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Title:
METHOD FOR COATING MOTOR VEHICLE WHEEL RIMS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/115487
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for coating motor vehicle wheel rims, in which a polymer priming layer (A), a polymer intermediate layer (B), a decorative layer (C) consisting of a heat-cured polymer layer with embedded flake-like metal pigments covering the visible surface of the decorative layer (C), and finally a polymer cover layer (D) are consecutively applied to the metal surface of the wheel rim. According to the invention, in order to develop this method such that the coated wheel rims achieve the appearance of polished metal without substantial extra costs, the polymer intermediate layer (B) is produced with a high-gloss surface and the decorative layer (C) is applied to the high-gloss surface of the polymer intermediate layer (B) in the wet spraying method with a layer thickness of max. 2 µm, where it is dried at ambient temperature and, before the application of the polymer cover layer (D), it is fixed to the polymer intermediate layer (B) via a thermal post-treatment in such a way that it adheres to the surface thereof with a cross-cut pull-off strength (according to DIN EN ISO 2409) of Gt = 0 to Gt = 2.

Inventors:
KUCHARSKA BEATE (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/084268
Publication Date:
June 20, 2019
Filing Date:
December 11, 2018
Export Citation:
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Assignee:
KUCHARSKA BEATE (DE)
International Classes:
B05D5/06; B05D3/02; B05D7/00; B60B7/00; C09D5/29; C09D5/36; C09D5/38
Domestic Patent References:
WO2017083730A12017-05-18
WO2013041395A12013-03-28
Foreign References:
DE102006048631A12008-04-17
JP2007126116A2007-05-24
JP2005152841A2005-06-16
EP2123366A12009-11-25
DE10242555A12004-03-25
DE102004006127A12005-08-25
DE3143060C21989-10-26
Attorney, Agent or Firm:
SCHNEIDERS & BEHRENDT PARTMBB et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Beschichten der Sichtflächen von Kfz-Felgen aus Aluminium oder Stahl, bei welchem - auf die mechanisch bearbeitete metallische Oberfläche der Felge zunächst eine

Polymergrundierungsschicht (A) aufgebracht wird, welche die Unebenheiten der mechanischen Bearbeitung ausgleicht,

- anschließend auf die Oberfläche der Polymergrundierungsschicht (A) eine Polymerzwischenschicht (B) aufgebracht wird, - anschließend auf die Oberfläche der Polymerzwischenschicht (B) eine Dekorschicht (C) aufgebracht wird, die aus einer warm ausgehärteten Polymerschicht mit eingebetteten plättchenförmigen Metallpigmenten besteht, welche die Sichtfläche der Dekorschicht (C) abdecken, und abschließend die Oberfläche der Dekorschicht (C) mit einer Polymerdeckschicht (D) abgedeckt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Polymerzwischenschicht (B) mit einer hochglänzenden Oberfläche mit einem Glanzgrad nach DIN67530/ISO2813 von mehr als 95 hergestellt wird,

- dass die Dekorschicht (C) im Naß-Sprühverfahren mit einer Schichtdicke von maximal 2 pm auf die hochglänzende Oberfläche der Polymerzwischenschicht (B) aufgebracht und dort bei Umgebungstemperatur getrocknet wird

-und dass die Dekorschicht (C) vor dem Aufbringen der Polymerdeckschicht (D) durch eine thermische Nachbehandlung derart an der Polymerzwischenschicht (B) fixiert wird, dass sie an deren Oberfläche mit einer Gitterschnitt-Abreißtfestigkeit nach DIN EN ISO 2409 von Gt = 0 bis Gt = 2 haftet.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Nachbehandlung der Dekorschicht (C) mit einer Temperatur von mehr als 140 °C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Nachbehandlung der Dekorschicht (C) mit einer Temperatur von 180 °C bis 200 °C durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dekorschicht (C) zusätzlich Farbpigmente hinzugesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die summierten, dem Betrachter zugewandten Oberflächen der in der Dekorschicht (C) enthaltenen plättchenförmigen Metallpigmente um mindestens den Faktor 3 größer als die Fläche der Dekorschicht (C) sind.

Description:
Verfahren zum Beschichten von Kfz-Felaen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten der Sichtflächen von Kfz-Felgen aus Aluminium oder Stahl, bei welchem auf die mechanisch bearbeitete metallische Oberfläche der Felge zunächst eine Polymergrundschicht (A) aufgebracht wird, welche die Unebenheiten der mechanischen Bearbeitung ausgleicht, anschließend auf die Oberfläche der Polymergrundschicht (A) eine Polymerzwischenschicht (B) aufgebracht wird, anschließend auf die Oberfläche der Polymerzwischenschicht (B) eine Dekorschicht (C) aufgebracht wird, die aus einer warm ausgehärteten Polymerschicht mit eingebetteten plättchenförmigen Metallpigmenten besteht, welche die Sichtflächen der Dekorschicht (C) abdecken, und abschließend die Oberfläche der Dekorschicht mit einer Polymerdeckschicht (D) abgedeckt wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der EP 2 123 366 A1 bekannt.

Soweit in der vorliegenden Patentanmeldung von Polymerschichten die Rede ist, sind alle in der Kfz-Technik üblichen Lackbeschichtungen gemeint, deren physikalisch oder chemisch aushärtenden Filmbildner im Wesentlichen aus synthetischen Polymeren bestehen, wie z. B. Alcydharzen, Acrylharzen, Epoxidharzen, Polyesterharzen , Polyurethanharzen etc..

Bei einem anderen, in der WO 2017/083730 A1 beschriebenen Verfahren, welches auch aus anderen Quellen bekannt ist, wird die metallisch glänzende Dekorschicht mithilfe von Metalldampf im PVD-Verfahren hergestellt. Diese Metalldampfschicht wird unmittelbar auf die bei diesem Verfahren hochglänzend ausgebildete Oberfläche der Polymerzwischenschicht aufgebracht und abschließend mit der Polymerdeckschicht abgedeckt. Dieses Beschichtungsverfahren, welches aus physikalischen Gründen nur im Vakuum bei 10 4 bis 10 5 mbar durchgeführt werden kann, erfordert aber aufwändige Apparaturen für die Erzeugung des Vakuums und des Metalldampfes, wodurch dieses Beschichtungsverfahren extrem kostspielig ist. Weiterhin besteht bei der so erzeugten Beschichtung die Gefahr, dass bei Verletzungen der Polymerdeckschicht (D) die darunter liegende, im Wesentlichen nur aus Metall bestehende Dekorschicht durch eine die Polymerdeckschicht (D) unterwandernde Oxidbildung beschädigt werden kann.

Ein demgegenüber erheblich kostengünstigeres Verfahren zur Herstellung einer metallisch glänzenden Felgenbeschichtung geht aus der WO 2013 041395 A1 hervor. Bei diesem Verfahren wird unterhalb der Polymerdeckschicht eine Polymerschicht angeordnet, die plättchenförmige Metallpigmente (Flakes) enthält, welche den Metallglanz erzeugen sollen. Das optische Erscheinungsbild der so beschichteten Sichtflächen bleibt allerdings weit hinter dem Erscheinungsbild einer PVD-beschichteten Oberfläche oder einer polierten metallischen Oberfläche zurück. Das ist möglicherweise - ähnlich wie bei dem Verfahren nach der oben erwähnten EP 2 123 366 A1 -darauf zurückzuführen, dass sich die plättchenförmigen Metallpigmente nicht ausreichend parallel zur Oberfläche ausrichten.

Ein sehr guter Metallglanz lässt sich demgegenüber mit der weiterhin nach dem Stand der Technik bekannten Galvanotechnik erreichen, wie sie beispielsweise in der DE 102 42 555 A1 oder der DE 10 2004 006 127 A1 beschrieben ist. Die dort beschriebene elektrochemische Abscheidung von metallischen Niederschlägen auf dem Substrat bzw. dessen Beschichtung ist allerdings im Hinblick auf die Umweltbelastung und die Entsorgungskosten problematisch.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die nach diesem Verfahren beschichteten Felgen ohne wesentliche Mehrkosten das Erscheinungsbild von poliertem Metall erreichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend vom Verfahren der eingangs genannten Art vor, dass © die Polymerzwischenschicht (B) mit einer hochglänzenden Oberfläche mit einem Glanzgrad nach DIN67530/ISO2813 von mehr als 95 hergestellt wird und dass die Dekorschicht (C) im Nass-Sprühverfahren mit einer Schichtdicke von maximal 2 pm auf die hochglänzende Oberfläche der Polymerzwischenschicht (B) aufgebracht wird, dort bei Umgebungstemperatur getrocknet wird und vor dem Aufbringen der Polymerdeckschicht (D) durch eine thermische Nachbehandlung derart an der Polymerzwischenschicht (B) fixiert wird, dass sie an deren Oberfläche mit einer Gitterschnitt-Abreißfestigkeit nach DIN EN ISO 2409 von Gt = 0 bis Gt = 2 haftet. Die Sichtflächen von nach der Lehre der Erfindung beschichteten Kfz-Felgen aus

Aluminium oder Stahl erreichen überraschenderweise ohne zusätzliche Behandlungsschritte das Erscheinungsbild von polierten metallischen Oberflächen, und zwar aus dem Metall, aus welchem die in der Dekorschicht verwendeten plättchenförmigen Metallpigmente bestehen. Infolgedessen ist es auf einfache Art und Weise möglich, den Felgen ein wählbares metallisches Aussehen zu geben, zum Beispiel das Aussehen von poliertem metallischem Aluminium, poliertem Kupfer, poliertem Messing oder poliertem Edelstahl.

Der erfindungsgemäß erreichte Effekt ist darauf zurückzuführen, dass die in der Dekorschicht (C) befindlichen plättchenförmigern Metallpigmente aufgrund der hochglänzenden Oberfläche der Polymerzwischenschicht, der besonderen

Auftragstechnik (Nass-Sprühverfahren), der geringen Schichtdicke (2 pm), der Trocknung bei Umgebungstemperatur und der anschließenden thermischen Fixierung derart parallel zur Hochglanz-Oberfläche der Polymerzwischenschicht gehalten werden, dass sie beim abschließenden Aufbringen der abdeckenden Polymerdeckschicht (D) im Wesentlichen parallel zu dieser Hochglanz-Oberfläche verbleiben und somit den optischen Eindruck einer zusammenhängenden, polierten metallischen Oberfläche behalten. Die hohe Gitterschnitt-Abreißfestigkeit gibt dem gesamten Beschichtungspaket den erforderlichen Zusammenhalt.

Von besonderem Vorteil ist, dass für das Verfahren gemäß der Erfindung keine Vakuumsanlagen oder galvanischen Bäder benötigt werden und dass bei Beschädigung der Polymerdeckschicht kaum oxidative Schäden an den Metallpigmenten zu befürchten sind, weil diese jeweils einzelnen geschützt im Polymer der Dekorschicht (C) eingebettet sind.

Die thermische Fixierung der Dekorschicht (C) erfordert eine Mindesttemperatur von 140 °C. Eine besonders gute Fixierung wird erreicht, wenn diese thermische Fixierung bei Temperaturen zwischen 180 °C und 200 °C durchgeführt wird. Bei derart niedrigen Temperaturen sind mit Sicherheit keine Schäden am Metall der Felgen zu befürchten.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Dekorschicht (C) zusätzlich Farbpigmente zugesetzt werden. Hierdurch ist es möglich, der metallisch glänzend erscheinenden Oberfläche der Beschichtung zusätzliche Farbnuancen zu geben, die auf besondere Art und Weise den optischen Eindruck ergänzen können.

Der Eindruck einer metallisch polierten Oberfläche wird perfektioniert, wenn dafür Sorge getragen wird, dass die von den plättchenförmigen Metallpigmenten abgedeckte Fläche der Dekorschicht (C) absolut lückenlos ist. Um dies zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn die summierten dem Betrachter zugewandten Oberflächen der in der Dekorschicht (C) enthaltenen plättchenförmigen Metallpigmente um mindestens den Faktor 3 größer ist als die Fläche der Dekorschicht (C). Dies ist dadurch erreichbar, dass in den Schichtbildner der Dekorschicht (C) die plättchenförmigen Metallpigmente in ausreichender Menge eingebracht werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Schnitt durch eine Beschichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist.

In der Zeichnung ist das zu beschichtende Substrat, d. h. hier eine Kfz-Felge aus Aluminium oder Stahl, mit dem Bezugszeichen S bezeichnet.

Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die zu beschichteten der Oberfläche dieses Substrates S zunächst mit den hierfür üblichen mechanischen Verfahren bearbeitet, d. h. so gut wie möglich geglättet und gereinigt.

Auf diese Oberfläche des Substrates es wird sodann - mit oder ohne chemische Vorbehandlung - mit den üblichen Verfahren eine Polymergrundierungsschicht A aufgebracht, welche die Unebenheiten der mechanischen Bearbeitung ausgleicht. Diese Polymergrundierungsschicht A enthält in ausreichender Menge Füllstoffe für den Ausgleich von groben Unebenheiten in der metallischen Oberfläche des Substrates.

Auf die Oberfläche dieser Polymergrundierungsschicht A wird danach als Polymerzwischenschicht B ein hochglänzender Pulverlack aufgebracht, wie er beispielsweise aus der DE 31 43 060 C2 bekannt ist. Von wesentlicher Bedeutung ist, dass die Oberfläche dieser Polymerzwischenschicht B wirklich hochglänzend ist, d. h. einen Glanzgrad nach DIN 67530/ISO 2813 von mehr als 95 hat. Solche hochglänzenden Oberflächen sind prinzipiell mit unterschiedlichen Lacksystemen erreichbar. Vorzugsweise wird beim Verfahren gemäß der Erfindung für die Polymerzwischenschicht B ein PU-Pulverlacksystem zum Einsatz gebracht.

Auf die Polymerzwischenschicht B wird anschließend eine Dekorschicht C aufgebracht, deren Schichtbildner ein thermisch aushärtbares Polymer ist und als Dekor plättchenförmige Metallpigmente, sogenannte Flakes, enthält, welche die Sichtfläche der Dekorschicht C abdecken. Diese Dekorschicht C wird im Nass-Sprühverfahren mit einer Schichtdicke von maximal 2 pm auf die hochglänzende Oberfläche der Polymerzwischenschicht B aufgebracht und besteht aus einer in dieser Schichtdicke bei einer Umgebungstemperatur von 15 °C bis 25 °C in weniger als 10 Sekunden trocknenden Beschichtungsmasse. Diese Beschichtungsmasse wird nach dem Trocknen durch Erwärmung auf eine Temperatur von mindestens 140 °C, vorzugsweise von 180 °C bis 200 °C, an der Hochglanz-Oberfläche der Polymerzwischenschicht B fixiert, derart, dass sich an der Oberfläche der Polymerzwischenschicht B eine Gitterschnitt- Abreißfestigkeit nach DIN EN ISO 2409 von Gt = 0 bis Gt=2 ergibt.

Beschichtungsmassen mit diesen physikalischen Eigenschaften sind in unterschiedlicher Ausführung am Markt erhältlich.

Die in der erfindungsgemäß sehr dünnen Dekorschicht C enthaltenen plättchenförmigen Metallpigmente orientieren sich beim Verfahren gemäß der Erfindung im Wesentlichen parallel zu der hochglänzenden Oberfläche der Polymerzwischenschicht B und erzeugen hierdurch den optischen Eindruck einer zusammenhängenden, polierten metallischen Oberfläche. Dadurch, dass die Dekorschicht C zusätzlich durch die oben erläuterte Erwärmung an der hochglänzenden Oberfläche der Polymerzwischenschicht fixiert wird, geht diese Orientierung auch beim abschließenden Aufbringen der Polymerdeckschicht D nicht verloren.

Optimal wird der Eindruck einer zusammenhängenden polierten metallischen Oberfläche dann, wenn summierten, dem Betrachter zugewandten Oberflächen der in der Dekorschicht C enthaltenen plättchenförmigen Metallpigmente mindestens um den Faktor 3 größer als die Fläche der Dekorschicht C ist

Wenn zusätzlich dekorative Farbeffekte gewünscht sind, können dem Filmbildner der Dekorschicht C weiterhin zusätzliche Farbpigmente beigemischt werden. Die abschließend aufgebrachte Polymerdeckschicht D hat die bei solchen Beschichtungssystemen üblichen Eigenschaften und schützt die gesamte Beschichtung einschließlich dem beschichteten Substrat gegen mechanische Beschädigungen wie Steinschlag oder dergleichen.