DE10306357A1

DE10306357A1 - Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtbeschichtung

Info

Publication number: DE10306357A1
Application number: DE10306357A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Holzapfel; Peter Dr. Mayenfels; Hubert Dr. Baumgart; Theodora Dirking
Original assignee: BASF Coatings GmbH
Current assignee: BASF Coatings GmbH
Priority date: 2003-02-15
Filing date: 2003-02-15
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-16
Also published as: EP1594629A2; US20060083860A1; ATE435708T1; EP1594629B1; DE10306357B4; US7399503B2; WO2004071678A3; DE502004009716D1; WO2004071678A2

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtbeschichtung, bei dem auf eine erste Beschichtung (A) ein nachfolgender Beschichtungsstoff (B) aufgebracht und gehärtet wird, wobei man die erste Beschichtung (A) derart auswählt und/oder modifiziert und/oder den Beschichtungsstoff (B) derart auswählt, dass der Quotient (Q) aus Oberflächenenergie der zweiten Beschichtung (B) und der Oberflächenenergie der ersten Beschichtung (A) kleiner oder gleich 1 ist, und seine Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtbeschichtung, z. B. Mehrschichtlackierung, bei dem auf eine erste Beschichtung (A) ein nachfolgender Beschichtungsstoff (B) aufgebracht und gehärtet wird und dessen Verwendung.

Für eine Kraftfahrzeugserienlackierung, insbesondere eine Automobilserienlackierung von hoher Qualität, werden bekanntermaßen Farbe und/oder Effekt gebende Mehrschichtlackierungen aus Primer, Elektrotauchlackierung, Füllerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung, Basislackierung und Klarlackierung verwendet. Die Klarlackierungen müssen hohe Anforderungen hinsichtlich der optischen und ästhetischen Eigenschaften (Appearance) sowie der Härte, Kratzfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Etch-Beständigkeit und Witterungsstabilität erfüllen.

An eine Reparaturlackierung werden die gleichen Anforderungen in Bezug auf die Eigenschaften gestellt wie an die Serienlackierung, d. h. es werden hohe Beständigkeiten gegen Witterungseinflüsse, Chemikalien und mechanische Belastungen erwartet (vgl. oben). Bei den Reparaturlackierungen handelt es sich um eine Nach- bzw. Überlackierung entweder einer beispielsweise durch einen Unfall beschädigten Stelle eines Automobils oder eine Verlaufslackierung oder eine vollständige Überlackierung eines bereits lackierten Automobils aufgrund von Lackschäden, Farbtonunterschieden oder sonstigen unerwünschten Störungen im bereits aufgebrachten Lack. Der für die Reparatureingesetzte Lack muss auf der obersten Schicht der ursprünglichen Lackierung (Serienlackierung) haften und diese vollständig benetzen. Dabei soll eine aufwändige mechanische Vorbehandlung wie Anschleifen vermieden werden. Bei der Serienlackierung können die eingesetzten Lacke der unteren Schicht und der oberen Schicht bereits bei deren Herstellung aufeinander abgestimmt werden, so dass eine gute Benetzung und Haftung üblicherweise gewährleistet ist. Eine solche Abstimmung ist bei der Reparatur nicht möglich. Zum einen ist eine Benetzung/Haftung auf der obersten Decklackschicht der Serienlackierung durch den Reparaturlack schwer aufgrund der (benötigten) Eigenschaften der Deckschicht zu erreichen. Diese ist nämlich stark vernetzt, unpolar, nicht reaktiv und inert.

Andererseits muss der Reparaturlack auch gleichzeitig auf den unteren Schichten haften, falls die darüberliegenden Schichten abgeplatzt sind. Hinzu kommt, dass die Härtung der Reparaturlacke bei relativ geringen Temperaturen erfolgen muss, da sonst Kunststoff- und Gummiteile am Fahrzeug leiden. Somit wären die mit aktinischer Strahlung oder mit aktinischer und thermischer Strahlung härtbaren Lacke für solche Aufgaben bevorzugt, da deren Härtung bei niedrigen Temperaturen erfolgen kann.

Auf Grund ihrer besonderen Eigenschaften ist die Anwendung dieser Lacke in der Automobilindustrie besonders erwünscht. Sie weisen einen besonders guten Glanz, eine hohe Härte, eine ausgezeichnete Bewitterungsstabilität und gute Kratzbeständigkeit auf.

Allerdings ist der Einsatz dieser Lacke als Serienlacke in der Automobilindustrie bisher erschwert, da die Haftung einer darauf nachfolgend aufzutragenden Lackschicht schlecht ist und eine nur unzureichende Benetzung der mit diesen Lacken hergestellten Beschichtungen erfolgt.

Eine gute Benetzung der (unteren) Beschichtung durch den nachfolgend aufgetragenen Beschichtungsstoff und eine anschließende ausgezeichnete Haftung des ausgehärteten Lackes auf der Beschichtung ist jedoch notwendig, um auf der unteren Beschichtung einen weiteren Lack, z. B. Decklack aufzutragen oder um eine Reparaturlackierung durchzuführen und eine dauerhafte Verbindung der Schichten und somit eine Mehrschichtbeschichtung hoher Qualität und Beständigkeit zu erhalten.

Dies gilt auch für Reparaturlackierungen. Insbesondere bei der Reparatur von Mehrschichtlackierungen bestehend aus Primer, Elektrotauchlackierung, Füllerlackierung oder Steinschlagschutzgrundierung, Basislackierung und Klarlackierung. So muss z. B. bei einer nur geringfügigen Beschädigung des Klarlacks dieser zur Reparatur mit sich selbst überlackiert werden, wobei es durch die unterschiedlichen Eigenschaften des ausgehärteten Klarlacks und der des noch aufzutragenden flüssigen Klarlacks zu Problemen der Benetzung und der anschließenden Haftung kommt (vgl. oben). Diese Probleme verstärken sich weiter, wenn nicht nur die Klarlackierung, sondern noch weitere darunterliegende Schichten abgeplatzt sind und diese zur Erhaltung des optischen Gesamteindrucks ebenfalls repariert bzw. neu aufgebaut werden müssen.

Aus der EP 0349749 A1 ist die Verwendung einer Plasma-Vorbehandlung von lackierten Bauteilen zur Erhöhung der Haftfähigkeit einer nachfolgend aufzubringenden zweiten Lackschicht bekannt. Wie das Verhältnis der Oberflächenspannungen sein soll, wird nicht angegeben. Ferner geht eine Anwendung auf mit aktinischer Strahlung oder mit aktinischer Strahlung und thermisch gehärtete Beschichtungen nicht hervor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein neues Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtbeschichtungen zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist, sondern das weitgehend unabhängig von den herrschenden Bedingungen, insbesondere was Temperatur und Luftfeuchtigkeit betrifft, und auch unter extremen Bedingungen anwendbar ist. Dabei soll jede nachfolgend aufzubringende Schicht auf der vorherigen Schicht gut haften und diese ferner vollständig benetzen.

Insbesondere soll die Reparatur der Beschichtung durch das neue Verfahren ermöglicht werden und die so erhaltene reparierte Stelle soll bei hohen und niederen Temperaturen, hoher und niedriger Luftfeuchtigkeit sowie unter rasch zwischen diesen Extremen wechselnden Bedingungen, wie sie im Tropenklima und im Wüstenklima herrschen, bei hoher Strahlungsintensität und bei intensiver mechanischer und chemischer Belastung keine Beschädigung erleiden bzw. eine beständige Reparaturlackierung hoher Qualität ergeben, unabhängig davon auf welchen der Schichten der Mehrschichtbeschichtung der zur Reparatur eingesetzte Beschichtungsstoff aufgebracht wird.

Insbesondere soll das neue Verfahren zuverlässig bei einer möglichst großen Auswahl an Beschichtungen und Beschichtungsstoffen anwendbar sein, wobei besonderes Augenmerk auf die mit Hilfe von aktinischer Strahlung gehärteten Beschichtungen bzw. härtbaren Beschichtungsstoffe gelegt wurde.

Demgemäß wurde das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtbeschichtung gefunden, bei dem man auf eine erste Beschichtung (A) einen nachfolgenden Beschichtungsstoff (B) aufbringt und härtet wird, wobei man die erste Beschichtung (A) derart auswählt und/oder modifiziert und/oder den Beschichtungsstoff (B) derart auswählt, dass der Quotient (Q) aus Oberflächenenergie der zweiten Beschichtung (B) und Oberflächenenergie der ersten Beschichtung (A) kleiner oder gleich 1 ist.

Der Quotient Q berechnet sich indem man die Oberflächenenergie der zweiten Beschichtung (B) durch die Oberflächenenergie der Beschichtung (A) teilt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine gute Benetzung der unteren Beschichtung (A) durch den nachfolgend aufgetragenen Beschichtungsstoff (B) und eine anschließende ausgezeichnete Haftung der Beschichtung (B) auf der Beschichtung (A) möglich.

Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung einer Mehrschichtbeschichtung weitgehend unabhängig von den herrschenden Bedingungen, insbesondere was Temperatur und Luftfeuchtigkeit betrifft und ist auch unter extremen Bedingungen anwendbar. Dabei haftet jede nachfolgend aufzubringende Schicht gut auf der vorherigen Schicht und benetzt diese vollständig.

Auch wird die Reparaturfähigkeit der Beschichtung durch das neue Verfahren verbessert. Die so erhaltene reparierte Stelle ist bei hohen und niederen Temperaturen, hoher und niedriger Luftfeuchtigkeit sowie unter rasch zwischen diesen Extremen wechselnden Bedingungen, wie sie im Tropenklima und im Wüstenklima herrschen, haltbar und erleidet bei hoher Strahlungsintensität und bei intensiver mechanischer und chemischer Belastung keine Beschädigung, sondern ergibt eine beständige Reparaturlackierung hoher Qualität unabhängig davon auf welcher Schicht der Mehrschichtbeschichtung der Beschichtungsstoff aufgebracht wird.

Ferner ist durch das erfindungsgemäße Verfahren der Erfolg einer Überlackierung oder Reparaturlackierung gegeben, da eine Benetzbarkeit und anschließende Haftung garantiert wird. Der Lackierer wird durch die erfindungsgemäße Lehre nämlich angeleitet, dass er den Erfolg seiner Lackierung hinsichtlich Benetzung und Haftung sicherstellen kann, indem er den Quotienten Q auf einen Wert kleiner gleich 1, vorzugsweise kleiner gleich 0,95 und insbesondere 0,9 einstellt.

Die Einstellung des Quotienten Q kann durch Auswahl und/oder Modifizierung der Beschichtung (A) und/oder des Beschichtungsstoffs (B) erfolgen, so wie dies üblicherweise bei einer ersten Serienlackierung aus Basislack und Klarlack vorgenommen wird.

Sollte dies nicht möglich oder gewünscht sein, weil z. B. sonst ein anderer optischer Eindruck entsteht oder eine Überlackierung mit sich selbst nötig ist, kann zur Einstellung des Quotienten Q auch die Beschichtung (A), insbesondere die Oberfläche der Beschichtung (A) modifiziert werden. Dazu kann eine oder eine Kombination der folgenden Methoden zur Oberflächenbehandlung der eingesetzt werden: Niederdruckplasmatechnik, Atmosphärendruckplasmatechnik, Beflammen, Fluorieren, Silikatisieren.

Ferner kann die Beschichtung (A) mit flüssigen Primern z. B. durch Tauchen, Besprühen und Bepinseln behandelt werden. Auch kann die dielektrische Barriereentladung (Corona) zur Oberflächenbehandlung verwendet werden.

Die genannten Methoden sind dem Fachmann geläufig und können den nachfolgenden Zitaten entnommen werden (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1998, Seite 416 "Oberflächenspannung"), Plasmabehandlung (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1998, Seite 455 "Plasmabehandlung", PLASMA-TREAT^®, Firmenschrift AGRODYN Hochspannungstechnik GmbH), Beflammen (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1998, Seite 59 "Beflammen"; Abflammautomat Typ S 4-S 300/2000 der Firma Friedrich Schäfer Maschinenbaugesellschaft mbH, Sprendlingen), Fluorieren (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1998, Seite 244 "Fluorieren"), Silikatisieren, Primerbeschichtung (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1998, Seite 472 " Primer"), dielektrische Barriereentladung (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1998, Seite 117 "Corona").

Bei einer besonders bevorzugten Variante des Verfahrens wird die Oberflächenenergie der ersten Beschichtung (A) zur Einstellung des Quotienten' Q derart ausgewählt und/oder modifiziert, dass sie > 30, bevorzugt > 40 und insbesondere > 50 mJ/m² beträgt. Dann werden ebenfalls eine besonders gute Benetzung und anschließende Haftung erreicht.

Die Oberflächenspannung ist eine Bezeichnung für die Grenzflächenspannung von Feststoffen und Flüssigkeiten gegenüber der Dampfphase bzw. Luft. Sie ist definiert als Kraft pro Längeneinheit, hat die Dimension mN/m und ist dimensions- und wertmäßig gleich der Oberflächenarbeit, die nötig ist, um unter reversiblen Bedingungen und isotherm die Oberfläche entweder überhaupt zu bilden oder sie zu vergrößern. Unter bestimmten Bedingungen entspricht die Oberflächenspannung der freien Energie der Oberfläche pro Flächeneinheit (Oberflächenenergie in mJ/m²). Die Oberflächenenergie von Feststoffen kann u. a. durch Bestimmung der Randwinkel von Flüssigkeitstropfen bekannter Oberflächenspannung und Polarität und durch Auswertung der Messungen nach Kaelble oder Zismann ermittelt werden (Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1998, Seite 416 "Oberflächenspannung"; CD Römpp Chemie Lexikon – Version 1.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1995 „Benetzung"). Weitere Verfahren sind aus „Lackadditive", Johan Bieleman, Weinheim, WILEY-VCH 1998, Seite 133ff. bekannt.

Das Verfahren ist mit den üblichen, dem Fachmann bekannten Beschichtungen und Beschichtungsstoffen durchführbar. Beispielhaft genannt seien Alkydharz-Lacke, Dispersions-Lacke, Epoxidharz-Lacke, Polyurethan-Lacke und Acrylharz-Lacke. Die Beschichtungsstoffe können in flüssiger, pasten- oder pulverförmiger Form eingesetzt werden. Auch sind an die Art der Auftragung keine besonderen Anforderungen gestellt. Die Beschichtungsstoffe können z. B. durch Spritzen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen oder Walzen aufgebracht werden.

Insbesondere ist das Verfahren mit mit aktinischer Strahlung gehärteten Beschichtungen (A) durchführbar, obwohl diese besonders stark vernetzt, unpolar, nicht reaktiv und inert sind und sich daher ohne das erfindungsgemäße Verfahren nur schwer beschichten lassen.

Als aktinische Strahlung kommt elektromagnetische Strahlung und Korpuskularstrahlung in Betracht. Die elektromagnetische Strahlung umfasst nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung, insbesondere UV-Strahlung. Die Korpuskularstrahlung umfasst Elektronenstrahlung, Alphastrahlung, Protonenstrahlung und Neutronenstrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung.

Mit aktinischer Strahlung gehärtete Beschichtungen (A) werden aus mit aktinischer Strahlung härtbaren Beschichtungsstoffen (A) hergestellt, die bekanntermaßen mit Strahlung härtbare niedermolekulare, oligomere und/oder polymere Verbindungen, vorzugsweise strahlenhärtbare Bindemittel, insbesondere auf Basis ethylenisch ungesättigter Präpolymerer und/oder ethylenisch ungesättigter Oligomerer, gegebenenfalls einen oder mehrere Reaktivverdünner sowie gegebenenfalls einen oder mehrere Photoinitiatoren enthalten. Beispiele geeigneter strahlenhärtbarer Bindemittel sind (meth)acrylfunktionelle (Meth)Acrylcopolymere, Polyetheracrylate, Polyesteracrylate, ungesättigte Polyester, Epoxyacrylate, Urethanacrylate, Aminoacrylate, Melaminacrylate, Silikonacrylate und die entsprechenden Methacrylate. Bevorzugt werden Bindemittel eingesetzt, die frei von aromatischen Struktureinheiten sind.

Geeignete UV-härtbare Beschichtungsstoffe (A) gehen beispielsweise aus den Patentschriften EP-A-0 540 884 , EP-A- 0 568 967 oder US-A-4,675,234 hervor. Weitere Beispiele geeigneter mit aktinischer Strahlung härtbarer Beschichtungsstoffe, die in Betracht kommen, sind beispielsweise aus dem deutschen Patent DE 197 09 467 C1 , Seite 4, Zeile 30, bis Seite 6, Zeile 30, oder der deutschen Patentanmeldung DE 199 47 523 A1 bekannt.

Ist der eingesetzte Beschichtungsstoff (A) zusätzlich zu der Härtung mit aktinischer Strahlung auch noch thermisch härtbar, d. h. Dual-Cure-härtbar, enthält sie/er vorzugsweise noch übliche und bekannte thermisch härtende Bindemittel und Vernetzungsmittel und/oder thermisch härtende Reaktivverdünner, sowie dies beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen DE 198 187 735 A1 und DE 199 20 799 A1 oder der europäischen Patentanmeldung EP 0 928 800 A1 beschrieben wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter „thermische Härtung" die durch Hitze initiierte Härtung einer Schicht aus einem Beschichtungsstoff, bei der üblicherweise ein separat vorliegendes Vernetzungsmittel angewandt wird, verstanden. Üblicherweise wird dies von der Fachwelt als Fremdvernetzung bezeichnet. Sind die Vernetzungsmittel in die Bindemittel bereits eingebaut, spricht man auch von Selbstvernetzung. Erfindungsgemäß ist die Fremdvernetzung von Vorteil und wird deshalb bevorzugt angewandt.

Die zur Herstellung der Beschichtungen (A) verwendeten Beschichtungsstoffe können auch als Beschichtungsstoffe (B) eingesetzt werden. Ansonsten können auch thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbare Beschichtungsstoffe eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die Beschichtungsstoffe (A) eingesetzt.

Beispiel 1: Herstellung von Beschichtungen (A) und Oberflächenspannungsbestimmung

Ein an sich bekannter mittels UV-Strahlung härtbarer Lack (Al), bestehend aus:

35,31 Gew.-%	Ebecryl^® 1290 (Hexafunktionales aliphatisches Urethanacrlat)
35,31 Gew.-%	Sartomer^® 494 (Ethyoxliertes Pentaerythritol Tetraacrylat)
8,65 Gew.-%	Hydroxypropylacrylat

0,98 Gew.-%	Actilane^® 800 (strahlenhärtendes Silikonacrylat
	der Firma Akcros Chemie)
0,14 Gew.-%	Dow Corning^® PA 57 (Silikonadditiv der Firma
	Dow Corning)
0,42 Gew.-%	Irgacure^® 819 (Bisacylphosphin-Photoinitiator)
2,65 Gew.-%	Genocure^® MBF (Photoinitiator)
1,12 Gew.-%	Tinuvin^® 123 (Aminoether-HALS der Firma Ciba
	Specialty Chemicals)
1,40 Gew.-%	Tinuvin^® 400 (UV-Absorber der Firma Ciba
	Specialty Chemicals)
5,09 Gew.-%	Ethylacetat
5,72 Gew.-%	Buthylacetat 98/100%
3,21 Gew.-%	Isopropanol

wurde zunächst bei RT 20 min., dann 1 min. mit Handlampe (Handlampe UV-H 250 der Firma Kühnast Strahlungstechnik, Wächtersbach) im Abstand von 30 cm und anschließend in einer IST Inert-Anlage mit 14 m/s mit einer Leistung von 4 × 500 mJ/cm² gehärtet. Es resultierte eine Beschichtung (Al).

Ein an sich bekannter mittels UV-Strahlung und Wärme härtbarer Lack (All), bestehend aus den folgenden Bestandteilen: Stammlack:

Methacrylatcopolymerisat	9
Dipentaerythritpentaacrylat	20
UV-Absorber (substituiertes Hydroxyphenyltriazin)	1,0

HALS (N-Methyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidinylester)	1,0
Netzmittel (Byk^® 306 der Firma Byk Chemie)	0,4
Butylacetat	27,4
Solventnaphtha^®	12,8
Irgacure^® 184 (handelsüblicher Fotoinitiator der	1,0
Firma Ciba Specialty Chemicals)
Lucirin^® TPO (handelsüblicher Photoinitiator der
Firma BASF AG)	0,5
Summe:	100

Vernetzungsmittelkomponente:

Summe:

38,28

Vernetzungsmittel 1:

Isocyanatoacrylat Roskydal^® UA VPLS 2337 der Firma Bayer AG (Basis: Trimeres Hexamethylendiisocyanat; Gehalt an Isocyanatgruppen: 12 Gew.-%)

27,84

Vernetzungsmittel 2:

Isocyanatoacrylat Roskydal ® UA VP FWO 3003-77

der Firma Bayer AG (Basis; Trimeres von Isophorondiisocyanat (70,5 %ig in Butylacetat; Viskosität: 1.500 mPas; Gehalt an Isocyanatgruppen: 6,7 Gew.-%)	6,96
Verdünner	3,48

wurde zunächst bei RT 5 min., dann 10 min. bei 80 °C und anschließend 20 min. bei 140 °C in einer IST Inert-Anlage mit 14 m/s mit einer Leistung von 1500 mJ/cm² gehärtet. Es resultierte eine Beschichtung (All).

Beide Beschichtungen (Al) und (All) wurden einer Messung der Randwinkel nach dem Handbuch der Firma Krüss GmbH, Hamburg, »Drop Shape Analysis« gemäß dem Verfahren von Owens, Wendt, Rabel und Kaeble bei 23 °C und 50% relative Luftfeuchte mit den folgenden Messflüssigkeiten: H₂O bi-dest., 1,5-Pentandiol, Diiodmethan, Ethylenglykol und Glycerin jeweils ohne und mit Beflammung unterzogen, wobei jeweils sofort, nach einem Tag oder nach vier Tagen gemessen wurde. Die Berechnung der Oberflächenenergie erfolgte aus den ermittelten Randwinkeln.
In Tabelle 1 sind die, an den, wie nachfolgend angegeben, behandelten Beschichtungen (Al) und (All) gemessenen Randwinkel aufgeführt. Darin ist:

Probe	Beschichtung
1	All 5 min. RT, ohne Beflammung
2	All, mit Beflammung, Messung sofort
3	All, mit Beflammung, Messung nach 1 Tag
4	All, mit Beflammung, Messung nach 4 Tagen
5	Al ohne Beflammung
6	Al mit Beflammung, Messung sofort
7	Al mit Beflammung, Messung nach 1 Tag
8	Al mit Beflammung, Messung nach 4 Tagen

Die Beflammung erfolgte mit einem Abflammautomaten Typ S 4-S 300/2000 der Firma Friedrich Schäfer Maschinenbaugesellschaft mbH, Sprendlingen, mit einer Propangasflamme von 10 cm Breite aus einem Abstand von 10 cm zum Substrat in einem Durchlauf mit 150 mm/s Vorschubgeschwindigkeit.
In Tabelle 2 sind die daraus berechneten Oberflächenenergien der entsprechend behandelten Beschichtungen (Al) und (All) aufgeführt. Tabelle 1: Randwinkel
Tabelle 2: Oberflächenenergien
Die Ergebnisse zeigen eine Erhöhung der Oberflächenenergie der Beschichtungen (Al) und (All), d. h. der Beschichtung (A) durch die Beflammung unabhängig davon, ob es sich nur um einen mit aktinischer Strahlung oder einen thermisch und mit UV-Strahlung härtbaren Beschichtungsstoff handelte. Insbesondere wird die Erhöhung durch Anhebung des polaren Anteils der Oberflächenenergie erreicht.
Beispiel 2: Überlackierbarkeit der Beschichtung (Al), Herstellung einer Mehrfachbeschichtung
Die Überlackierbarkeit der Beschichtung (Al) mit sich selbst wurde mittels einer Gitterschnittprüfung gemäß DIN ISO 2409:1994-10 überprüft. Dazu wurde die Beschichtung (Al) sowohl nach als auch ohne Beflammung mit dem Lack (Al), d. h. mit sich selbst überlackiert.
Die oben angegeben, den UV-härtbaren Lack (Al) bildenden Komponenten werden unter intensivem Rühren mittels eines Dissolvers oder eines Rührers vermischt, um den entsprechenden Lack (Al) herzustellen. Von diesem Lack (Al) wurde jeweils ein applizierter Film mit einer Schichtdicke von 40 ± 10 μm auf einer geeigneten Prüftafel hergestellt. Die Aushärtung des Films erfolgt zunächst bei RT für 20 min., dann 1 min. mit einer Handlampe UV-N 250 der Firma Kühnast Strahlungstechnik, Wächtersbach, im Abstand von 30 cm und anschließend in einer IST Inert-Anlage mit 14 m/s mit einer Leistung von 4 × 500 mJ/cm².
Der ausgehärtete Lack I (Beschichtung (Al)) (wird zur Beschichtung B) besaß eine Oberflächenenergie von 19,4 mJ/m².
Die Beflammung erfolgte, wie vorstehend angegeben. Nun betrug die Oberflächenenergie der Beschichtung (Al) (wird zur Beschichtung A) 48,0 mJ/cm².
Der Quotient Q = B/A betrug somit 0,41.
Anschließend wurde die oben hergestellte Beschichtung (Al) jeweils mit einer weiteren Schicht Lack (Al) (Beschichtungsstoff (B)) mit einer Schichtdicke von 40 ± 10 μm bedeckt. Die Aushärtung der oberen Schicht erfolgte, wie oben, zunächst bei RT für 20 min., dann 1 min. mit einer Handlampe UV-H 250 der Firma Kühnast Strahlungstechnik, Wächtersbach, im Abstand von 30 cm und anschließend in einer IST Inert-Anlage mit 14 m/s mit einer Leistung von 4 × 500 mJ/m².
Bei den untersuchten Prüftafeln ohne Beflammen wurden Gitterschnitt-Kennwerte von GT 4 oder GT 5 erhalten. Demgegenüber zeigten die mittels Beflammung behandelten Prüftafeln Gitterschnitt-Kennwerte von GT 0 oder GT 1.
Beispiel 3: Überlackierbarkeit der Beschichtung (All), Herstellung einer Mehrfachbeschichtung
Die Überlackierbarkeit der Beschichtung (All) mit sich selbst wurde analog zum vorhergehenden Beispiel 2 mittels einer Gitterschnittprüfung gemäß DIN ISO 2409:1994-10 überprüft. Dazu wurde die Beschichtung (All) sowohl nach als auch ohne Beflammung mit dem Lack (All), d. h. mit sich selbst, überlackiert.
Der ausgehärtete Lack All (Beschichtung (All)) (wird zur Beschichtung B) besaß eine Oberflächenspannung von 25,1 mJ/m².
Die Beflammung erfolgte wie vorstehend beschrieben. Nun betrug die Oberflächenenergie der Beschichtung (All) (wird zur Beschichtung A) 51,8 mJ/cm².
Der Quotient (Q) = B/A betrug somit 0,5.
Anschließend wurde die oben hergestellte Beschichtung (All) jeweils mit einer weiteren Schicht Lack (All) (Beschichtungsstoff (B)) mit einer Schichtdicke von 40 ± 10 μm bedeckt. Die Aushärtung der oberen Schicht erfolgte, wie oben, zunächst bei RT für 5 min., dann 10 min. bei 80 °C und anschließend 20 min. bei 140 °C in einer IST Inert-Anlage mit 14 m/s mit einer Leistung von 1500 mJ/cm².
Bei den untersuchten Prüftafeln ohne Beflammen wurden Gitterschnitt-Kennwerte von GT 4 oder GT 5 erhalten. Demgegenüber zeigten die mittels Beflammung behandelten Prüftafeln Gitterschnitt-Kennwerte von GT 0 oder GT 1.
Somit wurde gezeigt, dass es überraschenderweise mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist, durch Einstellung des Quotienten Q eine Vorhersage über den Erfolg die Herstellung der Mehrschichtbeschichtung zu treffen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtbeschichtung, bei dem auf eine erste Beschichtung (A) ein nachfolgender Beschichtungsstoff (B) aufgebracht und gehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass man die erste Beschichtung (A) derart auswählt und/oder modifiziert und/oder den Beschichtungsstoff (B) derart auswählt, dass der Quotient (Q) aus Oberflächenenergie der zweiten Beschichtung (B) und der Oberflächenenergie der ersten Beschichtung (A) kleiner oder gleich 1 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient (Q) eingestellt wird, indem man die Beschichtung (A) modifiziert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient (Q) eingestellt wird, indem man die Oberfläche der Beschichtung (A) modifiziert.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Quotienten (Q) die Oberflächenenergie der ersten Beschichtung (A) durch eine oder eine Kombination der folgenden Methoden erhöht wird: Niederdruckplasmatechnik, Atmosphärendruckplasmatechnik, Beflammen, Fluorieren, Silikatisieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient (Q) derart eingestellt wird, dass er kleiner oder gleich 0,95 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient (Q) derart eingestellt wird, dass er kleiner oder gleich 0,90 ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenenergie der ersten Beschichtung (A) zur Einstellung des Quotienten (Q) derart ausgewählt oder verändert wird, dass sie > 30 mJ/m² beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenenergie der ersten Beschichtung (A) zur Einstellung des Quotienten (Q) derart ausgewählt oder verändert wird, dass sie > 40 mJ/m² beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der ersten Beschichtung (A) zur Einstellung des Quotienten (Q) derart ausgewählt oder verändert wird, dass sie > 50 mJ/m² beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (A) mit Hilfe von aktinischer Strahlung gehärtet ist und/oder der Beschichtungsstoff (B) mit Hilfe von aktinischer Strahlung härtbar ist.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung und/oder Reparatur einer Automobil(serien)lackierung.