DE1284005B

DE1284005B - überzugsmittel für das elektrostatische Aufbringen. Anfn: Ransburg Electro Coating Corp., Indianapolis, Ind. (V.St.A.)

Info

Publication number: DE1284005B
Application number: DE19601284005
Authority: DE
Inventors: Lester Laszlo Indianapolis Ind.' Spüler (V.St.A.)
Priority date: 1959-01-15
Filing date: 1960-01-14
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE1669292B2; DE1284005C2; US3112216A; DE1669292A1

Description

ί 284 005

Die vorliegende Erfindung betrifft Überzugsmittel von mittlerer Leitfähigkeit, ferner daß Harzlösungen

für das elektrostatische Aufbringen aus Lösungsmittel von höherer Dielektrizitätskonstante durch elektro-

und gegebenenfalls Pigment enthaltendem film- statische Mittel leichter zu versprühen waren als sehr

bildendem Material, die Zusatzstoffe enthalten, um unpolare Flüssigkeiten,

die elektrostatische Versprühbarkeit zu verbessern. 5 Die Forschungsarbeiten, die zu der vorliegenden

Erfindungsgemäß wird die Zusammensetzung der Erfindung führten, haben bestätigt, daß die elektrische

Farbe so gewählt, daß dieselbe wenigstens teilweise Leitfähigkeit und die Dielektrizitätskonstante einige

ionisierbare chemische Komplexe enthält, was unter der Faktoren sind, welche zu den Bedingungen, die

dem Einfluß eines Feldes elektrostatischer Kräfte eine die elektrostatische Versprühbarkeit bestimmen, in

geladene Komponente ergibt, deren elektrophore- io Beziehung stehen oder notwendige Folgen derselben

tische Beweglichkeit beschränkter ist als diejenige sind. So z. B. kann man den Farben viele Zusatzstoffe,

ihrer Gegenionen. Die Gegenwart dieser geladenen beispielsweise polare Lösungsmittel, hinzufügen, um

Teilchen modifiziert die gegenseitige Einwirkung ' die Kennzeichen des Farbkontinuums einzustellen;

zwischen der Farbmasse und einem elektrostatischen auf diese Weise kann die elektrostatische Versprüh-

Richtfeld, um ein wirksameres Verspritzen der Färb- 15 barkeit manchmal verbessert werden. In vielen Fällen

masse unter dem Einfluß der elektrostatischen Kräfte beeinträchtigen die zu verwendenden Zusatzstoffe die

herbeizuführen. Qualität des Farbfilms und die Kennwerte der aufge-

Die Erfindung verbessert die elektrostatische Ver- tragenen Farbe in verschiedener Weise, oder der Ansprühbarkeit von Farbmassen, welche früher nur teil, in welchem diese Zusatzstoffe verwendet werden schlecht versprüht werden konnten, was sich in der 20 müssen, um eine bedeutende Verbesserung der elektro-Bildung eines oder mehrerer übermäßig großer Färb- statischen Versprühbarkeit zu erreichen, ist ungebührklumpen, schmalen Spritzbändern oder in schlechtem lieh groß und übermäßig teuer.
»Umhüllen« zeigte; diese Ausdrücke werden nach- Der vorliegenden Erfindung zufolge besitzt eine stehend genauer definiert werden. Farbe mit einem gegebenen Gehalt an einem polaren

Weiterhin gestattet die vorliegende Erfindung das 25 Lösungsmittel, einschließlich ionisierbarer Komplexe wirksame elektrostatische Spritzen von Anstrichfarben nach den vorliegenden Lehren, eine sehr viel bessere und anderen Überzugsmassen bei höherer Viskosität, elektrostatische Versprühbarkeit im Vergleich zu der als sie gegenwärtig im Gewerbe für die elektrostatische gleichen Farbe ohne einen Gehalt an diesen Kom-Zerstäubung zur Anwendung gelangt, ja sogar bei plexen. Überdies erreicht man dabei auch schon mit höherer Viskosität, als sie normalerweise im Gewerbe 30 kleineren Anteilsmengen des polaren Lösungsmittels für die üblichen machanischen Spritzgeräte zulässig ist. eine Verbesserung der elektrostatischen Versprühbar-Gegenwärtig wird das elektrostatische Spritzen aus- keit.

geführt, indem man entweder die Farbe mechanisch Man hat im allgemeinen gefunden, daß die Arteines

zerstäubt und dann die zerstäubten Teilchen in einem zerkleinerten bzw. feinverteilten Stoffes, welcher als

elektrostatischen Feld aufträgt, um den Anteil der 35 Komponente in dem flüssigen Kontinuum der Farbe

Teilchen, der auf dem zu überziehenden Gegenstand dispergiert wird, selten einen Einfluß auf das elektro-

abgelagert wird, zu erhöhen, oder aber indem man die statische Spritzen ausübt. Wo Effekte zu beobachten

Farbe unter dem Einfluß eines elektrostatischen sind, verschlechtern sie eher die Spritzfähigkeit des

Feldes zerstäubt, worauf die Teilchen in dem gleichen flüssigen Kontinuums durch elektrostatische Mittel,

Feld auf dem zu überziehenden Gegenstand abge- 40 als daß sie es verbessern.

lagert werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich Überraschenderweise hat man der vorliegenden

insbesondere auf das letztere System. Erfindung zufolge festgestellt, daß ein einzigartiges

Beim elektrostatischen Farbspritzen, wie es gegen- Zusammenwirken zwischen den flüssigen Komponen-

wärtig in der Praxis ausgeführt wird, insbesondere, ten der Farbe und der dispergierten, feinverteilten

wenn die Farbe auch elektrostatisch zerstäubt wird, 45 Komponente der Farbe stattfindet, wobei elektro-

konnte man feststellen, daß eine Anzahl von Färb- statisch beeinflußte Komplexe gebildet werden, welche

massen, welche in großen Mengen verkauft werden, so verteilt sind, daß sie durch das ganze Volumen der

und zwar gewöhnliche Hausanstrichfarben und stark Farbe hindurch elektrische Diskontinuitäten oder ört-

pigmentierte Farben für Innendekoration, sich nicht liehe Stellen bilden, welche mit dem Zerstäubungs-

mit genügender Wirkung verspritzen lassen, um den 50 effekt eines elektrostatischen Feldes zusammenwirken

Anforderungen des Gewerbes zu entsprechen. und denselben vergrößern, wodurch das elektro-

Bei der bisherigen elektrostatischen Zerstäubung statische Spritzen verbessert wird,
verwendete man normalerweise eine niedrige Lösungs- Die erfindungsgemäßen Überzugsmittel für das viskosität von etwa 15 bis 30 Sekunden, gemessen in elektrostatische Aufbringen aus Lösungsmittel und einem Fordbecher Nr. 4 bei 25° C. Infolgedessen 55 gegebenenfalls Pigment enthaltendem filmbildendem mußte man große Anteilsmengen flüchtiger Streck- Material sind gekennzeichnet durch einen Anlagemittel verwenden, um das flüssige Medium der Farbe rungsprodukte bildende Zusatz aus
zu verdünnen. Anstrichfarben niedriger Viskosität

haben eine Neigung zum Verlaufen und zum Ablaufen, a) kolloiden Teilchen mit über 1000 Ä Durchmesser

wenn sie in der wünschenswert erhöhten Schichtdicke 60 aus sauren Tonen, Chelat- und Clathratverbin-

aufgetragen werden; daher beschränkt sich das übliche düngen und Aldehydkondensationsprodukten mit

Farbspritzen (und zwar sowohl das-mechanische als Phenol, Harnstoff, Melamin, Dicyandiamid und

auch das elektrostatische) auf die Erzeugung von Über- Benzoguanamin als mit Elektronendonatoren

zügen begrenzter Schichtdicke. Wasserstoff brückenbindungen ausbildende Stoffe

Es wurde früher bei einer begrenzten Anzahl von 65 und
flüssigen Stoffen beobachtet, daß Massen mit zu hoher

oder zu niedriger Leitfähigkeit durch elektrostatische b) Elektronendonatoren einer Gordy-Zahl von über

Mittel weniger gut zu zerstäuben waren als diejenigen 125 sowie einem Zusatz von

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c) wenigstens 3 °/_α, bezogen auf das Gesamtlösungs- katorfarben eine saure Reaktion zu zeigen, und zwar

mittel, polares Lösungsmittel einer DK. von entweder in. einem wäßrigen oder in einem nicht-

über 8 und einer Gordy-Zahl von unter 100, wäßrigen Medium, in welchem der Ton dispergiert ist.

Die Azidität, d. h. der Gehalt der verdrängbaren

wobei die kolloidalen Teilchen in einer Menge von 5 Protonen, wird gemessen durchjTitrieren von Gemischen

nicht mehr als 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das aus Ton und dem dispergierenden flüssigen Medium

Überzugsmittel, enthalten sind. mit Alkali in Gegenwart eines Indikators, wie z. B.

Die erfindungsgemäßen Zusätze schließen Korn- Kristallviolett.

plexe ein, die in dem Farbkontinuum ionisieren, zum Außer den obenerwähnten sauren Tonen kann man mindesten bei Anlegen eines elektrostatischen Rieht- io auch noch andere feinverteilte Stoffe verwenden, potentials, um große geladene Teilchen von begrenzter welche eine Valenz zur Wasserstoffbindung mit elektrophoretischer Beweglichkeit mit einer Vielzahl Elektronendonatoren haben. Dazu gehören Chelatvon Ladungen eines Vorzeichens je Teilchen zu be- und Clathratverbindungen mit mehrwertigen Metallen, kommen, ferner kleinere neutralisierende Gegenionen beispielsweise Titanchelate, wie das Triäthanolaminvon entgegengesetzter Ladung und einer Valenz von 15 titanat, oder Clathratkomplexe, erzeugt durch die in der Regel unter 4, welche — wenigstens teilweise — Reaktion zwischen Harnstoff und pflanzlichen Fettin dem flüssigen Kontinuum in der Nähe der größeren, säuren. Ebenso können Harzkomponenten von hohem entgegengesetzt geladenen Teilchen verteilt sind. Die Molekulargewicht, welche kolloidale Mizellen bilden Erfindung richtet sich in erster Linie auf Massen, und zur Wasserstoffbindung fähig sind, verwendet welche durch elektrostatische Mittel sowohl bei ge- 20 werden. Dazu gehören Aldehydkondensationsprowöhnlicher als auch bei höherer Viskosität schlecht zu dukte mit Phenol, Harnstoff, Melamin, Dicyandiamid verspritzen sind, also hauptsächlich auf Massen, bei und Benzoguanamin, welche mit trocknenden Ölen welchen die filmbildende Komponente eine Dielektri- gekocht werden, so daß sie in dem Farbmedium nur zitätskonstante von unter 10, insbesondere unter 7, hat, teilweise löslich sind und in der Farbe kolloidale Fragda dieseMassenbesonders vorteilhaftverändertwerden. 25 mente oder Mizellen ergeben.
Das elektrostatische Richtfeld wirkt sowohl auf die _.
trägen als auch auf die beweglichen geladenen Teilchen ^{Die zweite} Komponente
und erzeugt dabei zwischen denselben örtliche Span- Die zweite Komponente bindet sich mit den die nungen bzw. Beanspruchungen, wodurch Teile des erste Komponente bildenden kolloidalen Teilchen flüssigen Kontinuums physikalisch an eine in dem 30 mittels einer Wasserstoffbindung, wobei die zweite letzteren dispergierte, feinverteilte Komponente ge- Komponente das Elektronenpaar hergibt, welches zu bunden werden. Auf diese Weise wird die Wirkung des der Brücke erforderlich ist.

elektrostatischen Feldes konzentriert und die elektro- Diese Fähigkeit verschiedener Komponenten ist

statische Zerstäubung gefördert. von W. G 0 r d y u. a. gemessen worden (s. J. Chem.

_n. „ 35 Physics, Bd. 9, S. 207 bis 214). G 0 r d y verglich die

uie erste Komponente Wasserstoff bindungs-Aufnahmefähigkeit verschiedener

Diese erste Komponente besteht aus kolloidalen Stoffe mit Bezug auf Methanol in Benzollösung durch

Teilchen oder Mizellen mit einem Durchmesser von Beobachtung des Grades der Störung der gewöhnlichen

mindestens etwa 1000 Ä, welche in dem Farbkonti- Schwingungsfrequenz der O-D-Bindung von CH₃OD,

nuum dispergiert sind. 40 wenn Benzol als das Lösungsmittel durch das andere

Da die Anlagerung an die zweite Komponente durch zu bewertende Material ersetzt wurde. (An Stelle von Wasserstoff bindung erfolgt, muß die feinverteilte CH₃OH wurde ein Methanol mit schwerem Wasser-Komponente eine genügend große Anzahl von Wasser- stoff — CH₃OD — verwendet, weil die O-D-Bindung Stoffatomen besitzen. Die bevorzugten kolloidalen zur spektroskopischen Isolierung zweckmäßiger ist als Teilchen des betreffenden Typs fallen unter die Klasse 45 die O-H-Bindung, welche zu Verwechselungen mit der sauren Tone vom Typ des Montmorillonits. Ganz vorhandenen, nicht hierher gehörigen Wasserstoffallgemein gesprochen handelt es sich bei diesen sauren atomen führen kann.) G ο r d y stellte eine Lösung Tonen um feinverteilte Stoffe, welche Hydroxyde von 1 Mol Methanol in 1000 ml Benzol her, um im amphoterer Metalle, z. B. Aluminium, Silicium oder Infrarotspektrum eine Bezugsspitze der Wellenlänge Eisen, enthalten. Der Farbmasse kann man einen oder 50 zu bekommen. Wurde das Benzol durch andere mehrere dieser sauren Tone hinzusetzen, um das Flüssigkeiten von größerer Wasserstoffaufnahme-Dispergieren der Pigmentteilchen zu unterstützen, ins- fähigkeit (bzw. größerer Elektronenabgabe) ersetzt, besondere dann, wenn sich in der Zusammensetzung dann verschob sich die Wellenlängenspitze nach einer der Anstrichfarbe solche Pigmente, wie Titandioxyd niedrigeren Frequenz (bzw. einer größeren Wellenoder Eisenoxyd, in großer Menge befinden. 55 länge), als sie für die Benzollösung kennzeichnend war.

Die bevorzugten sauren Tone sind diejenigen, welche Man konnte feststellen, daß die Änderung in der verhältnismäßig hohe Basenaustauscheigenschaften Frequenz, ausgedrückt als Av in reziproken Zentizeigen. Dazu gehören die Montmorillonite, wie Na- metern, ein empfindlicheres Maß war als die meisten trium-, Kalium-, Lithium- und andere Bentonite, bei- anderen Methoden der Bewertung der Wasserstoffspielsweise Wyomingbentonit, Magnesiumbentonit und 60 bindungsauf nahmefähigkeit der Stoffe für das Deu-Saponit. Andere hierher gehörige Tone sind Mon- teriumatom in der Bezugsverbindung Deutero—Metronit, Attapulgit, Mit, Zeolithe und Fullererden. thanol.

Die Basenaustauscheigenschaften der verschiedenen Nach dieser Gordy-Skala zeigen die starken wasser-

Tone, wie sie oben angeführt wurden, belaufen sich stoff bindenden Stoffe, welche gemäß der vorliegenden

auf etwa 15 bis zu etwa 100 Milliäquivalenten aus- 65 Erfindung als die zweite Komponente verwendet

tauschbarer Ionen je 100 g Ton. werden, eine Zunahme der Wellenzahl, ausgedrückt in

Die erwähnten sauren Tone enthalten verdrängbare reziproken Zentimetern, von mehr als 125, vorzugs-

Protonen in genügend großer Anzahl, um mit Indi- weise über 200. Zu den bevorzugten stark wasserstoff-

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bindenden Stoffen, welche unter diese Definition geladenen Teilchen an der Oberfläche Ladungen eines fallen, gehören diequaternärenAmmoniumhydroxyde, Vorzeichens und werden umgeben von beweglichen wie Dimethyldioctadecylammoniumhydroxyd, Amine, Teilchen entgegengesetzten Zeichens, wodurch es zu wie Octadecylamin, sowie Oximverbindungen, wie einer sogenannten »Doppelschicht« kommt. Äthylmethylketoxim, Acetoxim, 2-Butanonoxim, Tri- 5 Die polaren Stoffe, welche der Erfindung gemäß als methoxyboroxim, Dimethylglyoxim und a-Picolin. die dritte Komponente verwendet werden, sollen eine Die primären Amine werden bevorzugt, obwohl die Dielektrizitätskonstante von über etwa 8 haben, vorsekundären und die tertiären Amine sowie die Hy- zugsweise eine solche von 20 bis 40. droxylamine, beispielsweise Octadecylhydroxylamin, Da die Anlagerung zwischen der ersten und der

wenn auch mit weniger Wirksamkeit, ebenfalls ver- io zweiten Komponente infolge einer Wasserstoff brückenwendet werden können. Auch Amide, wie Octadecyl- bindung erfolgt, ist es wesentlich, daß die Fähigkeit amid, können verwendet werden. Polyamine, wie die der dritten Komponente zu einer solchen Bindung aliphatischen Diaminderivate von Talgfetten, sowie geringer ist als diejenige der zweiten Komponente, Polyamide, beispielsweise die Reaktionsprodukte zwei- angezeigt durch eine Gordy-Zahl von unter 100, vorbasischer Fettsäuren mit aliphatischen Diaminen, sind 15 zugsweise unter 50. Der Grund dafür ist leicht einzuebenfalls verwendbar. sehen, wenn man in Erwägung zieht, daß die Funktion

Ferner können als die zweite Komponente ali- der dritten Komponente in der Erleichterung der phatische, cyclische, aromatische und heterocyclische Dissoziation des zwischen der ersten und der zweiten Amine und Polyamine sowie quaternäre Ammo- Komponente gebildeten Komplexes in entgegengesetzt niumverbindungen verwendet werden; dazu gehören 20 geladene Ionen und nicht in dem Verdrängen bzw. Octadecylamin, Cyclohexylamin, Octylphenylamin, Abdrängen der zweiten Komponente von der ersten Pyrrol, Tetraäthylenpentamin und Octadecylammo- durch die dritte Komponente beruht, niumchlorid. Es ist auch deshalb vorzuziehen, eine dritte Kom-

Verbindungen mit einem Molekulargewicht von ponente mit einer Gordy-Zahl von unter 100, vorzugsüber 300 werden bevorzugt. 25 weise unter 50, zu verwenden, weil solche Stoffe weniger

Infolge der Wechselwirkung zwischen den kolloida- dazu neigen, sich selbst aneinanderzulagern oder sich len Teilchen der ersten Komponente, welche die an andere Komponenten, z. B. an solche eines Lö-Wasserstoffionen beistellt, und der starken wasser- sungsmittels im Überzugsmittel, anzulagern. Zu den stoffbindenden zweiten Komponente lagern sich diese polaren Lösungsmitteln der dritten Komponente geKomponenten aneinander an. Die Reaktion ist er- 30 hören Nitroparaffine, Ester, wie z. B. Butylacetat, und kannt als eine Säure-Basen-Kombination zwischen Ketone. Typische bevorzugte Lösungsmittel, welche Proton-Donator und -Akzeptor bzw. zwischen Elek- gemäß der vorliegenden Erfindung bei niedriger Kontron-Donator und -Akzeptor. Der resultierende Korn- zentration eines polaren Lösungsmittels gut arbeiten, plex kann ionisiert werden oder nicht. sind Acetylaceton, Methyläthylketon, Nitroparaffine,

Das Anlagerungsprodukt aus der ersten und der 35 wie Nitromethan und Nitropropan, monomeres Acrylzweiten Komponente kann an Ort und Stelle oder nitril sowie Acetonitril, auch schon vorher erzeugt werden. So z. B. können At^-I

die sauren Tone als typisch für die erste Komponente Anteiismengen

mit basischen »Onium«-Verbindungen, welche Isologe Der Anteil der Komponenten, die sich aneinander-

von Ammonium sind, umgesetzt werden. Phospho- 40 binden, um ladungskonzentrierte Komplexe zu bilden, nium-, Arsonium-, Stibonium-, Oxonium-, Sulfonium-, kann erheblich schwanken. Man zieht vor, möglichst Selenonium-, Stannonium- und Jodoniumverbindun- wenig von diesen Komponenten zu verwenden, um die gen in der Form basischer Salze vom Typ des Octyl- Veränderung der grundlegenden Eigenschaften des zu phosphoniumjodids und freier Salze vom Typ des verbessernden Überzugsmittels auf ein Mindestmaß Octylphosphoniums können mit sauren Tonen umge- 45 zu beschränken.

setzt werden, um Komplexe zu bilden, welche gemäß Die kolloidalen Teilchen, insbesondere die sauren

der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Tone, sind in einer Menge von nicht über 10%, auf

das Gewicht des Überzugsmittels bezogen, vertreten. Die dritte Komponente _{Das Gewicht der} Farbmasse besteht möglichst zu

Die dritte Komponente ist ein polares Material von 50 weniger als 2%, vorzugsweise zu etwa 1 %, aus saurem hoher Dielektrizitätskonstante, welches in dem Über- Ton. Mindestens muß jedoch etwa 0,1 °/o des Gewichtes zugsmittel aufgelöst wird und die Funktion hat, die des Überzugsmittels aus dem sauren Ton bestehen, Dissoziation des zwischen den ersten beiden Kompo- um eine angemessene Anzahl ionisierbarer Komplexe nenten gebildeten Komplexes in Ionen zu erleichtern, zu bekommen.

ohne die zwischen diesen beiden Komponenten be- 55 Die zweite Komponente kann in einer Menge von stehende Verbindung zu unterbrechen. Die dritte 0,1 bis 5%, auf das Gewicht der Überzugsmittel beKomponente hat ferner den Zweck, ein flüssiges Me- zogen, vertreten sein. Man verwendet möglichst einen dium von hoher Dielektrizitätskonstante in der Nähe Gewichtsanteil von 1 % der zweiten Komponente, da der großen geladenen Teilchen gleichen Vorzeichens, dieser normalerweise für die Zwecke der Erfindung welche durch die erwähnte Dissoziation gebildet 60 ausreicht. Vorzugsweise soll der Anteil der zweiten werden, herzugeben. Das ermöglicht den elektrischen Komponente nicht um mehr als 50% die Menge Kräften eine wechselseitige Einwirkung zwischen überschreiten, welche stöchiometrisch aus der Basendiesen geladenen Teilchen beschränkter elektrophore- austauschgeschwindigkeit der ersten Komponente ertischer Beweglichkeit und ihren entgegengesetzt ge- mittelt wird; dabei wird die Gesamtzahl der Wasserladenen Gegenionen, welche durch elektrische An- €5 Stoffbindungen gemessen, welche zwischen der Mnziehungskräfte in weitem Maße auf die Teile des verteilten ersten Komponente und einem stöchiome-Überzugsmittels neben den großen geladenen Teilchen trischen Überschuß der zweiten Komponente gebildet begrenzt sind. Auf diese Weise erhalten die großen werden können.

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Die dritte Komponente muß in dem flüssigen 284 mm² hat. Das vertikal aufgestellte Rohr wird mit

Medium des Antriebsmittels aufgelöst werden, und dem Überzugsmittel zu einer Säule von 19 mm Durch-

zwar in einer Menge, die ausreicht, um eine wenigstens messer und 44,45 mm Höhe gefüllt, worauf man an

teilweise Ionisierung des aus den ersten beiden Korn- dasselbe ein Wechselstrompotential von 2 Kilovolt bei

ponenten gebildeten Komplexes herbeizuführen. Ein 5 einer Frequenz von 1000 Hz legt. Die Leitfähigkeit

Anteil von wenigstens etwa 3 °/₀, auf das Gewicht des der Farbe wird gemessen durch Beobachtung des

Überzugsmittels bezogen, ist erforderlich. Vorzugs- durch die Farbsäule fließenden Wechselstroms in

weise muß diese Flüssigkeit ein Lösungsmittel für die Mikroampere,
farbfilmbildenden harzigen Bestandteile der Farbe

sein. Möglichst sollte die polare organische Flüssigkeit io Die neuartigen physikalischen Vorgänge
in einer Menge von mindestens 300 °/₀, auf das Gesamtgewicht der ersten beiden Komponenten bezogen, ver- Bei dem üblichen mechanischen Spritzen mit Handtreten sein. Spritzgeräten verwendet man im allgemeinen Flüssig-

Von dem polaren Lösungsmittel können bis zu keiten mit Viskositäten von 18 bis 25 Sekunden oder etwa 25 Gewichtsprozent vorhanden sein, aber selbst 15 höchstens bis zu 30 Sekunden, gemessen in einem bei den weniger bevorzugten Lösungsmitteln mit einer Fordbecher Nr. 4 bei Zimmertemperatur, denn nur Gordy-Zahl um 90 ist ein Anteil von 10 bis 15 Ge- bei diesen dünnflüssigen Flüssigkeiten ist die kinewichtsprozent für den Erfindungszweck noch reichlich. tische Energie für die Viskosität des ausgestoßenen Bei Verwendung der bevorzugten Stoffe, die durch eine Stroms genügend groß, um denselben in angemessener Gordy-Zahl von unter 50 gekennzeichnet sind, sollte 20 Weise zu zerteilen. In seltenen Fällen sind auch schon man vorzugsweise nicht mehr als 8 Gewichtsprozent Farben mit Viskositäten bis zu 60 Sekunden mechaverwenden. Je größer Polarität und Dielektrizitäts- nisch verspritzt worden, aber die übliche beim Spritzen konstante sind und je niedriger die Gordy-Zahl der angewandte Viskosität ist viel niedriger als angegeben dritten Komponente ist, desto weniger ist von der trotz der offensichtlichen Vorteile, die mit der Verletzteren erforderlich, um eine wirksame Verbesserung 25 Wendung einer maximal zulässigen Lösungsviskosität der elektrostatischen Zerstäubung herbeizuführen. verbunden sind. Wenn die Farblösungen übermäßig . . zähflüssig sind, bilden sich beim Spritzen übermäßig Leitfähigkeit _große χ^^ _oder Klumpen von Farbe; bei Harzen

Das Überzugsmittel muß einen elektrischen Strom hoher Kohäsion kann sich daraus eine »Spinngewebsleiten, was es mit Hilfe beweglicher Ionen tut. Es 30 bildung« ergeben. Die Lösungen müssen also, um verbesitzt also eine Leitfähigkeit, welche zu messen ist, spritzt werden zu können, zunächst dünnflüssiger ganz gleich, ob es sich um Wechselstrom oder um gemacht werden, wodurch aber die Wirtschaftlichkeit Gleichstrom handelt. Für die Erfindung hat die mit Bezug auf das verwendete Lösungsmittel herab-Leitfähigkeit für Gleichstrom größere Bedeutung, weil gesetzt wird; nur dünne Farbfilme können ohne Verdie geladenen Teilchen nach der Erfindung durch den 35 laufen oder Ablaufen erzeugt werden.
Gleichstrom so verschoben werden, daß sie den Strom Die vorliegende Erfindung erreicht eine zufrieden-

durch das Farbmedium hindurch übertragen, wohin- stellende Zerstäubung bei einer höheren Lösungsvisgegen diese geladenen Teilchen wenig oder gar keine kosität, als sie bisher beim elektrostatischen Farb-Leitfähigkeit für Wechselstrom zeigen, welcher keine spritzen in gewerblichem Maßstab verwendet wurde. Richtwirkung hat. Dagegen wird der Wechselstrom 40 Der Erfindung zufolge ist das polare Lösungsmittel in erster Linie mittels der beweglichen Ionen, welche im Kontinuum der Farbe ungleichmäßig verteilt, im ganzen Farbkontinuum gleichmäßig verteilt sind, wobei die höchsten Ebenen der mikroskopischen übertragen. Konzentrationsgradienten um die geladenen kollo-

Die Leitfähigkeit für Gleichstrom wird gemessen, idalen Teilchen gelegen sind, welch letztere aus der indem man an das Überzugsmittel in einer Säule von 45 Dissoziation der Komplexe resultieren. Bei Anlegen 9,525 mm Durchmesser und rund 305 mm Höhe unter eines elektrostatischen Richtfeldes schaffen die großen Verwendung von Messingelektroden mit einer Ober- unbeweglichen geladenen Teilchen einen Zustand, wo fläche von rund 71 mm² ein Gleichstrompotential die Ladungsdichte eines Vorzeichens an einem Teilchen von 100 Kilovolt legt und die durch die Säule fließende hoch ist und das Teilchen mit einer Vielzahl gleicher Stromstärke in Mikroampere bestimmt. 50 Ladungen sich nur langsam auf eine Elektrode zu

Die Leitfähigkeit für Gleichstrom wird dabei im bewegen kann, während die kleinen und diffusen entwesentlichen unmittelbar nach Anlegen der Test- gegengesetzten Ladungen freier beweglich sind, aber spannung gemessen. Das steht in Übereinstimmung hierbei verzögert werden durch ihre Anziehung an den mit der Praxis des elektrostatischen Spritzens, wobei feinverteilten Kern entgegengesetzter Ladung. Man der Farbfilm dauernd erneuert wird, so daß in der 55 nimmt an, daß in dem dünnflüssigen Medium infolge Praxis keine Gelegenheit für eine ausgedehnte Be- des auf die Doppelschicht in der Nähe der geladenen wegung und die elektrophoretische Ablagerung von kolloidalen Teilchen wirkenden elektrischen Richt-Komplexen begrenzter Beweglichkeit gegeben ist. feldes Spannungen entstehen. Die Trennung der fein-

Überzugsmittel, welche erfindungsgemäß ladungs- verteilten Ladung von ihrem Schwarm von Gegenkonzentrierende Komplexe enthalten, müssen Vorzugs- 60 ionen wird erhöht, wenn die Dielektrizitätskonstante weise eine Leitfähigkeit für Gleichstrom, wie vor- des Kontinuums für irgendein beträchtliches Volumen stehend angegeben gemessen, von mindestens 5 Mikro- um den feinverteilten Ladungsträger herum hoch ist. ampere besitzen. Diese Faktoren können sich bis zu einem gewissen

Die Leitfähigkeit für Wechselstrom wird bestimmt Maße in den Messungen der Leitfähigkeit oder der unter Verwendung eines Polyäthylenrohres von rund 65 Dielektrizitätskonstante der Farbe widerspiegeln. In-62 mm Länge und einem Innendurchmesser von folge dieser elektrischen Beanspruchung kann sich 19,05 mm, mit einem Paar von Messingelektroden an das dünnflüssige Material in unmittelbarer Nähe des jedem Ende, von denen jede eine Oberfläche von rund Komplexes versteifen, was zu einer örtlichen Zunahme

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der Viskosität führt, die man als zwangläufigen elektro- führt zu einer Ersparnis an Lösungsmittel und ebenso

viskosen Effekt bezeichnen kann. zu der Erzeugung dickerer Filme infolge der geringeren

Die elektrostatischen Vorschubkräfte werden also Neigung der viskoseren Farben zum Verlaufen und

in den hochviskosen Bereichen konzentriert, wobei Ablaufen. Da die Fäden wirksam zerteilt werden,

dieser Vorschub anfänglich einen höheren Widerstand 5 können auch Harze, welche vorher nicht in praktischen

findet. Die Vorschubkräfte müssen sich also aufbauen, Konzentrationen verspritzt werden konnten, nunmehr

um einen kräftigeren Vorschub zu ergeben, wodurch in wirtschaftlicher Weise und ohne die Bildung von

man Flüssigkeitsfäden feineren Durchmessers erhält, »Spinngeweben« verspritzt werden, welche ein mit höherer Geschwindigkeit fließendes

Fluidum enthalten können. Bei einem kritischen io Dj_e Zusammensetzung der Farben Gleichgewicht zwischen Fadendurchmesser, Geschwindigkeit und Oberflächenladung hört die Strömung des Die Erfindung umfaßt verschiedene Typen von Fluidums im Faden auf laminar zu sein und wird Überzugsmassen. So z. B. können die üblichen überturbulent, was zum Zerstäuben der Fäden beiträgt, zugsmittel auf der Grundlage lösungsmittelfreier, Die Bruchstücke der Fäden vermindern ihre Ober- 15 gelöster oder dispergierter Bindemittel, ferner des fläche, indem sie sich zu Kugeln von Minimalvolumen Plastisol- oder Organosoltyps zur Herstellung von luftzusammenziehen. Die Gegenwart der geladenen Teil- trocknenden und einzubrennenden Überzügen der chen fördert die Entwickelung der Fäden, in denen vorliegenden Erfindung zufolge modifiziert werden, diese Bruchstückbildung erfolgt, in solcher Weise, daß um die Spritzfähigkeit durch elektrostatische Kräfte eine optimale Zerstäubung zustande kommt. 20 zu verbessern.

Der von den anfänglichen Vorschubkräften ge- In die Beispiele sind sehr verschiedene typische Anbildete Flüssigkeitsfaden enthält die elektrisch ge- Strichfarben und sonstige Überzugsmassen aufgeladenen Teilchen, und diese letzteren können nun auf nommen worden, welche gemäß der vorliegenden Ersekundäre mechanische und elektrische Vortriebs- findung modifiziert werden können, um die elektrokräfte ansprechen, welche verschiedene Richtungen 25 statische Spritzfähigkeit zu verbessern, haben können, weil ja die physikalische Ausrichtung
der geladenen Teilchen gestört worden sein kann, als Bewertung des elektrostatischen Farbspritzens

diese Teilchen in den Faden hineingezogen worden Diese Bewertung ist keine einfache Aufgabe. Ein sind. Da sich nun der Faden von der Vorderkante Grund dafür ist der, daß Zerstäubung und Ablagerung des geladenen Farbfilms aus erstreckt, können Teile 30 nicht voneinander getrennt und unabhängig voneindavon beschleunigt und andere Teile seitlich abgelenkt ander gemessen werden können. Die Bemühungen, werden, so daß der Faden zwischen den Teilen, auf ein einfaches Maß zu finden, welches in direkter und welche die sekundären Vortriebskräfte einwirken, um- genauer Beziehung zu der Wertziffer einer Farbe für hergepeitscht und dünner wird. Die physikalischen das elektrostatische Spritzen steht, blieben ohne ErErgebnisse des sekundären Vortriebes sind zu be- 35 folg. Andererseits, konnte man mehrere Faktoren festobachten. Bei der üblichen elektrostatischen Zers stellen, die sowohl für die Zerstäubung als auch für stäubung sieht man leicht, daß die gebildeten Fäden die Ablagerung von Bedeutung sind, geradlinig sind, was die Abwesenheit punktförmigen I_n Beziehung zu der Zerstäubung steht hauptsäch-Vortriebes und seitlicher Abstoßung beweist. lieh der durchschnittliche Durchmesser der erzeugten

Wellenförmige oder gekräuselte Fäden können ge- 40 Teilchen. Dieser Durchmesser wird bestimmt durch

maß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, Photographieren der fliegenden Teilchen und Messen

wenn die elektrischen Ladungen genügend konzen- des Durchmessers einer Anzahl solcher Teilchen, um

triert sind. Die vielen Punkte von Fadenvorsprüngen einen Durchschnitt zu erhalten. Im allgemeinen kann

und seitlicher Abstoßung sind leicht zu beobachten, man sagen, daß je feiner die Teilchen sind, desto besser

wenn die Fäden photographiert werden, ebenso die 43 die elektrostatische Gesamtspritzfähigkeit sein wird,

dabei erreichte feine Zerstäubung. Wenn auch wellen- " Jedoch auch die Ablagerung der Teilchen ist von

förmige oder gekräuselte Fäden für die vorliegende Wichtigkeit. Der Teilchendurchmesser allein gibt je-

Erfindung nicht wesentlich sind, so sind sie doch ge- doch keine genügend genaue Bewertungsgrundlage für

wohnlich vorhanden, wenn die bevorzugten erfindungs- das Urteil erfahrener Beobachter,

gemäßen Farbmassen elektrostatisch verspritzt werden. 50 Die ausgeschleuderten Teilchen müssen sich bei

Der elektrostatische Spritzmechanismus bei den ihrer Bewegung zu dem geerdeten Ziel ausbreiten, um Überzugsmitteln nach der Erfindung führt zu vielen ein Band zu bilden. Bei Verwendung eines glockenbedeutenden und wertvollen Ergebnissen. Die elektro- förmigen Spritzkopfes ist das Band im Querschnitt statische Zerstäubung wird verbessert, wodurch man kreis- oder kreisringförmig und kann an der Breite schlecht verspritzbare Farben gut und an und für sich 55 längs eines Kreissegments gemessen werden. Im allgebereits verspritzbare Farben noch besser verspritzen meinen wird die elektrostatische Gesamtspritzfähigkeit kann. Es können Farben von höherer Viskosität ver- um so besser sein, je breiter das Band ist. Aber auch spritzt werden, und Bindemittel, die früher Schwierig- das ist kein ausreichendes Kriterium für das Urteil der keiten verursachten, sind besser zu handhaben. Eine Fachleute.

höhere Belastung mit Pigmenten ist zulässig. Die 60 Ein wichtiges Kennzeichen des elektrostatischen

feinere Teilchengröße führt zu gleichmäßigeren Farbr Farbspritzens ist die Fähigkeit der Teilchen, abgelenkt

ablagerungen und erhöhtem Umgriff, d. h. die Fähig- zu werden und sich dennoch auf dem Objekt abzu-

keit der geladenen Teilchen, sich um den zu über- lagern, trotzdem die anfängliche Bahn der Teilchen so

ziehenden Gegenstand herum zu bewegen und auch beschaffen ist, daß dieselben eigentlich ihr Ziel ver-

die Rückseite desselben zu bedecken. Auch zäh- 65 fehlen müßten. Dieses verbesserte Ablagern wird in

flüssigere Lösungen können verspritzt werden (bis zu ausgedehntem Maße bewiesen durch die Tatsache, daß

einer Viskosität von etwa 60 bis 120 Sekunden, ge- einige der Teilchen, welche am Ziel vorbeigehen, um

messen in einem Fordbecher Nr. 4 bei 25⁰C); das dasselbe herum abgelenkt werden und sich nun an der

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Rückseite des Objekts absetzen. Diese Eigenschaft, Spritzkopf nur eine Seite freigibt, während der andere

welche als Umgriff bezeichnet wird, ist von besonderem in einer Öffnung angeordnet ist, welche die Teilchen

Wert beim Farbspritzen von solchen Gegenständen hindurchläßt, wobei sich die Teilchen um den Streifen

wie z. B. Stuhlbeinen und Drahtzäunen. Ein Maß für herumbewegen, um sich auf der Rückseite desselben den Umgriff kann man erhalten, wenn man an dem 5 abzulagern. Der Überzug der Streifen wird dann in

Spritzkopf bei genau geregelter Geschwindigkeit zwei geeigneter Weise eingebrannt, worauf das Umgreifen

gleiche Streifen vorbeiführt, von denen der eine dem nach der folgenden Formel berechnet wird:

.„. „, Gewicht des Überzugs auf der Rückseite ...

Umgriff in °/₀ = 100.

Gewicht des Überzugs auf der Vorderseite

Im allgemeinen kann man sagen, daß je höher der Man hat festgestellt, daß man eine ausgezeichnete

Umgriff ist, desto besser die elektrostatische Gesamt- Bewertungsunterlage für die Fachleute bekommt,

spritzfähigkeit sein wird, jedoch ist auch das noch kein 15 wenn alle drei der oben besprochenen Faktoren zu

genügend zuverlässiges Kriterium für die Bewertung einer einzigen Kennzahl vereinigt werden, und zwar

durch die Fachleute. nach der folgenden Formel:

Bandbreite (cm)· Umgriff (7o)

Teilchengröße (Durchmesser in Tausendstel Zentimeter)

Eine Diskussion dieser Formel zeigt, daß die Kenn- tierende Grundfarbe wurde mit den anderen Bestandzahl sowohl bei einer Zunahme der Bandbreite oder teilen der obigen Formel auf Spritzkonsistenz verdes Umgriffs als auch bei einer Abnahme der Teilchen- 25 dünnt.

größe zunehmen bzw. größer werden muß. Die Kenn- Wollte man der Farbe nach Beispiel 1 polare Lözahl bewegt sich dabei in einem Bereich von etwa 1 für sungsmittel einverleiben, dann wurde eine solche Komdie schlecht zu verspritzbaren bis zu etwa 60 oder ponente während des letzten Arbeitsganges bei der darüber für ausgezeichnet verwendbare Überzugsmittel, Herstellung der Farbe hinzugesetzt, beispielsweise bei und zwar mit einem Spielraum von etwa ±5%; das 30 der Verdünnung auf Spritzviskosität. Falls gewünscht ist also ein ausgezeichnetes Kriterium für die Be- wurde, sauren Ton, stark wasserstoffbindende Komwertung durch die Fachleute. Kurzum, eine Zunahme ponenten oder Komplexe derselben, wie z. B. ein der Kennzahl um etwa 10 bis 15 bedeutet eine beträcht- Bentonitsalz, einzuverleiben, dann wurden diese Stoffe liehe Verbesserung der elektrostatischen Spritzfähig- dem Pigment hinzugesetzt und zusammen mit diesem keit, was von den Fachleuten leicht festzustellen ist, 35 letzteren in das filmbildende Harz eingerieben,
und dieser Zahlenwert selbst ist ein zuverlässiger Der Lack dieses Beispiels, mit Lackbenzin auf eine Führer bei der Klassifizierung eines Mittels als schlecht, Viskosität von 20 Sekunden verdünnt, gemessen in mittel, gut oder ausgezeichnet für die Zwecke des einem Fordbecher Nr. 4 bei 25° C,J konnte unter Verelektrostatischen Spritzens. Die Kennzahl ist also ein wendung von elektrostatischer Zerstäubung nicht in Maß für die Fähigkeit des Überzugsmittels, zerstäubt 40 zufriedenstellender Weise verspritzt werden (Kenn- und als ein Film bzw. ein Häutchen abgelagert zu zahl 9).

werden. Zu Zwecken der Erläuterung wählte man als die

„ . -Ii wasserstoff bindende Komponente kolloidaler Teilchen

^e * ^s P * ^e einen Montmorillonitton (Bentonit), der mit einer

Die Erfindung wird gut erläutert an Hand der Ver- 45 Alkylammoniumbase umgesetzt wurde, um ein Al-

wendung eines Langöl-Alkydharz-Lackes mit einem kylammoniumbentonitanlagerungspunkt zu erhalten,

unpolaren Lösungsmittel; es handelt sich hierbei um in dem vorliegenden Beispiel wurde ein Dimethyl-

einen typisch schlecht verspritzbaren Lack. dioctadecylammoniumbentonitanlagerungskomplex

verwendet.

Er hatte die folgende Zusammensetzung: _{5Q Die ob}j_ge Auswahl wurde getroffen, um den einzig-

31.7 Teile Titandioxyd, Rutil, artigen Charakter der Erfindung hervorzuheben, denn 50\l Teile reines Langöl-Soj'aalkydharz (60% feste diese Bentonitkomplexe sind als Eindickmittel be-

Harzbestandteile in Lackbenzin), kannt, insbesondere dafür, daß sie die Fähigkeit be-

0,8 Teile Trockner (0,2 Kobaltnaphthenat + 0,6 Blei- sitzen, die mechanische Auflösung der Farben in feine

naphthenat), 55 Teilchen zu verhindern. So z. B. verhindern sie die

16.8 Teile Lackbenzin.' Nebelbildung bei Druckfarben auf schnellaufenden

Rotationsdruckmaschinen.

Alle in den Beispielen angegebenen Teile sind Ge- Es ist bereits bekannt, derartige Bentonitderivate

wichtsteile. zusammen mit kleinen Mengen polarer Lösungsmittel

Das Sojaaikydharz wurde in üblicher Weise durch 60 (20 bis 60%, auf das Gewicht des Bentons bezogen) in

Veresterung eines Gemisches aus 60% Sojafettsäuren, Anstrichfarben aufzunehmen, und zwar als Eindick-

22,2 % Phthalsäureanhydrid und 17,8% Pentaerythri- mittel, um die Streichbarkeit zu verbessern. Man be-

tol bei 224° C bis zu einer Säurezahl von 3 bis 6 her- kommt dabei eine thixotrope Farbe, deren Viskosität

gestellt. während des Streichens abnimmt und nach dem

Die obige Harzlösung wurde in einer Walzenmühle 65 Streichen wieder zunimmt, wodurch ein Verlaufen

zusammen mit Titandioxyd als Pigment im Verhältnis oder Ablaufen verhindert wird. Die bisherigen Bento-

von 1:1 auf eine Feinheit von 7, gemessen auf dem nite enthaltenden Anstrichfarben sind für das mecha-

Hegmann-Feinheitsmeßgerät, verrieben. Die resul- nische Spritzen nicht geeignet, da die Eindickwirkung

l· 284Ö05

die mechanische Auflösung der Farbe in einen feinzerstäubten Sprühnebel verhindert. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein größerer Anteil eines polaren Lösungsmittels verwendet, unter Vermeidung der normalerweise gewünschten Eindickwirkung, so daß die Gesamtfließfähigkeit der Farbe nicht sehr verändert wird, obwohl ein örtliches Versteifen infolge des elektroviskosen Effekts immer noch eintreten kann.

Die Ergebnisse, welche erreicht wurden unter Verwendung von Methylisobutylketon als polares Lösungsmittel, mit einem Anteil von 2,6% Dimethyldioctadecylammoniumbentonitanlagerungsproduktjauf das Gewicht des Pigments bezogen, demonstrieren den Wert der Erfindung.

Tabelle I

Verwendung von Methylisobutylketon im Ölalkydlack nach Beispiel 1, mit Lackbenzin verdünnt auf eine Viskosität von 20 Sekunden _ao im Fordbecher Nr. 4 bei 25° C

Methyliso butylketon	Bentonit- komplex	Leitfä DC**) 100 kV	iigkeit AC**) 2 kV	Kennzahl
%*)	%*)	μΑ	μΑ
4 4	0 2,6	0,5 1,5	12,5 11	16 15
7,5 7,5	0 2,6	0,8 3,0	12,5 12,2	20 25
11,5 11,5	0 2,6	1,3 6,9	13 14	13 29
14,5 14,5	0 2,6	2,0 19,1	15 18,5	16 59

35

*) Die Prozentsätze beziehen sich in Spalte 1 auf das Gewicht des Lackes, in Spalte 2 auf das Gewicht des Pigments. **) DC = Gleichstrom; AC = Wechselstrom.

Die Vorteile der Erfindung gehen aus dieser Tabelle deutlich hervor. Interessanterweise belief sich die Wechselstromleitfähigkeit, bei 2 kV gemessen, auf 11 bis 18,5 Mikroampere, was nicht sehr verschieden ist von der Wechselstromleitfähigkeit vor dem Zusatz des Bentonitkomplexes. Die Leitfähigkeit für Gleichstrom erhöhte sich von 0,5 bei 4°/₀ Keton bis zu 19,1 Mikroampere bei 14,5 % Keton. Das erhellt die Tatsache, daß die Leitfähigkeit für Gleichstrom, wozu auch die Leitfähigkeit der gerichteten und verzerrten Komplexe gehört, ein Kriterium für die zu erwartenden Ergebnisse der Erfindung abgibt, das von der Leitfähigkeit für Wechselstrom völlig unabhängig ist. Die letztere ist ein Maß für die elektrischen Kennwerte des Kontinuums als von entgegengesetzter Wirkung, einschließlich der Kennwerfe der dispergieren Teilchen, welche normalerweise die elektrostatische Spritzfähigkeit nicht fördern, sondern diese Wirkung gemäß der vorliegenden Erfindung nur in Kombination besitzen.

Ähnliche Ergebnisse erhält man bei Verwendung von Butylacetat an Stelle von Methylisobutylketon als die dritte Komponente bei Farben auf der Basis der Farbe nach Beispiel 1, wobei das Butylacetat eine Gordy-Zahl von etwa 88 hat und auch ein weniger bevorzugtes Material ist. Bei 12°/₀ Butylacetat nahm die Kennzahl auf etwa 12 zu. In Gegenwart des Behtonitanlagerungsproduktes hatte sich die Kennzahl bei 12% Butylacetat auf 20 erhöht.

In ähnlicher Weise war Methylglykoläther mit einer Gordy-Zahl von etwa 110 nur dann wirksam, wenn er in einer Menge von 4% vertreten war, wobei die Kennzahl auf 11 anstieg, im Vergleich zu einer solchen von 9 bei einer von Methylglykoläther freien Farbe. Andererseits ging die Kennzahl in Gegenwart von 4 % Methylglykoläther und 2,6 % Bentonitkomplex, auf das Gewicht des Pigments bezogen, auf 27 hinauf.

Obwohl Methylisobutylketon, Butylacetat und Methylglykoläther, wenn auch weniger bevorzugt, in der Lage sind, die elektrostatische Spritzfähigkeit merklich zu verbessern, so müssen diese Lösungsmittel doch im allgemeinen in größeren Anteilsmengen verwendet werden, als es bei bevorzugten polaren Lösungsmitteln mit einer Gordy-Zahl von unter 50 notwendig ist. Dies zeigt sich bei der Verwendung von Nitroparaffinen mit einer Gordy-Zahl von unter 50.

Mit Nitromethan bei 4,3 und 9,4 % i^Q Abwesenheit von Bentonitderivat belief sich die Kennzahl auf 15 bis 35. In Gegenwart von 2,6 % Bentonitkomplex, auf das Gewicht des Pigments bezogen, und 6,4 % Nitromethan erhöhte sich die Kennzahl auf 64.

Die bei der Verwendung von Nitropropan erzielten Ergebnisse sind aus der nachstehenden Tabelle II ersichtlich:

Tabelle II

Verwendung von 2-Nitropropan

in der Ölalkydfarbe nach Beispiel 1,

mit Lackbenzin verdünnt auf eine Viskosität von 20 Sekunden im Fordbecher Nr. 4

bei einer Temperatur von 25° C

	Bentonit komplex	Leitfähigkeit	AC**) 2 kV	Kennzahl
2-Nitro propan	%*)	DC**) 100 kV	μΑ
%*)	0	μΑ	12,5	17
3,7	0,5	0,75	12	22
3,1	0	1,2	13	25
6,0	0,5	1,0	13	38
5,2	0	3,9	15	27
9,2	0,5	3,5	17	44
7,8	10,5

*) Die Prozentsätze beziehen sich in Spalte 1 auf das Gewicht der Farbe, in Spalte 2 auf das Gewicht des Pigments. **) DC = Gleichstrom; AC = Wechselstrom.

Bei der Verwendung von Nitromethan mit Xylol als der Hauptlösungsmittelkomponente des Lackes an Stelle von Lackbenzin in der Farbe nach Beispiel 1 belief sich die Kennzahl bei 4°/₀ Nitromethan auf 27 und bei 8°/₀ Nitromethan auf 43. Bei Gegenwart von 2,6 °/₀ Bentonitkomplex, auf das Gewicht des Pigments bezogen, erhöhte sich die Kennzahl bei 4°/₀ Nitromethan von 27 auf 64 und bei 8 % Nitromethan von auf 73.

Die durch eine hohe Lösungsviskosität erreichte verbesserte elektrostatische Spritzfähigkeit wird durch das nachfolgende Beispiel 2 dargelegt:

Beispiel 2 Farbtyp:

Bindemittel Sojaalkyd wie im Beispiel 1,

mit Lackbenzih auf 60% verdünnt

Pigment Titandioxyd, Rutil

Zusammensetzung der Farbe in Gewichtsteilen

Titandioxyd 38,0

Alkydlösung 61,0

Kobaltnaphthenattrockner (4°/₀ige

Lösung) 0,10

Bleinaphthenattrockner (24°/₀ige

Lösung) 0,80

Calciumnaphthenattrockner

(Aktivator — 8%ige Lösung) 0,10

Die Viskosität des fertigen Lackes wurde in einem Fordbecher Nr. 4 bei 25°C zu 90 Sekunden gemessen; dieser Lack läßt sich nicht verspritzen.

Bei Zusatz von Xylol zur Verdünnung in Mengen, die ausreichen, um die Viskosität der betreffenden Muster auf 60 bzw. 20 Sekunden herabzusetzen, lassen sich die Lacke immer noch schlecht verspritzen. Die Kennzahlen für die Lacke mit Viskositäten von 80, 60 und 20 Sekunden belaufen sich auf 0 bzw. 0 bzw. 9.

Die Herabsetzung der Viskosität mit Xylol verbesserte die Spritzfähigkeit nur ganz am Rande und in unangemessener Weise.

Bei Verwendung des gleichen Lackes mit einer Viskosität von 90 Sekunden und bei Zusatz von

ίο Dimethyldioctadecylammoniumbentonitkomplex zusammen mit einem Anteil einer polaren Lösungsmittelkomponente von hoher Dielektrizitätskonstante war eine bedeutende Verbesserung zu verzeichnen, wie sie aus der Tabelle III ersichtlich ist, wo die Zusätze in Gewichtsteilen je 100 Teile des Lackes von 90 Sekunden Viskosität ausgedrückt sind.

Tabelle III

	Butylacetat	Nitromethan	Xylol zum Verdün	Viskosität	Kennzahl
Bentonitderivat*)			nen auf die angege	Fordbecher Nr. 4
	6,4	6,4	bene Viskosität	bei 25⁰C	39
2,6	6,4	6,4	11,4	20	20
0	3,2	3,2	—	20	21
2,6	3,2	3,3	8,5	55	1
0	2,5	2,5	—	55	11
2,6	2,4	2,4	8,7	80	1
0		—	80

*) Dimethyldioctadecylammoniumbentonit.
Beispiel 3

Dieses Beispiel zeigt die Verbesserung, welche bei einem überzugsmittel erreicht werden kann, in welchem die feinverteilte Komponente aus Bruchstücken eines Harzes von hohem Molekulargewicht besteht. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle IV dargelegt, in welcher die Verbesserung aus der Zunahme in Umgriff und Bandbreite hervorgeht. In diesem Beispiel konnte man wegen der Transparenz der fliegenden Teilchen keine geeigneten Lichtbilder erhalten, aus denen das Maß der Teilchengröße zu entnehmen gewesen wäre. Demzufolge konnte auch keine Kennzahl errechnet werden. Um das Ausmaß der Verbesserung bewerten zu können, hat man an Stelle des Begriffes der »Teilchengröße« den Begriff der »Fleckgröße« eingeführt. Die »Fleckgröße« wird definiert als der durchschnittliche Durchmesser der zehn größten einzelnen Flecken des Spritzmusters auf einem ebenen glatten Blech von 101,6 · 152,4 mm, welches durch den Sprühnebel hindurchbewegt wird. Die »Teilchengröße« wird definiert als der durchschnittliche Durchmesser der photographierten fliegenden Teilchen des Sprühnebels.

als

Verkochungsprodukt,

Zusammensetzung eines Bootslackes

(1) 183 Teile eines öllöslichen

Phenoplasts

(2) 360 Teile Holzöl

87 Teile Lackbenzin,
340 Teile Benzin,
20 Teile Bleinaphthenat (24%),
10 Teile Kobaltnaphthenat (6%).

(1) Das Phenoplast wurde hergestellt durch Kondensation von 2 Mol Formaldehyd mit 1 Mol p-tert.-Butylphenol in wäßrigem Medium und in Gegenwart eines Phosphorsäurekatalysators. Wasser wurde mit der Formaldehydkomponente zugeführt, da diese als eine 37°/_oige wäßrige Lösung eingeführt wurde. Die Kondensation erfolgte am Rückfluß, bis eine Topftemperatur von 140° C erhalten wurde. Das Reaktionsprodukt wird neutral gemacht und mit Wasser gewaschen.

(2) Das Phenoplast wurde mit dem Holzöl bei rund 246°C gekocht, bis ein dem Gemisch entnommenes Muster eine klare unterkühlte Perle bildete. In diesem Punkt wurde das Gemisch auf unter rund 149° C gekühlt, worauf die Lösungsmittel und die Trockner unter Rühren hinzugesetzt wurden.

Tabelle IV

Verwendung eines polaren Lösungsmittels und eines Amins in dem beschriebenen Bootslack, mit Lackbenzin verdünnt auf eine Viskosität von 20 Sekunden, gemessen im Fordbecher Nr. 4 bei 25°C

100 kV DC μΑ	2 kV AC μΑ	Bandbreite mm	Umgriff %	Polares Lösungsmittel Art	Polares Lösungs mittel %	Komponente II	Fleckgröße mm
1,2 1,5 27	11,5 12,5 26	146,1 152,4 228,6	1 4,7 10,1	Keines Butylacetat Nitromethan 3:1 desgl.	10 10	Keine Keine l°/₀Triäthylamin	1,04 1,04 0,37

809 639/1524

Die nachfolgenden Beispiele erläutesn die Erfindung in ihrer Anwendung auf verschiedene Typen von Farben und Überzugsmassen, wobei alle Messungen an Flüssigkeiten erfolgten, die auf eine Viskosität von Sekunden verdünnt worden waren, gemessen in einem Fordbecher Nr. 4 bei 25° C.

Beispiel 4

Polyacrylesterharz-Überzugsmasse 15 Teile Titandioxyd,

75 Teile Polymethacrylsäureoctadecylester (30%ige Lösung in Toluol),

2 Teile Butylbenzylphthalat,
8 Teile Toluol.

Beispiel 7

Alkyd-Melaminharz-Einbrennemaille
17,0 Teile Titandioxyd, Rutil,

56,4 Teile mittellanges Sojaalkydharz (Glycerin und Phthalsäureanhydrid im Molverhältnis
von 1,5:1) [50°/₀ige Lösung in Xylol],

9,2 Teile butyliertes Melaminharz (55°/„ige Lösung

ίο in Xylol und Butanol),

17,4 Teile Xylol.

Diese mit Toluol verdünnte Überzugsmasse hatte eine Kennzahl von 17. Die gleiche Farbe mit einem Gehalt von 0,5% Triäthylamin und 5% Äthylglykol- so acetat hatte eine Kennzahl von 35.

Beispiel 5 Organosol

9,5 Teile Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymer (95: 5), Brookfield-Viskosität 3600/3240 cP,

22 Teile Polyvinylchlorid, Brookfield-Viskosität

53000/12500 cP,

6.5 Teile Dioctylphthalat,

19 Teile chloriertes Diphenyl (54% Cl-Gehalt),

1.6 Teile Calciumcarbonat (ausgefällt, Teilchen

größe: 10 Mikron),

14 Teile Glimmer (Teilchendurchmesser: 15 Mikron),

0,6 Teile zweibasisches Bleiphosphat, 1,0 Teile zweibasisches Bleiphthalat, 16 Teile Benzol,
9,8 Teile Diisobutylketon.

Die ursprüngliche Alkyd-Melaminharz-Farbe zeigte eine Kennzahl von 11. Bei Zusatz von ¹Iz⁰I₀ Dimethyldioctadecylammoniumbentonit und eines Gemisches zu gleichen Teilen aus Butylacetat und Methyläthylketon, um davon eine Konzentration von 6 %, auf das Gewicht der Farbe bezogen, zu bekommen, erhielt man eine Kennzahl von 43.

Beispiel 8
Chlorkautschukfarbe
24,2 Teile Titandioxyd,
1,4 Teile zweibasisches Bleiphosphat,

12,0 Teile Chlorkautschuk mit 67 Gewichtsprozent Cl-Gehalt,

12,0 Teile mit Leinöl modifiziertes mittellanges

Alkydharz (Viskosität: Z₁ bis Z₄; Säurezahl 4 bis 8),

0,1 Teil Epichlorhydrin,
50 Teile Xylol,

0,2 Teile Bleinaphthenat (24°/₀ige Lösung),
0,1 Teil Kobaltnaphthenat (6°/_oige Lösung).

Diese Farbe ließ sich schlecht verspritzen (Kenn-40 zahl 6). Bei Änderung der Zusammensetzung unter Einverleibung von 2,6% Dimethyldioctadecylammoniumbentonit, auf das Gewicht des Pigments bezogen, und 6⁰I₀ Äthylglykolacetat als teilweiser Ersatz des Xylols erhöhte sich die Kennzahl auf 28. Das ursprüngliche Organosol besaß eine Kennzahl 45
von 16. Bei Zusatz von 0,25% Dimethyldioctadecylammoniumbentonit und 6 % Butylacetat, auf das Gewicht der Farbe bezogen, als teilweiser Ersatz für die

Benzolkomponente stieg die Kennzahl auf 28 an.

Beispiel 6

Vinylpolymerisatharzlack

Teile Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymer (87:13), Molekulargewicht: 15000,

8,7 Teile Vinylchlorid-Vinylacetat-Maleinsäure-Mischpolymer (86 ; 13 Cl), Molekulargewicht: 15000,

7,7 Teile Äthylglykolacetat,
Teile Toluol,
3,6 Teile Aceton.

Beispiel 9

Asphaltfarbe (für Metalloberflächen)
20 Teile Gilsonit,

35 Teile Leinöl (mit Alkali raffiniert — Viskosität: A₁ bis A nach G a r d η e r — H ο 1 d t),

12 Teile Leinöl (dickflüssig — Viskosität: Q nach Gardner — Hold t),

20 Teile Lackbenzin,
3 Teile Terpentin.

Diese Asphaltfarbe hatte eine Kennzahl von 4. Bei Änderung der Zusammensetzung unter Einverleibung von 2,6% Dimethyldioctadecylammoniumbentonit, auf den Harzgehalt bezogen, sowie Methyläthylketon in einer Konzentration von 6 % zum teilweisen Ersatz des Lackbenzins erhält man eine Kennzahl von 23.

Bei Zusatz von 0,25 % Triäthylamin und 5% Me- 6g thyläthylketon als teilweiser Ersatz für die Toluolkomponente wurde die Spritzfähigkeit erheblich verbessert; die Kennzahl stieg von 11 auf 35 an.

Claims

Patentansprüche:

1. Überzugsmittel für das elektrostatische Aufbringen aus Lösungsmittel und gegebenenfalls Pigment enthaltendem filmbildendem Material,

gekennzeichnet durch einen Anlagerungsprodukte bildenden Zusatz aus

a) kolloidalen Teilchen mit über 1000 Ä Durchmesser aus sauren Tonen, Chelat- und CIathratverbindungen und Aldehydkondensationsprodukten mit Phenol, Harnstoff, Melamin, Dicyandiamid und Benzoguanamin, als mit Elektronendonatoren Wasserstoffbrückenbindungen ausbildenden Stoffen und

b) Elektronendonatoren einer Gordy-Zahl von über 125 sowie einem Zusatz aus

c) wenigstens 3%, bezogen auf das Gesamtlösungsmittel, polares Lösungsmittel einer DK von über 8 und einer Gordy-Zahl von unter 100,

wobei die kolloidalen Teilchen in einer Menge von nicht mehr als 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Überzugsmittel, enthalten sind.

2. Überzugsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kolloidale Teilchen ein saurer Ton mit einer Basenaustauscherkapazität von 15 bis 100 Milliäquivalent austauschbaren Ionen pro 100 g Ton vorliegt.

3. Überzugsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronendonator in einer Menge von nicht mehr als 50°/₀ der stöchiometrischen Menge, bezogen auf die Gesamtzahl der Wasserstoffbindungen, die mit dem sauren Ton gebildet werden können, vorliegt.

4. Überzugsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronendonator in einer Menge von 0,1 bis 5 %, bezogen auf das Gewicht des Überzugsmittels, vorliegt.