DE4238378A1

DE4238378A1 - Beschichtungen

Info

Publication number: DE4238378A1
Application number: DE19924238378
Authority: DE
Inventors: Klaus Bernhardt; Gerhard Dipl Chem Dr Pfaff
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1992-11-13
Filing date: 1992-11-13
Publication date: 1994-05-19
Also published as: JPH06206041A

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lackschichten, die zugleich gut deckend und auch sehr gut glänzend sind.

Mehrschichtlackierungen sind bekannt und werden insbesondere in der Autoindustrie sowohl bei Metall-Effektlackierungen als auch neuerdings verstärkt bei Perlglanz-Effektlackierungen eingesetzt. Während metallische Effektpigmente ein sehr hohes Deckvermögen aufweisen und daher schon bei einer Schichtdicke von etwa 15 µm den Untergrund vollständig abdecken, weisen Perlglanzpigmente eine hohe Transparenz auf und lassen einen gewissen Anteil des einfallenden Lichtes passieren.

Beschichtungen mit Perlglanzpigmenten werden daher im wesent lichen nach zwei verschiedenen Verfahren praktiziert. In einem Verfahren wird dem das transparente Perlglanzpigment enthaltenden Effektlack ein stark absorbierendes Farbpigment und/oder Metall-Effektpigment zugemischt, wodurch der Unter grund völlig abgedeckt wird. Hierfür kommen jedoch nur dunkle Farbtöne in Frage wie sie von herkömmlichen Metallic-Lacken bekannt sind. Außerdem wird durch diese deckenden bzw. stark absorbierenden Zusätze die Brillanz des Perleffektes deutlich gemindert.

In anderen Verfahren wird die das Perlglanzpigment enthal tende Lackschicht auf eine farbige Grundierungsschicht aufge bracht. Dabei lassen sich sehr brillante Lackierungen in nahezu allen Farbtönen herstellen, wobei durch die Farbe der Grundierungsschicht und die Interferenzfarbe ein reizvoller Farbumschlag erzielt wird.

Lackierungen nach diesem Verfahren sind jedoch nur sehr schwierig durchzuführen und verlangen äußerste Sorgfalt, da auch bei geringen Schichtdickenschwankungen deutliche Hellig keitsunterschiede sichtbar werden. Zudem läßt sich auch bei sorgfältigem Arbeiten kaum eine sogenannte Wolkenbildung, d. h. unscharf begrenzte, schleierartige Helligkeitsunter schiede, vermeiden.

Bisher ist es nicht gelungen im Lacksystem gleichzeitig ein sehr hohes Deckvermögen und einen sehr guten Glanz zu errei chen. Je nach eingesetztem Glimmertyp gelangt man entweder zu mehr deckenden oder mehr glänzenden Lackschichten. Auch Mischungen verschiedener Pigmente auf Basis unterschiedlicher Glimmerfraktionen kommen bezüglich Glanz und Deckvermögen nicht an optimale Produkte, wie z. B. Aluminiumpigmente, die sich durch hohen Glanz und sehr gutes Deckvermögen im Lack system auszeichnen, heran. Aluminiumpigmente haben aber auch entscheidende Nachteile, z. B. bei der Verarbeitbarkeit in Wasserlacksysteme.

Es bestand daher die Aufgabe, ein Beschichtungsverfahren zu finden, bei dem obengenannte Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wurde durch die vorliegende Erfindung gelöst. Es wurde nämlich gefunden, daß wenn man auf ein Substrat hintereinander zwei Pigmentlackformulierungen aufträgt, wobei die erste Lackformulierung ein gut deckendes Pigment enthält und die zweite ein sehr gut glänzendes Pigment, man Lack schichten erhält, die sowohl ein sehr hohes Deckvermögen als auch einen hohen Glanz aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Be schichten von Substratmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat zunächst eine Pigmentlackformulierung appliziert wird enthaltend Pigmente mit einer Korngröße < 20 µm und darauf eine Pigmentlackformulierung enthaltend Pigmente mit einer Korngröße von 20-50 µm und gegebenenfalls zusätzlich mindestens eine Klarlackschicht aufgebracht wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige Sub strate beispielsweise Metalle, wie Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer, Bronze, Messing sowie Metallfolien, aber auch andere metallüberzogene Oberflächen wie Glas, Keramik und Beton, als auch Holz z. B. Möbel, Ton, Papier, Verpackungsmaterialien, z. B. Kunststoffbehälter, Folien oder Pappen, oder andere Materialien zu dekorativen und/oder schützenden Zwecken beschichtet werden.

Zur Beschichtung können alle üblichen Lacksysteme eingesetzt werden, wobei unter Lacksystem hier alle Lösungsmittel-/Bin demittel-Systeme oder auch lösungsmittelfreie Bindemittel systeme verstanden werden, mit denen durch physikalische oder chemische Methoden, z. B. Trocknen bei Raumtemperatur oder erhöhten Temperaturen bis zu etwa 200°C, chemische oder durch Strahlung, z. B. UV-Strahlung, induzierte Vernetzung und/oder Polymerisation sowie andere übliche Behandlungsmethoden glatte, feste, glänzende und gut haftende Filme gebildet werden können.

Als Bindemittel können dabei zum Beispiel Naturharze, z. B. Kolophonium, Dammar, Kopale und Schellack, Bindemittel auf Basis trockener, pflanzlicher und tierischer Öle, Cellulose ester, Kondensationsharze mit Formaldehyd, Polyester, Poly amide, Polyvinylharze, Acryl- und Methacrylharze, Poly urethane und Epoxidharze sowie auch anorganische Filmbildner, z. B. Silicone und Silicate eingesetzt werden.

Eine Übersicht über geeignete Bindemittel findet sich bei spielsweise in H. Kittel - Lehrbuch der Lacke und Beschich tungen, Band I, Teil 1, 2 und 3 sowie Karsten - Lackrohstoff tabellen, 9. Auflage, S. 55-558.

Je nach dem zu beschichtenden Substrat und dem Verwendungs zweck kann der Fachmann aufgrund seines Fachwissens ein geeignetes Bindemittel auswählen.

Diese Bindemittel werden in der Regel zusammen mit organi schen Lösungsmitteln, z. B. aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, Terpenen, Chlorkohlenwasserstoffen, Alkoholen, Ketonen, Estern, Ethern und Glykolethern, oder auch in wäßriger Dispersion eingesetzt, wobei sowohl soge nannte low solid - <10%-30% Festkörper), medium solid - (30-60% Festkörper) als auch high solid (60-80% Festkörper) Formulierungen zur Anwendung kommen. Die angegebenen Festkörpergehalte können jedoch auch über- oder unter schritten werden, wobei Formulierungen bis zu 100% Festkörper möglich sind.

Eine Zusammenstellung von üblicherweise eingesetzten Lösungs mitteln findet sich im Ullmann: Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 16, S. 296-308 sowie H. Kittel: Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, Band III, S. 72-134 und Karsten: Lackrohstofftabellen, 9. Auflage, S. 601-619. Eine Zusammenstellung üblicher Bindemittel/Lösungsmittel- Systeme findet sich auch im US-Patent 4,551,491 und in den europäischen Patentanmeldungen EP 0 473 033 A1 und EP 0 475 108 sowie der darin zitierten Literatur.

Als Basislack werden vorzugsweise Acrylat-Melamin Kombinatio nen gelöst in einem Gemisch von Butylacetat/Xylol verwendet.

Die Pigmentvolumenkonzentration im Basislack beträgt 8,7%.

Vorzugsweise werden rußhaltige Pigmente, wie sie z. B. aus den deutschen Patentanmeldungen 25 57 796 und 41 04 846 bekannt sind und Perlglanzpigmente eingesetzt.

Als Perlglanzpigmente werden bei der erfindungsgemäßen Be schichtung insbesondere mit Metalloxiden beschichtete Glim merschuppenpigmente eingesetzt. Diese Pigmente sind z. B. aus den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 545, 22 15 191, 22 44 298, 23 13 331, 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 11 602, 32 35 017, 33 34 598 und 35 28 256 bekannt.

Wesentlicher Bestandteil der Pigmentlackformulierungen ist das Pigment, das in einer Menge von etwa 2 bis 6 Gew.-%, insbesondere 3 bis 5 Gew.-% enthalten ist.

Im folgenden wird das Verfahren eingehend beschrieben. Im ersten Schritt wird eine Pigmentlackformulierung enthaltend ein sehr gut deckendes Pigment, welches eine Korngröße < 20 µm aufweist, in einer Dicke von 10 bis 20 µm, vorzugs weise 13 bis 17 µm auf das zu beschichtende Substratmaterial nach einem gängigen Lackierungsverfahren wie z. B. Elektro statikspritzen, Pinseln, Tauchern appliziert, so daß die Substratoberfläche vollständig abgedeckt ist. Als anzuwenden des Lackierungsverfahren wird der Druckluftspritztechnik der Vorzug gegeben. Nach einer kurzen Zwischenablüftzeit von wenigen Minuten um die erste pigmenthaltige Lackschicht anzutrocknen erfolgt das Aufbringen der zweiten Lackschicht, die sehr gut glänzende Pigmente mit einer Korngröße von 20-50 µm enthält. Die zweite Lackschicht weist eine Dicke von etwa 10 bis 20 µm, bevorzugt 13 bis 17 µm auf. Der verwendete Lack kann bei beiden Lackschichten gleich oder verschieden sein. Ebenso können die beiden Lackschichten gleiche oder verschiedene Pigmente enthalten, die sich allerdings in den Korngrößen unterscheiden müssen. Abschließend erfolgt zumeist die Applikation einer Klarlackschicht z. B. Wasserlack, Pul verlack zur Verbesserung der Oberflächenqualität, wodurch in der Regel noch eine Verbesserung sowohl des Aussehens als auch der Haltbarkeit der Gesamtlackierung erzielt wird. Die aufgebrachte Klarlackschicht weist eine Dicke von 20 bis 50 µm, vorzugsweise von 20 bis 40 µm auf. Der transparente Schlußlack ist jedoch nicht unbedingt notwendig. Wenn es das Bindemittelsystem (Basislack) zuläßt, kann auf den Schlußlack verzichtet werden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen:

Beispiel 1 a) Pigment 1A

100 g Glimmer der Teilchengröße 5-20 µm werden in 2 l VE-Wasser suspendiert und auf 75°C erhitzt. Innerhalb von 20 Minuten wird eine 0,09 molare SnCl₄-Lösung (2,99 g SnCl₄ × 5 H₂O in 75 ml H₂O und 7,5 ml 5%ige HCl) hinzudo siert. Nach beendeter Zugabe wird zur Vervollständigung der Fällungsreaktion 10 Minuten nachgerührt. Anschließend werden 150 ml einer wäßrigen TiCl₄-Lösung (385 g TiCl₄/l H₂O) und eine Rußdispersion (4,66 g Derussol A und 8,12 g Derussol A N1-16/1 (Fa. Degussa) in 150 ml VE-Wasser) innerhalb 1 h gleichzeitig, aber getrennt zur Reaktions mischung gegeben.

Der pH-Wert wird während der Zugabe mit 32%iger NaOH- Lösung auf 1,8 konstant gehalten. Nach vollständiger Zugabe der Rußdispersion und der TiCl₄-Lösung werden weitere 100 ml TiCl₄-Lösung zu dem Reaktionsgemisch getropft.

Danach wird weitere TiCl₄-Lösung und eine Silan-Lösung (3 g Z 6020 der Fa. Dow Corning in 150 ml H₂O) gleich zeitig aber separat zudosiert. Nach Erreichen des gewünschten Silberfarbtons, wird die Zugabe der TiCl₄- Lösung (gesamt ∼380 ml) beendet. Anschließend wird 0,5 h nachgerührt. Man läßt die Pigmentsuspension absitzen, und nach ca. 1,5 h wird die überstehende Lösung abgesaugt. Zuletzt wird das Pigment mit Wasser gewaschen und 16 h bei 120°C getrocknet.

b) Pigment 1B

Das rußhaltige Pigment 1B wird analog Beispiel a) synthe tisiert, aber mit Glimmer der Teilchengröße 10-50 µm.

c) Pigmentlackformulierung

Auf ein hellgrundiertes Blech wird mittels Druckluft spritzen ein Basislack auf Basis von Acrylat/Melamin gelöst in einem Butylacetat/Xylol-Gemisch, der 5 Gew.-% des Pigments 1A enthält, appliziert. Nach 60 Sekunden Ablüftzeit erfolgt die Auftragung der zweiten Pigment lackformulierung. Hierbei wird Pigment 1B im gleichen Lacksystem wie bei der ersten Pigmentlackformulierung aufgetragen. Der Anteil des Pigments in der zweiten Lackformulierung beträgt hierbei 5 Gew.-%. Zuletzt wird ein Klarlack auf Basis Acrylat, mit Isocyanat aus gehärtet, appliziert.

Man erhält eine gut deckende und glänzende Beschichtung.

Beispiel 2 a) Pigment 2A

Das Pigment 2A wird analog Beispiel 2a) (Pigment 1A) synthetisiert, aber ohne Zugabe von Rußdispersion und Silan-Lösung. Die TiCl₄-Lösung wird dabei ohne Unter brechung zudosiert.

b) Pigment 2B

Das Pigment 2B wird analog Beispiel 2a) synthetisiert, aber mit Glimmer der Teilchengröße 10-50 µm.

c) Pigmentlackformulierung

Die Pigmentlackformulierung wird analog Beispiel 1c) vorgenommen und appliziert.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten von Substratmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat zunächst eine Pigmentlackformulierung appliziert wird enthaltend Pigmente auf Basis von mit Metalloxiden beschichteten Glimmerplättchen mit einer Korngröße < 20 µm und darauf eine Pigmentlackformulierung enthaltend Pigmente auf Basis von mit Metalloxiden beschichteten Glimmerplättchen mit einer Korngröße von 20-50 µm und gegebenenfalls zusätzlich mindestens eine Klarlackschicht aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentlackformulierungen rußhaltige Pigmente enthal ten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentlackformulierungen Perlglanzpigmente enthal ten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentlackformulierung 2 bis 6 Gew.-% an Pigmenten enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pigmentlackformulierungen in einer Dicke von 10 bis 20 µm auf das Substrat aufgetragen werden.