WO2003025076A1 - Method for producing a multilayer coating on a vehicle body, and coating material - Google Patents

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Simon Meier
Wolfgang Dietz
Michael Schneider
Werner Eichinger
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Audi Ag
Hemmelrath Lackfabrik Gmbh
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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/56—Three layers or more
    • B05D7/57—Three layers or more the last layer being a clear coat

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multilayer coating of a vehicle body according to the preamble of claim 1 and a coating material according to the preamble of claim 2.
  • multi-layer coating of vehicle bodies is carried out, in which aqueous coating compositions are also used to an increasing extent.
  • at least one filler layer is applied to a primed metal surface, to which a pigmented basecoat and then usually a clearcoat are then applied.
  • the body-in-white comes into the paint shop, its surface is covered with a wafer-thin oil film and remnants of drawing fat that is sprayed onto the metal sheets before deep-drawing.
  • the bodies are first degreased in a spray and full immersion zone.
  • the cleaned bodies are given a zinc-phosphate coating, which acts as corrosion protection and adhesion promoter for the subsequent primer.
  • the zinc phosphate layer is rinsed and compacted in a passivation zone.
  • the underbody and the wheel arches are coated with plastic, which increases the mechanical resistance and long-term protection of the underbody.
  • the materials used for this are pre-gelled in a dryer and the final drying takes place in the further processing steps.
  • an elastic filler primer is applied, which is applied electrostatically on the inside of the body using conventional guns and on the outside of the body. After application, the bodies pass through a drying oven at approx. 160 ° C.
  • This filler primer has the task of filling unevenness in the substrate and ensuring good adhesion to both the substrate and the next layer. It also protects against stone chips.
  • the first top coat consists of a color-imparting basecoat, which is applied using conventional guns in the interior of the body and then electrostatically (60 - 70% of the amount of paint) on the outside of the body and in a second step (30 - 40%) the amount of paint) is painted with conventional guns.
  • electrostatically 60 - 70% of the amount of paint
  • second step (30 - 40%) the amount of paint
  • the second top coat consists of a transparent clear coat. This is usually applied inside the body with conventional pistols and applied outside with electrostatic atomizers. The bodies are then burned in at approx. 140 ° C.
  • the finished painted bodies are then subjected to a wax flood process.
  • the cavities are preserved at around 120 ° C with hot wax.
  • the painting process is finished with this further increase in corrosion protection.
  • the filler primer and the basecoat layer are applied in the same material with a color-imparting, light-resistant basecoat filler in only one layer, which fulfills both the filler function and the function of the basecoat.
  • the basecoat filler consists of the following components with the following proportions in percentages by weight:
  • the object of the invention is achieved with the features of claim 2, wherein the coating material as a color-imparting, light-resistant basecoat filler consists of the above-mentioned components with the stated proportions in percentages by weight.
  • the basecoat filler advantageously has good filling properties to smooth out unevenness in the substrate, good stone chip protection properties thanks to PU components and is also UV-resistant. Metallic flakes can be used to achieve metallic effects.
  • the color-imparting basecoat in the topcoat can advantageously be saved by the colored water filler according to the invention. This results in further advantages of a reduction in waste water and paint sludge, cost advantages due to the lower amount of paint per body, a reduction in application machines, lower emissions per m 2 of body surface and a reduction in color change costs.
  • the basecoat filler already has the desired color of the exterior paint, the previously known basecoat application according to the prior art can be dispensed with.
  • a two-stage basecoat application was previously known, which can be reduced to only one paint application using the basecoat filler according to the invention.

Abstract

The invention relates to a method for producing a multilayer coating on a vehicle body and to a coating material. According to the invention, the coating material is a color-imparting, light-fast base coat filler for producing a layer with a filler function and a base coat function and comprises the following components in weight percent: UV-resistant polyurethane binder 6-20 %; UV-resistant polyester binder 2-10 %; UV-resistant cross-linking binder 0-5 %; pigments and effect-imparting components 1-30 %, depending on the desired shade of color; fillers 0-20 %, depending on the desired shade of color; additives 0-8 %; cosolvents 0-15 %; water 20-65 %. On the basis of these components a filler base and a base coat can be produced in one layer only and from one material so that the application of a separate base paint layer is no longer required.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Lackierunq einer Fahrzeugkarosserie und BeschichtungsmaterialProcess for producing a multi-layer painting of a vehicle body and coating material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Lackierung einer Fahrzeugkarosserie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Beschichtungsmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.The invention relates to a method for producing a multilayer coating of a vehicle body according to the preamble of claim 1 and a coating material according to the preamble of claim 2.
Bei einer allgemein bekannten, gattungsgemäßen Automobilserienlackierung wird eine mehrschichtige Lackierung von Fahrzeugkarosserien durchgeführt, bei der in zunehmendem Maße auch wässrige Beschichtungsmittel verwendet werden. Beim Lackaufbau in der Autoerstlackierung wird auf eine grundierte Metalloberfläche wenigstens eine Füllerschicht appliziert, auf die dann ein pig- mentierter Basislack und anschließend üblicherweise ein Klarlack aufgebracht werden.In the case of a generally known, generic automotive series coating, multi-layer coating of vehicle bodies is carried out, in which aqueous coating compositions are also used to an increasing extent. During the paint build-up in the initial car painting, at least one filler layer is applied to a primed metal surface, to which a pigmented basecoat and then usually a clearcoat are then applied.
Im Einzelnen werden dazu meist folgende bekannte Prozessschritte durchgeführt:The following known process steps are usually carried out:
Wenn die Rohkarosserie in die Lackieranlage kommt, ist ihre Oberfläche mit einem hauchdünnen Ölfilm und Resten von Ziehfett, das vor dem Tiefziehen auf die Bleche gesprüht wird, bedeckt. Die Karosserien werden daher zunächst in einer Spritz- und Volltauchzone entfettet. In Phosphatier-Bädern erhalten die gereinigten Karosserien eine Zink-Phosphat-Auflage, die als Korrosionsschutz und Haftvermittler für die nachfolgende Grundierung dient. Die Zink-Phosphat- Schicht wird in einer Passivierzone nachgespült und verdichtet.When the body-in-white comes into the paint shop, its surface is covered with a wafer-thin oil film and remnants of drawing fat that is sprayed onto the metal sheets before deep-drawing. The bodies are first degreased in a spray and full immersion zone. In phosphating baths, the cleaned bodies are given a zinc-phosphate coating, which acts as corrosion protection and adhesion promoter for the subsequent primer. The zinc phosphate layer is rinsed and compacted in a passivation zone.
Im Anschluss daran erfolgt eine Kataphorese-Grundierung in einem Tauchbe- cken, wobei durch eine angelegte Gleichspannung von ca. 300 Volt in Wasser gelöste Lackpartikel vom Blech angezogen werden und gleichmäßig auch an unzugänglichen Stellen haften bleiben. In einem nachgeschalteten Ofen wird die Grundierung bei ca. 180°C eingebrannt.This is followed by a cataphoretic primer in a plunge pool, whereby paint particles dissolved in water are attracted to the sheet by an applied DC voltage of approx. 300 volts and adhere evenly to inaccessible places. The primer is baked at approx. 180 ° C in a downstream oven.
Nach dem Einbrennen der Grundierung und einem sich anschließenden Abdichten von Nähten werden der Unterboden und die Radhäuser mit Kunststoff beschichtet, wodurch die mechanische Widerstandsfähigkeit und der Langzeitschutz des Unterbodens erhöht werden. Die dazu verwendeten Materialien werden in einem Trockner vorgeliert und die endgültige Trocknung erfolgt in den weiteren Bearbeitungsschritten.After the primer has been baked in and the seams have been sealed, the underbody and the wheel arches are coated with plastic, which increases the mechanical resistance and long-term protection of the underbody. The materials used for this are pre-gelled in a dryer and the final drying takes place in the further processing steps.
Anschließend wird eine elastische Füller-Grundierung aufgebracht, die im Karosserieinnenbereich mit konventionellen Pistolen und im Karosserieaußenbereich elektrostatisch appliziert wird. Nach der Applikation durchlaufen die Ka- rosserien einen Trockenofen bei ca. 160°C. Diese Füller-Grundierung hat die Aufgabe, Unebenheiten vom Substrat zu füllen und eine gute Haftung sowohl zum Substrat als auch zur nächsten Schicht zu gewährleisten. Ebenso ist damit ein Schutz vor Steinschlägen verbunden.Then an elastic filler primer is applied, which is applied electrostatically on the inside of the body using conventional guns and on the outside of the body. After application, the bodies pass through a drying oven at approx. 160 ° C. This filler primer has the task of filling unevenness in the substrate and ensuring good adhesion to both the substrate and the next layer. It also protects against stone chips.
Anschließend folgt üblicherweise eine zweischichtige Decklackierung:This is usually followed by a two-coat top coat:
Die erste Decklackierschicht besteht aus einer farbgebenden Basislackschicht, die mittels konventionellen Pistolen im Innenraum der Karosserie appliziert wird und danach an der Karosserieaußenfläche in einem ersten Schritt elektro- statisch (60 - 70 % der Lackmenge) und in einem zweiten Schritt (30 - 40 % der Lackmenge) mit konventionellen Pistolen lackiert wird. Bei Wasserlacken folgt eine Zwischentrocknung.The first top coat consists of a color-imparting basecoat, which is applied using conventional guns in the interior of the body and then electrostatically (60 - 70% of the amount of paint) on the outside of the body and in a second step (30 - 40%) the amount of paint) is painted with conventional guns. In the case of water-based paints, intermediate drying follows.
Die zweite Decklackierschicht besteht aus einem transparenten Klarlack. Die- ser wird im Karosserieinnenraum meist mit konventionellen Pistolen appliziert und außen mit Elektrostatikzerstäubern aufgetragen. Anschließend werden die Karosserien bei ca. 140°C eingebrannt.The second top coat consists of a transparent clear coat. This is usually applied inside the body with conventional pistols and applied outside with electrostatic atomizers. The bodies are then burned in at approx. 140 ° C.
Die fertig lackierten Karosserien werden danach einem Wachsflut-Verfahren unterzogen. Dabei werden die Hohlräume bei ca. 120°C mit heißem Wachs konserviert. Mit dieser nochmaligen Steigerung des Korrosionsschutzes ist der Lackierprozess beendet.The finished painted bodies are then subjected to a wax flood process. The cavities are preserved at around 120 ° C with hot wax. The painting process is finished with this further increase in corrosion protection.
Bei Basislacken mit Effektgebern wird dieser in einem bekannten, zweistufigen Basislackauftrag appliziert.In the case of basecoats with effect donors, this is applied in a known, two-stage basecoat application.
Ersichtlich sind bei solchen modernen Fahrzeuglackierungen eine Vielzahl aufwendiger Prozessschritte durchzuführen und aus Gründen der Wirtschaftlichkeit besteht das Bestreben, die Beschichtung in möglichst wenigen und mög- liehst kostengünstigen Prozessschritten zu applizieren.It can be seen that a large number of complex process steps are to be carried out in the case of such modern vehicle paintwork, and for reasons of economy there is an effort to apply the coating in as few and as inexpensive process steps as possible.
Dazu ist es beispielsweise aus der DE 198 37 063 A1 bekannt, eine Steinschlag-Schutzschicht und eine Füller-Schutzschicht materialeinheitlich zu einer einzigen Schicht als „Steinschlagschutzfüller-Schicht" zu kombinieren. Weiter ist daraus ein wässriges Beschichtungsmittel bekannt, dass Eigenschaften eines Steinschlag-Schutzfüllers und eines Decklackbindemittels bei rascher Trocknung vereint, wobei jedoch zur Farbaufbringung ein pigmentierter Basislack weiter erforderlich ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Lackierverfahren so weiterzubilden, dass die einzelnen Prozessschritte verringerbar sind und dafür ein geeignetes Beschichtungsmaterial zur Verfügung zu stellen.For this purpose, it is known from DE 198 37 063 A1, for example, to combine a stone chip protection layer and a filler protection layer to form a single layer as a “stone chip protection filler layer”. Furthermore, an aqueous coating agent is known therefrom that has the properties of a stone chip protection filler and a topcoat binder combined with rapid drying, but a pigmented basecoat is still required to apply the paint. The object of the invention is to develop a generic painting method in such a way that the individual process steps can be reduced and to provide a suitable coating material for this.
Die Aufgabe hinsichtlich des Lackieπ/erfahrens wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object with regard to the coating process is achieved with the features of claim 1.
Gemäß Anspruch 1 werden die Füllergrundierung und die Basislackschicht materialeinheitlich mit einem farbgebenden, lichtbeständigen Basislack-Füller in nur einer Schicht aufgebracht, die sowohl die Füllerfunktion als auch die Funktion des Basislacks erfüllt. Der Basislack-Füller besteht dabei aus folgenden Bestandteilen mit folgenden Anteilen in Gewichtsprozenten:According to claim 1, the filler primer and the basecoat layer are applied in the same material with a color-imparting, light-resistant basecoat filler in only one layer, which fulfills both the filler function and the function of the basecoat. The basecoat filler consists of the following components with the following proportions in percentages by weight:
- Polyurethanbindemittel UV-beständig 6 - 20 %- UV-resistant polyurethane binder 6 - 20%
- Polyesterbindemittel UV-beständig 2 - 10 %- UV-resistant polyester binder 2 - 10%
- Vernetzerbindemittel UV-beständig 0 - 5 %- Crosslinking agent UV-resistant 0 - 5%
- Pigmente und Effektstoffe 1 - 30 % farbtonspezifisch- Pigments and effect substances 1 - 30% color specific
- Füllstoffe 0 - 20 % farbtonspezifisch- Fillers 0 - 20% color specific
- Additive 0 - 8 %- additives 0 - 8%
- Coloser 0 - 15 %- Coloser 0 - 15%
- Wasser 20 - 65 %- water 20 - 65%
Hinsichtlich des Beschichtungsmaterials wird die Aufgabe der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst, wobei das Beschichtungsmaterial als farbgebender, lichtbeständiger Basislack-Füller aus den oben genannten Bestandteilen mit den angegebenen Anteilen in Gewichtsprozenten besteht.With regard to the coating material, the object of the invention is achieved with the features of claim 2, wherein the coating material as a color-imparting, light-resistant basecoat filler consists of the above-mentioned components with the stated proportions in percentages by weight.
Der Basislack-Füller hat vorteilhaft eine gute Fülleigenschaft, um Unebenheiten im Substrat zu glätten, eine gute Steinschlag-Schutzeigenschaft durch PU- Komponenten und ist zudem UV-beständig. Durch Metallicflakes können Me- tallic-Effekte erzielt werden. Vorteilhaft kann bei der Herstellung einer mehrschichtigen Lackierung die farb- gebene Basislackschicht in der Decklackierung, wie sie im Stand der Technik erforderlich ist, durch den erfindungsgemäßen, farbigen Wasserfüller eingespart werden. Dadurch resultieren als weitere Vorteile eine Reduzierung von Abwässern und Lackschlämmen, Kostenvorteile wegen geringerer Lackmengen pro Karosserie, eine Reduzierung der Applikationsmaschinen, geringere Emissionen pro m2 Karosserieoberfläche sowie eine Reduzierung von Farbwechselkosten.The basecoat filler advantageously has good filling properties to smooth out unevenness in the substrate, good stone chip protection properties thanks to PU components and is also UV-resistant. Metallic flakes can be used to achieve metallic effects. When producing a multilayer coating, the color-imparting basecoat in the topcoat, as is required in the prior art, can advantageously be saved by the colored water filler according to the invention. This results in further advantages of a reduction in waste water and paint sludge, cost advantages due to the lower amount of paint per body, a reduction in application machines, lower emissions per m 2 of body surface and a reduction in color change costs.
Bei der eingangs beschriebenen Applikation des Basislacks nach dem Stand der Technik im Innenbereich, insbesondere im Motorraum, Kofferraum, etc. mittels Spritzpistolen, ist ein Öffnen von Motorhauben, Türen, Heckklappen, etc. erforderlich, wodurch Schmutzpartikel hochgewirbelt werden können. Außerdem werden Partikel gelockert, die sich zusammen mit den Schmutzparti- kein auf die Außenfläche des Fahrzeugs legen und zu einem unbefriedigenden Lackierergebnis führen. Beim erfindungsgemäßen Lackierverfahren wird dagegen ein Öffnen der Motorhaube, von Türen, der Heckklappe, etc. nur noch bei der Applikation des Basislack-Füllers notwendig, da ein zusätzlicher Basislackauftrag entfällt. Somit wird den vorstehenden Verschmutzungen vorgebeugt und insgesamt das Lackierergebnis verbessert.In the application of the basecoat according to the prior art described in the introduction, in particular in the engine compartment, trunk, etc. by means of spray guns, it is necessary to open bonnets, doors, tailgates, etc., which can whirl up dirt particles. In addition, particles are loosened which, together with the dirt particles, do not settle on the outer surface of the vehicle and lead to an unsatisfactory painting result. With the painting method according to the invention, on the other hand, opening the bonnet, doors, tailgate, etc. is only necessary when applying the basecoat filler, since an additional basecoat application is not necessary. This prevents the above soiling and improves the overall painting result.
Da der Basislack-Füller bereits die gewünschte Farbe der Außenlackierung aufweist, kann auf den bisher bekannten Basislackauftrag nach dem Stand der Technik verzichtet werden. Bei Basislacken mit Effektgebern war bisher ein zweistufiger Basislackauftrag bekannt, der unter Verwendung des erfindungsgemäßen Basislack-Füllers auf nur noch einen Lackauftrag reduzierbar ist. Since the basecoat filler already has the desired color of the exterior paint, the previously known basecoat application according to the prior art can be dispensed with. In the case of basecoats with effect agents, a two-stage basecoat application was previously known, which can be reduced to only one paint application using the basecoat filler according to the invention.

Claims

Ansprüche Expectations
Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Lackierung einer Fahrzeugkarosserie, bestehend aufeinanderfolgend aus wenigstens einer Zink-Phosphatschicht, einer Kataphorese-Grundierung, einer elastischen Füller-Grundierung und einer Decklackierung aus einer Basislackschicht sowie einer Klarlackschicht,Process for producing a multi-layer coating of a vehicle body, consisting of at least one zinc phosphate layer, a cataphoresis primer, an elastic filler primer and a top coat consisting of a basecoat and a clearcoat,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Füller-Grundierung und die Basislackschicht materialeinheitlich mit einem farbgebenden, lichtbeständigen Basislack-Füller in nur einer Schicht aufgebracht werden, die sowohl die Füllerfunktion als auch die Funktion des Basislacks erfüllt, wobei der Basislack-Füller aus folgenden Bestandteilen mit folgenden Anteilen in Gewichtsprozenten besteht:that the filler primer and the basecoat layer are applied in the same material with a color-imparting, light-resistant basecoat filler in only one layer, which fulfills both the filler function and the function of the basecoat, the basecoat filler consisting of the following components with the following proportions in percentages by weight :
Polyurethanbindemittel UV-beständig 6 - 20 %Polyurethane binder UV-resistant 6 - 20%
Polyesterbindemittel UV-beständig 2 - 10 %Polyester binder UV-resistant 2 - 10%
Vernetzerbindemittel UV-beständig 0 - 5 %Crosslinking agent UV-resistant 0 - 5%
Pigmente und Effektstoffe 1 - 30 % farbtonspezifischPigments and effect substances 1 - 30% color specific
Füllstoffe 0 - 20 % farbtonspezifischFillers 0 - 20% color specific
Additive 0 - 8 %Additives 0 - 8%
Coloser 0 - 15 %Coloser 0 - 15%
Wasser 20 - 65 % Beschichtungsmaterial für eine mehrschichtige Lackierung einer Fahrzeugkarosserie,Water 20 - 65% Coating material for a multi-layer coating of a vehicle body,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass das Beschichtungsmaterial als farbgebender, lichtbeständiger Basislack-Füller zur Herstellung einer Schicht mit Füllerfunktion und Basislackfunktion aus folgenden Bestandteilen mit folgenden Anteilen in Gewichtsprozenten besteht:that the coating material as a color-imparting, light-resistant basecoat filler for the production of a layer with filler function and basecoat function consists of the following components with the following proportions in percentages by weight:
Polyurethanbindemittel UV-beständig 6 - 20 %Polyurethane binder UV-resistant 6 - 20%
Polyesterbindemittel UV-beständig 2 - 10 %Polyester binder UV-resistant 2 - 10%
Vernetzerbindemittel UV-beständig 0 - 5 %Crosslinking agent UV-resistant 0 - 5%
Pigmente und Effektstoffe 1 - 30 % farbtonspezifischPigments and effect substances 1 - 30% color specific
Füllstoffe 0 - 20 % farbtonspezifischFillers 0 - 20% color specific
Additive 0 - 8 %Additives 0 - 8%
Coloser 0 - 15 %Coloser 0 - 15%
Wasser 20 - 65 % Water 20 - 65%
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