DE102004054075A1 - Coating glass or ceramic with coating powder, e.g. for exterior applications or in production of laminated glass, involves cleaning with special cleaner, applying a coupling agent, applying coating powder and stoving - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen. Die so beschichteten Glas- und/oder Keramikoberflächen sind durch ihre Witterungsbeständigkeit für den Langzeiteinsatz im Außenbereich anwendbar.The The invention relates to a process for powder coating on Glass and / or ceramic surfaces. The so coated glass and / or ceramic surfaces are characterized by their weather resistance for the Long-term outdoor use applicable.
Glas- und/oder Keramikoberflächen werden z.Z. vorwiegend mit Nasslacken beschichtet. Diese Nasslackschichten sind auf Grund ihrer sehr dünnen Schichten (20–30 μm) z.T. durchscheinend und versagen bezüglich ihrer Haftfestigkeit auf dem Glas beim Außeneinsatz.Glass- and / or ceramic surfaces will be z.Z. mainly coated with wet paints. These wet paint layers are due to their very thin layers (20-30 μm) z.T. translucent and fail their adhesive strength on the glass during outdoor use.
Emaillebeschichtungen sind sehr hochwertig und durch die Verarbeitungsgegebenheiten (Emaillefarben werden eingebrannt) mit der Glasoberfläche fest verbunden, gestatten jedoch nur wenige Farbnuancen bzw. wenige Oberflächeneffekte.enamel coatings are very high quality and by the processing conditions (enamel colors are burned in) firmly attached to the glass surface, allow but only a few shades or few surface effects.
Pulverbeschichtungen auf Glasoberflächen werden ebenfalls schon seit längerer Zeit realisiert. Der große Vorteil von Pulverlackbeschichtungen auf Glasoberflächen liegt zum einen darin, dass infolge der hohen Schichtdicken (80–100 μm) blickdichte Glasoberflächen hergestellt werden können. Zum anderen ist durch die Farbenvielfalt und den gezielten Einsatz von Effekten der Pulverlacke ein enormes Potential an Gestaltungsmöglichkeiten gegeben. Außerdem können durch die Anwendung spezieller Pulverlacklasuren auch farbige transparente Glasoberflächen hergestellt werden. Der große Nachteil besteht jedoch darin, dass die Pulverlacke mit der Glasoberfläche keinen Verbund bilden, sondern in ausgehärteter Form auf dem Glas aufliegen. Eine Unterwanderung der Pulverlackschichten infolge Luftfeuchtigkeit bewirkt selbst beim Einsatz in geschlossenen Räumen relativ schnell eine Ablösung der Pulverlackschichten, so dass diese Beschichtungsvariante für den Außeneinsatz nicht in Frage kommt.powder coatings to be on glass surfaces also for a long time Time realized. The great Advantage of powder coating on glass surfaces is on the one hand that due to the high layer thicknesses (80-100 μm) opaque glass surfaces are produced can be. On the other hand, the variety of colors and the targeted use of effects of powder coatings an enormous potential for design options given. Furthermore can by the use of special powder coating glazes also colored transparent glass surfaces getting produced. The great Disadvantage, however, is that the powder coatings with the glass surface no Form composite, but rest in cured form on the glass. An infiltration of the powder coating layers due to humidity even when used in closed rooms causes a relatively quick replacement of the Powder coating layers, so this coating variant for outdoor use out of the question
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zu entwickeln, das eine witterungsbeständige Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen ermöglicht.Of the Invention has for its object to develop a new method that's a weatherproof one Powder coating on glass and / or ceramic surfaces allows.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glas- und/oder Keramikoberflächen dadurch gelöst, dass mittels eines speziellen Reinigers die zur Beschichtung vorgesehene Glas- und/oder Keramikoberfläche von Verunreinigungen befreit wird, dass mittels konversierender Haftvermittler eine Haftverbundschicht erzeugt wird, dass auf die Haftverbundschicht die Pulverapplikation erfolgt und dass abschließend eine thermochemische Polymervernetzung durchgeführt wird.According to the invention Task with a process for powder coating on glass and / or ceramic surfaces solved by that by means of a special cleaner provided for the coating Glass and / or ceramic surface of Impurities is freed that by means of konversierender adhesion promoter an adhesive layer is produced that on the adhesive layer the powder application takes place and that finally a thermochemical polymer crosslinking is carried out.
Durch die Entwicklung einer entsprechenden Oberflächenvorbehandlung der Glasoberflächen ist es möglich, Pulverlackbeschichtungen äußerst haftfest auf dem Glas aufzubringen. Dabei wird eine physikalische Oberflächenvorbehandlung mit einer nasschemischen Oberflächenvorbehandlung derart kombiniert, dass sich die Schichten jeweils mit dem Substrat, untereinander und mit dem Pulverlack verbinden.By it is the development of an appropriate surface pretreatment of the glass surfaces possible, Powder coating coatings extremely adhesive to apply on the glass. This will be a physical surface pretreatment with a wet-chemical surface pretreatment combined so that the layers each with the substrate, connect with each other and with the powder paint.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The Invention will be explained below with reference to exemplary embodiments.
Die zu beschichtenden Glasoberflächen werden mit einem speziellen Reiniger gründlich vorgereinigt und von allen organischen Verschmutzungen befreit. Bei dem speziellen Reiniger handelt es sich um eine saure alkoholische Lösung. Anschließend wird mittels Flammenpyrolyse eine siliziumorganische Verbindung auf der Glasoberfläche abgeschieden. Bei den siliziumhaltigen Verbindungen, welche in der Flamme zersetzt werden können, kommen Silane, z.B. Tetramethylsilan oder Siloxane, z.B. Tetraethoxysilan zum Einsatz. Die Verbindung zwischen der aktivierten Oberfläche und dem Pulverlack wird durch den Auftrag eines Nassprimers erreicht, der in seiner Zusammensetzung auf die Bindemittelbasis des jeweiligen Pulverlacksystems abgestimmt ist. Der Primer kann mittels Airbrush, Tauchverfahren oder Tampondruck auf der Oberfläche appliziert werden. Zur Herstellung eines witterungsbeständigen Glas-/Pulverlackverbundes können sowohl wässrige als auch auf Lösungsmittel basierende Primer angewendet werden. Die Haftvermittlung beruht auf der guten Anbindung an die durch Flammenpyrolyse erzeugten Schicht und der Anpassung der chemischen Struktur an die nachfolgende Beschichtung. Im letzten Schritt werden die Glasoberflächen mit dem Pulverlack beschichtet und bei vom Pulverlackhersteller vorgegebenen Temperaturen eingebrannt.The to be coated glass surfaces are thoroughly pre-cleaned with a special cleaner and from free from all organic pollution. With the special cleaner it is an acidic alcoholic solution. Subsequently, by means of Flame pyrolysis deposited an organosilicon compound on the glass surface. at the silicon-containing compounds which decompose in the flame can be come silanes, e.g. Tetramethylsilane or siloxanes, e.g. tetraethoxysilane for use. The connection between the activated surface and the powder coating is achieved by the application of a wet primer, the composition in its composition on the binder base of each Powder coating system is tuned. The primer can be airbrushed, Dipping method or pad printing can be applied to the surface. to Production of a weather-resistant glass / powder coating composite can both watery than also on solvents based primers are applied. The adhesion mediation is based on the good connection to the layer produced by flame pyrolysis and the adaptation of the chemical structure to the subsequent coating. In the final step, the glass surfaces are coated with the powder coating and burned at temperatures specified by the powder coating manufacturer.
Die Oberflächenvorbehandlungsprodukte sind farblos und beeinträchtigen zu keiner Zeit das visuelle Erscheinungsbild der Pulverlackfarben.The Surface treatment products are colorless and impair at no time the visual appearance of the powder coating colors.
Die pulverlackbeschichteten Glasoberflächen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, wurden einschlägigen Haftungstests unterzogen, um die Außenwitterungsbeständigkeit nachzuweisen.The powder coated glass surfaces produced by the process according to the invention were relevant Adhesion tests subjected to outdoor weathering resistance demonstrated.
Zur Anwendung kamen in der Hauptsache der Salzsprühnebeltest nach DIN 50021, der Kondenswasser/Wechselklimatest nach VDA (Verband Deutscher Automobilhersteller), der künstliche Bewitterungstest nach DIN EN ISO 11507 und ein Adhäsionstest nach Erichsen.The salt spray test according to DIN 50021, the condensate / climatic test according to VDA (Verband German automobile manufacturer), the artificial weathering test according to DIN EN ISO 11507 and an adhesion test according to Erichsen.
Sowohl der Salzsprühnebeltest als auch der Kondenswasser/Wechselklimatest dienen dem Nachweis der Haftung von Beschichtungen unter Einfluss von salzhaltiger Feuchte und ständig wechselnden tiefen und hohen Temperaturen. Bevor die beschichteten Glasscheiben in die Prüfkammern verbracht werden, wird die Pulverlackschicht mit einem Ritzstichel bis zum Glasgrund in einer Breite von 1 mm beschädigt. Die Haftung des Lackes wird daran gemessen, inwieweit die Feuchte den Lack unterwandert und somit den Lack ablöst. Die mindestens zu erreichenden Prüfzeiten sind beim Salzsprühnebeltest mit 1000 h und beim Kondenswasser/Wechselklimatest mit 7 Tagen (7 Zyklen) vorgegeben. Bei beiden Belastungsarten wurde die Haftfestigkeit der Pulverlackschicht auf dem Glas unter Vennrendung der Oberflächenvorbehandlung nach Wiederholung mehrerer Testreihen als ausgezeichnet bewertet. Eine Unterwanderung der Pulverlackbeschichtung am Ritz wurde selbst nach längerem Verbleiben im Belastungstest nicht festgestellt.Either the salt spray test as well as the condensate / Wechselklimatest serve the proof the adhesion of coatings under the influence of saline moisture and constantly changing low and high temperatures. Before the coated Glass panes in the test chambers are spent, the powder coating layer with a scratching stylus damaged to a glass base with a width of 1 mm. The adhesion of the paint is measured by the degree to which the moisture infiltrates the paint and thus the paint peels off. The minimum test times to be achieved are the salt spray test with 1000 h and with condensed water / Wechselklimatest with 7 days (7 Cycles). In both types of stress became the adhesion the powder coating layer on the glass using the surface pretreatment after repeated several series of tests rated as excellent. A Undercutting of the powder coating on the Ritz itself was after prolonged Stayed in the stress test not found.
Bei der künstlichen Bewitterung wurde die UV-Beständigkeit der Pulverlacke bei einer Hinterglasbeschichtung getestet. Nach 500 h Prüfdauer wurde die Farbänderung nach DIN 6174 und der Glanz der Lackschicht bewertet. Ein Abfall der Ergebnisse gegenüber den Ausgangsparametern konnte nicht ermittelt werden.at the artificial one Weathering became UV resistance the powder coatings tested in a back glass coating. To 500 h test duration was the color change evaluated according to DIN 6174 and the gloss of the paint layer. A waste of the results The output parameters could not be determined.
Die Adhäsionsprüfung ist eine mechanische Prüfmethode und dient zur absoluten Ermittlung der Haftfestigkeit (Zugfestigkeit in MPa) der Lacke auf dem Substrat. Bei dieser Methode wird ein Prüfstempel mit einem Durchmesser von 20 mm mit einem Spezialklebstoff auf die Pulverlackoberfläche geklebt und nach dem vollständigen Aushärten des Klebstoffs in vertikaler Richtung abgerissen. Schlechte Haftungsergebnisse zeigen sich insbesondere dann, wenn der Lack an der Unterseite des Prüfstempels haftet und auf dem Substrat vollständig entfernt ist. Gute Ergebnisse sind gekennzeichnet durch einen Kohäsionsbruch im Lack oder durch einen Bruch zwischen Klebstoff und Lackoberfläche. Bei der Anwendung der Prüfmethode bei pulverlackbeschichteten Metallsubstraten werden Prüfwerte von mehr als 5 MPa als sehr gut bewertet. Die ermittelten Haftfestigkeitswerte bei den pulverbeschichteten Glasoberflächen liegen zwischen 15 und 20 MPa, wobei die Prüflinge grundsätzlich erst den erforderlichen Belastungstests unterzogen wurden.The Adhesion test is a mechanical test method and serves for the absolute determination of the adhesive strength (tensile strength in MPa) of the varnishes on the substrate. This method is a dolly with a diameter of 20 mm with a special adhesive on the Powder paint surface glued and after the complete Harden demolished of the adhesive in the vertical direction. Bad liability results show up especially when the paint at the bottom of the Prüfstempels liable and on the substrate completely is removed. Good results are characterized by a cohesive failure in the paint or by a break between the adhesive and the paint surface. at the application of the test method for powder coated metal substrates, test values of more than 5 MPa rated as very good. The determined adhesion values the powder-coated glass surfaces are between 15 and 20 MPa, with the specimens in principle have been subjected to the required load tests.
Auf Grund der ausgezeichneten Ergebnisse hinsichtlich der Außenwitterungsbeständigkeit und der Haftung von Pulverlackschichten auf Glasoberflächen unter Verwendung einer speziellen Oberflächenvorbehandlung kann dieses Produkt zukünftig auch bedenkenlos im Außenbereich für die Fassadengestaltung und sonstige architektonische Einsatzmöglichkeiten angewendet werden.On Reason for the excellent results in terms of outdoor weathering resistance and the adhesion of powder coating layers on glass surfaces under Using a special surface pretreatment can do this Product in the future too without hesitation in the outdoor area for the Facade design and other architectural applications be applied.
Eine weitere Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren soll erläutert werden bei der Herstellung einer farbig gestalteten Verbundsicherheitsglasscheibe. Verbundsicherheitsglas setzt sich zusammen aus zwei oder mehreren Glasscheiben, die mit hochreißfesten, zähelastischen Zwischenschichten verbunden sind. Die Zwischenschicht aus Polyvinyl-Butyral-Folie (PVB) kann klar, durchscheinend oder farbig sein. Die PVB-Schicht hat die Aufgabe, bei mechanischer Überlastung durch Schlag oder Stoß das brechende und zersplitternde Glas zusammenzuhalten und somit die verglaste Öffnung geschlossen zu halten.A another embodiment for the inventive method should be explained are used in the production of a colored laminated safety glass pane. Laminated safety glass is composed of two or more Glass panes, which are highly tear-resistant, viscoplastic Intermediate layers are connected. The interlayer of polyvinyl butyral film (PVB) can be clear, translucent or colored. The PVB layer has the task of with mechanical overload by shock or push that holding together refracting and shattering glass and thus the glazed opening closed to keep.
Verbundsicherheitsglas ist ein dauerhafter Verbund zwischen den Glasscheiben und der Folie, der unter dem Einfluss von Hitze und Druck geschaffen wird. Der Anwendungsbereich ist wegen seiner Splitterbindung vorgezeichnet. So werden beispielsweise bei Kommunalbauten, Schulen und Kindergärten die gesamten Eingangsbereiche mit Verbundsicherheitsglas ausgestattet. Im Sportstättenbau und bei Hallenbädern ist Verbundsicherheitsglas aufgrund seiner Ballwurfsicherheit empfehlenswert, im Industrie- und Geschäftsbereich dient Verbundsicherheitsglas als Einbruchsschutz. Zur Absturzsicherung findet Verbundsicherheitsglas bei Treppen-, Balkon- und Geländerbrüstungen seine Anwendung.Laminated safety glass is a permanent bond between the glass sheets and the film, the created under the influence of heat and pressure. The scope is outlined because of its fragmentation. For example in municipal buildings, schools and kindergartens the entire entrance areas equipped with laminated safety glass. In sports facilities and at indoor pools Laminated safety glass is recommended because of its ball impact safety, in the industrial and business area Laminated safety glass serves as burglary protection. For fall protection finds laminated safety glass in stair, balcony and balustrade parapets his application.
Das bisher auf dem Markt befindliche Verbundsicherheitsglas ist in seiner farbigen Gestaltung stark eingeschränkt. Die eingefärbten PVB-Folien sind in ihrer Farbenvielfalt zum einen begrenzt, zum anderen sind diese trotz Farbgebung stark durchscheinend. Die Farbpalette der Pulverlacke dagegen ist sehr umfangreich und bietet eine Vielzahl gebräuchlicher RAL-Farbtöne.The Laminated safety glass previously on the market is in its colored design severely limited. The dyed PVB films are limited in their variety of colors on the one hand, on the other hand these are despite the coloring very translucent. The color palette of powder coatings on the other hand is very extensive and offers a variety of common RAL colors.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Pulverlackbeschichtung auf Glasoberflächen ist in das Verfahren zu Herstellung von Verbundsicherheitsglas derart integriert, dass die Pulverlackschicht beim Verbundsicherheitsglas nicht nachträglich als Hinterglasbeschichtung aufgebracht wurde, sondern die Pulverlackschicht ein Verbund mit der Glasoberfläche und der PVB-Folie bildet und somit zwischen den Glasplatten eingebettet ist.The inventive method for powder coating on glass surfaces is in the process too Production of laminated safety glass integrated so that the Powder coating layer in laminated safety glass not later than Behind glass coating was applied, but the powder coating layer a bond with the glass surface and the PVB film forms and thus embedded between the glass plates is.
Eine Flachglasscheibe, die anschließend zum Verbundsicherheitsglas verarbeitet werden soll, wird nach oben beschriebener Methode unter Verwendung aller Verfahrensschritte mit Pulverlack beschichtet. Die PVB-Folie, welche den Verbund ursprünglich zwischen dem Glas herstellen sollte, muss sich jetzt auf der einen Seite mit der ausgehärteten Pulverlackschicht verbinden und zum anderen wiederum die Verbindung zum Glas herstellen. Realisiert wird dieser Verbund wiederum durch eine Kombination physikalischer und nasschemischer Oberflächenaktivierung der Pulverlackschicht. Dabei werden auf der Pulverlackoberfläche haftvermittelnde Nanoschichten appliziert, welche freie funktionelle Endgruppen besitzen, die sich wiederum mit der PVB-Folie verbinden können. Durch den üblichen Herstellungsprozess des Verbundsicherheitsglases wird unter der Einwirkung von Temperaturen oberhalb 120°C und hohem Druck die Vorbehandlung zusätzlich aktiviert und mit dem PVB fest verbunden. Der auf diese Weise entstandene Glasverbund ist in seinen Eigenschaften bezüglich der mechanischen Stabilität nicht eingeschränkt. Durch die farbige Gestaltung mit den Pulverlacken müssen nur noch glasklare Folien zum Einsatz kommen und es kann auf die Verwendung der sehr teuren farbigen PVB-Folien verzichtet werden.A flat glass pane, which is then to be processed into the laminated safety glass, is coated with powder paint using the method described above using all process steps. The PVB film, which should originally produce the composite between the glass, now has to be on one side with the outgoing To connect the powdered powder layer and on the other hand make the connection to the glass. This composite is again realized by a combination of physical and wet-chemical surface activation of the powder coating layer. In this case, adhesion-promoting nanolayers are applied to the powder coating surface, which have free functional end groups, which in turn can combine with the PVB film. By the usual manufacturing process of the laminated safety glass, the pretreatment is additionally activated under the action of temperatures above 120 ° C and high pressure and firmly connected to the PVB. The resulting glass composite is not limited in its properties in terms of mechanical stability. Due to the colored design with the powder coatings, only crystal clear films have to be used and the use of the very expensive colored PVB films can be dispensed with.
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