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FACHGEBIET
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Die vorliegende Erfindung stellt eine partikelgefüllte Polymerbeschichtungszusammensetzung bereit, die auf eine Oberfläche eines geformten Artikels aus Sheet-Moulding-Compound (SMC) aufgetragen wird, um das elektrostatische Auftragen einer Pulvergrundierung auf die Oberfläche zu ermöglichen. Die Polymerbeschichtungszusammensetzung enthält elektrisch leitfähige Partikel zum elektrostatischen Auftragen und Partikel aus einem feuchtigkeitsdurchlässigen organischen Polymermaterial. Wenn der SMC-Artikel zum Härten der Pulvergrundierung erhitzt wird, ermöglichen es die Partikel aus organischem Polymermaterial, dass Feuchtigkeit, die aus dem erhitzten SMC-Artikel getrieben wird, durch die Polymerbeschichtung diffundiert.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Faserverstärkte Polymermaterialien werden in der Automobilindustrie zum Herstellen verschiedener geformter Innen- und Außenteile verwendet. Polymermaterialien sind wünschenswert, weil sie, verglichen mit Blech, eine größere spezifische Festigkeit aufweisen, Korrosion und Verschlechterung durch Verwitterung besser widerstehen können und eine größere Flexibilität der Gestaltung erlauben.
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Sheet-Moulding-Compound (SMC) ist ein allgemein gebräuchliches formfertiges, faserverstärktes Polyestermaterial. SMC wird hergestellt, indem eine Menge geschnittener Fasern auf einer hitzehärtbaren Harzvorproduktzusammensetzung verteilt wird, die auf einem Film (üblicherweise aus Nylon oder Polyethylen) aufgetragen ist. Die Fasern dispergieren dann in und durch die Harzzusammensetzung und ein weiteres Blatt Film wird auf das Faser-Harz-Gemisch gelegt, um beide aufeinander zu schichten und eine abgeschlossene Schicht (oder kompakte Packung) aus SMC-Verbundstoff zu bilden. Diese Packungen werden auf eine Aufwickelrolle aufgewickelt und für eine Dauer, die dazu geeignet ist, dass die Viskosität des Verbundstoffs einen zum Formen ausreichenden Grad erreicht, typischerweise 2–5 Tage lang, gelagert, um zu altern bzw. zu reifen. Wenn das SMC zum Formen bereit ist, werden Formvolumen ausgewählt oder aus den gealterten Packungen ausgeschnitten und zwischen gegenüberstehende komplementäre erhitze Stahlformen platziert. Hitze und Druck wirken auf jedes Formvolumen und formen und härten es, um die Polymerisation des hitzehärtbaren Harzes zu aktivieren; dies führt zur Verfestigung des Polymermaterials und der Bildung eines geformten SMC-Artikels.
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Eine repräsentative SMC-Harzvorproduktzusammensetzung (auf einer faserfreien Grundlage) besteht aus ca. 16,9 Gew.-% hitzehärtbarem Harz, 2,6 Gew.-% Styrolmonomer, 13 Gew.-% Low-Profile-Additiv, 65 Gew.-% Füllstoff, z. B. Calciumcarbonat, 1,5 Gew.-% Verdickungsmittel, 0,7 Gew.-% Entformungsmittel und 0,3 Gew.-% Polymerisationserreger. Verstärkungsfasern machen ca. 27 Gew.-% des fertigen SMC-Verbundstoffs aus.
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Äußere Fahrzeugkarosserieteile müssen glatte Oberflächen aufweisen, die frei von sichtbaren Defekten sind. Verstärkungsfasern in SMC-Verbundstoffen neigen jedoch dazu, auf der Oberfläche von geformten SMC-Artikeln kosmetische Probleme in Form von Welligkeit, Blasenbildung und Porosität zu erzeugen. Folglich werden geformte SMC-Artikel typischerweise mit einer geeignet dicken Schicht einer Grundierung beschichtet, um diese geringfügigen Fehler zu füllen und auszugleichen, gefolgt von einer oder mehr Farb- und Lackschichten.
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Die elektrostatische Pulverbeschichtung (EPC) ist ein erwünschtes Verfahren zum Beschichten von geformten SMC-Artikeln anstelle einer lösungsmittelhaltigen Beschichtung, weil es die Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) verringert und Materialverschwendung verhindert. Bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung wird eine elektrostatische Ladung an die Beschichtungspartikel und an eine Oberfläche des Artikels angelegt, sodass die Partikel zu der Oberfläche hin beschleunigt werden. Diese effiziente Technik verringert Spritzverluste und erhöht den Umgriff der Beschichtungspartikel und verringert dadurch die Menge an verschwendetem Beschichtungsmaterial. Für die EPC muss die Oberfläche. des SMC-Artikels eine elektrische Ladung aufweisen und behalten, SMC-Verbundstoffe sind jedoch an sich nicht leitfähig. Daher kann eine leitfähige Beschichtungszusammensetzung auf die Oberfläche des SMC-Artikels aufgetragen werden, sodass die Oberfläche eine elektrische Ladung empfangen und behalten kann und anschließend mittels EPC-Verfahren beschichtet werden kann.
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Obwohl die Pulverbeschichtung eines geformten SMC-Artikels ein erwünschtes und effizientes Verfahren ist, erzeugt diese Technik einen Oberflächendefekt, der als „Kochbläschen” bezeichnet wird, wenn eine Schicht einer Pulvergrundierung elektrostatisch auf den SMC-Artikel aufgetragen wird, der anschließend erhitzt wird, um die Grundierungspartikel zu schmelzen, zum Fließen zu bringen und zu härten. Man glaubt, dass Kochbläschen die Folge des Ausgasens von Feuchtigkeit aus dem SMC-Verbundstoff während des Hochtemperatur-Brennens (ca. 350°F) der Pulvergrundierungsschicht sind. Ausgasen bezeichnet im Allgemeinen die Bildung von Blasen oder Poren innerhalb der gehärteten Pulvergrundierungsschicht und auf der Oberfläche der Schicht. Diese Blasen und Poren führen zu einer beschichteten Oberfläche auf dem SMC-Artikel, die für die Anwendung in der Automobilindustrie nicht annehmbar ist. Zudem verringern Kochbläschen die Lebensdauer des SMC-Artikels, indem sie Wege erzeugen, die den Verbundstoffkern Umweltbedingungen aussetzen.
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Es wurde beobachtet, dass das Ausmaß an Kochbläschen umso größer ist, je mehr Feuchtigkeit in dem SMC-Verbundstoff enthalten ist. Daher glaubt man herkömmlicherweise, dass solche Kochbläschen verhindert werden können, indem man die Menge an Feuchtigkeit verringert, die von dem SMC-Verbundstoff absorbiert wird, oder indem man die Oberfläche des geformten SMC-Artikels verdichtet, um das Ausgasen von Feuchtigkeit beim Erhitzen des Artikels zu verhindern. Daher wurden leitfähige Beschichtungszusammensetzungen formuliert und angewendet, um leitfähige Beschichtungen zu erzeugen, die für Feuchtigkeit undurchlässig sind, z. B. durch den Zusatz von anorganischen plattenartigen Füllstoffen. Solche Zusammensetzungen waren jedoch nicht in der Lage, Kochbläschen auf der Oberfläche von pulverbeschichteten SMC-Artikeln zu verhindern und können Kochbläschen sogar verschlimmern, insbesondere, wenn das pulverbeschichtete SMC auf Temperaturen oberhalb von 350°F erhitzt wird.
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Nach heutigem Stand schränken Kochbläschen auf der Oberfläche von pulverbeschichteten SMC-Artikeln auch in Zukunft die praktische Anwendung von SMC, insbesondere in der Automobilindustrie. ein. Zudem besteht ein branchenweiter Wunsch für ein praktisches Verfahren zum Verhindern oder Verringern des Ausmaßes solcher Kochbläschen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird eine Polymerbeschichtung auf Oberflächen eines geformten SMC-Artikels aufgetragen. Bei den meisten Anwendungen ist dies der erste Beschichtungsfilm, der auf den geformten Artikel aufgetragen wird. Die Zusammensetzung der Polymerbeschichtung ist so formuliert, dass sie das nachfolgende elektrostatische Auftragen einer geeignet dicken Schicht einer Pulvergrundierung ermöglicht, und es Feuchtigkeit ermöglicht, aus dem SMC-Artikel zu entweichen, wenn die Pulvergrundierungsschicht gebrannt bzw. gebacken wird.
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Folglich umfasst die Polymerbeschichtung eine geeignete Menge von elektrisch leitfähigen Partikeln (wie z. B. Kohlenstoffpartikel), um das elektrostatische Auftragen der Pulvergrundierungsschicht zu ermöglichen, und eine geeignete Menge von feuchtigkeitsdurchlässigen organischen Polymerfüllstoffpartikeln. Das Bindemittelharz für die Polymerbeschichtung kann z. B. ein 2-Komponenten-Polyurethansystem oder ein Polyester- und ein Melaminharz sein.
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Die Füllstoffpartikel sind submikrometergroße Partikel eines organischen Polymermaterials, das feuchtigkeitsdurchlässig ist und einen Schmelzpunkt oberhalb der Backtemperatur der Pulvergrundierung aufweist bzw. der Temperatur, bei der die Grundierungspartikel schmelzen und härten (ca. 350°F). Wenn der pulverbeschichtete SMC-Artikel gebacken wird, ermöglichen es die organischen Füllstoffpartikel, dass Feuchtigkeit, die aus dem erhitzten SMC-Artikel getrieben wird, durch die Polymerschicht und in die darüberliegende Pulvergrundierungsschicht diffundiert, ohne Defekte in der gehärteten Grundierungsschicht zu verursachen.
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Die Zusammensetzung der Polymerbeschichtung verleiht der Beschichtung einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CLTE), der mit dem des SMC-Artikels kompatibel ist, sodass die Beschichtung nicht reißt, Falten bildet oder sich auf der Oberfläche des SMC-Artikels verformt, wenn sie gemeinsam erhitzt und abgekühlt werden. Zum Vergleich, der CLTE eines typischen SMC-Verbundstoffs ist niedrig (innerhalb eines Bereichs von ca. 10 – 20 × 10–6/°C).
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In einer geeigneten Ausführungsform umfasst die Polymerbeschichtungszusammensetzung ca. 45–55 Gew.-% Polymerbindemittelharz-Vorproduktmaterial, 10–15 Gew.-% organische Füllstoffpartikel, 5–10 Gew.-% elektrisch leitfähige Partikel, und der Rest umfasst ein organisches Lösungsmittel.
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Geeignete Füllstoffpartikel bestehen aus einem Flüssigkristallpolymer (LCP), das einen Schmelzpunkt oberhalb von 400°F und einen niedrigen CLTE aufweist. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das LCP 27 Gew.-% 4-Hydroxybenzoesäure und 73 Gew.-% 4-Hydroxy-2-naphthoesäure und ist allgemein als VECTRA A-950 bekannt. Der Schmelzpunkt von VECTRA A-950 liegt oberhalb von 530°F, und der durchschnittliche CLTE ist sehr niedrig (niedriger als der von Aluminium).
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In einer anderen Ausführungsform bestehen die Füllstoffpartikel aus einer Cellulosenanofaser, Cellulosenanofasern werden durch Wärmebehandlung aus langen Faserbündeln aus Hanf, Lein, Steckrübe, Holz oder Weizenstrohhalmen isoliert. Die Nanofasern haben einen Durchmesser im Bereich von ca. 10–70 nm und wurden auf eine Länge von weniger als 1 μm zerkleinert.
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Eine geeignete Dicke der Polymerbeschichtung liegt im Bereich von ca. 20–25 μm und erzeugt eine Oberflächenleitung, bzw. einen spezifischen elektrischen Widerstand, auf dem SMC-Artikel im Bereich von ca. 10.000–100.000 Ohm pro Zoll.
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Andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden anhand der weiteren Beschreibung von bevorzugten (aber nicht einschränkenden) Ausführungsformen der Erfindung deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN.
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1 ist eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Oberflächenabschnitts eines geformten Artikels aus Sheet-Moulding-Compound (SMC), der mit einer herkömmlichen leitfähigen Beschichtung beschichtet ist, die anorganische Füllstoffpartikel enthält, und einer darüberliegenden Schicht aus einer gehärteten Pulvergrundierung.
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2 ist eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Oberflächenabschnitts eines geformten Artikels aus Sheet-Moulding-Compound (SMC), der mit einer Polymerbeschichtung beschichtet ist, die feuchtigkeitsdurchlässige organische Polymerfüllstoffpartikel enthält, und einer darüberliegenden Schicht aus einer gehärteten Pulvergrundierung.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie vorstehend in dieser Anmeldungsschrift erläutert, ist es wünschenswert, eine elektrisch leitfähige Polymerbeschichtungszusammensetzung auf eine Oberfläche eines Artikels aufzutragen, der aus Sheet-Moulding-Compound (SMC) geformt ist, um das nachfolgende elektrostatische Auftragen einer Schicht einer Pulvergrundierung auf dieselbe Oberfläche zu ermöglichen. Auf der Oberfläche von pulverbeschichteten SMC-Artikeln tritt jedoch ein sichtbarer Defekt auf, der als „Kochbläschen” bekannt ist, wenn die Pulvergrundierungsschicht gebacken wird.
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SMC-Verbundstoffe absorbieren und halten leicht Feuchtigkeit aus ihrer Umgebung. Wenn ein feuchtigkeitshaltiger SMC-Artikel auf eine hohe Temperatur erhitzt wird, wie die Backtemperatur der Pulvergrundierungsschicht, wird ein Teil der enthaltenen Feuchtigkeit aus dem erhitzten SMC-Verbundstoff getrieben. Wenn die Feuchtigkeit aus dem SMC austritt, wird sie auch durch darüberliegende Beschichtungen getrieben. Die Freisetzung von Feuchtigkeit aus erhitzten SMC-Artikeln bezeichnet man als das Ausgasen von Feuchtigkeit. Es wurde beobachtet, dass ausgasende Feuchtigkeit aus erhitzten SMC-Artikeln für solche Kochbläschen verantwortlich ist. Ausgasen bezeichnet im Allgemeinen die Bildung von Blasen oder Poren innerhalb der gehärteten Grundierungsschicht und auf der Oberfläche der Schicht.
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Man stellt nun fest, dass die Bildung von Blasen und Poren in der gehärteten Grundierungsschicht weiterhin auf die Verwendung von anorganischen Füllstoffpartikeln in herkömmlichen leitfähigen Beschichtungszusammensetzungen zurückzuführen ist. Anorganische Füllstoffpartikel aus Glimmer, Talkum, Manganoxid, Calciumcarbonat und dergleichen sind undurchlässig für Feuchtigkeit und machen bis zu 40 Gew.-% von herkömmlichen leitfähigen Beschichtungen aus.
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Gemäß der Erfindung werden anstelle von anorganischen Füllstoffpartikeln Füllstoffpartikel aus einem feuchtigkeitsdurchlässigen organischen Polymermaterial in einer Polymerbeschichtungszusammensetzung verwendet. Und, wenn ein feuchtigkeitsabsorbierender SMC-Artikel mit der Polymerbeschichtungszusammensetzung beschichtet wird, die organischen Füllstoff enthält, führen die Füllstoffpartikel nicht zu der unerwünschten Bildung von Blasen oder Poren in der darüberliegenden Pulvergrundierungsschicht, wenn der SMC-Artikel gebacken wird, um die Pulvergrundierungsschicht zu härten.
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1 und 2 sind schematische Darstellungen, wobei jede Figur eine Seitenansicht eines Oberflächenabschnitts eines geformten SMC-Artikels 10 darstellt. Der SMC-Artikel 10 in der 1 ist mit einer herkömmlichen leitfähigen Beschichtung 20 und einer darüberliegenden Schicht einer Pulvergrundierung 40 beschichtet. Der SMC-Artikel 10 in der 2 ist mit einer Polymerbeschichtung 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung und einer darüberliegenden Schicht einer Pulvergrundierung 40 beschichtet. In diesen Figuren wurde der SMC-Artikel 10 zum Verfestigen und Härten der herkömmlichen leitfähigen Beschichtung 20 und der Polymerbeschichtung 30 erhitzt. Weiterhin wurde der SMC-Artikel 10 anschließend bei einer Temperatur und für eine Dauer, die geeignet ist, die Pulvergrundierungsschicht 40 zu schmelzen und zu härten, in einem Ofen gebacken. Die leitfähige Beschichtung 20, gezeigt in der 1, enthält anorganische Füllstoffpartikel 22. Die anorganischen Füllstoffpartikel 22 sind als ausgefüllte schwarze Ellipsen innerhalb der gehärteten leitfähigen Beschichtung 20 dargestellt. Wenn anorganische Füllstoffpartikel 22 in der leitfähigen Beschichtung 20 vorliegen, sind deutlich Poren 42 innerhalb der gehärteten Grundierungsschicht 40 sichtbar. Zum Vergleich enthält die Polymerbeschichtung 30, gezeigt in der 2, Füllstoffpartikel aus einem feuchtigkeitsdurchlässigen organischen Polymermaterial 32. Die Partikelgröße der organischen Füllstoffpartikel 32 in der Polymerbeschichtung 30 beträgt bevorzugt weniger als 1 μm im Durchschnitt. Die organischen Füllstoffpartikel 32 sind als feine Punkte innerhalb des dünnen Films der gehärteten Polymerbeschichtung 30 dargestellt. Die gehärtete Grundierungsschicht 40, die über der Polymerbeschichtung 30 liegt, die organische Füllstoffpartikel enthält, ist frei von Blasen und Oberflächenporen.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung haben die organischen Füllstoffpartikel einen Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur, die erforderlich ist, um die Pulvergrundierungsschicht zu härten, und die Füllstoffpartikel schmelzen oder verschmelzen in dem Hochtemperatur-Ofen zum Backen der Pulvergrundierung nicht.
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Füllstoffpartikel tragen zum Teil zu dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CLTE) der Polymerbeschichtung bei bzw. zu der Dimensionsveränderung, den die Beschichtung erfährt, wenn sie Temperaturänderungen ausgesetzt ist. Daher ist es wünschenswert, dass die gehärtete Polymerbeschichtung und der geformte SMC-Artikel kompatible CLTEs aufweisen, um Reißen, Faltenbildung oder Verformung der Beschichtung auf der Oberfläche des SMC-Artikels zu verhindern, wenn sie gemeinsam erhitzt und abgekühlt werden. Daher ist in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der CLTE der organischen Füllstoffpartikel kompatibel mit dem des verbundenen SMC-Artikels. Zum Vergleich, konventionelle SMC-Verbundstoffe haben einen niedrigen CLTE, typischerweise zwischen 10 × 10–6/°C und 20 × 10–6/°C.
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Geeignete organische Füllstoffpartikel bestehen aus einem Flüssigkristallpolymer (LCP), das einen Schmelzpunkt oberhalb von 400°F und einen niedrigen CLTE aufweist. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das LCP 27 Gew.-% 4-Hydroxybenzoesäure und 73 Gew.-% 4-Hydroxy-2-napthoesäure und ist allgemein als VECTRA A-950 bekannt. Dieses LCP zeigt eine wünschenswerte Kombination physikalischer und chemischer Eigenschaften, die es zur Verwendung als den organischen Füllstoff geeignet machen. Zum Beispiel liegt der Schmelzpunkt von VECTRA A-950 oberhalb von 530°F und der durchschnittliche CLTE ist sehr niedrig (niedriger als der von Aluminium). In Ausführungsformen der Erfindung werden die Füllstoffpartikel gebildet, indem das LCP in sehr dünne Blätter extrudiert wird, und die Blätter zu submikrometergroßen Partikeln vermahlen werden.
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In einer anderen Ausführungsform bestehen die organischen Füllstoffpartikel aus einer Cellulosenanofaser. Cellulosenanofasern können durch Wärmebehandlung aus langen Faserbündeln aus Hanf, Lein, Steckrübe, Holz oder Weizenstrohhalmen isoliert werden und haben einen Durchmesser zwischen 10 und 70 nm. Nach mechanischer Zerfaserung weisen die Cellulosenanofasern ein Geometrieverhältnis von mehr als 75 auf, sind feuchtigkeitsdurchlässig und weisen eine gute mechanische Festigkeit und Flexibilität auf.
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Eine geeignete Polymerbeschichtungszusammensetzung wird als eine Flüssigkeit hergestellt und umfasst elektrisch leitfähige Partikel und organische Füllstoffpartikel, die in einem Bindemittelharzvorproduktmaterial dispergiert sind. Die Polymerbeschichtungszusammensetzung wird auf die Oberfläche eines geformten SMC-Artikels aufgetragen, der anschließend erhitzt wird, um die Polymerbeschichtung zu verfestigen und zu härten. Die Polymerbeschichtungszusammensetzung kann mittels Druckluftspritzen aufgetragen werden. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung härtet das Bindemittelharz infolge der Auslösung einer Polymerisationsreaktion aus.
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In einer geeigneten Ausführungsform kann die Polymerbeschichtungszusammensetzung ca. 45–55 Gew.-% Polymerbindemittelharz-Vorproduktmaterial, 10–15 Gew.-% organische Füllstoffpartikel und 5–10 Gew.-% elektrisch leitfähige Partikel umfassen, und der Rest umfasst ein Lösungsmittel.
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Ein geeignetes Polymerbindemittelharz kann ein Polyurethan- oder Polyesterharz sein, und ein Melaminharz ein Acryl-, Epoxy-, Polystyrol-, Polypropylen-, Polybutylen- oder Phenolharz. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Bindemittelharz ein 2-Komponenten-Polyurethansystem, das eine Isocyanat- und eine Hydroxylgruppe umfasst.
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Geeignete elektrisch leitfähige Partikel bestehen aus Kohlenstoffschwarz und können mit Partikeln aus einem oder mehr Metallen, gemischt werden, wie z. B. Partikeln aus Nickel, Silber und Kupfer. Die Partikelgröße der elektrisch leitfähigen Partikel ist bevorzugt geringer als die Dicke der festen gehärteten Polymerbeschichtung.
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Geeignete organische Lösungsmittel umfassen Dimethylbenzen, Methylbenzen, Verdünner, Hexan, Methylethylketon, Methylalkohol, Ethylalkohol, Propylalkohol, Butylalkohol, Methylisobutylketon, Ethylacetat, Butylacetat, Methylcarbitol, Ethylcarbitol, 2-Methoxyethanol und 2-Ethoxyethanol sowie Gemische daraus.
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Die Polymerbeschichtungszusammensetzung kann in Mengen von weniger als 1 Gewichtsprozent aus anderen Verbindungen bestehen, wie z. B.: ein Vernetzungs- oder Polymerisationsmittel, ein Reaktionshemmer, eine oberflächenaktive Substanz, ein Entlüftungsmittel, ein Viskositätsverringerer, ein Pigment und sogar anorganische Füllstoffpartikel. Weitere im Fachgebiet bekannte Zusatzstoffe können in die Polymerbeschichtungszusammensetzung eingeschlossen werden, um ihre Materialeigenschaften und Verarbeitungseigenschaften gezielt aufzubauen.
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Die Polymerbeschichtungszusammensetzung kann als ein einziges Gemisch oder als getrennte Komponenten gelagert werden, die vor dem Auftragen vereint werden. Ein Polyurethansystem besteht im Allgemeinen aus 2 Komponenten, einer Isocyanat- und einer Hydroxylgruppe, wie z. B. eine Phenol-, Amin-, Hydroxyl- oder Carboxylverbindung. Die Hydroxylgruppe reagiert mit dem Isocyanat unter Auslösung der Polymerisationsreaktion.
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In Mehrkomponentenformulierungen können die organischen Füllstoffpartikel und elektrisch leitfähige Partikel in einer Komponente vereint oder in verschiedenen Komponenten vorliegen.
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Die Polymerbeschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die Füllstoffpartikel aus einem feuchtigkeitsdurchlässigen organischen Polymermaterial umfasst, findet Nutzen in verschiedenen Anwendungen, in denen eine elektrostatische Pulverbeschichtung von feuchtigkeitsabsorbierenden Polymermaterialien erwünscht ist. In der Automobilindustrie zum Beispiel ist die elektrostatische Pulverbeschichtung von Fahrzeugkarosserieteilen, die aus SMC geformt sind, ein wünschenswertes Beschichtungsverfahren.
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Die elektrostatische Pulverbeschichtung von Fahrzeugkarosserieteilen kann durch die folgenden Schritte erreicht werden. Zuerst wird eine flüssige elektrisch leitfähige Polymerbeschichtungszusammensetzung als ein dünner Film auf die Oberfläche eines geformten SMC-Artikels aufgetragen, wie z. B. mittels Druckluftspritzen. Das beschichtete SMC wird 15–30 min lang in einen Ofen mit einer Temperatur von ca. 250–300°F gelegt, um die Polymerbeschichtungszusammensetzung zu härten und eine feste, anhaftende Polymerbeschichtung zu bilden. Es wird eine geeignete Menge der Beschichtungszusammensetzung aufgetragen, sodass die feste Polymerbeschichtung eine Dicke von ca. 20–25 μm aufweist. Die Dicke der Polymerbeschichtung kann jedoch innerhalb eines Bereichs von ca. 10–50 μm liegen. Eine geeignete Oberflächenleitung, oder spezifischer elektrischer Widerstand, der von der festen, gehärteten Polymerbeschichtung auf dem SMC-Artikel erzeugt wird, liegt im Bereich von ca. 10.000–100.000 Ohm pro Zoll.
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Nachdem die Polymerbeschichtung gehärtet wurde, wird der beschichtete SMC-Artikel zur Weiterverarbeitung an ein Automobilwerk versandt. Der SMC-Artikel wird im Werk einer Power-Wash-Behandlung unterzogen, bevor er elektrostatisch mit einer Schicht einer Pulvergrundierung beschichtet wird, die über der Polymerbeschichtung liegt. Der pulverbeschichtete SMC-Artikel wird bei einer Temperatur von ca. 350°F oder höher 25–35 min lang gebacken, um die Grundierungspartikel zum Fließen zu bringen und zu schmelzen und eine gehärtete, feste Grundierungsschicht mit einer glatten Oberfläche zu bilden. Sofern der SMC-Artikel mit der organischen Füllstoff enthaltenden Polymerbeschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung beschichtet ist, führt aus dem erhitzen SMC-Artikel ausgasende Feuchtigkeit nicht zur Bildung von Blasen oder Poren in der gehärteten Grundierungsschicht.
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Der geformte SMC-Artikel wird mit einer Schicht einer Pulvergrundierung beschichtet, um geringfügige Fehler auf der Oberfläche des SMC zu füllen und zu glätten. Zusätzlich können ein oder mehrere Schichten von Grundierung, Farbe oder Lack auf die Oberfläche des pulvergrundierten SMC-Artikels aufgetragen werden. Die zusätzlichen Beschichtungsschichten werden in einem Ofen mit einer Temperatur von ca. 280–320°F gebacken. Die Kombination dieser Beschichtungsschichten erzeugt eine glatt lackierte Oberfläche auf dem SMC-Artikel, die für die Anwendung in der Automobilindustrie geeignet ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen und Methoden der Erfindung wurden zu Anschauungszwecken dargestellt und sind nicht dahin auszulegen, dass sie den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.
