strahlung verwendet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass es in einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 durchgeführt wird.
28. Verwendung der Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 und des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 17 bis 27 für die Herstellung von Substraten (2) mit färb- und/oder effektgebenden (Mehrschicht)lackierungen.
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