DE10302486A1

DE10302486A1 - Fabrication of lacquer finish on substrate e.g. motor vehicle body component, involves applying ultraviolet (UV) absorber enriched powder coating layer on existing varnish film on substrate

Info

Publication number: DE10302486A1
Application number: DE2003102486
Authority: DE
Inventors: Peter Jattke; Frank Rinas
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-07-29

Abstract

The method involves applying UV absorber enriched powder coating layer (15) on an existing varnish film on a substrate (10), using infrared radiation with a frequency of 0.8 to 1.5 micrometers. The film comprises of a colored base layer (11), a polyester filler layer (12), a varnish film base (13), and a varnish clear film (14). Independent claims are included for the following: (a) a body component of a motor vehicle; (b) a use of a lacquer finish fabrication technique; (c) and a use infrared radiation in frequency range between 0.8 and 1.5 micrometers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lackierung auf einem Substrat. In der Automobilindustrie werden insbesondere für die Lackierung von Karosseriebauteilen herkömmlicherweise vorwiegend Flüssiglacke eingesetzt. Der typische Aufbau einer Serienlackierung einer Karosserie umfasst beispielsweise eine kathodisch abgeschiedene Grundierung, eine Füllerschicht, eine darauf aufgebrachte meist farbgebende Basislackschicht und gegebenenfalls eine Klarlackschicht als Decklack. Insbesondere die für die Basislackschicht verwendeten Flüssiglacke werden in der Lackiererei üblicherweise aufgesprüht. Die genannte Vorgehensweise, wie sie in der Automobilindustrie üblicherweise angewandt wird, wird in der vorliegenden Anmeldung als „konventionelle" Lackierung bezeichnet.The present invention relates to a method for producing a coating on a substrate. In the automotive industry, in particular for the painting of body parts conventionally mainly liquid paints used. The typical structure of a series painting of a body includes, for example, a cathodically deposited primer, a filler layer, a mostly colored basecoat and optionally a clear coat as a top coat. especially the for the Base coat layer used liquid paints are usually used in the paint shop sprayed. The above-mentioned procedure, as is common in the automotive industry is used, is referred to in the present application as "conventional" painting.

Pulverlacke sind dagegen aus festen Bindemitteln inklusive Additiven und gegebenenfalls Härtern sowie Pigmenten und Füllstoffen aus farbgebenden Zusatzstoffen bestehende Lacke ohne Lösemittelanteile. Die Filmbildung erfolgt durch Verschmelzen der nach der Applikation dicht aneinanderliegenden Partikel auf dem Substrat zu einem geschlossenen Überzug. Dabei sollte die Viskosität der Schmelzflüssigkeit in möglichst kurzer Zeit niedrige Werte erreichen, um den Verlauf der Oberfläche positiv zu beeinflussen und eine glatte Oberfläche zu erreichen. Der Schmelzprozess erfordert daher den Eintrag von Energie in das polymere System mit möglichst hohen Heizraten. Der Wärmeeintrag kann beispielsweise über Heißluft oder Strahlungsenergie erfolgen. Der notwendige Schmelzvorgang bei Pulverlacken ist als technologischer Nachteil gegenüber den vorgenannten Flüssiglacken zu werten, deren versprühte Partikel selbstständig anhaften und eine geschlossene Filmschicht bilden.Powder coatings, on the other hand, are made of solid Binders including additives and if necessary hardeners as well Pigments and fillers paints consisting of coloring additives without solvent components. The film is formed by fusing the after application close-lying particles on the substrate to form a closed coating. The viscosity should the melt fluid in if possible quickly reach low values to make the surface positive to influence and achieve a smooth surface. The melting process therefore requires the entry of energy into the polymer system with as much as possible high heating rates. The heat input can for example about hot air or radiation energy. The necessary melting process at Powder coating is a technological disadvantage compared to that aforementioned liquid paints to evaluate whose sprayed Particles independently adhere and form a closed film layer.

Die Aufbringung von Pulverlacken auf bereits bestehende konventionelle Lackschichten auf beispielsweise Karosserieteilen ist bei Verwendung herkömmlicher Pulverlacke nicht möglich, da die zum Aufschmelzen des Pulverlacks notwendige Wärmeenergie zu einer zu starken thermischen Beanspruchung der in der Umgebung des mit einer Pulverlackschicht zu versehenden Bereichs angrenzenden Bauteile führt. Es wurden sogenannte „NIR"-Pulverlacke entwickelt für Anwendungen auf temperatursensiblen Substraten. Diese „NIR"-Pulverlacke lassen sich durch Einwirkung von Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich des nahen Infrarotlichts aufschmelzen, wobei durch die kurzwellige energiereiche Infrarotstrahlung der Schmelz- und Vernetzungsvorgang innerhalb sehr kurzer Zeit abgeschlossen werden kann. Demgegenüber benötigen sogenannte „NT"-Pulverlacke für die Vernetzung Temperaturen im Bereich von wenigstens etwa 120° bis 130°C und eine Vernetzungszeit im Bereich von zwischen etwa 10 bis 20 Minuten. Die genannten „NIR"-Pulverlacke werden bislang bei der Beschichtung von Kleinteilen oder Meterwaren, zum Beispiel Drahtzäunen oder dergleichen eingesetzt, nicht aber bei der Fahrzeuglackierung in der Automobilindustrie.The application of powder coatings on existing conventional lacquer layers, for example Body parts are not when using conventional powder coatings possible, because the thermal energy required to melt the powder coating Too much thermal stress in the area the area to be provided with a powder coating layer adjacent components leads. So-called "NIR" powder coatings have been developed for applications on temperature sensitive substrates. These "NIR" powder coatings can be caused by the action of infrared radiation in the wavelength range of the near infrared light, melting through the short-wave high-energy infrared radiation the melting and crosslinking process can be completed within a very short time. In contrast, so-called "NT" powder coatings are required for crosslinking Temperatures in the range of at least about 120 ° to 130 ° C and a crosslinking time in Range of between about 10 to 20 minutes. The "NIR" powder coatings mentioned have hitherto been used in coating of small parts or yard goods, for example wire fences or the like used, but not in vehicle painting in the automotive industry.

Die DE 199 27 041 A1 beschreibt ein Verfahren zur Reparaturlackierung von Fehlstellen in Einbrennlackierungen mit Pulverlacken. Das Verfahren findet beispielsweise Anwendung, wenn sich in einer Pulverklarlackschicht ein Schmutzpartikel befindet. Dieser wird durch Schleifen beseitigt, ohne dass dabei die darunter liegende farbgebende Basislackschicht beschädigt wird. Anschließend wird ein Pulverklarlack elektrostatisch aufgetragen und durch Bestrahlung mit einem „NIR"-Strahler innerhalb kurzer Zeit aufgeschmolzen und ausgehärtet. Das genannte Verfahren ist aber auf die Reparatur von Klarlackschichten beschränkt, bei denen bereits die ursprüngliche Klarlackschicht aus einem Pulverklarlack hergestellt wurde. Außerdem ist das Verfahren zur Reparaturlackierung kleinerer Fehlstellen gedacht, nicht jedoch für eine bereichsweise Aufbringung eines Pulverlacks auf eine bereits bestehende Lackschicht einer konventionellen Lackierung, die intakt ist.The DE 199 27 041 A1 describes a process for the refinishing of imperfections in stove enamels with powder coatings. The method is used, for example, when there is a dirt particle in a clear powder coating layer. This is removed by sanding without damaging the underlying color coat. Subsequently, a powder clearcoat is applied electrostatically and melted and cured within a short time by irradiation with an “NIR” radiator. However, the process mentioned is limited to the repair of clearcoat layers in which the original clearcoat layer was already produced from a powder clearcoat Process for refinishing minor flaws intended, but not for the area-by-area application of powder paint to an existing paint layer of a conventional paint job that is intact.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Lackierung auf einem Substrat zur Verfügung zu stellen, welches den Einsatz von Pulverlacken zum Beschichten bereits konventionell lackierter Flächen insbesondere von Karosserieteilen ermöglicht, ohne Beschädigungen in der bestehenden konventionellen Lackschicht durch zu starke thermische Beanspruchung hervorzurufen.The object of the present invention is a process for making a paint job a substrate to provide, which the use of powder coatings for coating surfaces that are already conventionally painted, in particular for body parts allows without damage in the existing conventional paint layer due to excessive thermal To cause stress.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Lackierung auf einem Substrat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass das bereits eine konventionelle Lackschicht aufweisende Substrat in definierten Teilbereichen eine Beschichtung aus einer mit wenigstens einem UV-Absorber angereicherten Pulverlackschicht erhält. Eine alternative Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung einer Lackierung auf einem Substrat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2. Danach erfolgt gemäß dieser Variante der Erfindung die Herstellung einer Lackierung auf dem Substrat, indem das bereits eine konventionelle Lackschicht aufweisende Substrat in definierten Teilbereichen eine Beschichtung aus einem durch Einwirkung von Infrarotstrahlung mit einem Frequenzbereich im nahen Infrarot aufschmelzenden Pulverlack (NIR-Lack) umfasst. Durch die erfindungsgemäßen Verfahren gemäß einer der vorgenannten Varianten ist es beispielsweise möglich, auf Teilbereiche einer vorhandenen dekorativen Lackierung eine vorzugsweise schwarze Schutzschicht aufzubringen oder in Teilbereichen auf eine bereits vorhandene dekorative Lackierung einen vorzugsweise schwarzen Überzug für dekorative Zwecke aufzubringen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit Schutzschichten, schwarze Streifen, dekorative Muster, insbesondere in schwarzer Farbe, auf eine konventionelle bestehende Lackierung insbesondere eines Karosseriebauteils oder anderen Fahrzeugteils aufzubringen, ohne dabei die bereits vorhandene Lackierung in Mitleidenschaft zu ziehen.The solution to this problem is provided by a method according to the invention for producing a coating on a substrate with the characterizing features of claim 1. According to this, it is provided that the substrate, which already has a conventional coating layer, has a coating of a powder coating layer enriched with at least one UV absorber in defined partial areas receives. An alternative solution to the aforementioned object is provided by a method for producing a coating on a substrate with the characterizing features of claim 2. According to this variant of the invention, the coating is produced on the substrate by the substrate already having a conventional coating layer in defined partial areas comprises a coating of a powder coating (NIR coating) melting by the action of infrared radiation with a frequency range in the near infrared. The method according to the invention in accordance with one of the aforementioned variants makes it possible, for example, to Applying a preferably black protective layer to partial areas of an existing decorative coating or applying a preferably black coating for decorative purposes to partial areas of an existing decorative coating. The method according to the invention thus makes it possible to apply protective layers, black stripes, decorative patterns, in particular in black color, to a conventional existing paint finish, in particular of a body part or other vehicle part, without affecting the paint finish already present.

Erfindungsgemäß wird der aufgebrachte Pulverlack vorzugsweise durch Einwirkung von Infrarotstrahlung im Frequenzbereich zwischen etwa 0,8 μm und etwa 1,5 μm (nahes Infrarot) aufgeschmolzen. Während bei herkömmlichen Pulverlacksystemen ca. 15 min für das Aufschmelzen und Aushärten der Lackschicht erforderlich sind, ist es mit den erfindungsgemäß verwendeten „NIR"-Lacken beziehungsweise Pulverlacken, die mit speziellen UV-Absorbern angereichert sind, je nach Bauteilgeometrie möglich Prozesszeiten für das Aufschmelzen des Pulverlacks von bis zu weniger als 2 min zu erzielen. Die verwendete kurzwellige IR-Strahlung weist eine sehr hohe Energiedichte auf, wodurch ein schnelles Erhitzen der Pulverlackoberfläche ermöglicht wird. Die Energiedichte kann beispielsweise bei mehr als 10 MW/m² liegen. In dem kurzen Zeitraum der thermischen Beanspruchung wird nur die Pulverlackschicht erwärmt. Das Risiko einer unerwünschten Ausstrahlung der Temperatur auf angrenzende Bauteile ist daher gering. Die erfindungsgemäßen Verfahren machen es somit möglich, Pulverlackschichten als zusätzliche Schicht auf konventionelle Lacksysteme aufzuschmelzen. Dadurch ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zum Beispiel für dekorative partielle Schwärzungen oder für die Aufbringung von Schutzschichten bei speziellen Anforderungen, insbesondere in der Fahrzeuglackierung.According to the invention, the powder coating applied is preferably melted by the action of infrared radiation in the frequency range between approximately 0.8 μm and approximately 1.5 μm (near infrared). While conventional powder coating systems require about 15 minutes to melt and harden the coating layer, the "NIR" coatings or powder coatings used according to the invention, which are enriched with special UV absorbers, allow process times for melting the, depending on the component geometry The short-wave IR radiation used has a very high energy density, which enables the powder coating surface to be heated quickly. The energy density can be, for example, more than 10 MW / m ² Only the powder coating layer is heated during the period of the thermal stress. The risk of an undesirable radiation of the temperature to adjacent components is therefore low. The methods according to the invention thus make it possible to melt powder coating layers as an additional layer on conventional coating systems Valid options, for example for decorative partial blackening or for the application of protective layers for special requirements, especially in vehicle painting.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man für das Aufschmelzen und Aushärten der Lackschicht vorzugsweise eine Infrarotstrahlung, die man für eine Zeitdauer von weniger als etwa 10 min, vorzugsweise weniger als etwa 5 min, weiter vorzugsweise weniger als etwa 3 min auf das mit dem Pulverlack beschichtete Substrat einwirken lässt.In the method according to the invention used for the melting and hardening of the Lacquer layer preferably an infrared radiation, which one for a period of time less than about 10 minutes, preferably less than about 5 minutes, more preferably less than about 3 minutes to that with the powder coating coated substrate can act.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Karosserie oder ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs, welches) mindestens teilweise eine nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 aufgebrachte Lackierung aufweist. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung einer Lackierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Lackieren von Karosserien oder Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich die Verwendung von mittels Einwirkung von Infrarotstrahlung im Frequenzbereich zwischen etwa 0,8 μm und etwa 1,5 μm aufschmelzbarem Pulverlack zur Herstellung eines teilweisen Überzugs auf bereits mit einer konventionellen Lackierung versehenen Karosserien beziehungsweise Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen. Bevorzugt ist die Verwendung für die Herstellung von Schutzschichten und/oder partiellen dekorativen Schwärzungen auf konventionell lackierten Karosserien oder Karosseriebauteilen. Die in den Unteransprüchen 2 bis 7 genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.Object of the present invention is also a body or a body component of a motor vehicle, which) at least partially by a method according to a of claims 1 to 7 applied paint. Subject of the present The invention is furthermore the use of a method for the production a paint job according to a of claims 1 to 7 for painting bodies or body components from Motor vehicles. Finally, the present invention relates to Use of by means of infrared radiation in the frequency range between about 0.8 μm and about 1.5 μm meltable Powder coating for the production of a partial coating already with one conventional bodywork respectively Body components of motor vehicles. Use is preferred for the Production of protective layers and / or partial decorative onbliterations on conventionally painted bodies or body components. The in the subclaims Features mentioned 2 to 7 relate to preferred further developments of the method according to the invention. Further advantages of the invention result from the following Detailed description.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigtThe invention is explained below of an embodiment described in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows

1 einen Schnitt durch einen Teilbereich eines Karosseriebauteils, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wurde. 1 a section through a portion of a body component, which was coated by the inventive method.

Nachfolgend wird auf 1 Bezug genommen. Die Darstellung zeigt einen Schnitt durch einen Teilbereich eines mit einer konventionellen Lackierung versehenen Karosseriebauteils. Das als Substrat dienende Karosseriebauteil 10 ist mit einer mehrschichtigen konventionellen Lackschicht versehen, die eine zum Beispiel durch kathodische Tauchlackierung aufgebrachte Grundierung 11 umfasst, eine darauf aufgebrachte Füllerschicht 12, eine in der Regel farbgebende Basislackschicht 13 sowie eine abschließende als Decklack dienende Klarlackschicht 14. Zur Herstellung einer dekorativen partiellen Schwärzung wurde ein Pulverlack 15 auf die mehrschichtige Lackierung aufgebracht, gegebenenfalls unter Verwendung einer Schablone um die angrenzenden Teilbereiche 16, die nicht mit Pulverlack abgedeckt werden frei zu halten. Anschließend lässt man energiereiche Infrarotstrahlung im Frequenzbereich des nahen Infrarot mit etwa zwischen 0,8 μm und etwa 1,5 μm für eine Zeitdauer von beispielsweise bis zu etwa 2 min einwirken, um den Pulverlack 15 aufzuschmelzen und so eine partielle bereichsweise Abdeckung des lackierten Karosseriebauteils mit einer Pulverlackschicht zu erzielen, ohne die bestehende konventionelle Lackierung in den umgebenden Bereichen zu beeinträchtigen.Below is on 1 Referred. The illustration shows a section through a partial area of a body component provided with a conventional painting. The body component that serves as the substrate 10 is provided with a multi-layered conventional lacquer layer, which is a primer applied, for example, by cathodic dip painting 11 comprises a filler layer applied thereon 12 , a generally color-imparting basecoat 13 as well as a final clear coat that serves as a top coat 14 , A powder coating was used to produce a decorative partial blackening 15 applied to the multilayer coating, if necessary using a template around the adjacent sub-areas 16 that are not covered with powder paint to keep clear. Subsequently, high-energy infrared radiation in the frequency range of the near infrared with approximately between 0.8 μm and approximately 1.5 μm is allowed to act on the powder coating for a period of up to approximately 2 minutes, for example 15 to melt and thus achieve a partial coverage of the painted body component with a powder coating without affecting the existing conventional painting in the surrounding areas.

1010: Karosseriebauteilbody component
1111: Grundierungprimer
1212: Füllerschichtfiller layer
1313: BasislackschichtBasecoat
1414: KlarlackschichtClearcoat
1515: Pulverlackpowder coating
1616: Angrenzende Teilbereicheadjacent subregions

Claims

Process for producing a coating on a substrate, characterized in that the substrate which already has a conventional coating layer is given a coating in a defined partial area from a powder coating layer enriched with at least one UV absorber.

Process for producing a paint on a Substrate, characterized in that it is already a conventional one Substrate having a lacquer layer in defined partial areas Coating from a by exposure to infrared radiation a frequency range in the near infrared melting powder coating (NIR varnish).

A method according to claim 1 or 2, characterized in that that through the powder coating on parts of an existing decorative Paint a preferably black protective layer applied becomes.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that that through the powder paint on an existing decorative Painting in parts of a preferably black coating for decorative Purposes is applied.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the powder coating by exposure to infrared radiation in the frequency range between about 0.8 μm and about 1.5 μm is melted.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the powder coating by exposure to high-energy infrared radiation from the near infrared range with a high energy density of preferably more than 10 MW / m2 is melted.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that one for melting and curing infrared radiation for a period of less than about 10 minutes, preferably less than about 5 minutes, more preferably leaves for less than about 3 minutes.

Body or body component of a motor vehicle, characterized in that this) at least partially one after a method according to a of claims 1 to 7 applied paint.

Use of a method for producing a Painting according to a of claims 1 to 7, for painting bodies or body components of motor vehicles.

Use of infrared radiation in the frequency range between approximately 0.8 μm and approximately 1.5 μm Powder coating for the production of a partial coating already with one conventional bodywork respectively Body components of motor vehicles.

Use according to claim 10 for the production of protective layers and / or partial decorative blackening on conventionally painted bodies or body components.