DE69732951T2

DE69732951T2 - Verfahren zur Beschichtung von Stahlblechschweissnähten

Info

Publication number: DE69732951T2
Application number: DE69732951T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Toyota-shi Yokouchi; Toshihisa Toyota-shi Ohta; Fumitaka Amagasaki Nakayama; Yuji Amagasaki Yoshida; Takuto Amagasaki Seo
Original assignee: Shinto Paint Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Shinto Paint Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: US5908665A; JPH10156280A; JP3266818B2; EP0845303A2; EP0845303A3; EP0845303B1; DE69732951D1

Description

Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Schweißbereiches eines Stahlbleches, und sie betrifft insbesondere ein praktisch verbessertes Beschichtungsverfahren, welches das Aufbringen eines Dichtmittels (Dichtstoff, Versiegelung) auf einen Schweißbereich einer Stahlplatte umfaßt, wobei Höhenunterschiede, Unebenheiten etc. des Schweißbereiches zum Erhalt eines ebenen und glatten Aussehens und einer ausgezeichneten langzeitbeständigen Beschichtung bedeckt bzw. verdeckt werden.
Stand der Technik:
Teile und dergleichen von Fahrzeugen, wie Automobilen, werden üblicherweise mittels Schweißen von Stahlblechen zum Erhalt einer gewünschten Form zusammengesetzt. Der durch das Schweißen verbundene Bereich weist Höhenunterschiede auf und folglich ist die Endbeschaffenheit in bezug auf das Aussehen ziemlich schlecht, wenn eine Beschichtung auf diesen, so wie er ist, aufgetragen wird. Als Mittel zur Lösung dieser Probleme wurden Vorschläge gemacht, welche ein Verfahren, bei dem eine Legierung, wie geschmolzenes Lötmetall, auf einen Schweißbereich aufgeschichtet, dann zum Erhalt einer glatten Oberfläche geschliffen und dann eine Beschichtung aufgebracht wird; ein Verfahren, bei dem ein Dichtmittel (Dichtstoff), welches im wesentlichen Poly(vinylchlorid)sol oder dergleichen enthält, mit dem Ziel der Vermeidung einer Rostbildung oder des Durchdringens von Regenwasser aufgetragen wird und dann eine Harzform bzw. ein Harzstreifen hierauf aufgetragen wird; und ein Verfahren, bei welchem ein Dichtmittel (Dichtstoff), welches im wesentlichen ein Poly(vinylchlorid)sol oder dergleichen enthält, aufgetragen wird, gefolgt von einer Beschichtung, umfassen.
Von der Erfindung zu lösende Aufgaben:
Bei einem Verfahren, bei welchem eine Legierung, wie geschmolzenes Lötmetall, auf einen Schmelzbereich aufgeschichtet wird, gefolgt von einem Schleifen, um eine glatte Oberfläche zu erhalten, und bei welchem dann eine Beschichtung aufgetragen wird, ist es jedoch schwierig, einen hohen Grad an Glattheit bzw. Glätte zu gewährleisten, und dieses Verfahren ist als ein Mittel für die industrielle Anwendung nicht bevorzugt, da weiterhin für den menschlichen Körper giftiges, geschmolzenes Metall verwendet wird. Weiterhin ist ein Verfahren, bei dem ein Dichtmittel (Dichtstoff), welches im wesentlichen ein Poly(vinylchlorid)sol oder dergleichen aufweist, aufgetragen wird und anschließend eine Harzform bzw. ein Harzstreifen hierauf aufgetragen wird, an sich ein Verfahren, in welchem ein von einer Beschichtung unterschiedliches Endbehandlungsverfahren (Finishing, Abschlußbehandlung) verwendet wird, und daher ist dieses Verfahren von dem erfindungsgemäßen Gegenstand der vorliegenden Erfindung verschieden. Es ist natürlich möglich, die aufgetragene Harzform bzw. den aufgetragenen Harzstreifen weiter zu beschichten, jedoch ist in diesem Fall eine Zunahme der Kosten für den Produktionsschritt ziemlich offensichtlich. Schließlich kann in Übereinstimmung mit einem Verfahren, bei welchem ein Dichtmittel (Dichtstoff), welches im wesentlich ein Poly(vinylchlorid)sol oder dergleichen enthält, aufgetragen wird, gefolgt von einer Beschichtung, der Produktionsschritt im Vergleich zu den oberen Verfahren vereinfacht werden, jedoch ist die Qualität des Produkts nach der Beschichtung schlecht.
So wird Verringerung des Glanzes der Beschichtung und ebenfalls der Beschichtungshärte erhalten und im Vergleich zu den anderen Teilen, bei welchen kein Dichtmittel (Dichtstoff) verwendet wird, wird ein deutlicher Unterschied beobachtet. Als ein Ergebnis der Verringerung der Beschichtungshärte liegt zudem eine Verschlechterung der Kratzbeständigkeit und der Beständigkeit gegenüber Umweltverschmutzungen vor, wobei die Langzeitbeständigkeit verschlechtert wird, was zu einer Verringerung des Handelswertes führt.
Vor diesem Hintergrund besteht ein Bedarf an einem Endbehandlungsverfahren als ein Mittel zur Beschichtung des Schweißbereiches, bei dem das gleiche ebene bzw. glatte Aussehen im Vergleich zu anderen geglätteten bzw. glatten Teilen erhalten werden kann und die Qualität, wie Glanz und Beschichtungshärte nicht verschlechtert wird.
Mittel zur Aufgabenlösung:
Unter diesen Umständen haben die vorliegenden Erfinder intensive Studien zur Lösung der zuvor angeführten Aufgaben bzw. Probleme durchgeführt und haben ein Verfahren zur Beschichtung eines Schweißbereiches gefunden, mit welchem, wenn ein Dichtmittel (Dichtstoff) mit einer spezifischen Zusammensetzung aufgetragen wird, die gleiche glatte und ebene Schicht wie bei anderen herkömmlichen Teilen erhalten werden kann und bei welchem keine Verschlechterung der Qualität, wie Glanz und Härte der Beschichtung, vorliegt, was mittels der vorliegenden Erfindung erreicht worden ist.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Beschichtung eines Schweißbereiches eines Stahlbleches durch Aufbringen eines Dichtmittels (Dichtstoffes) auf den Schweißbereich des Stahlbleches mit nachfolgendem Aufbringen einer Zwischen- und Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel wärmehärtbare Harze mit einem Epoxyharz und Pigmente aufweist und daß der Gelanteil des Dichtmittels nach dem Aufbringen der Zwischenschicht nicht weniger als 90% beträgt.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen:
Ein erfindungsgemäß verwendetes Dichtmittel wird nachfolgend beschrieben.
Ein in dem erfindungsgemäß verwendeten Dichtmittel enthaltendes Harz ist ein wärmehärtbares Harz, welches eine Epoxygruppe aufweist, und ist ein Harz des Typs, bei dem unter Erwärmung eine Vernetzungsreaktion stattfindet, wobei eine Epoxygruppe beteiligt ist, um ein Gel zu bilden. Somit wird es im Unterschied zu einem thermoplastischen Harz, bei welchem selbst unter jeglicher Erwärmung keine Vernetzungsreaktion stattfindet, verwendet.
Das wärmehärtbare Harz, welches eine Epoxygruppe aufweist, ist eine Mischung eines Polymers, welches eine Epoxygruppe aufweist, und eines Härters, welcher in bezug auf die Epoxygruppe reaktive funktionelle Gruppen aufweist, oder das wärmehärtbare Harz ist eine Verbindung, welche sowohl das Epoxyharz als auch reaktive funktionelle Gruppen, die als Härter fungieren, in einem einzigen Mole kül enthält. Im Hinblick auf die Bindungsart der Epoxygruppe kann das Harz in ein glycidylstrukturelles Epoxyharz und ein nichtglycidylstrukturelles Epoxyharz unterteilt werden.
Beispiele für das Epoxypolymer eines glycidylstrukturellen Epoxyharzes sind ein Kondensat von Bisphenol A mit Epichlorhydrin, ein Kondensat von Bisphenol F mit Epichlorhydrin, ein Kondensat von Phenolnovolak mit Epichlorhydrin, ein Kondensat von Kresolnovolak mit Epichlorhydrin, Kondensate von Polyalkoholen (mehrwertigen Alkoholen), wie Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, isomere Pentandiole, isomere Hexandiole oder Octandiole, umfassend 2-Ethylen-1,3-hexandiol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexanon, Trimethylpropan und Glycerol, mit Epichlorhydrin und Copolymere von Estern hydroxylhaltiger Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Epichlorhydrin und anderen Monomeren, wie Acrylat oder Methacrylat. Beispiele für Ester von hydroxylhaltiger Acryl- oder Methacrylsäure mit Epichlorhydrin sind Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat. Beispiele für das Monomer, einschließlich Acrylat- oder Methacrylatmonomere, sind ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure und Methacrylsäure; Acrylate, wie Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Isopropylacrylat, Butylacrylat, Isobutylacrylat, tert.-Butylacrylat, Pentylacrylat, Hexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Laurylacrylat, Stearylacrylat, Cyclohexylacrylat und Benzylacrylat; Methacrylate, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, Pentylmethacrylat, Hexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Laurylmethacrylat, Stearylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat und Benzylmethacrylat; und hydroxylhaltige Acrylate oder Methacrylate, wie 2-Hydroxyethylacrylat und 2-Hydroxyethylmethacrylat. Es ist gleichermaßen möglich, nach dem Mischen mit anderen Vinylverbindungen, wie Styrol, Vinyltoluol, Butadien und Isopren, zu polymerisieren, und eine derartige Verbindung kann einzeln oder gemeinsam durch Mischung von zwei oder mehreren eingesetzt werden. Ein Peroxid wird als Polymerisationsstarter eingesetzt, und Beispiele für Peroxide sind Benzoylperoxid, Isobutyrylperoxid, Octanoylperoxid, Lauroylperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Diisopropylbenzolperoxid, 2,5-Dimethylhexan-2,5-dihydroperoxid, 1,1,3,3-Tetramethylbutylhydroperoxid, Di-tert.-Butylperoxid, tert.-Butylcumylperoxid und Dicumylperoxid. Sie können in Abhängigkeit von dem Molekulargewicht des gewünschten (Co-)Polymers entsprechend ausgewählt werden, und es ist bekannt, daß üblicherweise ein (Co-)Polymer mit einem höheren Molekulargewicht erhalten wird, wenn die Halbwertszeit von aktivem Sauerstoff des Peroxids länger und die Temperatur der Polymerisationsreaktion niedriger ist.
Beispiele für das Epoxypolymer eines nichtglycidylstrukturellen Epoxyharzes sind epoxylierte Verbindungen von ungesättigten zyklischen Kohlenwasserstoffen und epoxylierte Verbindungen von Polyolefinen. Sie können entweder einzeln oder gemeinsam durch Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Es ist gleichermaßen möglich, veretherte Harze zu verwenden, welche mittels Reaktion eines Hydroxyl-enthaltenden Polyesterharzes oder Polyetherharzes mit Epichlorhydrin hergestellt werden. Das Polyesterharz ist das Reaktionsprodukt eines Polyalkohols (mehrwertigen Alkohols) mit einer Polycarbonsäure und/oder deren Anhydrid in einer Menge von weniger als die stöchiometrische Menge oder ist eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Reaktionsprodukte. Beispiele für einen Polyalkohol (mehrwertigen Alkohol) sind Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,4-Butandiol, isomere Pentandiole, isomere Hexandiole oder Octandiole, einschließlich 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexanon, Trimethylpropan und Glycerol. Beispiele für Kohlenwasserstoffsäure und deren Anhydrid sind Dicarbonsäure, wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und Itakonsäure; Tricarbonsäuren, wie Trimellithsäure; Polykohlenwasserstoffsäureanhydrid, wie Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid und Trimellithsäureanhydrid; und dimerisierte oder trimerisierte Fettsäuren, wie Rhizinusölfettsäuretrimer. Sie können entweder einzeln oder gemeinsam durch Mischen von zwei oder mehreren verwendet werden. Beispiele für Polyetherharze sind Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Poly(1,4-butandiol).
Beispiele für den für das wärmehärtbare Epoxyharz verwendeten Härter (Härtungsmittel) sind Polyamin, wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, m-Hexamethylentriamin, 1,3-Aminomethylcyclohexan, Imidazol, m-Phenylendiamin und Diaminodiphenylmethan; modifi zierte Polyaminverbindungen, wie Polyaminoamid; Säureanhydrid, wie Phthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureandhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Pyromellithsäureanhydrid, 3-Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, 4-Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid, 3-Methylhexanhydrophthalsäureanhydrid und Methylnadicanhydrid (MNA); dibasische Säure, wie Adipinsäure und Sebacinsäure; Polythiole; und Polyole. Sie können entweder einzeln oder gemeinsam durch Mischen von zwei oder mehreren verwendet werden.
Unter den oben genannten verschiedenen Epoxyharzen zählen solche Epoxyharze vom Glycidyltyp, welche von Bisphenol A oder F hergestellt werden, und Epoxyharze vom Typ der Kondensate von Polyalkoholen mit Epichlorhydrin bevorzugt. Der Grund hierfür ist, daß kein Verdünnungsmittel, wie ein Lösemittel und Weichmacher (Plastifizierungsmittel), zur Umwandlung des Härters in eine zum Beschichten geeignete Flüssigkeit eingesetzt werden muß, da die besagten Epoxyharze flüssig sind, wobei die Ausbildung eines schlechten Aussehens, wie Schaumbildung und Tropfenbildung beim Auftragen oder Aushärtung (Ausbakken) des Härters, und die Bildung von für den menschlichen Körper giftigen Gasen vermieden werden kann.
Es liegt keine besondere Einschränkung in bezug auf den Härter vor.
Üblicherweise weisen jedoch Härter vom Amintyp eine hohe Reaktivität und ein Fehlen an Stabilität als Additive bzw. Zuschlagsstoffe auf, so daß ihre Viskosität zur Instabilität neigt und eine gutes Aussehen nur schwer erreicht werden kann. Weiterhin werden, wenn die Lebensdauer bzw. Haltbarkeit eines Härters in Betracht gezogen wird, einige Verbindungen vom Amintyp unter Ultraviolettlicht, etc. oxidiert und bilden gefärbte Substanzen, die zu einer Farbänderung in der Beschichtung führen. Demgegenüber weisen Härter vom Säureanhydridtyp das oben genannte Problem nicht auf, und diese sind als Komponente für das erfindungsgemäß verwendete Dichtmittel entsprechend bevorzugt. In bezug auf das Mischungsverhältnis der Epoxygruppe zum Härter liegt keine Einschränkung vor, jedoch ist es im Hinblick auf das Ziel, den Gelanteil des Dichtmittels – wie nachfolgend erwähnt – nicht weniger als 90% betragen zu lassen, bevorzugt, daß der Gehalt an funktionellen Gruppen in dem Härter in einem Bereich von 0,5–2,0 mol pro mol der Epoxygruppe liegt.
Wenn ein Dichtmittel, welches ein wärmehärtbares Harz mit einer wie zuvor erwähnten Epoxygruppe enthält, für die aufeinanderfolgenden Zwischen- und Deckschichten verwendet wird, wird dasselbe glatte und ebene Beschichtungsaussehen wie bei herkömmlichen Blechteilen ohne Schweißen erreicht, und die Qualität, wie Glanz oder Härte der Beschichtung, ist nicht verschlechtert. Der Grund hierfür ist jener, daß das oben genannte Lösemittel und das Verdünnungsmittel nicht enthalten oder – sofern enthalten – in geringen Mengen enthalten sind und daß eine hochvernetzte Beschichtung mit einem Gelanteil von nicht weniger als 90% erhalten werden kann. Entsprechend ist das Epoxyenthaltende wärmehärtbare Harz in einer Zusammensetzung des erfindungsgemäß verwendeten Dichtmittels essentiell.
Das erfindungsgemäß verwendete Dichtmittel kann zusätzlich zu dem oben genannten Epoxy-enthaltenden wärmehärtbaren Epoxyharz weitere wärmehärtbare Harze enthalten. Beispiele für ein solches wärmehärtbares Harz sind Aminoharz und Polyurethanharz.
In bezug auf die oben angeführten Harze, steht Aminoharz im weiteren Sinne für eine Zusammensetzung, welche ein Produkt der Additionskondensation eines Aminoharzes mit Formalin enthält. Beispiele für verwendete Aminoharze sind Harnstoff, Anilin, Sulfoamid, Melamin und Guanamin, und, wenn jedes dieser Aminoharze verwendet wird, kann ein als Harnstoffharz oder modifiziertes Harnstoffharz, Anilinharz, Sulfoamidharz, Melaminharz und Guanaminharz bezeichnetes Harz entsprechend hergestellt werden. Hiervon wird Melaminharz oder modifiziertes Melaminharz üblicherweise in vielen Fällen als Material für Fahrzeuge verwendet. Verschiedene Typen dieser Harze sind in Abhängigkeit von ihrem molaren Verhältnis durch die Reaktion von Melamin mit Formalin und gleichermaßen in Abhängigkeit von dem Grad der Dehydrierungsreaktion und den Grad der Reaktion zur Entfernung von Formalin in der Kondensation erhältlich. In bezug auf ein modifiziertes Melaminharz ist das Harz, bei welchem die Aminogruppe von Melamin mit einem Alkohol, wie Butylalkohol, verethert ist, erhältlich.
Das Polyurethanharz ist eine Mischung eines Polyols mit einer oder mehreren Polyisocyanatkomponente(n) oder geblocktem Polyisocyanat. Beispiele für die Polyisocyanatverbindung sind Diisocyanat, wie 2,4- und/oder 2,6-Diisocyanattoluol, 2,4-Diisocyanatdicyclohexylmethan, 4,4-Diisocyanatdicyclohexylmethan, Hexamethylendiisocyanat und 1-Isocyanat-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatmethylcyclohexan; das Addukt, welches aus der Reaktion eines solchen Diisocyanats mit Polyalkohol in einer Menge von weniger als einem Äquivalent hervorgeht, wie Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, Trimethylolmethan und Glycerol; Büretten-Trimer des oben genannten Diisocyanats; und das Isocyanurattrimer des oben genannten Diisocyanats. Geblockte Polyisocyanate sind solche, welche durch die Reaktion der oben genannten Polyisocyanatverbindung mit einem Äquivalent oder größeren Menge an Blockierungsmittel hergestellt sind. Beispiele für ein derartiges, bekanntes Blockierungsmittel sind Phenol, p-substituiertes Phenol, Alkohole, Epsilon-Kaprolaktam, Ketoxime und Acetonoxime, und hiervon sind verschiedene Auswahlmöglichkeiten möglich. Sie können entweder einzeln oder gemeinsam durch Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden.
Beispiele für das Polyol sind Polyetherpolyol, Polyesterpolyol, Polycaprolactonpolyol und Polycarbonatpolyol. Beispiele für das Polyetherpolyol sind Polytetramethylenglykol, welches durch eine Ringöffnungspolymerisation von Tetrahydrofuran und einem Addukt von Polyalkohol mit Alkylenoxid hergestellt ist. Beispiele für den hier verwendeten Polyalkohol sind Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, isomere Pentandiole, isomere Hexandiole oder Octandiole, wie 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexanon, Trimethylpropan und Glycerol, während Beispiele für das Alkylenoxid Ethylenoxid, Propylenoxid, 1,2-, 1,3- oder 2,3-Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Styroloxid und Epichlorhydrin sind. Sie können entweder einzeln oder gemeinsam durch Mischen von zwei oder mehreren verwendet werden. Beispiele für das Polyesterpolyol sind eines oder mehrere aus der Reaktionsmischung von einem Polyalkohol mit einer Polycarbonsäure und/oder deren Anhydrid in einer Menge von weniger als die stöchiometrische Menge. Beispiele für den hier verwendeten Polyalkohol sind Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, isomere Pentandiole, isomere Hexandiole oder Octandiole, wie 2-Ethyl-1,3-hexandiol, 1,2-, 1,3- und 1,4-Bis(hydroxymethyl)cyclohexanon, Trimethylpropan und Glycerol. Beispiele für Polycarbonsäure und deren Anhydride sind Dicarbonsäure, wie Oxalsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Fumarsäure, Maleinsäure und Itakonsäure; Tricarbonsäure, wie Trimellithsäure; Polycarbonsäureanhydride, wie Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid und Trimellithsäureanhydrid; und dimerisierte oder trimerisierte Fettsäuren, wie Rhizinusölfettsäuretrimer. Beispiele für das Polycaprolaktonpolyol sind Verbindungen, welche durch eine Ringöffnungspolymerisation von Lakton, wie Epsilon-Kaprolakton und Gamma-Valerolakton, in Gegenwart eines oben genannten Polyalkohols, wie Ethylenglykol, hergestellt werden.
In Bezug auf das Mischungsverhältnis des oben genannten Polyols zum Isocyanat liegt keine besondere Einschränkung vor, es ist aber üblicherweise bevorzugt, daß beide Komponenten in einem derartigen Verhältnis gemischt werden, daß 0,75 bis 2,00 Äquivalente an Isocyanatgruppen in der Polyisocyanatkomponente auf ein Äquivalent an Hydroxylgruppen in dem Polyol kommen.
Zusätzlich zu dem oben genannten wärmehärtbaren Harz kann der erfindungsgemäß verwendete Dichtstoff Pigmente enthalten. Beispiele für Pigmente sind Farbpigmente, wie Ruß und Titandioxid und Verschnittpigmente, wie Calciumcarbonat, Magnesiumsilikat, Aluminiumoxid, Silicondioxid, Calciumsilikat und deren Mischungen. Ein Ziel der Zugabe der Pigmente besteht darin, die auf das aufgebrachte Dichtmittel aufgetragene Zwischenschicht eben und glatt auszugestalten, und, obwohl keine besondere Einschränkung für den Gehalt an zugegebenen Pigmenten. besteht, es ist bevorzugt, nicht mehr als 200 Gew.-% an Pigmenten dem Gesamtgehalt an Harzkomponenten hinzuzugeben. Der Grund, warum die Verwendung von Pigmenten die Ebenheit bzw. Glattheit der Zwischenschicht verbessert, wird darin vermutet, daß die Viskosität der aufgetragenen Dichtmittelschicht, welches das Pigment enthält, entsprechend beibehalten werden kann und die gegenseitige Einwanderungsbewegung zwischen der Zwischenschicht und dem Dichtmittel während der Stufe der Zwischenbeschichtung inhibiert bzw. unterbunden werden kann, wobei das sogenannte Umkehrphänomen, welche die Ebenheit bzw. Glattheit verschlechtert, nicht stattfindet. Ein derartiger Effekt wird nicht erreicht, wenn ein Dichtmittel verwendet wird, welches im wesentlichen ein thermoplastisches Harz enthält.
Neben den oben genannten Substanzen kann das Dichtmittel weiterhin verschiedene Zusatzstoffe enthalten, welche Härtungskatalysatoren, wie Amine, Egalisiermittel, Entschäumungsmittel, etc. umfassen. Zudem kann aufgrund des zuvor genannten Grundes ein zufriedenstellendes Aussehen und eine zufriedenstellende Qualität erreicht werden, wenn Lösemittel, Verdünnungsmittel und dergleichen nicht verwendet werden. Jedoch kann, sofern erwünscht, das Dichtmittel weiterhin organische Lösemittel, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylol und Lösemittel Petrolether (Benzin), Ester, wie Ethylacetat, Butylacetat und Amylacetat, und Ketone, wie Methylethylketon, Methylbutylketon, Phoron und Isophoron umfassen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das zuvor genannte Dichtmittel beispielsweise mittels Luftsprühverfahren, Sprühverfahren ohne Luft und Düsenspritzbeschichtung aufgetragen, und anschließend wird ein Zwischenlack bzw. eine Farbe aufgetragen. Die Viskosität des Dichtmittels kann auf eine optimale Viskosität eingestellt werden, welche von dem Beschichtungsverfahren abhängt und welche nicht besonders eingeschränkt ist, obwohl der bevorzugte Bereich zum Erhalt einer ebenen und glatten beschichteten Oberfläche 1,0 bis 10 Pa·s bei einer Scherrate von 100 s^–1 beträgt.
Überraschenderweise kann das Dichtmittel vor Auftragen einer Zwischenschicht sowohl getrocknet als auch nicht getrocknet werden. Nachdem eine Zwischen- schicht aufgetragen ist, wird diese getrocknet und anschließend wird sukzessiv die Deckschicht aufgetragen. Zu dieser Zeit ist es notwendig, daß der Gelanteil des Dichtmittels 90% oder mehr beträgt, wenn das Aushärten der Zwischenschicht vervollständigt ist. Wenn dieser weniger als 90% beträgt, sind die Endeigenschaften der Deckschicht, insbesondere Glanz und Härte, verschlechtert, was nicht gewünscht ist. Die Aushärtebedingung zum Erreichen eines derartigen Gelanteils können in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Harzes ausgewählt werden, jedoch liegen sie üblicherweise in einem Bereich von 5 bis 60 Minuten bei 100 bis 150°C. Die Dicke der Dichtmittelschicht liegt in einem derartigen Bereich, welcher notwendig ist, um dieselbe Ebenheit bzw. Glattheit so wohl für den Schweißbereich als auch für die anderen Bereiche nach Vervollständigung der Deckschicht zu erreichen. Hierzu kann die Dicke in Abhängigkeit des Höhenunterschiedes und des Grades der Unebenheit des Schweißbereiches variieren, jedoch beträgt sie üblicherweise 1 bis 20 mm, vorzugsweise 2 bis 10 mm.
In bezug auf die erfindungsgemäß verwendete Zwischen- und Deckschicht liegt keine besondere Einschränkung vor. Jedoch können solche verwendet werden, welche üblicherweise für Außenseiten von Fahrzeugen verwendet werden. Beispielsweise können Urethanharzbeschichtungen, Acrylurethanharzbeschichtungen, Acryllack, Urethanlack, eine Epoxyharzbeschichtung und eine Aminoalkylharzbeschichtung verwendet werden. Die in bezug auf die einzelnen Schichten realisierten Bedingungen können hinsichtlich der Schichtdicke angewendet werden und es liegt keine besondere Einschränkung für die Dicke vor. In bezug auf die Aushärtungsbedingungen für die Deckschicht kann eine Bedingung realisiert werden, welche gegenüber jeder der Schichten angepaßt ist, während es in bezug auf die Bedingung für die Zwischenschicht notwendig ist, eine solche zu verwenden, bei welcher der Gelanteil des Dichtmittels, wie zuvor erwähnt, auf 90% oder mehr eingestellt wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter veranschaulicht. Im übrigen steht der Ausdruck "Teil(e)" in der folgenden Beschreibung, soweit nicht anders erwähnt, für Gewichtsteil(e).
Beispiele:
Herstellung des Dichtmittels (1).
26,6 Teile Adeka Harz EP-4950 (ein epoxyhaltiges, wärmehärtbares Harz, welches ein Kondensat von Bisphenol F mit Epichlorhydrin war; Feststoffgehalt: 100%; hergestellt von Asahi Denka Kogyo), 23,4 Teile HN-2200 (ein Härter, welcher 3(4)-Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid war; Feststoffgehalt: 100%; hergestellt von Hitachi Chemical) und 50,0 Teile Calciumcarbonat wurden unter Verwendung einer Sandmühle geknetet, um ein Dichtmittel (1) herzustellen. Seine Viskosität betrug 2,0 Pa·s (30°C) bei einer Scherrate von 100 s^–1 Herstellung der Dichtmittel (2) und (3).
Dichtmittel (2) und (3) wurden auf dieselbe Weise wie Dichtmittel (1) unter Verwendung der in Tabelle 1 dargestellten Komponenten hergestellt.
Talbelle 1
Anmerkungen:

Adeka Harz EP-4100:

Kondensat von Bisphenol A mit Epichlorhydrin; Feststoffgehalt: 100%; hergestellt von Asahi Denka Kogyo.

Adeka Harz EP-4004:

Kondensat von Polypropylenglykol mit Epichlorhydrin; Feststoffgehalt: 100%; hergestellt von Asahi Denka Kogyo.

Beispiel 1:
Zwei Stahlbleche mit einer Breite von 20 mm wurden aufeinandergelegt und mittels einer Punktschweißung befestigt und einer galvanischen Beschichtung zur Vorbereitung eines Teststücks ausgesetzt. Das Dichtmittel (1) wurde bei einem Druck von 10 Pa unter Verwendung einer Tauchkolbenpumpe gepumpt und durch eine Düse zerstäubt (3 mm innerer Durchmesser und 20 mm Länge), um auf das Teststück aufgetragen zu werden, wobei die Dicke der Beschichtung 5 mm betrug. Nach Trocknung bei 90°C für 10 Minuten wurde eine Zwischenschicht, welche im wesentlichen Polyestermelaminharz enthielt, mittels Sprühen aufgetragen, um nach Aushärten eine Dicke von 30 μm zu erhalten, und dann bei 140°C für 30 Minuten gebacken. Nach Aushärtung betrug der Gelanteil des Dichtmittels 95%. Anschließend wurde eine weiße Deckschicht, welche im we sentlichen Polyestermelaminharz enthielt, mittels Sprühen aufgetragen, um nach Trocknung eine Dicke von 30 μm zu erhalten, und anschließend bei 140°C für 30 Minuten gebacken.
Das resultierende beschichtete Teststück hatte einen guten Glanz und das Aussehen der Deckschicht und die Härte der Deckschicht war H in bezug auf die Bleistiftritzhärte, welche keine Abnormalität zeigte. Dieses wurde dann verschiedenen Tests unterworfen, um die Beschichtungseigenschaften zu überprüfen, und es wurden, wie in Tabelle 2 gezeigt, gute Ergebnisse einschließlich der Haltbarkeitsprüfung erreicht.
Tabelle 2
Beispiele 2–3:
Die gleichen Teststücke wurden auf dieselbe Weise hergestellt wie in Beispiel 1 und einem Test zur Uberprüfung der Beschichtungseigenschaften unterworfen. Die Ergebnisse waren – wie in Tabelle 2 gezeigt – gut.
Vergleichsbeispiel 1:
Zum Vergleich wurde ein Dichtmittel (4), welches im wesentlichen ein thermoplastisches Harzsol aus Poly(vinylchlorid) war, hergestellt. Das Dichtmittel (4) wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 aufgetragen, um ein beschichtetes Teststück herzustellen, und dessen Aussehen und Härte der Deckschicht wurde überprüft, diese wurden jedoch als unpraktisch bzw. schlecht eingestuft.
Im übrigen wurde das Dichtmittel (4) wie folgt hergestellt. So wurden 15,0 Teile [Poly(vinylchlorid)-Pulver, hergestellt von Nippon Zeon] in 35,0 Dioctylphthalat suspendiert, um ein Sol herzustellen. Dieses wurde mit 50,0 Teilen Calciumcarbonat verknetet. Seine Viskosität betrug 4,0 Pa·s (30°C) bei einer Scherrate von 100 s^–1.
Jeder der Tests wurde gemäß den nachfolgend angeführten Testbedingungen durchgeführt.
(1) Aussehen
Die Beschichtung nach der Deckschicht wurde mit dem bloßen Auge untersucht und überprüft, ob Defekte, wie Verformungen bzw. Läuferbildung, Blasenbildung und Glanzabnahme, vorhanden waren.
(2) Glanz
Ein 60°-Spiegelglanz wurde gemessen.
(3) Hafteigenschaften
100 Kreuzgitter (Gitterschnitte) mit einer Breite von 2 mm wurden auf das beschichtete Teststück unter Verwendung eines Schnittmessers geschnitzt und ein Hafttest wurde unter Verwendung eines Haftstreifens durchgeführt. Wenn keine Ablösung bzw. Freisetzung notiert wurde und sämtliche 100 Kreuzgitter verblieben, wurde dies als "bestanden" bewertet.
(4) Härte
Die Beschichtung wurde mit einem Stift eingekratzt und die Härte des Stiftes, bei welcher kein Kratzer notiert wurde, wurde als die Härte der Beschichtung übernommen.
(5) Beständigkeit gegenüber Wasser
Beschichtete Teststücke wurden in warmes entionisiertes Wasser (40°C) für 240 Minuten getaucht, herausgenommen und unmittelbar zur Entfernung von Wassertropfen abgewischt, wobei das Aussehen auf jegliche Abweichungen bzw. Abnormalitäten überprüft wurde. Dann wurden 100 Kreuzgitter mit einer Breite von 2 mm unter Verwendung eines Schnittmessers eingeritzt, und ein Hafttest wurde unter Verwendung eines Haftstreifens durchgeführt. Wenn keine Ablösung bzw. Freisetzung notiert wurde und sämtliche 100 Gitterkreuze verblieben, wurde dies als "bestanden" bewertet.
Verdienst der Erfindung
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr möglich, ein Verfahren zur Beschichtung eines Schweißbereiches bereitzustellen, welches, wenn ein Dichtmittel, das ein wärmehärtbares Harz mit einer Epoxygruppe enthält, aufgetragen wird, zu den gleichen glatten und ebenen Beschichtungen wie bei anderen üblichen Teilen ohne Schweißen führt und bei welchem keine Verschlechterung in bezug auf die Qualität, wie Glanz und Härte der Beschichtung, vorliegt.

Claims

Verfahren zur Beschichtung eines Schweißbereiches eines Stahlbleches durch Aufbringen eines Dichtmittels (Dichtstoffes) auf den Schweißbereich der Stahlplatte mit nachfolgendem Aufbringen einer Zwischen- und Deckschicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel wärmehärtbare Harze mit einem Epoxyharz und Pigmente aufweist und daß der Gelanteil des Dichtmittels nach dem Aufbringen der Zwischenschicht nicht weniger als 90% beträgt.