DE10155709C1

DE10155709C1 - Verfahren zur Herstellung farb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen

Info

Publication number: DE10155709C1
Application number: DE10155709A
Authority: DE
Inventors: Winfried Kreis; Peter Hoffmann; Renate Weber; Janusch Owtschary; Wolfgang Duschek; Andreas Ruether
Original assignee: BASF Coatings GmbH
Current assignee: BASF Coatings GmbH
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-11-14
Also published as: EP1444301A2; WO2003042307A2; WO2003042307A3; AU2002349030A1; JP2005508752A; US20040241332A1

Abstract

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

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung farb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen auf grundierten und ungrundierten Substraten.

Farb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierungen von Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere PKW-Karosserien, bestehen heute vorzugsweise aus mehreren Lackschichten, die übereinander appliziert werden und unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.

Beispielsweise werden nacheinander eine elektrisch abgeschiedene Elektrotauchlackierung (ETL) als Grundierung, eine Füllerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung, eine Basislackierung und eine Klarlackierung auf ein Substrat aufgebracht.

Hierbei dient die ETL insbesondere dem Korrosionsschutz des Blechs. Sie wird von der Fachwelt häufig auch als Grundierung bezeichnet.

Die Füllerlackierung dient der Abdeckung von Unebenheiten des Untergrundes und gewährt aufgrund ihrer Elastizität die Steinschlagbeständigkeit. Gegebenenfall kann die Füllerlackierung noch zur Verstärkung des Deckvermögens und zur Vertiefung des Farbtons der Lackierung dienen.

Die Basislackierung steuert die Farben und/oder die winkelabhängigen optischen Effekte bei. Dabei können sowohl die Helligkeit (Menge) als auch die Farbe (durch wellenlängenspezifische Absorption oder durch Interferenz) des reflektierten Lichts in Abhängigkeit des Betrachtungswinkels variieren, was auch als Helligkeits- und/oder Farbflop bezeichnet wird.

Die Klarlackierung dient der Verstärkung der optischen Effekte und dem Schutz der Lackierung vor mechanischer und chemischer Schädigung.

Basislackierung und Klarlackierung werden häufig auch zusammenfassend als Decklackierung bezeichnet. Ergänzend wird noch auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seiten 49 und 51, "Automobillacke" verwiesen.

In der Regel werde die Basislackierungen aus effektgebenden Pigmenten und lasierenden Pigmenten enthaltenden Beschichtungsstoffen hergestellt. Sehr farbige farb- und effektgebende Basislackierungen können im allgemeinen nur mit einem geringen Deckvermögen hergestellten werden. Die eingesetzten effektgebenden Pigmente steuern nur wenig zum Deckvermögen bei. Zwar hätten Aluminiumeffektpigmente ein gutes Deckvermögen, die damit formulierten Farbtöne wirken aber eher pastellfarben.

Um dieses Problem zu lösen, werden insbesondere bei tiefroten Farben, insbesondere tiefroten Metallicfarben, so genannte "Tinted-Klarlackierungen", d. h. getönte Klarlackierungen, verwendet. Diese bewirken eine hervorragende Farbsättigung. Nachteilig ist aber, dass der Klarlack, wie er zur Herstellung der Klarlackierung als Schutzschicht für die Basislackierung normalerweise verwendet wird, stofflich variiert werden muss, damit er auch die farbgebenden Pigmente gut zu dispergieren vermag. Hierunter leidet aber die Schutzfunktion der resultierenden getönten Klarlackierung. Außerdem muss bei der Verwendung solcher getönter Klarlacke in der Linie bei der Automobilserienlackierung ein besonders hoher Reinigungsaufwand bei Farbwechseln oder beim Wechsel von getönten Klarlacken zu nicht pigmentierten Klarlacken getrieben werden.

Hellrote Beschichtungen, die auf der Basis bekannter farbgebender Beschichtungsstoffe hergestellt werden, haben im allgemeinen ebenfalls das Problem eines ungenügenden Deckvermögens (vgl. Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, Seite 124). Dies macht sich bei der Automobilserienlackierung besonders nachteilig bemerkbar, weil es nicht gelingt, deckende hellrote Beschichtungen in den dort üblicherweise verwendeten Trockenschichtdicken von 25 ± 5 µm zu realisieren. In der Regel gelingt dies erst ab eine Trockenschichtdicke von mehr als 30 µm.

Dies führt zu Problemen bei der Abdeckung des Untergrundes. Bei dem Untergrund handelt es sich in den allermeisten Fällen um Füllerlackierungen oder Steinschlagschutzgrundierungen, die aus wirtschaftlichen Gründen den Farbton Grau oder günstigstenfalls ein schmutziges Rot aufweisen. Dadurch wird der Untergrund auch für Beschichtungen mit anderen Farbtönen als Hellrot verwendbar. Hat nun die farbgebende Beschichtung ein ungenügendes Deckvermögen, so scheint die Farbe des Untergrundes nach oben durch und führt so zu einer Farbverschiebung in Richtung unbunter dunkler oder heller Farbtöne, die nicht toleriert werden kann.

Wenn auf der hellroten Automobilserienlackierung eine Reparaturlackierung aufgebracht wird, so erscheint die Reparaturlackierung in einem kräftigeren helleren Rot als die Erstlackierung, weil in diesem Fall die Erstlackierung nach oben durchscheint. Dieses Problem existiert auch bei farbgebenden Beschichtungen mit Farbtönen, die sich von Rot über Orange bis nach Gelb oder von Rot bis Violett erstrecken.

Und dieses Problem zu lösen, kann man einen Untergrund verwenden, dessen Farbton demjenigen der farbgebenden Beschichtungen möglichst ähnlich ist. Hierdurch verliert man allerdings die Möglichkeit, den Untergrund universell zu nutzen, da für jeden kritischen Farbton ein spezieller Untergrund eingesetzt werden muss. Auch müssen dann, um dem Farbton der farbgebenden Beschichtungen ausreichend gut zutreffen, insbesondere bei Rot die gleichen, oft sehr hochwertigen und teuren organischen Pigmente verwendet werden, die auch in der farbgebenden Beschichtung vorliegen. Häufig verbietet sich diese Lösung aber aus wirtschaftlichen Gründen von selbst.

Eine andere Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, einen unbunten Untergrund zu wählen, dessen Reflektivität der Reflektivität der farbgebenden Beschichtung, gemessen bei der Wellenlänge der minimalen Absorption der vollständig deckenden farbgebenden Beschichtung (vgl. die internationale Patentanmeldung WO 97/43052), oder der maximalen Reflexion der vollständig deckenden farbgebenden Beschichtung (vgl. die Patentanmeldungen DE 33 34 961 A1, DE 33 34 960 A1 oder CA 2,052,215 A) möglichst nahe kommt. Aber auch bei dieser Vorgehensweise muss der Untergrund anhand einer speziellen Auswahlregel ausgewählt werden, was zum einen einen zusätzlichen Verfahrensschritt darstellt und zum anderen die Möglichkeit der universellen Verwendung des Untergrundes ebenfalls ausschließt.

Eine dritte, noch ungünstigere Lösung wäre, den Gehalt an den entsprechenden Farbpigmenten in den farbgebenden Beschichtungen weiter zu erhöhen. Abgesehen davon, dass dies unwirtschaftlich ist, wird das Eigenschaftsprofil der farbgebenden Beschichtungen hierdurch nachteilig beeinflusst.

Aus der deutschen Patentanmeldung DE 100 27 291 A1 sind farb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierungen für ungrundierte metallische Substrate auf der Basis von Eisen bekannt, die herstellbar sind, indem man

1. eine Pulverlacksuspension (Pulverslurry), enthaltend mindestens ein hydrophiles Farb- und/oder Effektpigment, direkt auf das ungrundierte metallische Substrat appliziert, wodurch eine Pulverslurryschicht resultiert,
2. die Pulverslurryschicht (1) physikalisch oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtet, wodurch eine farb- und/oder effektgebende Einschichtlackierung resultiert;

wonach man

1. die farb- und/oder effektgebende Einschichtlackierung mit mindestens einer weiteren Pulverslurry, enthaltend mindestens ein hydrophiles Farb- und/oder Effektpigment, beschichtet, wonach man die Pulverslurryschicht(en) physikalisch, thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtet, wodurch eine farb- und/oder effektgebende Mehrschichtlackierung resultiert.

Die bekannte Mehrschichtlackierung haftet gut auf den ungrundierten Substraten und genügt außerdem auch den gehobenen Ansprüchen des Marktes, wobei die Verteilung der Farb- und/oder Effektpigmente in der Matrix der Mehrschichtlackierungen gleichmäßig ist. Die Mehrschichtlackierung erfüllt sowohl die Funktion der Füllerlackierung und Steinschlagschutzgrundierung als auch die der Elektrotauchlackierung. Außerdem vermag sie die Funktion der Unidecklackierung zu übernehmen. Darüber hinaus können, falls erforderlich die farb- und effektgebenden Funktionen verschiedenen Schichten zugeordnet werden, beispielsweise der ersten Pulverslurrylackierung die farbgebende Funktion und der zweiten Pulverslurrylackierung die effektgebende Funktion. Hierdurch lassen sich eine große Anzahl neuartiger optischer Effekte realisieren. Problemlösungen betreffend das Deckvermögen von Basislackierungen werden nicht angesprochen.

Aus der deutschen Patentanmeldung DE 100 17 814 A1 ist einen Verfahren zur Herstellung einer effektgebenden Mehrschichtlackierung bekannten, bei dem man einen effektgebenden Basislack in einem Spritzgang oder in mehreren Spritzgängen auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat pneumatisch appliziert, die resultierende Basislackschicht trocknet, ohne sie auszuhärten, und einen Klarlack auf die Basislackschicht appliziert, wonach man die resultierende Klarlackschicht gemeinsam mit der Basislackschicht aushärtet, wobei die pneumatisch erzeugte Basislacksprühstrahlwolke relativ zu ihrer Sprührichtung und relativ zum Substrat in eine periodische Bewegung versetzt wird.

Das Verfahren liefert ohne Zugabe von Aerosil-, Talkum-, Weiß- oder Mattierungspasten zu den effektgebenden Basislacken effektgebende Mehrschichtlackierungen, die im wesentlichen oder völlig wolkenfrei und von hoher optischer Gesamtqualität sind.

Aus dem europäischen Patent EP 0 817 684 B1 ist ein Verfahren zur Mehrschichtlackierung von elektrisch leitfähigen Substraten durch elektrophoretische Abscheidung einer ersten Überzugsschicht aus einem elektrophoretisch abscheidbaren wäßrigen Überzugsmittel und anschließenden Auftrag weiterer Überzugsschichten bekannt, bei dem

1. auf die durch elektrophoretische Abscheidung erhaltene erste Überzugsschicht nass-in-nass
2. eine zweite Überzugsschicht aus einem ersten farb- und/oder effektgebenden Basislacküberzugsmittel aufgetragen wird und
3. die so erhaltene erste und zweite Überzugsschicht gemeinsam eingebrannt werden, worauf
4. eine dritte Überzugsschicht aus einem zweiten farb- und/oder effektgebenden Basislacküberzugsmittel aufgetragen und darauf
5. eine vierte Überzugsschicht aus einem Klarlacküberzugsmittel aufgetragen und
6. die dritte und vierte Überzugsschicht gemeinsam eingebrannt werden, wobei
7. die Gesamttrockenschichtdicke der aus den Basislacküberzugsmitteln erzeugten zweiten und dritten Überzugsschicht zwischen 15 und 40 µm liegt und
8. der Anteil der zweite Überzugsschicht zwischen 20 und 50% der Gesamttrockenschichtdicke von zweiter und dritter Überzugsschicht beträgt.

Vorzugsweise werden für die Herstellung der zweiten und dritten Überzugsschicht Basislacküberzugsmittel verwendet, deren Farbtöne einander nahe kommen oder bevorzugt gleich sind.

Das bekannte Verfahren soll Mehrschichtlackierungen, insbesondere von Kraftfahrzeuglackierungen, liefern, die ein dem Stand der Technik vergleichbares Gesamteigenschaftsniveau bei jedoch verringerter Schichtdicke des Gesamtlackaufbaus aufweisen. Dabei soll der Aufwand der Abstimmung der einzelnen Lackschichten untereinander minimiert werden und das Verfahren soll mit möglichst wenigen Einbrennschritten durchführbar sein. Ob - und wenn ja, inwieweit - das bekannte Verfahren Probleme des Deckvermögens von Basislackierungen zu lösen vermag, geht aus dem europäischen Patent nicht hervor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung von farb- und effektgebenden Mehrschichtlackierungen bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern ohne Verwendung von getönten Klarlacken, speziell angepassten Untergründen, hohen Trockenschichtdicken der Basislackierungen und hohen Mengen an Pigmenten in den eingesetzten Basislacken sowie der ausschließlichen Verwendung von Effektpigmenten mit hohem Deckvermögen auskommt und dabei farb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen liefert, die ein hohes Deckvermögen haben. Außerdem soll sich das neue Verfahren leicht in der Linie bei der Automobilserienlackierung realisieren lassen, ohne dass dabei zusätzliche Investitionen in neue und/oder zusätzliche technische Anlagen notwendig werden. Nicht zuletzt soll das neue Verfahren farb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen liefern, die Automobilqualität haben. Gemäß dem europäischen Patent EP 0 352 298 B1, Seite 15, Zeile 42, bis Seite 17, Zeile 14, bedeutet dies, dass die betreffenden farb- und effektgebenden Mehrschichtlackierungen

1. einen hohen Glanz,
2. eine hohe Abbildungsunterscheidbarkeit,
3. ein hohes und gleichmäßiges Deckvermögen,
4. eine einheitliche Trockenschichtdicke,
5. eine hohe Benzinbeständigkeit,
6. eine hohe Lösemittelbeständigkeit,
7. eine hohe Säurebeständigkeit,
8. eine hohe Härte,
9. eine hohe Abriebfestigkeit,
10. eine hohe Kratzfestigkeit,
11. eine hohe Schlagfestigkeit,
12. eine hohe Zwischenschichthaftung und Haftung auf dem Substrat und
13. eine hohe Witterungsstabilität und UV-Beständigkeit

aufweisen müssen.

Demgemäß wurde das neue Verfahren zur Herstellung farb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen durch Applikation mindestens zweier pigmentierter Beschichtungsstoffe auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat und Aushärten der resultierenden pigmentieren Schichten gefunden, bei dem man

A) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (A), enthaltend mindestens ein effektgebendes Pigment auf das grundierte oder ungrundierte Substrat appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (A) resultiert oder resultieren,
B) die pigmentierte(n) Schicht(en) (A) trocknet, ohne sie vollständig zu härten,
C) mindestens einen pigmentierten Beschichtungsstoff (B), enthaltend mindestens ein lasierendes farbgebendes Pigment, auf die äußere Oberfläche der pigmentierten Schicht(en) (A) appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) resultiert oder resultieren,
D) die pigmentierte(n) Schicht(en) (B) trocknet, ohne sie vollständig zu härten,
E) mindestens einen nicht pigmentierten Beschichtungsstoff (C) auf die äußere Oberfläche der pigmentierten Schicht(en) (B) appliziert, wodurch die nicht pigmentierte(n) Schicht(en) (C) resultiert oder resultieren, wonach man
F) die Schichten (A), (B) und (C) gemeinsam härtet, wodurch die farb- und effektgebende Mehrschichtlackierung (A/B/C) resultiert.

Im folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung farb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen durch Applikation mindestens zweier pigmentierter Beschichtungsstoffe auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat und Aushärten der resultierenden pigmentieren Schichten als "erfindungsgemäßes Verfahren" bezeichnet.

Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundelag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden konnte. Insbesondere war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Verfahren ohne die Verwendung von getönten Klarlacken, speziell angepassten Untergründen, hohen Trockenschichtdicken der Basislackierungen und/oder von hohen Mengen an Pigmenten in den eingesetzten Basislacken auskam und dabei farb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen mit Automobilqualität lieferte, die ein hohes Deckvermögen hatten. Außerdem ließ sich das neue Verfahren leicht in der Linie bei der Automobilserienlackierung realisieren, ohne dass dabei zusätzliche Investitionen in neue und/oder zusätzliche technische Anlagen notwendig wurden. Vor allem war es überraschend, dass es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr notwendig war, pigmentierte Beschichtungsstoffe (A) einzusetzen, die notwendigerweise nur Aluminiumeffektpigmente enthielten, um das notwendige Deckvermögen einzustellen. Noch mehr überraschte, dass es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr notwendig war, pigmentierte Beschichtungsstoffe (B) zu verwenden, die ausschließlich deckende Pigmente enthielten, um das notwendige Deckvermögen einzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von einem grundierten oder ungrundierten Substrat.

Als Substrate kommen all die in Betracht, deren Oberfläche durch die Anwendung von Hitze und/oder aktinischer Strahlung bei der Härtung der hierauf befindlichen Schichten nicht geschädigt wird. Vorzugsweise bestehen die Substrate aus Metallen, Kunststoffen, Holz, Keramik, Stein, Textil, Faserverbunden, Leder, Glas, Glasfasern, Glas- und Steinwolle, mineral- und harzgebundene Baustoffen, wie Gips- und Zementplatten oder Dachziegel, sowie Verbunden dieser Materialien.

Demnach ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für Anwendungen auf den Gebieten der Kraftfahrzeugserienlackierung und Kraftfahrzeugreparaturlackierungen hervorragend geeignet, sondern kommt auch für die Beschichtung von Bauwerken im Innen- und Außenbereich und von Türen, Fenstern und Möbeln, für die industrielle Lackierung, inklusive Coil Coating, Container Coating und die Imprägnierung und/oder Beschichtung elektrotechnischer Bauteile, sowie für die Lackierung von weißer Ware, inclusive Haushaltsgeräte, Heizkessel und Radiatoren, in Betracht. Im Rahmen der industriellen Lackierungen eignet es sich für die Lackierung praktisch aller Teile und Gegenstände für den privaten oder industriellen Gebrauch wie Haushaltsgeräte, Kleinteile aus Metall, wie Schrauben und Muttern, Radkappen, Felgen, Emballagen, oder elektrotechnische Bauteile, wie Motorwicklungen oder Transformatorwicklungen.

Ganz besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren für die Beschichtung von Kraftfahrzeugkarosserien, insbesondere PKW-Karosserien, und Teilen hiervon verwendet, insbesondere von Anbauteilen, wie Schutzbleche, Kotflügel, Türen, Kofferraumdeckel oder Spoiler, die nicht aus Metall, sondern aus Kunststoffen, insbesondere faserverstärkten Kunststoffen, wie SMC, (Sheet Molded Compounds) BMC (Bulk Moulded Compounds), IMC (Injection Moulded Compounds) und RIMC (Reaction Injection Moulded Compounds), hergestellt werden.

Im Falle elektrisch leitfähiger Substrate können Grundierungen verwendet werden, die in üblicher und bekannter Weise aus Elektrotauchlacken hergestellt werden. Hierfür kommen sowohl anodische als auch kathodische Elektrotauchlacke, insbesondere aber kathodische Elektrotauchlacke, in Betracht. Sie können aber auch eine kathodisch abgeschiedene Elektrotauchlackschicht aufweisen, die nicht thermisch gehärtet, sondern lediglich getrocknet oder partiell gehärtet ist. Die Elektrotauchlackierung oder die Elektrotauchlackschicht können dann mit üblichen und bekannten Füllern oder Steinschlagschutzgrundierungen beschichtet werden. Diese können für sich alleine oder gemeinsam mit den Elektrotauchlackschichten und/oder mit den Schichten (A), (B) und (C) gehärtet werden.

Im Falle von Substraten aus Aluminium wird eine übliche und bekannte, durch anodische Oxidation hergestellte Schicht aus Aluminiumoxid als Grundierung verwendet.

Im Falle von nichtfunktionalisierten und/oder unpolaren Kunststoffoberflächen können diese in bekannter Weise einer Vorbehandlung, wie mit einem Plasma oder mit Beflammen, unterzogen oder mit einer Hydrogrundierung versehen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die eingesetzten Beschichtungsstoffe mit Hilfe üblicher und bekannter Verfahren, die an die physikalische Form des jeweiligen Beschichtungsstoffen angepasst sind, appliziert. Beispiele geeigneter Verfahren sind Wirbelbettbeschichten, Spritzen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln oder Walzen. Bevorzugt werden Spritzlacke und Spritzapplikationsverfahren, insbesondere die elektrostatische Spritzapplikation (ESTA), angewandt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die applizierten Beschichtungsstoffe, gegebenenfalls nach dem Ablüften und dem Trocknen, je nach dem in üblicher und bekannter Weise physikalisch, thermisch, mit aktinischer Strahlung oder thermisch und mit aktinischer Strahlung, insbesondere UV- Strahlung, gehärtet.

Vorzugsweise werden die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) thermisch und die nicht pigmentierten Beschichtungsstoffe (C) thermisch oder thermisch und mit aktinischer Strahlung gehärtet. Die Härtung mit Wärmeenergie und aktinischer Strahlung wird bekanntermaßen als Dual-Cure-bezeichnet.

Für die thermische Härtung können übliche und bekannte Vorrichtungen, wie Umluftöfen oder Heizstrahler, verwendet werden.

Für die Härtung mit aktinischer Strahlung können übliche und bekannte Lichtquellen, wie UV-Strahler, eingesetzt werden.

Je nach dem, ob es sich bei den eingesetzten Beschichtungsstoffen um Einkomponentensysteme oder Zwei- oder Mehrkomponentensystem, bei denen die Vernetzungsmittel und die Bindemittel bis zur Verwendung getrennt voneinander gelagert werden, handelt, wird die thermische Härtung vorzugsweise bei 120 bis 200, bevorzugt 120 bis 180 und insbesondere 120 bis 160°C (Einkomponentensysteme) oder unter 100, vorzugsweise unter 80 bevorzugt unter 60 und insbesondere unter 50°C (Zwei- und Mehrkomponentensysteme) durchgeführt. Im allgemeinen liegt die Dauer der thermischen Härtung bei 1 Minute bis 2 Stunden, vorzugsweise 5 Minuten bis 1 Stunde und insbesondere 5 bis 45 Minuten.

Vorzugsweise wird bei der Härtung mit aktinischer Strahlung eine Strahlendosis von 10³ bis 4 × 10⁴, vorzugsweise 2 × 10³ bis 3 × 10⁴, bevorzugt 3 × 10³ bis 2,5 × 10⁴ und insbesondere 5 × 10³ bis 2 × 10⁴ Jm^-2 eingesetzt. Dabei liegt die Strahlenintensität bei 1 × 10⁰ bis 3 × 10⁵, vorzugsweise 2 × 10⁰ bis 2 × 10⁵, bevorzugt 3 × 10⁰ bis 1,5 × 10⁵ und insbesondere 5 × 10⁰ bis 1,2 × 10⁵ Wm^-2.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens ein, insbesondere ein, pigmentierter Beschichtungsstoff (A), enthaltend mindestens ein, insbesondere ein effektgebendes Pigment, auf das Substrat appliziert, wodurch die pigmentierte(n) Schicht(en), insbesondere die pigmentierte Schicht, (A) resultiert oder resultieren.

Der pigmentierte Beschichtungsstoff (A) kann außerdem noch mindestens ein farbgebendes Pigment enthalten. Darüber hinaus kann er mindestens ein sonstiges Pigment enthalten.

Vorzugsweise sind die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) Einkomponentensysteme. Bevorzugt sind sie wässrige Beschichtungsstoffe, insbesondere übliche und bekannte Wasserbasislacke.

Die Zusammensetzung der effektgebende pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) ist demnach nicht kritisch, sondern es können die Wasserbasislacke verwendet werden, wie sie aus dem amerikanischen Patent US 5,114,789 A, Spalte 7, Zeile 41, bis Spalte 8, Zeile 33, Spalte 11, Zeilen 24 bis 50, und Spalte 13, Zeilen 30 bis 40, dem europäischen Patent EP 0 352 298 B1, Seite 9, Zeile 19, bis Seite 12, Zeile 38, oder den Patentanmeldungen 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 A 1, 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 A 1, 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 A1, EP 0 596 460 A1, EP 0 596 461 A1, EP 0 584 818 A1, EP 0 669 356 A1, EP 0 634 431 A1, EP 0 678 536 A1, EP 0 354 261 A 1, EP 0 424 705 A1, WO 97/49745, WO 97/49747, EP 0 401 565 A1, EP 0 496 205 A1, EP 0 358 979 A1, EP 469 389 A1, DE 24 46 442 A1, DE 34 09 080 A1, DE 195 47 944 A1, DE 197 41 554 A1 oder EP 0 817 684, Spalte 5, Zeilen 31 bis 45, bekannt sind.

Vorzugsweise werden die effektgebenden Pigmente aus der Gruppe, bestehend aus optisch effektgebenden, fluoreszierenden, elektrisch leitfähigen und magnetisch abschirmenden Pigmenten, insbesondere optisch effektgebenden Pigmente, ausgewählt.

Vorzugsweise werden die farbgebenden Pigmente aus der Gruppe, bestehend aus organischen und anorganischen, transparenten, lasierenden und opaken Pigmenten, ausgewählt.

Vorzugsweise werden die sonstigen Pigmente aus der Gruppe, bestehend aus korrosionsschützenden Pigmenten, Metallpulvern, organischen und anorganischen, transparenten und opaken Füllstoffen und Nanopartikeln, ausgewählt.

Beispiele geeigneter Effektpigmente sind Metallplättchenpigmente wie handelsübliche Aluminiumbronzen, gemäß DE 36 36 183 A1 chromatierte Aluminiumbronzen, und handelsübliche Edelstahlbronzen sowie nichtmetallische Effektpigmente, wie zum Beispiel Perlglanz- bzw. Interferenzpigmente, plättchenförmige Effektpigmente auf der Basis von Eisenoxid, das einen Farbton von Rosa bis Braunrot aufweist oder flüssigkristalline Effektpigmente. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 176, "Effektpigmente" und Seiten 380 und 381 "Metalloxid-Glimmer- Pigmente" bis "Metallpigmente", und die Patentanmeldungen und Patente DE 36 36 156 A1, DE 37 18 446 A1, DE 37 19 804 A1, DE 39 30 601 A1, EP 0 068 311 A1, EP 0 264 843 A1, EP 0 265 820 A1, EP 0 283 852 A1, EP 0 293 746 A 1, EP 0 417 567 A1, US 4,828,826 A oder US 5,244,649 A verwiesen.

Beispiele für fluoreszierende Pigmente (Tagesleuchtpigmente) sind Bis(azomethin)-Pigmente.

Beispiele für geeignete elektrisch leitfähige Pigmente sind Titandioxid/Zinnoxid- Pigmente.

Beispiele für magnetisch abschirmende Pigmente sind Pigmente auf der Basis von Eisenoxiden oder Chromdioxid.

Beispiele für geeignete anorganische farbgebende Pigmente sind Weißpigmente wie Titandioxid, Zinkweiß, Zinksulfid oder Lithopone; Schwarzpigmente wie Ruß, Eisen-Mangan-Schwarz oder Spinellschwarz; Buntpigmente wie Chromoxid, Chromoxidhydratgrün, Kobaltgrün oder Ultramaringrün, Kobaltblau, Ultramarinblau oder Manganblau, Ultramarinviolett oder Kobalt- und Manganviolett, Eisenoxidrot, Cadmiumsulfoselenid, Molybdatrot oder Ultramarinrot; Eisenoxidbraun, Mischbraun, Spinell- und Korundphasen oder Chromorange; oder Eisenoxidgelb, Nickeltitangelb, Chromtitangelb, Cadmiumsulfid, Cadmiumzinksulfid, Chromgelb oder Bismutvanadat.

Beispiele für geeignete organische farbgebende Pigmente sind Monoazopigmente, Bisazopigmente, Anthrachinonpigmente, Benzimidazolpigmente, Chinacridonpigmente, Chinophthalonpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente, Dioxazinpigmente, Indanthronpigmente, Isoindolinpigmente, Isoindolinonpigmente, Azomethinpigmente, Thioindigopigmente, Metallkomplexpigmente, Perinonpigmente, Perylenpigmente, Phthalocyaninpigmente oder Anilinschwarz.

Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 180 und 181, "Eisenblau-Pigmente" bis "Eisenoxidschwarz", Seiten 451 bis 453 "Pigmente" bis "Pigmentvolumenkonzentration", Seite 563 "Thioindigo-Pigmente", Seite 567 "Titandioxid-Pigmente", Seiten 400 und 467, "Natürlich vorkommende Pigmente", Seite 459 "Polycyclische Pigmente", Seite 52, "Azomethin- Pigmente", "Azopigmente", und Seite 379, "Metallkomplex-Pigmente", verwiesen.

Beispiele für geeignete korrosionsschützende Pigmente sind Eisenglimmer oder Zinksalze.

Beispiele für geeignete Metallpulver sind Pulver aus Metallen und Metallegierungen, wie Aluminium, Zink, Kupfer, Bronze oder Messing.

Beispiele geeigneter organischer und anorganischer Füllstoffe sind Kreide, Calciumsulfate, Bariumsulfat, Silikate wie Talkum, Glimmer oder Kaolin, Kieselsäuren, Oxide wie Aluminiumhydroxid oder Magnesiumhydroxid oder organische Füllstoffe wie Kunststoffpulver, insbesondere aus Polyamid oder Polyacrylnitril. Ergänzend wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, 1998, Seiten 250 ff., "Füllstoffe", verwiesen.

Beispiele geeigneter transparenter Füllstoffe sind solche auf der Basis von Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid.

Geeignete Nanopartikel werden ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus hydrophilen und hydrophoben, insbesondere hydrophilen, Nanopartikeln auf der Basis von Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid und der Polysäuren und Heteropolysäuren von Übergangsmetallen, vorzugsweise von Molybdän und Wolfram, mit einer Primärpartikelgröße < 50 nm, bevorzugt 5 bis 50 nm, insbesondere 10 bis 30 nm. Vorzugsweise haben die hydrophilen Nanopartikel keinen Mattierungseffekt. Besonders bevorzugt werden Nanopartikel auf der Basis von Siliziumdioxid verwendet, insbesondere hydrophile pyrogene Siliziumdioxide, deren Agglomerate und Aggregate eine kettenförmige Struktur haben und die durch die Flammenhydrolyse von Siliziumtetrachlorid in einer Knallgasflamme herstellbar sind.

Die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) enthalten die vorstehend beschriebenen Pigmente üblichen und bekannten Mengen.

Im Anschluss daran trocknet man die pigmentierte Schicht oder die pigmentierten Schichten (A), ohne sie dabei vollständig auszuhärten. Hiernach wird auf ihre äußere Oberfläche mindestens ein, insbesondere ein, pigmentierter Beschichtungsstoff (B) appliziert, wodurch mindestens eine, insbesondere eine, pigmentierte Schicht (B) resultiert.

Der pigmentierte Beschichtungsstoff (B) enthält mindestens ein lasierendes farbgebendes Pigment, d. h. ein mehr oder weniger durchscheinendes Pigment. Beispiele geeigneter lasierender farbgebender Pigmente sind die vorstehend beschriebenen farbgebenden Pigmente in lasierender Form. Darüber hinaus kann er mindestens eines der vorstehend beschriebenen effektgebenden Pigmente und/oder sonstigen Pigmente enthalten.

Im Anschluss daran trocknet man die pigmentierte Schicht oder die pigmentierten Schichten (B), ohne sie vollständig zu härten. Danach wird auf ihre äußere Oberfläche mindestens ein, insbesondere ein, nicht pigmentierter Beschichtungsstoff (C), insbesondere ein Klarlack (C), appliziert, wodurch mindestens eine, insbesondere eine, nicht pigmentierte Schicht (C) resultiert.

Als nicht pigmentierter Beschichtungsstoff (C) wird vorzugsweise ein üblicher und bekannter Ein- oder Zwei- oder Mehrkomponentenklarlack, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus, konventionellen, organischen Lösemittel enthaltenden Klarlacken, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien wässrige Klarlacken, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien und wasserfreien flüssigen Klarlacken (100%-Systeme), im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien und wasserfreien, festen, feinteiligen Pulvern (Pulverklarlacke) oder im wesentlichen oder völlig lösemittelfreien Pulverklarlacksuspensionen (Pulverslurries), wie sie aus den Patentanmeldungen, Patentschriften und Veröffentlichungen DE 42 04 518 A1, EP 0 594 068 A1, EP 0 594 071 A1, EP 0 594 142 A1, EP 0 604 992 A1, EP 0 596 460 A1, WO 94/10211, WO 94/10212, WO 94/10213, WO 94/22969 oder WO 92/22615, US 5,474,811 A1, US 5,356,669 A1 oder US 5,605,965 A1, DE 42 22 194 A1, der Produkt-Information der Firma BASF Lacke + Farben AG, "Pulverlacke", 1990, der Firmenschrift von BASF Coatings AG "Pulverlacke, Pulverlacke für industrielle Anwendungen", Januar 2000, US 4,268,542 A1, DE 195 40 977 A1, DE 195 18 392 A1, DE 196 17 086 A1, DE-A-196 13 547, DE 196 52 813 A1, DE 198 14 471 A1, EP 0 928 800 A1, EP 0 636 669 A1, EP 0 410 242 A1, EP 0 783 534 A1, EP 0 650 978 A1, EP 0 650 979 A1, EP 0 650 985 A1, EP 0 540 884 A1, EP 0 568 967 A1, EP 0 054 505 A1, EP 0 002 866 A 1, DE 197 09 467 A1, DE 42 03 278 A1, DE 33 16 593 A1, DE 38 36 370 A1, DE 24 36 186 A1, DE 20 03 579 B1, WO 97/46549, WO 99/14254, US 5,824,373 A1, US 4,675,234 A1, US 4,634,602 A1, US 4,424,252 A1, US 4,208,313 A1, US 4,163,810 A1, US 4,129,488 A1, US 4,064,161 A1, US 3,974,303 A1, EP 0 844 286 A1, DE 43 03 570 A1, DE 34 07 087 A1, DE 40 11 045 A1, DE 40 25 215 A1, DE 38 28 098 A1, DE 40 20 316 A1 oder DE 41 22 743 A1 bekannt sind, verwendet.

Vorzugsweise lüftet man die nicht pigmentierte Schicht (C) ab, um ggf. vorhandene organische und/oder anorganische Lösemittel, wie Wasser, zu entfernen, wonach man die Schichten (A), (B) und (C) gemeinsam härtet. Dabei können auch noch die Elektrotauchlackschichten und/oder die Füllerschichten mitgehärtet werden, sofern diese noch nicht für sich alleine gehärtet worden sind (erweitertes Nass-in-nass-Verfahren).

Durch die gemeinsame Härtung resultiert die farb- und effektgebende Mehrschichtlackierung (A/B/C)

Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die effektgebenden und gegebenenfalls farbgebenden Lackierungen (A) und die farbgebenden und gegebenenfalls effektgebenden Lackierungen (B) im Farbton aneinander angepasst. Dies bedeutet, dass die Farbtöne der beiden Lackierungen (A) und (B) unterschiedliche Farbtöne aufweisen können, die sich aber zu einer vorgegebenen Mischfarbe addieren. Bevorzugt sind aber die Lackierungen (A) und (B) von ähnlichem, insbesondere von gleichem, Farbton.

Die Farbtöne der Lackierungen (A) und (B) werden als ähnlich angesehen, wenn sie im selben Quadranten des Farbrades liegen, das den horizontalen Schnitt durch das CIE-1976-(L*,a*,b*)-Farbenraum-Diagramm bei L* = 0 darstellt. Sie werden als gleich angesehen, wenn sie im selben Quadranten im wesentlichen oder genau an derselben Stelle liegen.

Farbtöne können durch Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 definiert werden.

Fig. 1 zeigt einen vereinfachten Schnitt durch das CIE-1976-(L*,a*,b*)- Farbenraum-Diagramm, das auf dem Farbmessungssystem von Richard S. Hunter ("Photoelectric Tristimulus Colorimetry with Three Filters", National Bureau of Standards Circular 429, United States Government Printing Office, 1942, reprinted in Journal of the Optical Society of America, 32, 509-538 (1942). Danach kann eine Farbe vollständig durch die Definition ihrer Helligkeit, ihres Farbtons und ihrer Farbsättigung C* definiert werden. In diesem System entspricht L* der Helligkeit und umfasst den Bereich von 0 (Schwarz) bis 100 (Weiß). Der Farbton wird durch die Werte von a* und b* beschrieben, wobei a* den roten Tönen (a* = positiv), a* den grünen Tönen (a* = negativ), b* den gelben Tönen (b* = positiv) und b* den blauen Tönen (b* = negativ) entspricht. Die Farbsättigung C* ist die Quadratswurzel der Summe der Quadrate von a* und b*.

In der Fig. 1 wird der Wert von L* auf der vertikalen Achse gemessen, während a* und b* als Punkte in einem rechtwinkligen Koordinatensystem in der Ebene horizontal zur L*-Achse gemessen werden. Die Farbsättigung C* wird gemessen als senkrechter Abstand zur L*-Achse bis zu den Punkten, bestimmt durch a* und b*.

Fig. 2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch das CIE-1976-(L*,a*,b*)- Farbenraum-Diagramm bei konstantem L*, hier L* = 0. Die üblichen Namen der Farben, wie sie von einem Beobachter wahrgenommen werden, finden sich an der Peripherie des Farbrades (vgl. hierzu auch das europäische Patent EP 0 736 073 B1, Seite 3, Zeilen 15 bis 40, oder Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, "L*,a*,b*-Farbenraum", Seite 345, und "CIELAB-Farbabstandsformel", "CIE-Normfarbtafel", Seiten 114 bis 116").

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert rasch und zuverlässig farb- und effektgebende Mehrschichtlackierungen mit besonders hohem Deckvermögen in Automobilqualität. Das erfindungsgemäße Verfahren ist, was die eingesetzten effektgebenden und farbgebenden Pigmente betrifft, nicht so eingeschränkt wie die herkömmlichen Verfahren, sodass die Herstellung von farb- und effektgebenden Mehrschichtlackierungen mit neuartigen optischen Effekten gegebenenfalls in Kombination mit sonstigen physikalischen Effekten, wie Fluoreszenz, in einfacher Weise realisiert werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung farb- und effektgebender Mehrschichtlackierungen durch Applikation mindestens zweier pigmentierter Beschichtungsstoffe auf ein grundiertes oder ungrundiertes Substrat und Aushärten der resultierenden pigmentieren Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass man

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsstoff (A) mindestens ein farbgebendes Pigment enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsstoff (B) mindestens ein effektgebendes Pigment enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die effektgebende(n) Lackierung(en) (A) und die farbgebende(n) Lackierung(en) (B) im Farbton aneinander angepasst sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die effektgebende(n) Lackierung(en) (A) und die farbgebende(n) Lackierung(en) (B) Farbtöne aufweisen, die im selben Quadranten des Farbrades liegen, das den horizontalen Schnitt durch das CIE-1976- (L*,a*,b*)-Farbenraum-Diagramm bei L* = 0 darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die effektgebende(n) Lackierung(en) (A) und die farbgebende(n) Lackierung(en) (B) den gleichen Farbton haben.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) wässrige Beschichtungsstoffe sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) thermisch härtbar sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die pigmentierten Beschichtungsstoffe (A) und (B) Einkomponentensysteme sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht pigmentierten Beschichtungsstoffe (C) konventionelle, organische Lösemittel enthaltende Klarlacke, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie wässrige Klarlacke, im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie und wasserfreie flüssige Klarlacke (100%-Systeme), im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie und wasserfreie, feste, feinteilige Pulver (Pulverklarlacke) oder im wesentlichen oder völlig lösemittelfreie Pulverklarlacksuspensionen (Pulverslurries) sind.