DE102004027650A1

DE102004027650A1 - Verfahren zum Beschichten elektrisch leitfähiger Substrate

Info

Publication number: DE102004027650A1
Application number: DE102004027650A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr. Wonnemann; Lars Hof; Werner BLÖMER
Original assignee: BASF Coatings GmbH
Current assignee: BASF Coatings GmbH
Priority date: 2004-06-05
Filing date: 2004-06-05
Publication date: 2006-01-05
Also published as: US7862851B2; CN1964797A; WO2005120724A1; KR20070040366A; EP1755792A1; US20070224337A1; JP2008501499A

Abstract

Verfahren zum Beschichten elektrisch leitfähiger Substrate gefunden, bei dem man DOLLAR A (1) eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und härtet, wodurch eine Elektrotauchlackierung resultiert, wonach man DOLLAR A (2) auf die Elektrotauchlackierung eine Schicht eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und härtet, wodurch eine Pulverlackierung resultiert, DOLLAR A oder bei dem man alternativ DOLLAR A (1) eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und, ohne sie vollständig zu härten, trocknet, DOLLAR A (2) auf die getrocknete(n) Elektrotauchlackschicht(en) eine Schicht eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und DOLLAR A (3) die getrocknete Elektrotauchlackschicht und die Schicht des pulverförmigen Beschichtungsstoffs gemeinsam härtet, wodurch die Elektrotauchlackierung und die Pulverlackierung resultieren, DOLLAR A wobei der pulverförmige Beschichtungsstoff DOLLAR A (A) mindestens ein Epoxidharz, das einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur > 30 DEG C aufweist, DOLLAR A (B) mindestens ein carboxylgruppenhaltiges Polyesterharz, das einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur > 30 DEG C aufweist, und DOLLAR A (C) mindestens eine Polycarbonsäure mit einem Schmelzpunkt zwischen 80 und 165 DEG C DOLLAR A enthält.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Beschichten elektrisch leitfähiger Substrate, bei dem man

(1) mindestens eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und härtet, wodurch eine Elektrotauchlackierung resultiert, wonach man
(2) auf die Elektrotauchlackierung mindestens eine Schicht mindestens eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und härtet, wodurch eine Pulverlackierung resultiert,

(1) mindestens eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und, ohne sie vollständig zu härten, trocknet,
(2) auf die getrocknete Elektrotauchlackschicht(en) mindestens eine Schicht mindestens eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und
(3) die getrocknete(n) Elektrotauchlackschicht(en) und Schichten) des pulverförmigen Beschichtungsstoffs oder der pulverförmigen Beschichtungsstoffe gemeinsam härtet, wodurch die Elektrotauchlackierung und die Pulverlackierungen resultieren.

Thermisch härtbare Hybridpulverlacke enthalten bekanntermaßen Epoxidharze und carboxylgruppenhaltige Polyesterharze als Bindemittel. Sie werden als Hybridpulverlacke bezeichnet, weil hier zwei Bindemittelklassen in Mischung verarbeitet werden. Das Mischungsverhältnis zwischen Epoxidharz und Polyesterharz variiert dabei von 60 : 40 bis zu 10 : 90. Das genaue Mischungsverhältnis wird durch die speziellen Anforderungen der Anwendung festgelegt. Die Hybridpulverlacke werden im Allgemeinen im Temperaturfenster von 150 bis 220 °C thermisch gehärtet oder eingebrannt. Die notwendigen Zeiten bei Objekttemperatur liegen bei 20 Minuten bei 150 °C und kleiner als 5 Minuten bei 220 °C.

Die Hybridpulverlacke liefern Beschichtungen mit hervorragenden mechanisch-technologischen Eigenschaften. Erichsen-Tiefungen bis zum Blechriss und Biegeradien von T0 sind nicht ungewöhnlich. Im Salzsprühtest werden Unterwanderungen von < 2 mm auch nach 2.000 Stunden Belastung gefunden. Die Beschichtungen sind vergilbungsbeständig und haben nur eine geringe Kreidungsanfälligkeit. Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften reicht ihre Anwendung von glatten Grundierpulvern für die Räder- und Fahrzeugindustrie bis zu Email-Effektpulvern für die Hausgeräteindustrie. Aber auch Radiatoren, Computergehäuse, Büromöbel und elektrische Schaltkästen werden mit Hybridpulverlacken lackiert.

(Vgl. hierzu die Firmenschrift von BASF Coatings AG, »Pulverlacke – Pulverlacke für industrielle Anwendungen«, Januar 2000 oder DE internationalen Patentanmeldungen WO 95/07322 A 1 und WO 99/33889 A 1)

Diese bekannten Hybrid-Pulverlacke werden vor allem in Coil-Coating-Verfahren eingesetzt, bei denen sie auf Metallbänder appliziert und ausgehärtet werden. Anschließend werden die beschichteten Metallbänder oder Teile hiervon beispielsweise durch Tiefziehen in die gewünschte Form gebracht. Ob sich diese Hybrid-Pulverlacke auch in Kombination mit Elektrotauchlackierungen Beschichtungen mit hervorragenden anwendungstechnischen Eigenschaften ergeben, ist nicht bekannt.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 742 272 A 1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Dabei werden pulverförmige Beschichtungsstoffe bzw. Pulverlacke verwendet, die als Bindemittel Polyester, Polyacrylatharze und Epoxidharze enthalten. Als Vernetzungsmittel können – je nach den in den Bindemitteln vorliegenden komplementären reaktiven funktionellen Gruppen – Carbonsäureanhydride, Aminoplastharze, blockierte Polyisocyanate, Diamine, Imidazole, Dihydrazide oder Epoxide verwendet werden. Außerdem enthalten die Pulverlacke hydroxylgruppenhaltige, aliphatische oder aromatische, kristalline Verbindungen mit einem Schmelzpunkt zwischen 30°C und 150°C als Verlaufsmittel in Kombination mit einem herkömmlichen Verlaufsmittel.

Die Verwendung der hydroxylgruppenhaltigen kristallinen Verbindungen weist aber der Nachteil auf. So werden sie bei der thermische Härtung der applizierten Pulverlacke überwiegend nicht in das duroplastische, dreidimensionale Netzwerk der Pulverlackierungen eingebaut, sondern in liegen hierin unverändert vor. Sie neigen daher häufig zur Migration, was zur Bildung von Belägen auf den Pulverlackierungen führt. Dadurch wird unter anderem die Zwischenschichthaftung zwischen den Pulverlackierungen und den darauf befindlichen weiteren Lackierungen verringert. Außerdem kann die Schwitzwasserbeständigkeit der mehrschichtigen Lackierungen in Mitleidenschaft gezogen werden. Dies alles kann zur Delamination der Schichten der Mehrschichtlackierungen führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Beschichten elektrisch leitfähiger Substrate zu finden, bei dem man

oder bei dem man alternativ

(1) mindestens eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und, ohne sie vollständig zu härten, trocknet,
(2) auf die getrocknete Elektrotauchlackschicht(en) mindestens eine Schicht mindestens eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und
(3) die getrocknete(n) Elektrotauchlackschicht(en) und Schichten) des pulverförmigen Beschichtungsstoffs oder der pulverförmigen Beschichtungsstoffe gemeinsam härtet, wodurch die Elektrotauchlackierung und die Pulverlackierung resultieren;

das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist, sondern Beschichtungen liefert, die eine besonders hohe Zwischenschichthaftung zwischen Elektrotauchlackierung und Pulverlackierung einerseits und Pulverlackierung und darüber befindlichen weiteren Lackierungen andererseits und eine besonders hohe Schwitzwasserbeständigkeit aufweisen und keine Delamination auch nach starker Belastung durch Feuchtigkeit, Strahlung und/oder mechanische Einwirkung zeigen. Außerdem sollen die mit Hilfe des neuen Verfahrens hergestellten Beschichtungen weiterhin alle sonstigen vorstehend geschilderten Vorteile aufweisen, die mit der Verwendung von Hybrid-Pulverlacken einhergehen. Nicht zuletzt soll es das neue Verfahren ermöglichen, die Pulverlackierungen in geringeren Schichtdicken bereitzustellen, ohne dass dadurch ihre besonderen Vorteile verloren gehen.

Die erfindungsgemäße Lösung

Demgemäß wurde das neue Verfahren zum Beschichten elektrisch leitfähiger Substrate gefunden, bei dem man

oder bei dem man alternativ

(1) mindestens eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und, ohne sie vollständig zu härten, trocknet,
(2) auf die getrocknete Elektrotauchlackschicht(en) mindestens eine Schicht mindestens eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und
(3) die getrocknete(n) Elektrotauchlackschicht(en) und Schichten) des pulverförmigen Beschichtungsstoffs oder der pulverförmigen Beschichtungsstoffe gemeinsam härtet, wodurch die Elektrotauchlackierung und die Pulverlackierungen resultieren,

wobei der pulverförmige Beschichtungsstoff

(A) mindestens ein Epoxidharz, das einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur > 30°C aufweist,
(B) mindestens ein carboxylgruppenhaltiges Polyesterharz, das einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur > 30°C aufweist, und
(C) mindestens eine Polycarbonsäure mit einem Schmelzpunkt zwischen 80 und 150°C

enthält.

Im Folgenden wird das neue Verfahren zur Beschichtung elektrisch leitfähiger Substrate als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.

Weitere Erfindungsgegenstände gehen aus der Beschreibung hervor.

Die Vorteile der Erfindung

Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden konnte.

Insbesondere war es überraschend, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufwies, sondern Beschichtungen lieferte, die eine besonders hohe Zwischenschichthaftung zwischen Elektrotauchlackierung und Pulverlackierung einerseits und Pulverlackierung und darüber befindlichen weiteren Lackierungen andererseits und eine besonders hohe Schwitzwasserbeständigkeit aufwiesen und keine Delamination auch nach starker Belastung durch Feuchtigkeit, Strahlung und/oder mechanische Einwirkung zeigten. Außerdem zeigten die mit Hilfe des neuen Verfahrens hergestellten Beschichtungen weiterhin alle sonstigen vorstehend geschilderten Vorteile, die mit der Verwendung von Hybrid-Pulverlacken einhergehen. Nicht zuletzt ermöglichte es das neue Verfahren, die Pulverlackierungen in geringeren Schichtdicken bereitzustellen, ohne dass dadurch ihre besonderen Vorteile verloren gingen.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Beschichtung elektrisch leitfähiger Substrate.

Die elektrisch leitfähigen Substrate weisen eine elektrisch leitfähige Oberfläche auf, sodass die Elektrotauchlacke in üblicher und bekannter Weise durch Anlegen einer elektrischen Spannung hierauf abgeschieden werden können. Die elektrische Leitfähigkeit ist bei metallischen Substraten von vornherein gegeben. Bei nichtmetallischen Substraten, wie beispielsweise Substrate aus Kunststoffen, kann sie durch die Beschichtung der Oberfläche mit metallischen Schichten, elektrisch leitfähigen organischen Polymeren oder Beschichtungen, die elektrisch leitfähige Pigmente enthalten, eingestellt werden.

Insbesondere handelt es sich bei den elektrisch leitfähigen Substraten um Karosserien von Fortbewegungsmitteln, speziell PKW-Karosserien, und Teile hiervon, Bauwerke und Teile hiervon, Türen, Fenstern, Möbel, industrielle Kleinteile sowie mechanische, optische und elektronische Bauteile.

Bei der Elektrotauchlackierung können die elektrisch leitfähigen Substrate bekanntermaßen als Anode oder Kathode geschaltet werden. Vorzugsweise werden sie zu Zwecken der kathodischen Elektrotauchlackierung als Kathode geschaltet.

Vorzugsweise werden die Elektrotauchlacke in Nassschichtdicken aufgebracht, dass nach der Härtung der Elektrotauchlackschichten Elektrotauchlackierungen mit Schichtdicken von 10 bis 60, bevorzugt 15 bis 50 und insbesondere 15 bis 40 μm resultieren.

Beispiele geeigneter Elektrotauchlacke werden in der japanischen Patentanmeldung 1975-142501 (japanische Offenlegungsschrift JP 52-065534 A 2 , Chemical Abstracts Referat Nr. 87: 137427) oder den Patentschriften und -anmeldungen US 4,375,498 A 1 , US 4,537,926 A 1 , US 4,761,212 A 1 , EP 0 529 335 A 1 , DE 41 25 459 A 1 , EP 0 595 186 A 1 , EP 0 074 634 A 1 , EP 0 505 445 A 1 , DE 42 35 778 A 1 , EP 0 646 420 A 1 , EP 0 639 660 A 1 , EP 0 817 648 A 1 , DE 195 12 017 C 1 , EP 0 192 113 A 2 , DE 41 26 476 A 1 oder WO 98/07794 beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise nur eine Elektrotauchlackschicht aufgebracht.

Die Elektrotauchlackschicht wird unmittelbar nach ihrer Applikation thermisch gehärtet, wodurch die Elektrotauchlackierung resultiert. Anschließend wird die Elektrotauchlackierung mit mindestens einem, insbesondere einem, pulverförmigen Beschichtungsstoff oder Pulverlack beschichtet.

Alternativ wird die Elektrotauchlackschicht, ohne sie vollständig zu härten, getrocknet und anschließend mit mindestens einem, insbesondere einem, Pulverlack beschichtet, wonach die Elektrotauchlackschicht und die Pulverlackschicht gemeinsam gehärtet werden. Überraschenderweise können dadurch die Schichtdicken der Pulverlackierungen verringert werden, ohne dass das anwendungstechnische Eigenschaftsprofil der Beschichtungen in Mitleidenschaft gezogen wird.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, dass mindestens ein, insbesondere ein, thermisch härtbarer, pulverförmiger Beschichtungsstoff oder Pulverlack verwendet wird, der mindestens ein Epoxidharz (A) mit einem Schmelzpunkt, einem Schmelzbereich oder einer Glasübergangstemperatur > 30°C vorzugsweise > 40°C insbesondere ≥ 50°C enthält.

Als Epoxidharze (A) kommen alle üblichen und bekannten Epoxidharze in Betracht, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Hybridpulverlacken eingesetzt werden.

Beispiele geeigneter Epoxidharze sind aus den Patentanmeldungen

– WO 95/07322 A 1, Seite 6, Zeile 22, bis Seite 8, Zeile 6,
– WO 99/33889 A 1, Seite 4, Zeile 26, bis Seite 7, Zeile 28, oder
– WO 99/46343 A 1, Seite 8, Zeile 7, bis Seite 11, Zeile 9,

bekannt.

Vorzugsweise werden Epoxidharze (A) auf der Basis von Bisphenol A bevorzugt mit einem Epoxyäquivalentgewicht von 500 bis 1.000 g/Äquivalent und insbesondere 600 bis 900 g/Äquivalent verwendet. Die Epoxidharze (A) sind handelsübliche Produkte werden beispielsweise von der Firma Huntsman unter der Marke Araldit^® GT 6063 vertrieben.

Der Gehalt des Pulverlacks an Epoxidharz (A) kann sehr breit variieren und richtet sich nach den Erfordernissen des Einzelfalls. Vorzugsweise liegt der Gehalt bei, jeweils bezogen auf den Pulverlack, 30 bis 70 und insbesondere 40 bis 60 Gew.-%.

Der Pulverlack enthält mindestens ein Polyesterharz (B) mit einem Schmelzpunkt, einem Schmelzbereich oder einer Glasübergangstemperatur > 30°C vorzugsweise > 40°C insbesondere ≥ 50°C.

Als Polyesterharze (B) kommen alle üblichen und bekannten Polyesterharze in Betracht, wie sie üblicherweise für die Herstellung von Hybridpulverlacken eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Polyesterharze mit einer Säurezahl von 25 bis 100, insbesondere 30 bis 80 mg KOH/g.

Beispiele geeigneter Polyesterharze (B) sind aus den Patentanmeldungen

– WO 95/07322 A 1, Seite 4, Zeile 24, bis Seite 6, Zeile 9, und
– WO 99/33889 A 1, Seite 7, Zeile 29, bis Seite 8, Zeile 23,

bekannt.

Bevorzugt werden mindestens zwei, insbesondere zwei, Polyesterharze (B) unterschiedlicher Säurezahlen verwendet, um die Säurezahl des Bestandteils (B) in dem vorstehend beschriebenen Bereich einzustellen.

Die Polyesterharze (B) sind handelsübliche Produkte und werden beispielsweise von der Firma UCB unter der Marke Alftalat^® AN 722 oder 783 vertrieben.

Der Gehalt des Pulverlacks an Polyesterharzen (B) kann sehr breit variieren und richtet sich nach den Erfordernissen des Einzelfalls, insbesondere nach der Art und Anzahl der komplementären reaktiven funktionellen Gruppen in den Epoxidharzen (A). Vorzugsweise liegt der Gehalt bei, jeweils bezogen auf den Pulverlack, 15 bis 75 und insbesondere 20 bis 60 Gew.-%.

Der Pulverlack enthält mindestens eine, insbesondere eine, Polycarbonsäure (C) mit einem Schmelzpunkt zwischen 80 und 165°C und insbesondere zwischen 90 und 160°C.

Vorzugsweise wird die Polycarbonsäure (C) aus der Gruppe, bestehend aus gesättigten und ungesättigten, insbesondere gesättigten, aliphatischen, cycloaliphatischen und aliphatisch-cycloaliphatischen, insbesondere aliphatischen, Polycarbonsäuren ausgewählt.

Bevorzugt werden die Polycarbonsäuren (C) aus der Gruppe, bestehend aus Malonsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, 1,11-Undecandisäure, 1,12-Dodecandisäure, 1,13-Tridecandisäure, 1,14-Tetradecandisäure, 1,15-Hexadecandisäure, 1,20-Eicosandisäure, 1,22-Docosandisäure und Hexantricarbonsäure, ausgewählt. Und insbesondere wird 1,12-Dodecandisäure verwendet.

Die Polycarbonsäuren (C) können in untergeordneten Mengen mindestens einer Monocarbonsäure mit einem Schmelzpunkt zwischen 80 und 165°C und insbesondere zwischen 90 und 160°C enthalten, sofern sie keine niedrige schmelzenden Eutektika mit den Polycarbonsäuren (C) bilden. »Untergeordnete Mengen bedeutet, dass die Monocarbonsäure nicht mehr als 40 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 30 Gew.-% und insbesondere nicht mehr als 10 Gew.-% der Gesamtmenge von Polycarbonsäure (C) und Monocarbonsäure ausmacht. Beispiele geeigneter Monocarbonsäuren sind Salicylsäure und Benzoesäure.

Die Polycarbonsäuren (C) sind in dem Pulverlack vorzugsweise in einer Menge von, jeweils bezogen auf den Pulverlack, 0,5 bis 10 Gew.-% und insbesondere 2 bis 6 Gew.-% enthalten. Dabei können sie als separate Phase (C) neben den Pulverlackpartikeln vorliegen. Oder aber ein Teil der Polycarbonsäuren (C) liegt in den Pulverlackpartikeln und der andere Teil als separate Phase (C) vor. Vorzugsweise ist die gesamte Menge der Polycarbonsäuren (C) in den Pulverlackpartikeln enthalten.

Überraschender Weise wirken die Polycarbonsäuren (C) als Verlaufsmittel für den Pulverlack, obwohl sie mit den Epoxidharzen (A) reagieren und in das aus dem Pulverlack bei der thermischen Härtung oder dem Einbrennen gebildete duroplastische, dreidimensionale Netzwerk der Beschichtungen eingebaut werden.

Vorzugsweise werden die Mengen der Bestandteile (A), (B) und (C) so gewählt, dass das Äquivalentverhältnis von Carboxylgruppen zu Epoxidgruppen bei 0,55 bis 1,2, insbesondere bei 0,55 bis 0,99, liegt.

Darüber hinaus kann der Pulverlack noch mindestens einen Zusatzstoff (D) enthalten, wie er üblicherweise in Pulverlacken eingesetzt wird. Beispiele geeigneter Zusatzstoffe werden im Detail in den deutschen Patentanmeldungen

– DE 196 13 547 A 1 , Spalte 3, Zeilen 25 bis 52,
– DE 100 27 267 A 1 , Seite 11, Abs. [0106], bis Seite 12, Abs. [0107],
– DE 101 26 649 A 1 , Seite 17, Abs. [0174], bis Seite 18, Abs. [0189], oder
– DE 100 58 860 A 1 , Seite 4, Abs. [0037], bis Seite 8, Abs. [0055],

beschrieben.

Darüber hinaus kann der Pulverlack auch pigmentiert sein und übliche und bekannte, farb- und/oder effektgebende Pigmente enthalten. Beispiele geeigneter Pigmente werden im Detail in der deutschen Patentanmeldung DE 100 58 860 A 1 , Seite 8, Abs. [0056], bis Seite 9, Abs. [0067], beschrieben.

Die Herstellung des Pulverlacks weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern kann mit Hilfe der üblichen und bekannten Verfahren durchgeführt werden.

Beispielsweise können die Bestandteile des Pulverlacks in üblichen und bekannten Mischaggregaten wie Extruder miteinander vermischt werden. Die resultierenden Mischungen werden nach dem Verfestigen mit Hilfe üblicher und bekannter Mahlaggregate zerkleinert und gegebenenfalls gesichtet.

Der Pulverlack kann auch durch Vermischen der Bestandteile mit Hilfe der Schmelzeemulgierung, Abkühlen der Schmelze und Isolieren der suspendierten Partikel hergestellt werden (vgl. die deutsche Patentanmeldung DE 101 26 649 A 1 ).

Die Teilchengrößenverteilung des Pulverlacks kann vergleichsweise breit variieren und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Vorzugsweise ist die Teilchengrößenverteilung vergleichsweise eng mit einem nur sehr geringen Anteil an Grobkorn (Teilchengrößen oberhalb 95 μm) und an Feinstkorn (Teilchengrößen unter 5 μm). Es kann auch ein Pulverlack mit der in dem europäischen Patent EP 0 666 779 B 1 beschriebenen Teilchengrößenverteilung verwendet werden.

Die Applikation des Pulverlacks auf die Elektrotauchlackierung oder die Elektrotauchlackschicht weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt mit Hilfe üblicher und bekannten Methoden und Vorrichtungen (vgl. die Firmenschrift von BASF Coatings AG, »Pulverlacke – Pulverlacke für industrielle Anwendungen«, Januar 2000).

Die Härtung der Elektrotauchlackschichten und der Pulverlackschichten weist keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgt mit Hilfe der üblichen und bekannten Vorrichtungen und Verfahren, insbesondere unter Verwendung von IR-Strahlung, NIR-Strahlung und/oder heißer Luft, wobei vorzugsweise übliche und bekannte Heizstrahler und Umluftöfen angewandt werden. Bevorzugt werden die Elektrotauchlackschichten und Pulverlackschichten bei Temperaturen > 150°C, insbesondere > 170°C, gehärtet. Vorzugsweise werden bei der Härtung Temperaturen von 200°C, insbesondere 190°C, nicht überschritten.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert Beschichtungen, die auch bei hohen Schichtdicken einen hervorragenden Verlauf aufweisen und keine Oberflächenstörungen und kein Weißanlaufen nach der Belastung mit Feuchtigkeit zeigen. Die Beschichtungen haben hervorragende mechanisch-technologische Eigenschaften und sind besonders glatt. Dabei sind sie chemikalienbeständig, weitgehend witterungsbeständig und vergilbungsbeständig und weisen – wenn überhaupt – nur eine sehr geringe Kreidungsanfälligkeit auf. Darüber hinaus können die Beschichtungen problemlos überlackiert werden, was beispielsweise für die Autoreparaturlackierung von großer Bedeutung ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist aber noch einen weiteren, unerwarteten Vorteil auf. So können Anbauteile aus Kunststoff, die in geeigneter Weise vorbehandelt worden sind, bereits nach der Elektrotauchlackierung der elektrisch leitfähigen Substrate, insbesondere der PKW-Karosserien, in die Substrate eingebaut und mit dem pulverförmigen Beschichtungsstoff mitbeschichtet werden, was das Beschichtungsverfahren insgesamt signifikant vereinfacht und verkürzt.

Beispiele 1 bis 4 und Vergleichsversuch V1
Die Herstellung der Hybridpulverlacke 1 bis 4 der Beispiele 1 bis 4 und des Hybridpulverlacks V1 des Vergleichsversuchs V1 und der Beschichtungen 1 bis 4 und V1 hieraus
Die Bestandteile der Hybridpulverlacke 1 bis 4 und des Vergleichsversuchs V1 wurden in einem Henschel-Fluidmischer vermischt, in einem BUSS PLK 46 Extruder extrudiert, auf einer Neumann & Esser ICM 2.4-Mühle vermahlen und über ein 100 μm Ultraschallsieb abgesiebt. Die Tabelle 1 gibt einen Überblick über die stoffliche Zusammensetzung der Hybridpulverlacke 1 bis 4 und V1 und über ihre wesentlichen anwendungstechnischen Eigenschaften.
Tabelle 1: Die stoffliche Zusammensetzung der Hybridpulverlacke 1 bis 4 (Beispiele 1 bis 4) und V1 (Vergleichsversuche V1) und wesentliche anwendungstechnische Eigenschaften
Die Hybridpulverklarlacke 1 bis 4 und V1 wiesen eine sehr gute Lagerstabilität, Rieselfähigkeit und Fluidisierbarkeit auf und konnten daher problemlos gelagert, umgefüllt und appliziert werden.
Im GPF wiesen aber die Hybridpulverlacke 1 bis 4 eine signifikant bessere Fließfähigkeit auf als der Hybridpulverlack V1. Der GPF diente als Indikator für Viskosität und Reaktionsvermögen eines Pulverlacks. Gemessen wurde der Weg, den ein Pulverlack während des Einbrennens bei 175 °C auf einem um 60° geneigten Aluminiumblech zurücklegte. Ursprünglich waren bei diesem Test Glasplatten verwendet worden, jedoch war deren Wärmeleitung ungünstig.
Außerdem wiesen die Hybridpulverlacke 1 bis 4 signifikant längere Gelzeiten auf als der Hybridpulverlack V1.
Des Weiteren wiesen der Hybridpulverlack V1 in ihrem Viskositätsminimum (T: 151 bis 154°C) eine signifikant höhere Viskosität auf als die Hybridpulverlacke 1 bis 4.
Die Hybridpulverlacke wurden in üblicher und bekannter Weise in einer Pulverbeschichtungsanlage elektrostatisch auf Stahlbleche, die mit einer kathodisch abgeschiedenen Elektrotauchlackierung beschichtet waren, derart appliziert, dass nach dem Einbrennen bei 175 °C während 25 Minuten Beschichtungen 1 bis 4 und V1 mit Schichtdicken zwischen 35 und 75 μm resultierten. Der Verlauf der Beschichtungen wurde mit Hilfe des Wave-Scan-DOI-Instruments der Firma BYK-Gardner im Messbereich Wd (3 bis 10 mm) gemessen. Die gemessenen Wd-Werte wurden in Abhängigkeit von den Schichtdicken aufgetragen. Aus den resultierenden Kurven wurden die jeweiligen Wd-Werte für die Schichtdicken 50 und 60 μm ermittelt. Tabelle 2 gibt einen Überblick über diese Wd-Werte.
Tabelle 2: Der Verlauf der Beschichtungen 1 bis 4 (Beispiele 1 bis 4) und V1 (Vergleichsversuch V1)
Die Wd-Werte untermauerten, dass die Beschichtungen 1 bis 4 einen signifikant besseren Verlauf aufwiesen als die Beschichtung V1.

Claims

Verfahren zum Beschichten elektrisch leitfähiger Substrate, bei dem man (1) mindestens eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und härtet, wodurch eine Elektrotauchlackierung resultiert, wonach man (2) auf die Elektrotauchlackierung mindestens eine Schicht mindestens eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und härtet, wodurch eine Pulverlackierung resultiert, oder bei dem man alternativ (1) mindestens eine Elektrotauchlackschicht auf ein elektrisch leitfähiges Substrat appliziert und, ohne sie vollständig zu härten, trocknet, (2) auf die getrocknete Elektrotauchlackschicht(en) mindestens eine Schicht mindestens eines pulverförmigen Beschichtungsstoffs appliziert und (3) die getrocknete(n) Elektrotauchlackschicht(en) und Schichten) des pulverförmigen Beschichtungsstoffs oder der pulverförmigen Beschichtungsstoffe gemeinsam härtet, wodurch die Elektrotauchlackierung und die Pulverlackierungen resultieren, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Beschichtungsstoff (A) mindestens ein Epoxidharz, das einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur > 30°C aufweist, (B) mindestens ein carboxylgruppenhaltiges Polyesterharz , das einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur > 30°C aufweist, und (C) mindestens eine Polycarbonsäure mit einem Schmelzpunkt zwischen 80 und 165°C enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmigen Beschichtungsstoff, bezogen auf seine Gesamtmenge, die Polycarbonsäuren (C) in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-% enthält.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Beschichtungsstoff, bezogen auf seine Gesamtmenge, die Polycarbonsäuren (C) in einer Menge von 2 bis 6 Gew.-% enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polycarbonsäuren (C) aus der Gruppe, bestehend aus Malonsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, 1,11- Undecandisäure, 1,12-Dodecandisäure, 1,13-Tridecandisäure, 1,14-Tetradecandisäure, 1,15-Hexadecandisäure, 1,20-Eicosandisäure, 1,22-Docosandisäure und Hexantricarbonsäure, ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Polycarbonsäure (C) 1,12-Dodecandisäure ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Beschichtungsstoff, bezogen auf seine Gesamtmenge, 30 bis 70 Gew.-% Epoxidharz (A) enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Epoxidharz (A) einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur > 40°C haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Epoxidharz (A) auf der Basis von Bisphenol A verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der pulverförmige Beschichtungsstoff, bezogen auf seine Gesamtmenge, 15 bis 75 Gew.-% Polyesterharz (B) enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesterharz (B) einen Schmelzpunkt, einen Schmelzbereich oder eine Glasübergangstemperatur ≥ 50°C hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyesterharz (B) eine Säurezahl von 25 bis 100 mg KOH/g hat.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Polyesterharze (B) mit unterschiedlichen Säurezahlen verwendet werden, um eine Säurezahl von 25 bis 100 mg KOH/g einzustellen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrotauchlacke ein kathodisch abscheidbarer Elektrotauchlack ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Substrate Karosserien von Fortbewegungsmitteln und Teile hiervon, Bauwerke und Teile hiervon, Türen, Fenstern, Möbel, industriellen Kleinteile sowie mechanische, optische und elektronische Bauteile sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Anbauteile aus Kunststoff, die in geeigneter Weise vorbehandelt worden sind, nach der Elektrotauchlackierung der elektrisch leitfähigen Substrate, insbesondere der PKW-Karosserien, in die Substrate eingebaut und mit dem pulverförmigen Beschichtungsstoff mitbeschichtet werden.