DE102014018875A1

DE102014018875A1 - Gleitlack für die Beschichtung von Glasformen, Verfahren zum Beschichten von Glasformen, und Verwendung des Gleitlacks zum Beschichten von Glasformen

Info

Publication number: DE102014018875A1
Application number: DE102014018875.2A
Authority: DE
Inventors: Armin Pfreintner; Reinhold Glotz; Martin Schmidt-Amelunxen
Original assignee: Klueber Lubrication Muenchen SE and Co KG
Current assignee: Klueber Lubrication Muenchen GmbH and Co KG
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-07-09
Also published as: WO2015090598A2; WO2015090598A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen wasserbasierten Gleitlack und einem Lösemittelgleitlack für die Beschichtung von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile, ein Verfahren zum Beschichten von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile sowie die Verwendung des Gleitlacks zum Beschichten von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile. Der Gleitlack umfasst mindestens ein anorganisches Bindemittel oder Silikonharz, mindestens einen Festschmierstoff, mindestens einen Füllstoff, oder eine Hartkeramik, Additive und Wasser.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleitlack für die Beschichtung von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile, ein Verfahren zum Beschichten von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile sowie die Verwendung des Gleitlacks zum Beschichten von Glasformen, insbesondere Glasvorformen, und dazugehörige Bauteile, wie etwa Baffel oder Neckring.
Die Herstellung von Glasflaschen und Konservengläsern (Hohlglas, Containerglas) erfolgt meist über einen zweistufigen Prozess an einer Glasmaschine. Ein Tropfen aus Glasschmelze, auch Gob genannt, wird über ein Rinnensystem zu einer Vorform transportiert, in die dieser fällt. Dieser Schritt wird als Ladung (der Vorform, auch Gob-Loading) bezeichnet und ist eine kritische Stufe im Prozess der Glasherstellung. In der Glasvorform wird der Glastropfen durch beispielsweise Press- oder Blasverfahren, zum sogenannten Külbel geformt. Der Külbel wird anschließend aus der Glasvorform entformt, an die Endform übergeben und in dieser zu seiner fertigen Form geblasen. Nach der Formung wird das Produkt an ein Band übergeben und beendet den Prozess der Formgebung.
Der sehr schnelle, heiße Glastropfen (ca. 1000°C, ca. 7 m/s) muss in der richtigen Weise in die Vorform fallen, die Temperatur der Vorform beträgt ca. 400 bis 500°C. Der Tropfen, der meist an der Wand aufschlägt, darf dabei nicht durch Reibung an der Formenwand kleben bleiben. Dabei würde der Tropfen deformiert und es würden Ladungsfalten oder Klebestellen entstehen. Diese Ladungsfehler sieht man beim fertigen Produkt, beispielsweise hat das Gefäß eine zu dünne Wand, eine Orangenhaut, Falten oder es treten Luftblasen auf. Nach der Ladung wird der Tropfen entweder aufgepresst oder aufgeblasen, was wiederum ein Reiben an der Form bedeutet, jedoch mit einer anderen Belastung in Bezug auf die Geschwindigkeit und die Richtung, verglichen mit dem Einfall des Glastropfens in die Vorform. Während der Glastropfen zum Külbel gepresst oder geblasen wird, kühlt sich dieser weiter ab, was zur Schrumpfung des Tropfens und weiteren Belastungen an der Oberfläche führt.
Um zu verhindern, dass der Tropfen an der Formenwand kleben bleibt und um zu gewährleisten, dass der Tropfen exakt in die Form rutscht, muss die Form geschmiert werden. Diese Schmierung schützt gleichzeitig die Formenoberfläche vor Oxidation durch den aggressiven Glastropfen.
Bei der zur Zeit in der Praxis gängigsten Methode wird die Formenoberfläche mit Graphit geschmiert. Als Trägermedium für das Graphit dient meist Mineralöl. Der Auftrag auf die Form erfolgt manuell und in regelmäßigen Abständen von etwa 5 bis zu 45 Minuten. Die Häufigkeit des „Nachschmierens” hängt unter anderem von der Geometrie der Form ab und damit von dem erzeugten Külbel, der Größe und des Gewichts des Glastropfens, der Art des Glases, des Materials der Form und dergleichen. Es kann also nicht von vornherein angegeben werden, wie oft eine Form geschmiert werden muss.
Das Mineralöl-Graphit-Gemisch, auch Schwabbelpaste genannt, gewährleistet eine gute Tropfenladung sowie eine problemlose Entformung. Das „Schwabbeln” oder Schmieren erfolgt meist während des laufenden Betriebs mit Hilfe eines Quasts.
Die Formen können auch mit einem sogenannten Einlauflack beschichtet werden, wobei durch diesen Lack die Form für die erste Gebrauchszeit auch ohne Schwabbeln geschützt ist. Des weiteren wird das Anfahren der entsprechenden Form erleichtert. Dieser Lack ist aber, je nach Form, Glas etc. nach etwa 30 Minuten bis 2 Stunden abgenutzt. Spätestens danach muss die Form im normalen Turnus wieder mitgeschmiert werden.
Dieses Schmierverfahren oder „Schwabbelverfahren” hat aber gravierende Nachteile. Durch den manuellen Auftrag kommt es beispielsweise zu Ungenauigkeiten bei der gleichmäßigen Verteilung des Schmierstoffes, was Probleme in der Qualität mit sich führen kann. Der ständig erforderliche Schmierstoffauftrag bedingt einen hohen Verbrauch an Schmierstoff, durch das Schmieren der Form während des Betriebs sind die Arbeitssicherheitserfordernisse zu beachten, durch die heiße Form (etwa 400 bis 500°C) verdampft das Mineralöls quasi sofort beim Schmieren, die Person, die die Schmierung veranlasst steht in einer Mineralölwolke und ist damit giftigen Dämpfen ausgesetzt. Dies kann zu Schwierigkeiten mit den Anforderungen an den Arbeitsschutz führen. Da die Betriebstemperaturen an einer Glasmaschine oberhalb des Flammpunktes von Mineralöl sind besteht auch eine Brandgefahr.
Aus der GB 1 532 693 A sind Schichten aus pyrolytisch abgeschiedenem Graphit bekannt, mit denen die Oberflächen von Bauteilen für die Glasherstellung berußt werden.
Die DE 10 2004 036 343 A1 beschreibt ein Beschichtungsmaterial für eine Glasform, dass zwei Beschichtungsmassen umfasst, wobei die eine Beschichtungsmasse ein bei erhöhter Temperatur aushärtbares Bindemittel auf Silikonharzbasis enthält und die zweite Beschichtungsmasse einen Schmierstoff enthält. Die Beschichtungsmassen werden bei 500°C für mindestens eine Stunde eingebrannt. Bei diesem beschriebenen 2-Schicht-System, bestehend aus Base- und Top-Coat, besteht eine nicht unerhebliche Fehlerquelle für die Beschichtung. Werden die Schichten vertauscht, so kann sich zum einen der in situ erzeugte keramische Schutz nicht an der Formenoberfläche ausbilden und zum anderen wird die benötigte Schmierwirkung für eine gute Ladung des Glastropfens nicht zustande kommen, da die Schmieranteile in der unteren Schicht wären.
Des weiteren ist aus der Praxis bekannt, dass solche keramischen Schichten nicht durch das übliche Sandstrahlen (mit Metall- oder Keramikkugeln) wieder entfernt werden kann und aufwändig alkalisch abgelaugt werden muss, was ein zusätzlicher Prozessschritt ist.
Um bei DE 10 2004 036 343 A1 die Schutzwirkung zu erreichen werden relativ hohe Schichtdicke von bevorzugt mind. 60 μm aufgetragen werden. Da beim Beschichtungsprozess Overspray auftritt und mit diesem auch die Ränder der Form beschichtet werden, wird an diesen ebenfalls eine relativ hohe Schichtstärke an Beschichtungsmasse aufgebaut. Dies kann in der Praxis zur Folge haben, dass die beiden Formenhälften nicht ganz schließen können und so beim Pressen oder Blasen des Külbels übermäßig Nähte an den Flaschen entstehen, was bis zu einer Fehlproduktion führen kann.
Ein weiteres Beschichtungsmaterial ist aus der WO 98/57804 bekannt. Hier wird eine semipermanente Schicht basierend auf anorganischem Binder auf Chromoxid/Phosphorsäure beschrieben, wobei die Beschichtung aus zwei getrennt aufzubringenden Schichten (base coat und top coat) besteht. Als Festschmierstoff ist ebenfalls Graphit erforderlich.
Die DE 25 47 363 A1 beschreibt Trenn- und Gleitmittel zum Schutz und Gleitfähigmachen der Oberflächen und Formen für die Herstellung von Glasgegenständen bei hohen Temperaturen. Dieses Gleitmittel oder Trennmittel besteht aus einem festen Gleitmittel, einem wasserlöslichen Binder, einem Abbindemittel und einem wasserlöslichen Phosphat, wobei als wasserlöslicher Binder ein Alkalimetallsilikat verwendet wird, dem das Phosphat als Haftvermittler zugegeben wird. Dieses Beschichtungsmittel wird den Anforderungen nach einer langen Standzeit von mindestens 48 Stunden nach der Beschichtung jedoch nicht gerecht. Des Weiteren ist eine für den Prozess notwendige, einfache Handhabung mit dem beschriebenen 2-stufigen Aufheizen – Haltemperatur 30 bis 60 Minuten bei 150 bis 200°C – nicht gegeben.
Um die eingangs beschriebenen Nachteile der bekannten Beschichtungsmittel und Verfahren zu überwinden, liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen Gleitlack für die Beschichtung von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Beschichten von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile sowie die Verwendung des Gleitlacks zum Beschichten von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile bereitzustellen, welche eine lange Standzeit der Glasform, insbesondere der Glasvorform ohne zusätzliche Schmierung gewährleistet.
Die oben beschriebene Aufgabe wird durch einen Gleitlack auf Wasserbasis gelöst, der als Komponente (A) anorganisches Bindemittel Wasserglas, Festschmierstoffe, Füllstoffe, und weitere je nach Anwendung erforderliche Additive sowie Wasser enthält. Außerdem können Hartpartikel/Hartkeramik vorhanden sein, und als Komponente (B) ein Vernetzungsmittel für das Wasserglas umfasst. Die Komponente (B) enthält einen Ester gebildet aus einem ein- bis sechswertigen Alkohol mit einer Alkylgruppe von bis zu 6 C-Atomen und einer aliphatischen Carbonsäure. Die Carbonsäure kann ein- oder mehrwertig sein und wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Butansäure. Als Alkohole können Einfachalkohole wie Methanol oder Ethanol, Diole wie Glykol, Triole Glycerin sowie Pentole wie Glucose und Hexanole verwendet werden. Insbesondere bevorzugt wird Gycerintriessigsäureeester verwendet. Des weiteren können Essigsäurealkylester, wie Essigsäureethylester oder Essigsäurebutylester verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Gleitlack umfasst 99,9 bis 85 Gew.-% Komponente (A) und 0,1 bis 15 Gew.-% Komponente (B), vorzugsweise 90 bis 95 Gew.-% Komponente (A) und 10 bis 5 Gew.-% Komponente (B).
Die Komponente (A) umfasst 3 bis 50 Gew.-% Wasserglas als anorganisches Bindemittel, 2 bis 20 Gew.-% BN (hexagonal), MoS₂ oder Graphit als Festschmierstoff, 1 bis 15 Gew.-% Schichtsilikat und/oder Ruß als Füllstoff, 0,1 bis 5 Gew.-% mindestens eines Additivs, Rest auf 100 Gew.-% Wasser und wird mit 0,1 bis 15 Gew.-% Komponente (B) als Vernetzungsmittel gemischt. Vorzugsweise enthält die Komponente (A) 3 bis 40 Gewichts-% anorganisches Bindemittel.
Des weiteren kann die Komponente (A) 1 bis 15 Gew.-% einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B₄C, BN (kubisch), TiB₂, SiC, Si₃N₄, Aluminiumoxid (Korund), TiC sowie Carbide und Boride mit Härte nach Mohs ≧ 9,0 als Hartpartikel oder Hartkeramik umfassen.
Das in dem erfindungsgemäßen Gleitlack verwendete Wasserglas der Komponente (A) wird ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Lithium-, Natrium- oder Kali-Wasserglas oder Metasilikaten. Insbesondere finden Natronwasserglas mit einem Festkörpergehalt von 35 bis 55% und Kaliwasserglas mit einem Festkörpergehalt von 28 bis 40% Anwendung.
Der Festschmierstoff der Komponente (A) wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bornitrid, MoS₂, Graphit, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden können. Als weitere Festschmierstoffe eignen sich Bismutoxid, Metallphosphate wie Calciumphosphate und Calciumpyrophosphat, und Metallsulfide, wie Zinnsulfid oder Wolframsulfid, Metalloxide, Silikate, insbesondere Schichtsilikate wie Talk und Glimmer, sowie Mischungen aus den vorgenannten Verbindungen.
Der Füllstoff wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schichtsilikaten, wie beispielsweise Bentonit, Talk oder Glimmer, Siliciumdioxid und Ruß.
Die Hartpartikel bzw. die Hartkeramik weist eine Härte nach Mohs von größer als 9,0 und wird bevorzugt ausgewählt aus B₄C, TiB₂, SiC, Si₃N₄, BN (kubisch), Aluminiumoxid (Korund); die Korngröße der keramischen Partikel ist ≦ 10 μm, bevorzugt werden ≦ 5 μm. Es können aber auch Aerosil-Typen wie AEROXODE ALU C von Evonic verwendet werden.
Als Additive eignen sich Netz- und Dispergiermittel. Dies können anionische Tenside, kationische Tenside, amphotere Tenside und nichtionische Tenside, Silicontenside, sowie Perfluortenside sein. Deren Wirkungsweise sowie deren prinzipiellen Aufbau werden in gängigen Lehrbüchern, z. B. Lackformulierung und Lackrezeptur, Bodo Müller/Ulrich Poth, Vincentz Verlag, 2. Auflage, 2005, beschrieben. Zusätzlich können auch Entschäumer, Korrosions- und Oxidationsschutzmittel, Verschleißschutzmittel sowie Verlaufshilfsmittel zu den Additiven gezählt werden.
Das erfindungsgemäße 2-Komponenten-System besteht also aus einem wasserbasierten Lacksystem (Komponente A) und einem Vernetzungsmittel bzw. Härter für das Wasserglas (Komponente B). Vor der Beschichtung der Glasformen, Glasvorformen und der dazugehörigen Bauteile werden die Komponenten A und B gemischt und für 5 bis 10 Minuten gerührt, danach wird sofort appliziert. Die Tropfzeit der Mischung beträgt ca. 1 Stunde und hängt von dem Verhältnis der Komponenten A zu B ab. Die beiden Komponenten können auch online direkt vor dem Versprühen oder direkt beim Versprühen gemischt werden.
Eine weiterer erfindungsgemäßer Gleitlack für die Beschichtung von Glasformen, Glasvorformen und den dazugehörigen Bauteilen ist eine 1-Komponenten-System und umfasst 3 bis 50 Gew.-% Silikonharz, 2 bis 20 Gew.-% Festschmierstoff, 1 bis 15 Gew.-% Hartpartikel oder Hartkeramik und der Rest zu 100 Gew.-% Füllstoffe, Additive und/oder Lösungsmittel. Das Silikonharz wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methylphenylsiliconharz. Eingesetzt werden auch reaktive Silikonharze mit einem Hydroxyl-Gehalt von bevorzugt 3,5 bis 7,5. Die Silikonharze können sowohl als Lösung als auch als festes Harz vorliegen. Des weiteren können auch verschiedene Silikonharzmischungen verwendet werden. Die Festschmierstoffe, die Hartpartikel oder Hartkeramik und die Füllstoffe und Additive werden aus den oben definierten Gruppen ausgewählt. Als Lösungsmittel werden Butylacetet, MIBK, Butanol und dergleichen verwendet, wobei ein Lösungsmittel ein aromatisches Lösungsmittel sein sollte, damit das Silikonharz gut gelöst werden kann bzw. gut in Lösung gehalten werden kann.
Der Lack des 1-Kompoenten-Systems wird in einer Schicht mit einer Schichtdicke von ca. 20 bis 30 μm auf die Glasform, Glasvorform oder deren Bauteile aufgebracht, der erfindungsgemäße Lack benötigt somit weniger Material und Schichtdicke als in DE 10 2004 036 343 A1 . Somit entstehen keine Probleme mit zu dicken Nähten an den Flaschen und darüber hinaus auch noch deutlich an Beschichtungsmaterial einsparen kann.
Vorteilhafterweise kann bei dem 1-Komponenten-System die Verwendung der Keramikpartikel mit einer Korngröße von unter 10 μm auf die üblichen Aluminiumpartikel verzichtet werden, die zur Umwandlung in Al₂O₃ ein prozessunübliches Einbrennen bei prozessunüblichen 500°C benötigen. Dadurch wird nur eine Schicht benötigt und die Form ist leicht handhabbar, vor allem beim prozessüblichen Reinigen durch Sand-/Kugelstrahlen der Form nach der Produktion. Im Gegensatz zu der sich in DE 10 2004 036 343 A1 beschriebenen sich ausbildenden keramischen Schicht muss der erfindungsgemäße Gleitlack nicht abgelaugt werden. Die einfache, an den Prozess angepasste Handhabung zeigt das unten beschriebene Verfahren zeigt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beschichtung von Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile mit dem Gleitlack, wird dieser nur in einer Schicht auf die Form bzw. das Bauteil aufgebracht.
Das Verfahren umfasst die nachfolgenden Schritte:

(a) Die Oberflächen werden sand- oder kugelgestrahlt, damit die zu beschichtenden Oberflächen leicht angeraut sind.
(b) Die zu behandelnden Formen werden gereinigt, damit die zu beschichtenden Oberflächen fett-, öl- und staubfrei sind.
(c) Der erfindungsgemäße Gleitlack wird dann auf die sand- oder kugelgestrahlte und öl-, fett- und staubfreie Glasform, Glasvorform oder einem dazugehörigen Bauteil (Baffel/Neckring) bei einer Temperatur von 20°C bis 80°C mittels Lackiersprühpistole aufgebracht, vorzugsweise wird die Form bei Raumtemperatur von 20°C mit dem Gleitlack besprüht werden. Auch besteht die Möglichkeit bei Verwendung des wässrigen 2-Komponenten-Lacksystems, die Form auf eine höhere Temperatur bis zu 250°C vorzuheizen. Der Gleitlack kann auch mit einem Pinsel, Fluten, Airless, mittels einer elektrostatisch unterstützten Sprühapplikation oder aus einer Spraydose auf die Form aufgetragen werden. Auch können die Formen vorbereitet bzw. vorbehandelt sein, beispielsweise phosphatiert, silanisiert, flammgespritzt, PVD/CVD-beschichtet oder gesputtert.
(d) Nach dem Auftragen des Gleitlacks wird dieser bei Raumtemperatur getrocknet, die Oberfläche sollte grifftrocken sein. Die Trocknung kann auch bei einer leicht erhöhten Temperatur bis 150°C durchgeführt werden. Auch besteht die Möglichkeit mittels (Heiß-)Gebläse, IR/NIR-Trocknung oder Beflammen die beschichteten Oberflächen zu trocknen.

1 zeigt schematisch den Beschichtungsvorgang gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die beschichtete Form bzw. das beschichtete Bauteil wird dann in der Regel in einem Ofen auf Prozesstemperatur von 300 bis 350°C gebracht. Dieser Vorgang dauert etwa eine Stunde. Dieser Vorgang ist auch bei höheren oder niedrigeren Temperaturen möglich und kann auch verkürzt werden. Die so vorgeheizten Formen bzw. Bauteile werden anschließend in die Glasmaschine eingebaut.
Der Gleitlack kann auch vor dem Vorheizen für die anschließende Glasproduktion in der Form eingebrannt werden, als Einbrenntemperaturen empfehlen sich Temperaturen von 120°C bis 250°C für mindestens 10 Minuten Objekttemperatur bei wässrigem 2-Komponenten-System, 350°C bis 450°C für mindestens 60 Minuten Objekttemperatur bei Silikonharzsystem. Die beschichtete Glas(vor)form oder die beschichteten Bauteile können auch länger als eine Stunde im Ofen zum Vorheizen für die Glasproduktion belassen werden, wodurch fertig beschichtete Formen vorrätig gehalten werden können. Die längere Einbrennzeit bei sehr hohen Temperaturen kann sich vorteilhaft auf die Standzeit der Glasform auswirken.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat also den Vorteil, dass der Gleitlack in einem Einschichtsystem in niedriger Schichtdicke auf die Glasform, die Glasvorform und die dazugehörigen Bauteile aufgebracht werden kann und sich dem laufenden Prozess anpassen kann. Es ist mit dem Verfahren möglich die Beschichtung bei Formentemperaturen von weniger als 100°C aufzutragen, die Beschichtung bei Raumtemperatur trocknen zu lassen, die vorbereitete Form auf Arbeitstemperatur, z. B. bei 320°C Objekttemperatur, vorzuheizen und anschließend in die Glasmaschine einzubauen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass der Gleitlack eingebrannt werden kann, dieser Schritt ist aber nicht zwingend erforderlich. Ein weiterer Vorteil ist die Zusammensetzung des Gleitlacks und frei von gefährlichen SVHC-Stoffen (substances of very high concern) ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch das Einschichtsystem Beschichtungsfehler verringert und die Prozesssicherheit erhöht. Das Einbrennen des Beschichtungssystems erfolgt in der Regel durch den Vorheizprozess für die Produktion und entfällt dadurch als separater Arbeitsschritt. Der Lack kann auch mit dem prozessüblichen Sand- oder Kugelstrahlen wieder von der Form/den Bauteilen entfernt werden.
Die weiteren Vorteile des erfindungsgemäßen Gleitlacks werden durch nachfolgende Beispiele verdeutlicht. Mit den genannten Zusammensetzungen werden Glasformen, Glasvorformen und dazugehöriger Bauteile zur Erzeugung des Külbels oder der fertigen Flasche beschichtet. Insbesondere werden die beschichteten Glasformen und Bauteile im Press-Blas-, Narrow-Neck-Press-and-Blow- und im Blas-Blas-Verfahren eingesetzt.
Beispiele
Beispiel 1
Komponente (A)

24 Gew.-% Na-Wasserglas
4 Gew.-% BN
4 Gew.-% MoS₂
4 Gew.-% SiC
Rest zu 100 Gew.-% Füllstoffe, Additive und Wasser werden gemischt. Zu 100 g dieser Mischung werden dann 1,2 g Betolin HT der Fa. Wöllner als Vernetzungsmittel gegeben und 5 Minuten gerührt und anschließend nach dem oben beschriebenen Verfahren auf das Bauteil gegeben. Bei Betolin HT handelt es sich um eine Mischung aus Acetinen (Glycerintriessigsäureester).

Beispiel 2
Komponente (A)

17 Gew.-% Na-Wasserglas
12 Gew.-% BN
Rest zu 100 Gew.-% Füllstoffe, Additive und Wasser werden gemischt. Zu 100 g dieser Mischung werden dann 1,2 g Betolin HT der Fa. Wöllner als Vernetzungsmittel gegeben und 5 Minuten gerührt und anschließend nach dem oben beschriebenen Verfahren auf das Bauteil gegeben.

Beispiel 3

21 Gew.-% Silikonharzlösung 50%ig
6 Gew-% BN
6 Gew.-% SiC
1 Gew.-% Aluminiumoxid
Rest zu 100 Gew.-% Füllstoffe, Additive, Lösungsmittel

Beispiel 4

30 Gew.-% Silikonharzlösung 50%ig
2 Gew.-% BN
4 Gew.-% Graphit
4 Gew.-% MoS₂
8 Gew.-% Si₃N₄
4 Gew.-% SiC
Rest zu 100 Gew.-% Füllstoffe, Additive, Lösungsmittel

Mit dem erfindungsgemäßen 1-Komponenten-Gleitlack ergibt sich dann ein Trockenfilm auf dem Bauteil umfassend etwa:

41 Gew.-% Silikonharz
5,7 Gew.-% BN
11,3 Gew.-% Graphit
11,3 Gew.-% MoS₂
19,8 Gew.-% Si₃N₄
8,5 Gew.-% SiC
Rest zu 100 Gew.-% Füllstoffe, Additive.

Die erfindungsgemäßen Gleitlacke werden in einer Schichtstärke von 10 bis 80 μm, vorzugsweise in einer Schichtstärke von 20 bis 40 μm auf die Glasform, besonders die Glasvorform, sowie zur Herstellung und Formgebung des Glases benötigten Bauteile, wie etwa Neckring und Baffel aufgetragen. Die Gleitlackschicht wird homogen und deckend aufgetragen, um Fehlstellen zu vermeiden. Der Gleitlackauftrag erfolgt vorzugsweise mit einer Lackiersprühpistole. Beim Lackiervorgang ist darauf zu achten, dass der Gleitlack nicht zu dick aufgetragen wird und dadurch von der Glasform oder dem Bauteil abläuft bzw. Randflucht auftritt.
Eine leichte Erwärmung der Glasform bzw. dem Bauteil kann sich für den Lackauftrag als vorteilhaft erweisen. Eine leicht vorgewärmte Form beschleunigt auch das Abtrocknen des Lackes, ist aber nicht zwingend notwendig.
Die so beschichtete Form kann nach dem abdampfen des Lösungsmittels, Wasser wenn sie also grifftrocken ist, sofort zum Vorheizen für die Produktion gebracht werden und benötigt nicht noch weiteres Einbrennen oder bestimmte Haltezeiten bei einer bestimmten Temperatur.
Bei der Formen- und Bauteilbeschichtung ist darauf zu achten, dass die zu beschichtenden Flächen sauber und fettfrei sind. Die Oberflächenstruktur sollte durch Sand- oder Kugelstrahlen leicht aufgeraut sein. Glasformen und Bauteile direkt aus der Produktion können durch Sand- oder Kugelstrahlen gereinigt werden, ggf. müssen sie noch entfettet/entölt werden.
Der erfindungsgemäße Gleitlack zur Glas(vor)formenbeschichtung (auch für die benötigten Bauteile) zeichnet sich durch eine Oberflächenrauhigkeit mit einem R_z von 1 bis 50 μm aus, vorzugsweise mit einem R_z von 5 bis 25 μm aus.
Mit dem Gleitlack der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren zur Beschichtung von Glasformen, insbesondere der Vor- aber auch der Endform, ist es möglich einen Produktionsprozess mit konstanter Qualität des hergestellten Glasproduktes über mehrere Schichten ohne Zusatzschmierung, wie beispielsweise die in der Praxis gängige, regelmäßige Schmierung mit einer Mineralöl-Graphit-Mischung mit einem Quast, zu fahren. Mit den erfindungsgemäßen Gleitlacken wurde in mehreren Testläufen mit Glasvorformen sowie Baffel von verschiedenen Weinflaschen, überwiegend Bordeaux-Flaschen, hergestellt aus Weiß- oder Grünglas im Blas-Blas-Verfahren mit einem Gewicht von ca. 400 bis 500 g und einem Füllvolumen von 750 ml, eine Standzeit der Glasvorform ohne Zusatzschmierung von durchschnittlich 24 Stunden, also drei Schichten, erreicht. Es konnten mindestens 2 Schichten, also 16 Stunden, ohne Schmieren gefahren werden, jedoch konnten auch Formenstandzeiten von über 48 Stunden erreicht werden. Im NNPB-Verfahren konnte eine durchschnittliche Laufzeit bei einer 0,33 l Longneck-Flasche, ca. 200 g, von 41 h über 40 Formen, welche auf einer halben IS-Maschine eingesetzt wurden, erreicht werden. Die Qualität der produzierten Flaschen war über die Laufzeit konstant, ein Schwanken der Qualität, wie z. B. bei einem Schichtwechsel, konnte nicht beobachtet werden.
Mit der Beschichtung sollen auch am Formgebungsprozess beteiligte Bauteile wie etwa Neckring (für die Öffnung der Flasche, z. B. Schraubverschluss), Baffel (für den Flaschenboden) und auch die Endform beschichtet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 1532693 A [0009]
DE 102004036343 A1 [0010, 0012, 0027, 0028]
WO 98/57804 [0013]
DE 2547363 A1 [0014]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Lackformulierung und Lackrezeptur, Bodo Müller/Ulrich Poth, Vincentz Verlag, 2. Auflage, 2005 [0024]

Claims

Wasserbasierter Gleitlack für die Beschichtung von Glasformen, Glasvorformen und den dazugehörigen Bauteilen umfassend: 99,9 bis 85 Gew.-% Komponente (A) enthaltend 3 bis 50 Gew.-% Wasserglas als anorganisches Bindemittel, 2 bis 20 Gew.-% BN (hexagonal), MoS₂, Graphit, Metalloxide, Metallsulfide als Festschmierstoff, 1 bis 15 Gew.-% Schichtsilikat und/oder Ruß als Füllstoff, 0,1 bis 5 Gew.-% mindestens eines Additivs, Rest auf 100 Gew.-% Wasser und 0,1 bis 15 Gew.-% Komponente (B) enthaltend einen Ester gebildet aus einem ein- bis sechswertigen Alkohol mit einer Alkylgruppe von bis zu 6 C-Atomen und einer aliphatischen Carbonsäure als Vernetzungsmittel, der zum Teil mehrfach verestert ist.
Wasserbasierter Gleitlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (A) des weiteren 1 bis 15 Gew.-% eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus B₄C, BN (kubisch), TiB₂, SiC, Si₃N₄, Aluminiumoxid (Korund), TiC sowie Carbide und Boride mit Härte nach Mohs ≧ 9,0 als Hartpartikel oder Hartkeramik umfasst.
Wasserbasierter Gleitlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserglas der Komponente (A) ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Lithium-, Natrium- oder Kali-Wasserglas oder Metasilikaten.
Wasserbasierter Gleitlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (B) ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Glycerintriessigsäureester, Essigsäureester, Propionsäureester, Butansäureester, die mit einwertigen bis sechswertigen Alkoholen verestert sind.
Wasserbasierter Gleitlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffen, Netz- und Dispergiermitteln, Entschäumern, Verlaufshilfsmitteln.
Lösemittelbasierter Gleitlack für die Beschichtung von Glasformen, Glasvorformen und den dazugehörigen Bauteilen umfassend: 3 bis 50 Gew.-% Silikonharz, 2 bis 20 Gew.-% Festschmierstoff, 1 bis 15 Gew.-% Hartpartikel oder Hartkeramik und Rest zu 100 Gew.-% Füllstoffe, Additive und/oder Lösungsmittel.
Lösemittelbasierter Gleitlack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikonharz ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Methylphenylsiliconharz.
Lösemittelbasierter Gleitlack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Festschmierstoff ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus BN (hexagonal), MoS₂, Graphit sowie Metallsulfiden, Metallphosphaten, Metalloxiden, ZnO, ZnS oder deren Mischungen.
Lösemittelbasierter Gleitlack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartpartikel oder Hartkeramik ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus BaC, BN (kubisch), TiB₂, SiC, Si₃N₄, Aluminiumoxid (Korund), TiC sowie Carbide und Boride mit Härte nach Mohs ≧ 9,0.
Lösemittelbasierter Gleitlack nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Füllstoffen, wie Metall-Hydroxiden, Metallmischoxiden, Netz- und Dispergiermitteln, Entschäumern oder Verlaufshilfsmitteln.
Verwendung des wasserbasierten oder lösemittelbasierten Gleitlack nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche zum Beschichten von Glasformen, Glasvorformen und dazugehörigen Bauteilen.
Verfahren zum Beschichten von Beschichten von Glasformen, Glasvorformen und dazugehörigen Bauteilen gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte: (a) Aufrauen der Oberfläche der zu beschichtenden Flächen der Glasformen, Glasvorformen und dazugehörigen Bauteile durch Sand- oder Kugelstrahlen, (b) Reinigung der zu beschichtenden Flächen der Glasformen, Glasvorformen und dazugehörigen Bauteile, damit diese fett-, öl- und staubfrei sind, (c) Beschichten der Glasformen, Glasvorformen und dazugehörigen Bauteile mit einem Gleitlack nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 6 bis 10 durch Sprühauftrag mittels einer Sprühpistole bei einer Temperatur von 20 bis 80°C mit einer Schichtdicke von 5 bis 50 μm und (d) Trocknen des auf die Glasformen, Glasvorformen und dazugehörigen Bauteile aufgetragenen Gleitlacks bei Raumtemperatur.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichteten Glasformen, Glasvorformen und die dazugehörigen Bauteile eine Standzeit von mindestens 48 Stunden aufweisen.
Verwendung der beschichteten Glasformen, Glasvorformen und dazugehörigen Bauteile gemäß Anspruch 12 in Glasmaschinen.