DE3832470A1

DE3832470A1 - Verfahren zum ueberziehen eines aluminiumrades

Info

Publication number: DE3832470A1
Application number: DE3832470A
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Tatsuno; Komaharu Matsui; Mituo Wakimoto; Syoji Takahashi
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1987-09-25
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1989-04-06
Also published as: DE3832470C2; JPH01194979A; JPH0374147B2; US4911954A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überziehen von Rädern in Form von gegossenen Scheiben aus Aluminiumlegierung, die als Reifenfelgen für Motorfahrzeuge dienen. (Das Rad wird im folgenden als "Aluminiumrad" bezeichnet.)

In den letzten Jahren wurden Aluminiumräder, die ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich leichtem Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Design haben, anstelle der hauptsächlich aus Stahl hergestellten, üblichen Räder zur Verwendung in Motorfahrzeugen eingeführt. Für ein verbessertes Aussehen und erhöhte Witterungsbeständigkeit wird das Aluminiumrad z. B. mit einer durchsichtigen oder gefärbten, wärmehärtenden Acrylharz-Überzugszusammensetzung vom organischen Lösungsmitteltyp als Einfach-Überzug oder als mindestens 2 Überzüge überzogen.

Aluminiumräder können jedoch zur Verbesserung ihres Designs scharfe Vorsprünge aufweisen. Wenn eine übliche Acrylharzüberzugszusammensetzung auf ein solches Rad aufgebracht wird, können die flachen Teile desselben ein verbessertes Aussehen erhalten, während die scharfen Vorsprünge (im folgenden manchmal als "Kantenteile" bezeichnet) ein Fließen der Zusammensetzung während des Einbrennens zulassen und daher nicht nach Wunsch überziehbar sind. Daher tritt an den Kantenteilen eine fadenförmige Korrosion auf, die fortschreitet, was die Schönheit des Rades stark beeinträchtigt und daher ein ernster Nachteil ist. Dieser Nachteil wird durch Eliminieren der scharfen Kanten durch Schleifen wirksam umgangen, der erforderliche, zusätzliche Arbeitsgang läßt sich jedoch nur schwer in den Produktionsvorgang einbauen. Vom Standpunkt des Designs ist Schleifen außerdem nicht immer zu rechtfertigen. Die Überzugszusammensetzungen für Aluminiumräder zeigen eine weitere Beschränkung, weil es schwierig ist, Farbpigmente, die für die Durchsichtigkeit des Überzugs von Nachteil sind, in die Zusammensetzung einzuverleiben, um das einmalig schöne Aussehen von Aluminium nicht zu beeinträchtigen.

Die Anmelderin hat daher eine intensive Forschung betrieben, um ein Verfahren zum Überziehen von Aluminiumrädern mit einer Zusammensetzung zu entwickeln, die in befriedigender Weise und ohne die obigen Nachteile auf die Kantenteile aufgebracht werden kann, d. h. ohne die Wahrscheinlichkeit, daß die Zusammensetzung während des Einbrennens von den Kantenteilen wegfließt; dadurch werden Überzüge hergestellt, die an den Kantenteilen in ausgezeichneter Weise gebildet werden können und eine ausgezeichnete Durchsichtigkeit, Schlagfestigkeit, Witterungsbeständigkeit, Oberflächenglätte, Haftung und andere physikalische Eigenschaften aufweisen.

Dieses Ziel wurde erfindungsgemäß erreicht durch Bilden einer Grundbeschichtung mit einer Überzugszusammensetzung, die ein wärmehärtendes oder thermoplastisches Harz, das Überzüge von hoher Flexibilität bilden kann, und eine spezifische Menge von damit gemischtem, spezifischem, feinteiligem Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid umfaßt, und anschließende Bildung einer Deckbeschichtung mit einer spezifizierten Überzugszusammensetzung aus einem wärmehärtenden Acrylharz.

Die vorliegende Erfindung schafft insbesondere ein Verfahren zum Überziehen von Aluminiumrädern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Rad mit einer Überzugszusammensetzung (A), die ein wärmehärtendes oder thermoplastisches Harz mit einer Glasübergangstemperatur von -25 bis 60°C und einer Dehnung von mindestens 30% (bei 20°C), wenn es in Form eines ausgehärteten Überzugs vorliegt, und feinteiliges, durchsichtiges Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid einer Teilchengröße von 0,005 bis 0,05 µm in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Harzes umfaßt, überzieht und anschließend den erhaltenen Überzug mit einer wärmehärtenden Acrylharz-Überzugszusammensetzung überzieht, die einen Überzug mit einer Dehnung von 3 bis 30% (bei 20°C) und einer Glasübergangstemperatur von 60 bis 130°C bilden kann.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzungen (A) und (B) auf das Aluminiumrad unter Bildung übereinanderliegender Überzüge aufgebracht werden, wodurch die oben genannten Nachteile im wesentlichen umgangen oder erheblich verringert werden können. Der durch Zusammensetzung (A), die im wesentlichen aus dem Harz mit den oben angegebenen Werten der physikalischen Eigenschaften besteht, gebildete Überzug hat eine ausgezeichnete Flexibilität und Haftung und absorbiert daher die Energie auftreffender Steinchen usw., die den Überzug während des Fahrens treffen können; dieser bleibt daher frei von Rissen oder Abblättern, so daß das Rad keine fadenförmige Korrosion entwickeln kann. Aufgrund der Anwesenheit des spezifizierten feinteiligen Materials zeigt die Zusammensetzung (A) eine merkliche Thixotropie (wird puddingartig) und wenig oder keine Fließbarkeit beim Stehen, verringert jedoch ihre Viskosität und wird wieder fließbar beim Rühren. Insbesondere unter der Einwirkung einer hohen Scherkraft bei der Anwendung wird die Zusammensetzung durch Sprühschichten aufbringbar, während die aufgebrachte Zusammensetzung puddingartig und nicht mehr fließbar ist. Daher ist die Zusammensetzung auf die Kantenteile der Aluminiumräder in großer Dicke aufbringbar. Der Überzug kann außerdem bei hoher Einbrenntemperatur ausgehärtet werden, fast ohne daß die Zusammensetzung selbst an den Kantenteilen fließt; dadurch sind die Kantenteile nach Wunsch überziehbar.

Ohne den Gehalt an feinteiligem Material ist die aufgebrachte Zusammensetzung von geringer Viskosität und Thixotropie, sie zeigt daher eine hohe Fließbarkeit und fließt auch beim Erhitzen während des Aushärtens, wodurch Kantenteile fast nicht überzogen werden.

Die Zusammensetzung (B) hat eine gute Haftung an Zusammensetzung (A) und ist von zufriedenstellender Witterungsbeständigkeit, Härte, Flexibilität und Dauerhaftigkeit.

Der durch das erfindungegemäße Verfahren, d. h. durch Aufbringen der Überzugszusammensetzungen (A) und (B), erhaltene, kombinierte Überzug kann die Kantenteile von Aluminiumrädern wesentlich besser bedecken, er eliminiert fast ganz die Wahrscheinlichkeit, daß diese Teile fadenförmige Korrosion entwickeln, er beeinträchtigt in keiner Weise das einmalige metallische Aussehen des Aluminiums, da er farblos und durchsichtig sein kann, und er ist von ausgezeichneter Oberflächenglätte, Witterungsbeständigkeit, Haftung und physikalischen Eigenschaften.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden genauer beschrieben.

Aluminiumräder

Bekannte Räder, hergestellt aus gegossener Aluminiumlegierung, für Motorfahrzeuge, wie Automobile, Busse, LKWs, Motorräder usw., können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überzogen werden. Diese Räder werden im allgemeinen durch Sandstrahlen und durch spanabhebende Bearbeitung verarbeitet, und danach werden sie einer chemischen Chrom- oder Nicht-Chrom-Umwandlungs-(Oberflächen)-Behandlung unterworfen.

Überzugszusammensetzung (A)

Eine Zusammensetzung aus 100 Gew.-Teilen eines wärmehärtenden oder thermoplastischen Harzes mit einer Glasübergangstemperatur von -25 bis 60°C und einer Dehnung von mindestens 30% (bei 20°C) - wenn in Form eines ausgehärteten Überzuges - und 5 bis 35 Gew.-Teilen feinteiligem, durchsichtigem Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid einer Teilchengröße von 0,005 bis 0,05 µm wird vor der Zusammensetzung (B) auf das Aluminiumrad aufgebracht.

Das wärmehärtende oder thermoplastische Harz für die Überzugszusammensetzung (A) muß solche Eigenschaften haben, daß ein nur aus dem Harz gebildeter und ausgehärteter Überzug eine Dehnung und eine Glasübergangstemperatur (Tg) in den jeweiligen, oben angegebenen Bereichen hat. Die Dehnung bei 20°C beträgt mindestens 30%, vorzugsweise 50 bis 600%, und insbesondere 100 bis 400%. Die Tg beträgt -25 bis 60°C, vorzugsweise -20 bis 55°C und insbesondere -10 bis 50°C. Der im wesentlichen aus einem Harz mit Dehnung und Tg in den oben angegebenen Bereichen bestehende Überzug ist von zufriedenstellender Flexibilität, Haftung usw., inhibiert die fadenförmige Korrosion des Substrates fast vollständig, ist gegen Rißbildung oder Abblättern beständig, selbst wenn er dem Aufschlag von Steinchen usw. ausgesetzt wird, und bewahrt im wesentlichen die ursprüngliche Haftung gegen eine Zersetzung, selbst wenn er sich verändernden Umgebungsbedingungen, wie Änderungen von Temperatur und Feuchtigkeit, ausgesetzt wird. Wenn daher die Dehnung außerhalb des obigen Bereiches liegt oder die Tg über 60°C liegt, wird die Haftung des Überzugs beeinträchtigt, wenn dieser sich in einer Umgebung mit Veränderungen von Temperatur oder Feuchtigkeit befindet. Ist die Tg dagegen niedriger als -25°C, dann wird der Überzug zu weich, kann beim Auftreffen von Steinchen usw. beschädigt werden und ergibt Probleme während der Verwendung.

Das wärmehärtende Harz ist eine Zusammensetzung, die bei Raumtemperatur oder beim Erhitzen einer dreidimensionalen Vernetzungsaushärtung unterliegt und im wesentlichen aus einem Grundharz und einem Aushärtungsmittel besteht. Es ist notwendig, daß das Reaktionsprodukt (Überzug) aus den beiden Komponenten Dehnung und Tg in den obigen Bereichen aufweist. Als wärmehärtendes Harz kann ein bekanntes verwendet werden, z. B. eine Mischung aus Grundharz und Aushärtungsmittel, die einen Überzug mit den oben genannten Werten seiner Eigenschaften bilden kann. Geeignete Grundharze sind z. B. Acrylharze, Polyesterharze, Urethanharze, Siliconharze, Fluorkohlenstoffharze, Butadienharze, urethanmodifizierte Polyesterharze usw. Geeignete Aushärtungsmittel sind z. B. Melaminharze, Harnstoffharze (beide einschließlich methylolierter und alkylveretherter Produkte), Polyisocyanatverbindungen (einschließlich blockierter Produkte), Epoxyharze usw. Von den obigen Harzen sind Acrylharze wünschenswert aufgrund ihrer hohen Witterungsbeständigkeit und Durchsichtigkeit. Die Eigenschaften des wärmehärtenden Harzes sind durch geeignete Festlegung der Zusammensetzung oder des Verhältnisses der Komponenten, der Menge an vernetzenden, funktionellen Gruppen, der Aushärtungsmethode usw. leicht auf die obigen Bereiche einstellbar. Als wärmehärtende Harze weiterhin geeignet sind selbstvernetzende, N-n-Butoxymethylacrylamid enthaltende Harze.

Das thermoplastische Harz ist ein solches, das keiner vernetzenden Aushärtungsreaktion unterliegt, das durch Erhitzen plastifiziert werden kann und das durch geeigente Mittel einen Überzug bilden kann, bei dem Dehnung und Tg in den obigen Bereichen liegen.

Es können bekannte thermoplastische Harze verwendet werden, wenn durchaus Überzüge mit den obigen Bereichen der physikalischen Eigenschaften hergestellt werden können. Solche Harze sind z. B. Vinylacetat-Ethylen-Copolymere, lineare, gesättigte Polyesterharze, thermoplastische Polyurethanelastomere (hochmolekulare Verbindungen aus Polyester-Polyol, mehrwertigen Alkoholen usw., die mit Diisocyanatverbindungen umgesetzt sind), Styrol-Butadien-Copolymere, Polybutadiene, Acrylnitril-Butadien-Copolymere, Butylkautschuke, Acrylharze, modifizierte Polyolefine, hergestellt durch Pfropfpolymerisation von Polyolefinen mit einer ungesättigten Dicarbonsäure (oder deren Anhydrid) usw. Die Eigenschaften des thermoplastischen Harzes können durch entsprechende Wahl der Zusammensetzung des Harzes, der Verhältnisse der Komponenten, des Molekulargewichtes usw., leicht eingestellt werden.

Die Überzugszusammensetzung (A) wird durch Einverleibung von feinteiligem Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid thixotrop gemacht. Diese Materialien liegen in Form feiner Teilchen vor, von denen mindestens 90 Gew.-% eine Größe von 0,005 bis 0,05 µm, vorzugsweise 0,005 bis 0,023 µm, haben, Das Siliciumdioxid ist feinteilige Kieselsäure oder ein als "weiße Kohle" bezeichnetes Material. Aluminiumoxid wird auch als Tonerde bezeichnet. Diese Materialien sind als Pigmentstreckmittel zur Verwendung in Überzugszusammensetzungen bekannt. Wenn diese Materialien eine Teilchengröße unter 0,005 µm haben, wird die Zusammensetzung wesentlich stärker viskos und thixothrop und daher schwer herzustellen und wirksam aufzutragen. Wenn dagegen die Teilchengröße 0,05 µm übersteigt, zeigt die Zusammensetzung eine verminderte Thixotropie, ist nicht in der Lage, Kantenteile vollständig zu bedecken und daher unerwünscht.

Die feinteiligen Materialien werden in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-Teilen, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-Teilen, pro 100 Gew.-Teile des wärmehärtenden und/oder thermoplastischen Harzes verwendet. Bei einer Menge unter 5 Gew.-Teilen bedeckt die Zusammensetzung die Kantenteile nicht völlig, während Mengen über 35 Gew.-Teile zu einer beeinträchtigten Überzugsbildung führen und daher unerwünscht sind.

Die Überzugszusammensetzung (A) besteht im wesentlichen aus dem wärmehärtenden und/oder thermoplastischen Harz und dem oben angegebenen, feinteiligen Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid. Diese Materialien werden in einem organischen Lösungsmittel zur Bildung der Zusammensetzung gelöst oder dispergiert.

Das zu verwendende, organische Lösungsmittel ist nicht besonders kritisch und kann jedes übliche Lösungsmittel für Überzugszusammensetzungen sein. Zweckmäßig wird jedoch ein polares organisches und ein nicht-polares, organisches Lösungsmittel in Mischung verwendet. Der Siedepunkt dieser Lösungsmittel liegt gewöhnlich bei bis zu 130°C, vorzugsweise 100 bis 120°C, für das erstere und gewöhnlich bei 105 bis 250°C, vorzugsweise 110 bis 210°C, für das letztere. Bezogen auf das kombinierte Gewicht der beiden Lösungsmittel werden zweckmäßig 10 bis 70%, vorzugsweise 15 bis 50% des ersteren und 90 bis 30%, vorzugsweise 85 bis 50%, des letzteren verwendet. Das polare Lösungsmittel verleiht der Überzugszusammensetzung (A) Fließbarkeit, was die Aufbringbarkeit und Oberflächenglätte des erhaltenen Überzuges verbessert. Das nicht-polare Lösungsmittel verleiht der Überzugszusammensetzung (A) Thixothropie, verhindert ein übermäßiges Fließbarwerden des Überzugs während der Aushärtung und macht es möglich, daß die Zusammensetzung die Kantenteile wirksam bedeckt.

Das polare Lösungsmittel kann verschiedene Harze wirksam lösen, hat chemische Aktivität und eine relativ hohe elektrische Leitfähigkeit. Es hat vorzugsweise eine Dielektrizitäts-Konstante von 4,0 ε · 20°C. Es ist z. B. ein Lösungsmittel mit einer polaren Gruppe, z. B. einer Hydroxy- oder Carbonylgruppe oder Esterbindung, im Molekül und einem Siedepunkt bis zu 130°C. Wenn der Siedepunkt über 130°C liegt, zeigt die auf das Substrat aufgebrachte Zusammensetzung eine verringerte Thixotropie, fließt möglicherweise beim Erhitzen und bedeckt die Kantenteile nicht völlig.

Geeignete Lösungmittel sind z. B. Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Diethylketon, Ester, wie Ethylacetat und Isobutylacetat, Alkohole, wie n-Butanol und Isobutanol usw. Von diesen werden Methylisobutylketon, Diethylketon, Isobutylacetat, n-Butanol und Isobutanol bevorzugt.

Das nicht-polare Lösungsmittel ist chemisch inaktiv und hat vorzugsweise eine Dielektrizitäts-Konstante unter 4,0 ε · 20°C. Das Lösungsmittel ist frei von den oben genannten polaren Gruppen und hat einen Siedepunkt gewöhnlich im Bereich von 105 bis 250°C. Bei einem Siedepunkt unter 105°C zeigt die aufgebrachte Zusammensetzung möglicherweise eine beeinträchtigte Oberflächenglätte und bedeckt die Kantenteile nicht wirksam, während bei einem Siedepunkt über 250°C der Überzug möglicherweise fließt und die Kantenteile nicht vollständig bedeckt. Geeignete, nicht-polare organische Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol und Xylol, Mineralspiritus, aromatische Petroleumnaphthas, wie SWASOL # 1000, SWASOL # 1500 und SWASOL # 1900 (Warenzeichen für Produkte der Kosumo Oil Co., Ltd.). Von diesen werden Xylol, Toluol und die aromatischen Petroleumnaphthas bevorzugt.

Zur leichteren Herstellung der Überzugszusammensetzung und Erzielung von Überzügen mit verbesserter Oberflächenglätte ist es besonders zweckmäßig, als nicht-polares Lösungsmittel eine Mischung aus einem nicht-polaren Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 105°C bis weniger als 150°C und einem nichtpolaren Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von mindestens 150 bis zu 250°C in Verhältnissen von 30 bis 70% des ersteren und 70 bis 30% des letzteren, bezogen auf das kombinierte Gewicht der Lösungsmittel, zu verwenden.

Obgleich das Verfahren zur Aufbringung der Überzugszusammensetzung (A) nicht besonders beschränkt ist, ist es besonders zweckmäßig, ein Sprühbeschichtungsverfahren, wie Luftsprühen, luftloses Sprühen, oder ein elektrostatisches Beschichtungsverfahren einzusetzen, und zwar im Hinblick auf die große Leichtigkeit und Wirksamkeit des Arbeitsganges. Es ist zweckmäßig, die so aufzubringende Überzugszusammensetzung auf einen Feststoffgehalt von 15 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%, einzustellen.

Erforderlichenfalls kann das Aluminiumrad durch übliche Methoden oberflächenbehandelt werden und vor der Aufbringung der Zusammensetzung (A) mit einer Grundüberzugs- oder Zwischenüberzugszusammensetzung überzogen werden. Es ist wünschenswert, die Zusammensetzung (A) in einer solchen Dicke aufzubringen, daß der auf dem flachen Oberflächenteil des Rades gebildete Überzug nach dem Aushärten eine Dicke von 10 bis 50 µm hat. Obgleich es nicht entscheidend ist, den Überzug aus Zusammensetzung (A) vor der Aufbringung der Zusammensetzung (B) auszuhärten, kann dieser bei Umgebungstemperatur oder erhöhter Temperatur bis zu 170°C ausgehärtet werden.

Überzugszusammensetzung (B)

Diese ist eine Zusammensetzung aus einem wärmehärtenden Acrylharz, die einen Überzug mit 3 bis 30% Dehnung bei 20°C und einer Tg von 60 bis 130°C bilden kann. Diese Zusammensetzung wird auf den Überzug aus der Zusammensetzung (A) aufgebracht. Die Zusammensetzung ist insbesondere eine bekannte, wärmehärtende Acrylharzzusammensetzung mit den oben spezifizierten Eigenschaften, die Überzüge mit ausgezeichnetem Aussehen in fertigem Zustand (z. B. deutlicher Bildglanz, Oberflächenglätte und -glanz), Witterungsbeständigkeit (Glanzbewahrung, Farbbewahrung und Beständigkeit gegen Kreidigwerden), chemischer Beständigkeit, Wasserfestigkeit und Aushärtbarkeit usw. ergeben. Die Zusammensetzung kann von beliebigem Typ, z. B. vom organischen Lösungsmitteltyp, nicht-wäßrigen Dispersionstyp, wäßrigen Lösungs-(Dispersions)-Typ, Pulvertyp, Typ mit hohem Feststoffgehalt usw. sein. Eine solche Zusammensetzung umfaßt z. B. ein Acrylharz (Zahlenmittel des Molekulargewichtes etwa 10 000 bis 100 000, Hydroxylzahl 15 bis 100 und Säurezahl 0 bis 100) mit mindestens einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus Hydroxyl-, Glycidyl- und ähnlichen Gruppen, und mindestens ein Aushärtungsmittel, ausgewählt aus Aminoharzen, Harnstoffharzen, Polyisocyanatverbindungen, Block-Polyisocyanat-Verbindungen, zweibasigen Säureverbindungen usw.

Die Überzugszusammensetzung (B) kann eine Emailzusammensetzung sein, hergestellt durch Mischen eines metallischen und/oder färbenden Pigmentes mit der Zusammensetzung, die im wesentlichen aus Acrylharz und Aushärtungsmittel besteht, oder eine klare Überzugszusammensetzung, die vollständig oder fast ganz frei von derartigen Pigmenten ist.

Für einen Metallfinisch wird gewöhnlich die sog. 2C1B-Methode (2 × Beschichten, 1 × Einbrennen) eingesetzt, wobei die Zusammensetzung (B) in Form einer metallischen Grundzusammensetzung zuerst in einer Dicke von 10 bis 15 µm aufgebracht wird, worauf die Zusammensetzung (B) in Form einer klaren Beschichtungszusammensetzung einer Dicke von 20 bis 80 µm aufgebracht wird. Um die Kantenteile besser abzudecken und einen verbesserten Finisch zu erhalten, kann die Zusammensetzung (B) wiederholt zur Bildung von 3 oder 4 Überzügen aufgebracht werden.

Die Überzugszusammensetzung (B) kann auf den ausgehärteten oder nicht ausgehärteten Überzug aus der Zusammensetzung (A) nach dem gleichen Verfahren wie Zusammensetzung (A) in einer solchen Dicke aufgebracht werden, daß der ausgehärtete Überzug eine Dicke von 20 bis 80, vorzugsweise 25 bis 60, µm hat. Der Überzug aus Zusammensetzung (B) wird vorzugsweise bei Umgebungstemperatur oder bei erhöhter Temperatur bis zu 170°C ausgehärtet.

Es ist entscheidend, daß, wenn Zusammensetzung (B) einzeln aufgebracht wird, der erhaltene Überzug eine Dehnung von 3 bis 30%, vorzugsweise 5 bis 20%, insbesondere 5 bis 15%, und eine Tg von 60 bis 130°C, vorzugsweise 60 bis 110°C, hat. Bei einer Dehnung von weniger als 3% zeigt der Überzug aus Zusammensetzung (B) eine geringe Flexibilität und neigt zur Rißbildung, während bei einer Dehnung über 30% der Überzug eine geringe Härte zeigt. Bei einer Tg unter 60°C wird der Überzug weich, während bei einem Wert über 120°C eine verminderte Flexibilität auftritt, was unerwünscht ist.

Die Dehnung (Zugdehnung bei Bruch) eines Überzugs aus jeder der Zusammensetzungen (A) und (B) wird mit einem Universal-Zugtester mit konstanter Temperaturkammer (Autograph Modell S-D, Produkt der Shimadzu Seisakusho Corp.) und mit 20 mm langen Proben bei 20°C und einer Zuggeschwindigkeit von 20 mm/min gemessen. Die für die Messung hergestellten Proben wurden hergestellt durch Überziehen einer Platte aus Zinnblech mit dem Überzug in einer Dicke von 60 µm (nach Aushärtung), Aushärten des Überzugs für 30 min bei 140°C und Isolieren des Überzugs nach der Quecksiber-Amalgam-Methode.

Die Glasübergangstemperatur des Überzugs aus jeder Zusammensetzung wurde mit einem dynamischen Viskoelastometer, Modell VIBRON DDV-II-EA (Produkt der Toyo Bacdwin Co., Ldt.) bestimmt. Die verwendeten Proben wurden in der gleichen Weise wie oben hergestellt.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einem Aluminiumrad gebildete Überzug, d. h. durch Aufbringen von Zusammensetzungen (A) auf das Rad, Aufbringen der Zusammensetzung (B) auf den Überzug und Erhitzen des erhaltenen Überzugs mit oder ohne Aushärten des ersten Überzugs vor Aufbringung von Zusammensetzung (B) ist in seinem fertigen Aussehen (z. B. Oberflächenglätte, Glanz, Klarheit des Bildglanzes usw.), Wasserbeständigkeit usw. besser als der ohne Aufbringung der Zusammensetzung (A) gebildete Überzug und erheblich besser bezüglich Schlagfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit an den Kantenteilen, physikalischen Eigenschaften, Witterungsbeständigkeit usw.

Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.

I. Herstellung der Proben (1) Substrat

Gegossene Aluminiumplatten 100 × 150 × 8 mm) wurden durch spanabhebende Behandlung, gefolgt von einer chemischen Umwandlungsbehandlung mit Bonderite BT 3753 (Produkt der Nihon Parkerizing Co., Ltd.) hergestellt.

(2) Überzugszusammensetzung (A)

Die Komponenten von Tabelle 1 wurden in den angegebenen Mengen durch Mischen in einem Lösungsmittel dispergiert, um die jeweilige Überzugszusammensetzung (A) herzustellen.

Das Lösungsmittel bestand aus n-Butanol, Isobutanol, Methylisobutylketon (alle polar) und SWASOL # 1000 und SWASOL # 1500 (beide nicht-polar; Warenzeichen für Produkte der Kosumo Oil Col., Ldt.). Jede Zusammensetzung wurde auf eine Feststoffkonzentration von 35 bis 38 Gew.-% eingestellt.

Tabelle 1

(3) Überzugszusammensetzung (B)

II. Beispiele und Vergleichsbeispiele

Jede der Überzugszusammensetzungen A-1 bis A-8 wurde durch Sprühbeschichtung in einer Dicke von 30 µm im gehärteten Zustand auf den flachen Teil des Substrates aufgebracht und 5 min stehen gelassen. Der Überzug wurde anschließend ohne Härtung mit der Zusammensetzung B-1 oder B-2 in einer (ausgehärteten) Dicke von 30 bis 60 µm überzogen und dann 30 min auf 140°C und 30 min auf 150°C zwecks Aushärtung erhitzt.

Die Tabelle 2 zeigt die Übergangsstufen, die Eigenschaften der Überzüge und die beim Testen der erhaltenen Überzüge erzielten Ergebnisse.

Tabelle 2

Tabelle 2 Fortsetzung

Die in Tabelle 2 aufgeführten Eigenschaften wurden nach den folgenden Methoden bestimmt:

(1) Überzugsdicke,
gemessen nach dem Aushärten des Überzugs.

(2) Dehnung und Tg,
gemessen nach den bereits beschriebenen Methoden und ausgedrückt in % bzw. °C.

(3) Beständigkeit gegen Salzspray
Die Überzugsdicke am Kantenteil wurde bestimmt durch Aufbringen der Zusammensetzung auf eine Klinge eines Büroschneidgerätes und Messen der Dicke des auf dem Kantenteil der Klinge gebildeten und ausgehärteten Überzugs unter einem Stereomikroskop bei 120facher Vergrößerung. Zur Bestimmung der Beständigkeit gegen Salzspray wurden die überzogene Klinge (Kantenteil) und das überzogene Substrat (flacher Teil), wobei der Überzug auf der Substratoberfläche kreuzweise eingeschnitten war, 500 h einem Salzspray-Test unterworfen. Dann wurde die Breite des auf einer Seite der Kante auftretenden sowie an der kreuzweisen Einschneidung erfolgten Kriechens gemessen. Die Messungen sind durch die folgenden Symbole ausgedrückt:

┤ weniger als 2 mm
Δ 2 bis 4 mm
× über 4 mm

(4) Beständigkeit gegen fadenförmige Korrosion
Das überzogene Substrat, dessen Oberfläche mit einem Messer in diagonale Linien eingeschnitten worden war, und die gleiche überzogene Klinge des obigen Tests (3) wurden gemäß JIS Z2371 24 h in eine Salzspray-Testvorrichtung gelegt, dann über dem Überzug mit deionisiertem Wasser gewaschen und in eine Kammer von konstanter Temperatur und Feuchtigkeit gelegt (Temp.: 40 ± 2°C, Feuchtigkeit: 85 ± 2%). Nach 5maligem Wiederholen dieses Zyklus wurden die Teststücke auf Entwicklung einer fadenförmigen Korrosion untersucht, die sich als Breite des an einer Seite des kreuzweisen Schnittes und der Kante auftretenden Kriechens zeigte. Die Ergebnisse sind durch die folgenden Symbole ausgedrückt:

┤ weniger als 2 mm Kriechbreite
Δ 2 bis 4 mm Kriechbreite
× mehr als 4 mm Kriechbreite

(5) Beständigkeit gegen Gußfehler-Korrosion (scab corrosion resistance)
Zwei Teststücke, wie sie in der obigen Arbeitsweise (4) verwendet worden waren, wurden 120 h in heißes Wasser von 40°C eingetaucht, danach 4 h bei 20°C getrocknet und anschließend dreimal pro Woche nach dem folgenden Verfahren behandelt: Eintauchen in 5%ige wässrige Natriumchloridlösung für 2 h (30°C) → 1 h Stehenlassen bei -20°C → Belassen im Freien für 45 h. Nach 10maliger Wiederholung dieses Zyklus wurden die Teststücke auf den Zustand der Überzugsoberfläche untersucht. Die Ergebnisse sind durch die folgenden Symbole ausgedrückt:

┤ frei von jeglicher Korrosion
Δ leichte Korrosion
× merkliche Korrosion

(6) Schlagfestigkeit
Bestimmt nach der JIS K5400-1979 6.13.3B Methode in einer Atmosphäre bei 20°C. Ein 500-g-Gewicht wurde aus einem Abstand von 50 cm auf das überzogene Substrat fallen gelassen, und der Überzug wurde auf auftretende Beschädigung untersucht. Die Ergebnisse sind durch die folgenden Symbole ausgedrückt:

┤ keine Beschädigung
Δ leichte Beschädigung oder Abheben
× merkliche Beschädigung oder Abheben

(7) Beständigkeit gegen Kalt- und Warmwalzen
Die überzogene Platte wurde 2 h bei 80°C, dann 4 h bei -10°C und danach 2 h bei Raumtemperatur stehen gelassen. Nach 10maliger Wiederholung dieses Zyklus wurde der Überzug untersucht.

┤ kein Abheben oder Rißbildung
Δ leichtes Abheben oder Rißbildung
× merkliches Abheben oder Rißbildung

(8) Haftung
Bestimmt, indem man das überzogene Substat 500 h unter Verwendung eines Sunshine-Weather-O-meters einer beschleunigten Verwitterung unterzog; danach wurden gemäß JIS K5400-1079 6.15 durch kreuzweises Einschneiden im Überzug 100 Quadrate von 1 mm × 1 mm hergestellt, auf den Überzug wurde ein Cellophan-Haftband aufgelegt, das Band wurde schnell abgezogen, und die auf dem Überzug verbleibenden Quadrate wurden gezählt.

(9) Witterungsbeständigketi
Die überzogene Aluminiumplatte wurde in Chikura, Präfektur Chiba, Japan, 1 Jahr der Witterung ausgesetzt. Danach wurde der Überzug untersucht. Die Ergebnisse sind durch die folgenden Symbole ausgedrückt:

┤ keine fadenförmige Korrosion
Δ leichte fadenförmige Korrosion
× merkliche fadenförmige Korrosion

(10) Aussehen des fertigen Überzuges
Ohne Hilfsmittel nach den folgenden Kriterien ausgewertet:

┤ ausgezeichnete Oberflächenglätte, -glanz und Deutlichkeit des Bildglanzes
Δ etwas geringere Oberflächenglätte, -glanz und Deutlichkeit des Bildglanzes
× sehr schlechte Oberflächenglätte, -glanz und Deutlichkeit des Bildglanzes.

Claims

1. Verfahren zum Überziehen eines Aluminiumrades, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aluminiumrad mit einer Überzugszusammensetzung (A), die ein wärmehärtendes oder thermoplastisches Harz mit einer Glasübergangstemperatur von -25°C bis 60°C und einer Dehnung von mindestens 30% (bei 20°C), wenn es in Form eines ausgehärteten Überzuges vorliegt, und feinteiliges durchsichtiges Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid einer Teilchengröße von 0,005 bis 0,05 µm in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile des Harzes umfaßt, überzieht und anschließend den erhaltenen Überzug mit einer wärmehärtenden Acrylharz-Überzugszusammensetzung (B) überzieht, die einen Überzug mit einer Dehnung von 3 bis 30% (bei 20°C) und einer Glasübergangstemperatur von 60 bis 130°C bilden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) ein wärmehärtendes oder thermoplastisches Harz mit einer Dehnung von 50 bis 600% (bei 20°C) und einer Glasübergangstemperatur von -20 bis 55°C, wenn es in Form eines ausgehärteten Überzugs vorliegt, umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) ein wärmehärtendes oder thermoplastisches Harz mit einer Dehnung von 100 bis 400% (bei 20°C) und einer Glasübergangstemperatur von -10 bis 50°C, wenn es in Form eines ausgehärteten Überzugs vorliegt, umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) ein wärmehärtendes Harz umfaßt, daß mindestens ein Grundharz, ausgewählt aus Acrylharzen, Polyesterharzen, Urethanharzen, Siliconharzen, Fluorkohlenstoffharzen, Butadienharzen und urethanmodifizierten Polyesterharzen, und mindestens ein Aushärtungsmittel, ausgewählt aus Melaminharzen, Harnstoffharzen, Polyisocyanatverbindungen und Epoxyharzen, umfaßt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) ein N-n-Butoxymethylacrylamid enthaltendes, selbstvernetzendes Harz umfaßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) mindestens ein thermoplastisches Harz, ausgewählt aus Vinylacetat-Ethylen-Copolymeren, linearen, gesättigten Polyesterharzen, thermoplastischen Polyurethanelostomeren, Styrol-Butadien-Copolymeren, Polybutadienen, Acrylnitril-Butadien-Copolymeren, Butylkautschuken, Acrylharzen und modifizierten Polyolefinen umfaßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) feinteiliges, durchsichtiges Siliciumdidoxid und/oder Aluminiumoxid einer Teilchengröße von 0,005 bis 0,023 µm umfaßt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des feinteiligen, durchsichtigen Siliciumdioxids und/oder Aluminiumoxids 15 bis 25 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Harzkomponente der Überzugszusammensetzung (A) beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) in einer Mischung aus einem polaren, organischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt bis zu 130°C und einem nicht-polaren, organischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 105 bis 250°C dispergiert ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) in einer Mischung aus einem polaren organischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 100 bis 120°C und einem nicht-polaren, organischen Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 110 bis 210°C dispergiert ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittelmischung 10 bis 70% des polaren, organischen Lösungsmittels und 90 bis 30% des nicht-polaren, organischen Lösungsmittels umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmittelmischung 15 bis 50% des polaren, organischen Lösungsmittels und 85 bis 50% des nicht-polaren, organischen Lösungsmittels umfaßt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das polare organische Lösungsmittel mindestens ein solches aus der Gruppe der Ketone, Ester und Alkohole ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das polare, organische Lösungsmittel mindestens ein solches aus der Gruppe von Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diethylketon, Ethylacetat, Isobutylacetat, n-Butanol und Isobutanol ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das polare, organische Lösungsmittel mindestens ein solches aus der Gruppe von Methylisobutylketon, Diethylketon, Isobutylacetat, n-Butanol und Isobutanol ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-polare, organische Lösungsmittel mindestens ein solches aus der Gruppe von aromatischen Kohlenwasserstoffen, Mineralspiritus und aromatischen Petroleumnaphthas ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-polare, organische Lösungsmittel mindestens ein solches aus der Gruppe von Toluol, Xylol, Mineralspiritus und aromatischem Naphtha ist.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht-polare, organische Lösungsmittel eine Mischung aus 30 bis 70% einer Komponente mit niedrigem Siedepunkt von 105 bis weniger als 150°C und einer Komponente mit hohem Siedepunkt von 150 bis 250°C ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) bei einer Feststoffkonzentration von 15 bis 20 Gew.-% durch Sprühbeschichtung aufgebracht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (A) bei einer Feststoffkonzentration von 20 bis 40 Gew.-% durch Sprühbeschichtung aufgebracht wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (B) ein Acrylharz mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichtes von etwa 10 000 bis etwa 100 000, einer Hydroxylzahl von 15 bis 100 und einer Säurezahl von 0 bis 100 und mindestens ein Aushärtungsmittel, ausgewählt aus Aminoharzen, Harnstoffharzen, Polyisocyanatverbindungen, Block-Polyisocyanat-Verbindungen und zweibasigen Säureverbindungen umfaßt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (B) vom Email-Typ ist und außerdem ein metallisches und/oder färbendes Pigment umfaßt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (B) klar und praktisch frei von metallischem und/oder färbendem Pigment ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (B) ein wärmehärtendes Arcylharz umfaßt, das einen ausgehärteten Überzug mit einer Dehnung von 5 bis 20% (bei 20°C) und einer Glasübergangstemperatur von 60 bis 110°C bilden kann.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugszusammensetzung (B) ein wärmehärtendes Acrylharz umfaßt, das einen ausgehärteten Überzug mit einer Dehnung von 5 bis 15% (bei 20°C) bilden kann.