DE1034793B - UEberziehen von Gegenstaenden aus thermoplastischen Massen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Anstrichmittel für Gegenstände aus solchen thermoplastischen Massen, die entweder aus 60 bis 9O°/o eines harzartigen Mischpolymerisates von Styrol und Acrylsäurenitril (mit 50 bis 90% Styrol und 50 bis 10% Acrylsäurenitril) und 40 bis 10% eines kautschukartigen Mischpolymerisates von Butadien und Acrylsäurenitril oder aus 60 bis 90% eines harzartigen Mischpolymerisates von Styrol und Butadien (mit 75 bis 95 % Styrol und 25 bis 5 % Butadien) und 40 bis 10% eines kautschukartigen Mischpolymerisates von Butadien und Styrol bestehen. Das erfindungsgemäß zu verwendende Anstrichmittel enthält ein harzartiges Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Trifluorchloräthylen als Bindemittel.

Bei der Herstellung von Gegenständen aus den oben angegebenen thermoplastischen Massen ist es oft notwendig, die Platten oder geformten Gegenstände mit schmückenden oder schützenden Überzügen zu versehen, oder diese Gegenstände werden vom Verbraucher in verschiedenen Farben gewünscht. Um die gefärbten Gegenstände herzustellen, mußten bisher in die thermoplastischen Massen selbst die Farbstoffe eingearbeitet werden, und da immer verschiedene Farben gewünscht wurden, war es notwendig, eine große Anzahl von gefärbten Massen vorrätig zu haben.

Um dieses Verfahren wirtschaftlich brauchbar zu machen, ist es erforderlich, die Platten oder Gegenstände aus diesen Massen in einer verhältnismäßig geringen Zahl von Grundfarben, beispielsweise zehn, herzustellen und die Gegenstände dann mit einem Lack zu versehen, der auf den farbigen Gegenstand aufgebracht wird und ihm die gewünschte zusätzliche Farbe gibt. Von diesem Lack wird verlangt, daß er fest an der thermoplastischen Masse haftet und auch gegen Witterungseinflüsse widerstandsfähig ist. Bisher ist in der Technik kein solcher Lack bekannt.

Ein anderes Problem, das bei den Gegenständen aus den obigen thermoplastischen Massen auftritt, ist die Phasentrennung an der Oberfläche, wenn die Gegenstände im Freien verwendet werden. Anscheinend ändern die Witterungseinflüsse im Freien den Kautschuk oder das Harz oder beide so, daß sie miteinander unverträglich werden und tatsächlich getrennte Phasen bilden. Durch diese Phasentrennung wird das Aussehen der Oberfläche des Gegenstandes außerordentlich ungünstig beeinflußt.

Es wurde schon versucht, die obenerwähnten Schwierigkeiten zu überwinden, indem die Oberfläche des Gegenstandes oder der Platte mit einem pigmentierten Überzug versehen wurde. Es zeigte sich jedoch, daß die im Handel erhältlichen Lacke und Überzugsmischungen für diesen Zweck vollkommen unbrauchbar waren. Die gewöhnlichen Lacke verhindern oder überdecken die Phasentrennung nicht, und bei der Verwendung im Freien bekommen sie ein schlechtes Aussehen und dunkeln nach.

überziehen von Gegenständen
aus thermoplastischen Massen

Anmelder:

United States Rubber Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. R. Poschenrieder,
Patentanwalt, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom lO.'September 1954

Lucian Phillip Dosmann, South Bend, Ind. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Zusätzlich blättern die üblichen Lacke unter den normalen Behanülungsbedingungen von dem überzogenen Gegenstand ab.

Diese obigen Nachteile werden alle mit dem erfindungsgemäßen Anstrichmittel vermieden, das eine kontinuierliche Schicht des harzartigen Mischpolymerisates aus Vinylchlorid und Trifluorchloräthylen auf den Gegenständen aus den obenerwähnten Massen bildet.

Erfindungsgemäß wird auf die Oberfläche des Gegenstandes aus der obenerwähnten thermoplastischen Masse ein Lack aufgebracht, der eine klare oder pigmentierte Lösung des harzartigen Mischpolymerisates aus Vinylchlorid und Trifluorchloräthylen in einem flüchtigen Lösungsmittel ist.

Dann wird das Lösungsmittel verdampft, um eine kontinuierliche Schicht des Mischpolymerisates auf der Oberfläche des Gegenstandes zu erhalten. Für manche Zwecke genügt eine einmalige Aufbringung des Lackes, die nur eine sehr dünne Schicht ergibt. Für andere Zwecke, z. B. wenn der überzogene Gegenstand mit heißem Wasser in Berührung kommen soll, ist vorzuziehen, den Lack mehrmals aufzutragen.

Es wurde festgestellt, daß besonders gute Ergebnisse erhalten werden, wenn mindestens für den als ersten Überzug dienenden Lack das Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Trifluorchloräthylen in einem solchen organischen Lösungsmittelgemisch gelöst wird, das zu einem größeren Teil Nichtlöser für die thermoplastische Masse des Grundmaterials und zu einem kleineren Teil echte Löser für einen Bestandteil oder besser für beide Bestandteile der thermoplastischen Harz-Kautschukmischung des Grundmaterials enthält.

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Zur Vereinfachung können selbstverständlich alle Über- jedoch gewöhnlich im Bereich von 10 bis 25 Gewichtszüge und nicht nur der erste mit einem solchen Lösungs- prozent.
mittelgemisch hergestellt werden. Wie schon erwähnt, kann der Lack klar oder pigmen-

Die Menge des das Grundmaterial anlösenden Bestand- tiert sein. Die Auswahl der Pigmente kann vollkommen teils in dem Lösungsmittelgemisch muß so groß sein, daß 5 dem Fachmann überlassen werden. Es ist jedoch folgendiese den Grundstoff zwar anlöst oder anquillt, jedoch des zu beachten: Das Vinylchlorid-Trifluorchloräthylennicht so groß sein, daß die Oberfläche des Grundmaterials Mischpolymerisat ist selbst gegen jede Farbänderung auch ungünstig beeinflußt wird. Ein solches Lösungsmittel- bei ultraviolettem Licht beständig. Durch seinen gemisch bedingt eine außerordentlich gute Adhäsion des Brechungsindex gibt es jedoch eine leicht gelbe Tönung, pigmentierten Films aus Vinylchlorid-Trifluorchloräthy- io wenn es als klarer Überzug über weißen thermoplastischen len-Mischpolymerisat an dem Grundmaterial. Es wurden Massen verwendet wird. Deshalb ist es für die Herstellung z. B. überraschend gute Ergebnisse erhalten, wenn als von weißen oder pastellfarbigen Schattierungen vorzu-Lösungsmittelgemisch für den Lack eine Mischung aus ziehen, den Lack mit Titandioxyd und bzw. oder dem 85 bis 96 Gewichtsprozent eines Nichtlösers für das gewünschten Farbpigment zu mischen. Je nach der Grundmaterial, jedoch guten Lösers für das Bindemittel, 15 Menge, der Qualität oder der Art der Pigmente in der z. B. Toluol, und 15 bis 4 °/₀ eines anderen Lösungsmittels Grundmasse beeinflussen diese die Wirkung der klaren verwendet wird, wobei das letztere entweder mindestens Überzüge. Thermoplastische Massen mit geringem das Harz oder die Kautschukbestandteile des Grund- Pigmentgehalt (2,5 bis 3 Teile pro 100 Teile Masse) werden materials löst und selbstverständlich außerdem ein gutes durch klare Überzüge nicht gegen Entfärbung geschützt. Lösungsmittel für das Bindemittel ist. Als Beispiele hier- 20 Diese klaren Überzüge schützen jedoch die Massen mit für seien genannt: Methyläthylketon oder Methyliso- hohem Pigmentgehalt, die sich bei der Verwendung im butylketon. Diese Mengenverhältnisse sind groß genug, Freien durch Ultraviolettalterung gewöhnlich entfärben, daß die Lackmischung das Grundmaterial angreift, und wenn auch nicht so schnell wie die Massen mit geringem geben eine gute Adhäsion, sie sind jedoch nicht so, daß Pigmentgehalt. Wenn klare Lacke verwendet werden, die Oberfläche des Grundmaterials erweicht wird. 35 soll deshalb der Pigmentgehalt der thermoplastischen

Es sei jedoch ausdrücklich festgestellt, daß es nicht Massen groß sein, d. h. 3,5 oder mehr Teile pro 100 Teile unbedingt nötig ist, einen Löser für das Grundmaterial zu Masse,
verwenden. Auch so lassen sich gute Ergebnisse erhalten. Das als Bindemittel verwendete Vinylchlorid-Trifiuor-

Das erfindungsgemäße Anstrichmittel kann, wie schon chloräthylen-Mischpolymerisat ist vollkommen beständig erwähnt, mit Pigmenten versetzt sein. Auf die Ober- 30 und reagiert nicht mit den Farbpigmenten. Vorzugsweise flächen der fertigen Gegenstände aus den oben angege- werden gefärbte Lacke hergestellt, indem das Mischpolybenen thermoplastischen Massen werden die Mittel nach merisat, das Lösungsmittel und das Farbpigment in einer den üblichen Methoden, wie Spritzen, Aufbringen mit Färb- oder Kugelmühle gemahlen werden. Als Pigmente Bürsten, Spachteln oder Walzen, aufgebracht. Es ist können verwendet werden Cadmiumpigmente (außer klar, daß der Lack den jeweils verwendeten Aufbringungs- 35 Cadmiumgelb), Ruß, Titandioxyd, Eisenpigmente aller verfahren angepaßt werden muß. Wenn ebene Platten Schattierungen und Chromgrün.

mit der thermoplastischen Mischung überzogen werden Die Menge des Pigments ist selbstvei ständlich absollen, ist es bequem, den Lack durch Spachteln oder hängig von der Farbintensität und von der Stärke des Walzen, z. B. mit Schafwollwalzen, aufzubringen. Wenn Glanzes, den der fertige Überzug geben soll. Wie schon es erforderlich ist, kann die Lackmischung auch auf die 40 oben erwähnt, ist es am bequemsten, die Menge des Platten oder Flächen aus thermoplastischem Material auf- Pigments in bezug auf das Mischpolymerisat in Volumengebracht werden, wenn diese aus dem Kalander, in Verhältnissen zu bestimmen. Ganz allgemein sind VoIuwelchem sie geformt wurden, kommen. Es ist oft sehr menverhältnisse von Pigmenten zum Mischpolymerisat vorteilhaft, den Lack auf dem Kalander aufzubringen, da von 0,15 zu 1 bis 0,4 zu 1 brauchbar. Diese Pigmentverdann die überzogene Platte als oberste gefärbte Platte 45 hältnisse gelten für jede Axt von Füllstoff und sind nicht verwendet werden kann, wenn mehrere Schichten aus der auf die Farbpigmente beschränkt. Bei Pigmenten mit thermoplastischen Masse unter Hitze und Druck zu hoher Farbstärke gibt ein Verhältnis von 0,16 zu 1 den dickeren Platten geformt werden sollen. Dies ist bedeu- besten Glanz und die beste Farbe. Bei ansteigendem tend billiger, als wenn die gesamte thermoplastische Verhältnis ergibt sich ein Verlust an Glanz, und der Masse pigmentiert werden muß, und es brauchen dann 50 Widerstand gegen Fleckigwerden durch Wasser und auch nicht so zahlreiche thermoplastische Massen in ver- Reinigung nimmt ab. Bei Pigmenten mit niedrigerer schiedenen Farben vorrätig zu sein. Auch verhindert Farbstärke geben höhere Verhältnisse die besten Ergebdieses Verfahren den sehr unangenehmen Farbwechsel, nisse.

der sonst auftritt, wenn der Kautschuk und das Harz bei Das Vinylchlorid-Trifluorchloräthylen-Mischpolymeri-

hohen Temperaturen gemischt werden, da die in dem 55 sat ist in allen üblichen Lacklösungsmitteln, wie Ketone, Lacküberzug aufgebrachten Farben nicht so starker aromatische Kohlenwasserstoffe und chlorierte Lösungs-

Hitze ausgesetzt werden. mittel, löslich. Es wurde festgestellt, daß die folgende

Die Konzentration des Vinylchlorid-Trifluorchlor- Lösungsmittelmischung schnell trocknende, nicht abäthylen-Mischpolymerisats im Lack ist gewöhnlich 5 bis laufende Überzüge ergibt, die gute Fließeigenschaften und 15°/₀. Bei pigmentierten Platten muß die Konzentration 60 gute Adhäsion an der Oberfläche der thermoplastischen selbstverständlich so sein, daß die Oberfläche des Grund- Masse haben, ohne daß diese dauernd erweicht wird:
materials nicht durchscheint. Es ist oft vorteilhaft, wenn Teile

die Konzentration des Pigments (bezogen auf Gewicht) Methylisobutylketon 12,0

etwas geringer als die Harzkonzentration ist, d. h., im all- Butvlacetat 18 0

gemeinen ist die Pigmentkonzentration von 5 bis 13 Ge- 65 ν Zi 43*0

wichtsprozent, bezogen auf den Lack. Es ist vorzuziehen, Toluol 270

die Mengen des Pigments und des Harzes volumenmäßig —

abzumessen, wie dies später erklärt wird. 100,0

Der Gehalt an Festbestandteilen des Lackes ist von Die Zugabe einer kleinen Menge Siliconöl, z. B.

dem angewendeten Überzugsverfahren abhängig, liegt 7° 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Mischpolymerisat,

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verbessert die Fließeigenschaften, besonders wenn SiIi- bis zur gleichen Menge wie das Mischpolymerisat vorconöl auch auf der Oberfläche der thermoplastischen handen sein können. Beispiele sind Alkyd- oder PolyMasse ist. esterharze, Acrylsäureesterpolymerisate und Siliconharze. Wenn die Oberfläche der thermoplastischen Masse mit Die Verwendung von Acrylsäureesterharzen ist besonders ölen, Wachsen, Fasern aus vorhergehenden Verfahren 5 vorteilhaft, da sie den Widerstand gegen Fett erhöhen, verunreinigt ist, ist es notwendig, sie vor dem Aufsprühen ohne den Widerstand gegen Wasser oder gegen Wittedes Lackes mit einem geeigneten Mittel wie Isopropyl- rungseinflüsse zu verringern.

alkohol zu waschen. Bei anderen Aufbringungsverfahren Zweckmäßig wird das Grundmaterial in ungefähr zehn

ist es nicht notwendig. Farben hei gestellt und dazu ungefähr hundert ver-

Ein hoher Gehalt von Ketonen in der Lösungsmittel- i° schieden gefärbte Lackmischungen, die ungefähr den mischung sollte vermieden werden, besonders bei Auf- zehn Grundfarben entsprechen und den fertigen Gegenbringungsverfahren, bei welchen eine Bewegung auf der ständen, die notwendige Vielzahl von Färbung ergeben. Oberfläche stattfindet, wie Bürsten, Walzen und Spach- Dadurch wird die Herstellung des Grundkörpers sehr verteln, um ein dauerndes Erweichen der Oberfläche zu einfacht, und es gibt bedeutend weniger Abfälle und verhindern. Geringere Konzentrationen von Ketonen 15 Lagerbestand.

sind jedoch sehr brauchbar, da sie die Adhäsion des Erfindungsgemäß können auch Zweifarbeffekte erhalten

Lackes auf der glatten Oberfläche der thermoplastischen werden, indem der pigmentierte Lack auf eine geprägte, Mischung verbessern. ebenfalls pigmentierte thermoplastische Masse gebracht

Ein matter Lack kann durch Zusatz von Zinkstearat wird und ein klarer Schutzlack auf die gesamte Oberfläche erhalten werden, z. B. 20 Teile Zinkstearat, bezogen auf 20 aufgebracht wird. Zum Beispiel kann ein brauner Lack das Gewicht des Mischpolymerisats. Die Menge kann aber auf ein hellgelbbraunes korbartiges Webmuster aufgezwischen 10 und 25 Teilen schwanken. Um das Zink- strichen werden und ein schützender klarer Lack auf das stearat gut in dem Lack zu verteilen, wird es in dem Ganze gespritzt werden.

aromatischen Kohlenwasserstoff der Lösungsmittel gelöst Wie schon erwähnt, sind die erfindungsgemäßen Über-

und diese Lösung dann mit dem Harz, dem restlichen 25 züge sehr widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse, Lösungsmittel und, wenn verwendet, Farbpigment gut und der Überzug schützt gegen Ausblühen, Verwitterung, verarbeitet. Fleckigwerden durch Wasser und Entfärben, wenn die

Das als Bindemittel verwendete Vinylchlorid-Trifluor- Gegenstände den Witterungseinflüssen längere Zeit auschloräthylen-Mischpolymerisat ist in der Fachwelt be- gesetzt werden, kannt. Es enthält fast immer 5 bis 95 °/₀ Vinvlchlorid und 30 -r · · ι

95 bis 5% Trifluorchloräthylen, im allgemeinen 30 bis -Beispiele

95% Vinylchlorid. Es kann durch Emulsionspolymeri- Es wird ein Lack folgender Zusammensetzung her-

sation hergestellt sein unter Verwendung eines Polymeri- gestellt:

sationskatalysators, vorzugsweise mit ansteigender Zu- Gewichtsteile

gäbe von Vinylchlorid. Im Handel ist es als weißes Pulver 35 Vinylchlorid-Trifluorchloräthylen-

erhältlich, das in einem Lösungsmittel leicht zu einem Mischpolymerisat (60:40) 200

Lack gelöst werden kann. Das in den folgenden Bei- Rotes Farbpigment 150

spielen verwendete, im Handel bezogene Vinylchlorid- Toluol 1600

Trifluorchloräthylen-Mischpolymerisat enthält 60%Vinyl- Methyläthylketon 100

chlorid und 40% Trifluorchloräthylen, ist thermo- 40

plastisch und in den üblichen Lacklösungsmitteln sehr Dieser Lack wurde auf die Oberfläche eines harten,

gut löslich. Dadurch ist es möglich, es in einem Lösungs- zähen, thermoplastischen Grundmaterials in Plattenform mittelsystem zu lösen, das allen üblichen Überzugs- und gespritzt. Das thermoplastische Grundmaterial war eine Trockenverfahren angepaßt werden kann. Es ist nicht Mischung aus 70 Teilen eines harzartigen Mischpolynotwendig, den Lacküberzug bei so hohen Temperaturen 45 merisats aus Styrol und Acrylsäurenitril, das 27 bis 28% zu trocknen, daß das harzartige Mischpolymerisat Acrylsäurenitril enthält, und aus 30 Teilen eines kauschmelzen könnte. tschukartigen Mischpolymerisats aus Butadien und Der Lack trocknet innerhalb von 20 Minuten bei Acrylsäurenitril, das ungefähr 62 % in Methyläthylketon Zimmertemperatur klebfrei. Nach Trocknen über Nacht unlösliches Gel und ungefähr 30% gebundenes Acrylwird die volle Härte erhalten. Um das Trocknen zu 50 säurenitril enthält. Die Masse enthielt außerdem kleine beschleunigen, kann Warmluft von etwa 66⁰C zirkuliert Mengen Pigment. Nach Verdampfen des Lacklösungswerden, ohne daß sich in dem Überzug Blasen bilden. mittels wurde ein Erzeugnis erhalten, das keine sichtbare Die physikalischen Eigenschaften des verwendeten Phasentrennung zeigte, nachdem es längere Zeit den Vinylchlorid-Trifluorchloräthylen-Mischpolymerisat sind: Witterungseinflüssen ausgesetzt war. Es kann sein, daß

Spezifisches Gewicht 1,74 bis 1,78 55 in der unter dem Überzug liegenden thermoplastischen

Relative Viscosität in l%iger Lösung in Masse eine Phasentrennung eingetreten war, aber sie

Cyclohexanon 1,5 konnte durch den Überzug nicht erkannt werden. Der

Rockwellhärte R 75 bis R 85 Lacküberzug hob sich von dem Grundkörper nicht ab und

Kaltbruchtemperatur,' ° C ............. 24 bis 20 behielt sein Aussehen auch, nachdem er lange Zeit Witte-

Alterung mit und ohne Witterungseinfluß ausgezeichnet ^6o rungsdnflüssen ausgesetzt war. Es hat sich gezeigt, daß Dielektrizitätskonstante Mischungen aus Styrol-Acrylsäurenitril-Mischpolymeri-

(24° C, 60 Perioden) 2,84 säten und kautschukartigen Butadien-Acrylsäurenitril-

Gleichstromwiderstand ' Mischpolymerisaten, die mit dem erfindungsgemäßen An-

(7O⁰C, 60 Perioden, Ohm/cm) 5 · 10¹* Strichmittel so überzogen sind, daß ungefähr 34 g Fest-

65 bestandteile auf den m.² kommen, im wesentlichen keine

Zusätzlich zu dem als Bindemittel verwendeten Vinyl- Entfärbung oder kein Fleckigwerden durch Wasser chlorid-Trifluorchloräthylen-Mischpolymerisat kann das zeigten, nachdem sie 500 Stunden in einem Bewitterungs-Anstrichmittel noch andere bindende oder filmbildende gerät geprüft wurden; die erfindungsgemäßen Überzüge Bestandteile haben, die mit dem obigen Mischpolymerisat sind also besonders für Verwendung im Freien ausgeverträglich sind und die in geringen Mengen ansteigend 70 zeichnet brauchbar.

Der Lack verhindert die Erosion an der Oberfläche und damit Ausblühen, die bei diesen thermoplastischen Massen unangenehme Eigenschaften sind.

Eine beschleunigte Prüfung, um die Geschwindigkeit der Entwicklung der Oberflächenerosion auf diesen thermoplastischen Massen zu bestimmen, besteht darin, daß Streifen der gewählten Mischung aus Kautschuk und Harz teilweise 5 Stunden in destilliertes Wasser von 77⁰C eingetaucht werden. Nach weniger als 1 stündigem Eintauchen werden die nicht überzogenen Streifen weiß, während die erfindungsgemäß überzogenen Streifen, die langer als 5 Stunden eingetaucht waren, eine merkbare Änderung nicht erkennen lassen.

Die Haftfestigkeit des erfindungsgemäßen Überzuges auf den thermoplastischen Massen wurde geprüft, indem zwei sich kreuzende Linien in den Überzug eingekratzt wurden. Dann wurde das Stück in Wasser mit einer Temperatur von 77° C eingetaucht, und es wurde geprüft, wie weit das Weißwerden von den eingekratzten Linien aus weitergegangen war.

Die Haftfestigkeit wurde dann nach 5 Stunden bestimmt, indem druckempfindliche Klebestreifen über die Linien der Probestücke geklebt wurden. Der Klebestreifen wird dann mit einem schnellen Ruck abgerissen. Die gleiche Prüfung kann verwendet werden, um auch ohne vorheriges Eintauchen in Wasser die Haftfestigkeit des Lackes an den thermoplastischen Massen zu bestimmen.

Bei diesen Prüfungen zeigten die erfindungsgemäßen Überzüge eine bemerkenswerte Haftfestigkeit.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung von Anstrichmitteln mit harzartigem Mischpolymerisat von Vinylchlorid und Trifluorchloräthylen als Bindemittel zum Überziehen von Gegenständen aus thermoplastischen Massen, die entweder aus 60 bis 90 % eines harzartigen Mischpolymerisates von Styrol und Acrylsäurenitril (mit 50 bis 90% Styrol und 50 bis 10% Acrylsäurenitril) und 40 bis 10% eines kautschukartigen Mischpolymerisates von Butadien und Acrylsäurenitril oder aus 60 bis 90% eines harzartigen Mischpolymerisates von Styrol und Butadien (mit 75 bis 95% Styrol und 25 bis 5% Butadien) und 40 bis 10% eines kautschukartigen Mischpolymerisates von Butadien und Styiolbestehen.

   © 809 578/444 7.58