DE1519311C3

DE1519311C3 - Überzugsmittel zum Überziehen von Gegenständen durch elektrostatisches Spritzen und Verfahren zur Herstellung dieser ÜberzugsmitteL

Info

Publication number: DE1519311C3
Application number: DE1519311A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ransburg Corp
Current assignee: Ransburg Corp
Priority date: 1961-07-24
Filing date: 1962-07-23
Publication date: 1974-03-14
Also published as: GB1021056A; DE1519311B2; DE1519311A1; US3210316A

Description

einem elektrisch nichtleitenden Überzug versehenen metallischen Pigmentteilchen besteht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es als Pigmentteilchen Aluminiumflocken mit.einem nichtleitenden Überzug aus dem Reaktionsprodukt von Aluminiumoxyd mit einem Fluorsilikat enthält.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Überzugsmittel die überzogenen Aluminiumflocken in Mengen von 11,2 bis 179,7 g/l. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Überzugsmittel Aluminiumflocken mit einem nichtleitenden Überzug einer Dicke von etwa 50 A.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung der obenerwähnten Überzugsmittel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mail Aluminiumflocken durch Oxydation oberflächlich mit einem dünnen Oxydfilm überzieht, diesen mit einem Fluorsilikat, vorzugsweise Natriumfluorsilikat, zur Umsetzung bringt und anschließend die überzogenen Aluminiumflocken in einem Bindemittel suspendiert. Nach einer bevorzugten Ausführuhgsform des er- J findungsgemäßen Verfahrens oxydiert man Aluminiumflocken durch Rühren in einer wäßrigen Natriumbicarbonatlösung oberflächlich, bringt anschließend mit einer wäßrigen Fluorsilikatlösung, vorzugsweise einer Natriumsilikatlösung, zur Umsetzung und suspendiert sodann in einem Bindemittel.

Das Verfahren zur Behandlung von Aluminiumflockenpigment, um eine dasselbe enthaltende Farbe nichtleitend zu machen, während gleichzeitig der gewünschte Glanz des fertigen Anstriches erhalten bleibt, besteht also in der Bildung eines dünnen Oxydüberzuges auf der Oberfläche der Aluminiumflocken und der Behandlung der Flocken mit einer Lösung von Natriumfluorsilikat (Na₀SiF₆). Der Augenschein läßt erkennen, daß infolge einer solchen Behandlung das Natriumfluorsilikat mit dem Aluminiumoxyd eine Reaktion eingeht, um ein anorganisches Polymer zu bilden und einen wirksam deckenden, elektrisch nichtleitenden Film auf der Oberfläche jeder Flocke zu erzeugen. Durch geeignete Wahl der Behandlungsbedingungen kann ein solcher Film dick genug ge- ^) macht werden, um eine angemessene elektrische Isolierung zu ergeben, während derselbe gleichzeitig dünn genug bleibt, um das Reflexionsvermögen der Flocken für die Lichtstrahlen nicht ernstlich zu beeinträchtigen.

Die österreichischen Patentschriften 201199 und 201200 beschäftigen sich mit der Herstellung von zur Bildung von Hammerschlageffekten führenden Lacken, wobei Metallschuppen mit einem gequol- ; lenen Gel von Alkylammoniumbentoniten umhüllt werden, um eine thixotropische Überzugsmasse zu erzeugen, welche sonst nur schwer auf nichthorizontale Oberflächen aufgebracht werden kann, ohne daß dabei Verzerrungen oder Zerstörungen der an sich erwünschten »Krater« aufträten. Ergebnis einer solchen Bentonitbehandlung ist eine Kraterbildung oder ein sogenannter »Hammerschlageffekt«, welcher an sich für übliche Lacke nicht erwünscht ist und solche Anstriche nicht als einen einheitlichen, glänzenden, metallischen Überzug ansprechen läßt. Darüber hinaus ist der Bentonitüberzug auf den Metallschuppen nicht ein isolierender Überzug, sondern er ist relativ leitfähig, und so würde eine Farbe, welche solch ein Pigment enthält, überhaupt nicht zu den Effekten der vorliegenden Erfindung führen können.

Die USA.-Patentschrift 2 472 680 und die britische Patentschrift 621 566 beziehen sich auf metallische Pigmente, welche mit Polyäthylen überzogen worden sind. Der Sinn und Zweck eines solchen Vorgehens ist der, zu einem Pigment zu gelangen, welches korrosionsbeständig ist. Der Polyäthyjenfilm auf den Pigmenten würde jedoch einen Überzug unmöglich machen, welcher glänzend ist, weil dem die Dicke und Undurchsichtigkeit des Polyäthylenfilms entgegenstünde. Darüber hinaus würde jeglicher Versuch, durch ein Mahlen zu einem überzogenen Pigment zu gelangen, zu Pigmentteilchen führen, in welchen die Integrität des Polyäthylenpigmentes nicht aufrechterhalten ist, und eine Überzugsmasse, welche ein solches Pigment einschließt, könnte nicht in einem elektrostatischen System verwendet werden, ohne daß dabei die Gefahr einer Beeinträchtigung der Elektrode aufträte.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man bevorzugt als Ausgangsmaterial eine im Handel erhältliche Form einer Non-Leafing-Aluminiumflockenpaste. Derartige Pasten enthalten etwa 65°/o Aluminiumflocken und etwa 35 °/o Ligroin, wobei die Aluminiumflocken mit einem kleinen Anteil an Ölsäure oder einer anderen Fettsäure behandelt worden sind, um die Schwimmfähigkeit zu steuern. Beim ersten Arbeitsgang des Behandlungsverfahrens wird die Paste mit Aceton gewaschen, um die Fettsäure zu entfernen und das Pigment für die nachfolgende Behandlung mit wäßrigen Lösungen vorzubereiten. Nach dem Waschen wird das Aceton durch Filtrieren oder Ausschleudern entfernt. Das gewaschene Pigment wird dann mit seinem mehrfachen Gewicht einer 3gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung von Natriumbicarbonat gemischt. Das Gemisch wird 10 Minuten kräftig gerührt, worauf man es 55 Minuten bei gelegentlichem Rühren stehenläßt. Die Reaktionszeit beläuft sich auf insgesamt 65 Minuten. Diese Reaktion, welche bei Zimmertemperatur ausgeführt werden kann, ergibt auf den Aluminiumflocken einen dünnen Oxydfilm. Falls es gewünscht wird, kann ein Netzmittel, wie z. B. ein solches des fluorchemischen Typs, der Natriumbicarbonatlösung einverleibt werden, um die Rührarbeit, die zur Herbeiführung der gewünschten Reaktion erforderlich ist, zu vermindern. Nach Vollendung der Oxydationsreaktion werden die oxydierten Flocken von der Natriumbicarbonatlösung abgetrennt, beispielsweise durch Filtrieren oder Ausschleudern, und dann einer O,O5°/oigen wäßrigen Lösung von Natriumfluorsilikat zugesetzt. Die Menge der verwendeten Natriumfluorsilikatlösung beläuft sich vorzugsweise auf etwa das 7fache des Gewichts des oxydierten Pigments. Nach etwa 15 Minuten bei gelegentlichem Rühren wird das Pigment

von der Lösung abgetrennt, wie z. B. durch Filtrieren oder Ausschleudern, und dann — vorzugsweise zweimal — mit dem 1,5- bis 2fachen seines Gewichts Aceton gewaschen, worauf das letztere durch gründliches Waschen mit einem wasserfreien, unpolaren

6c Lösungsmittel, wie z. B. Xylol, Ligroin oder einem sonstigen Kohlenwasserstoff, entfernt wird, wobei das Lösungsmittel verdünnend auf das Bindemittel, in welchem das Pigment zu suspendieren ist, wirken kann und zweckmäßigerweise auch tatsächlich ein solches Verdünnungsmittel ist.

Das in der obigen Weise behandelte Pigment ergibt bei der Suspension in einem geeigneten Bindemittel mit elektrisch isolierenden Eigenschaften ein Über-

zugsmittel, welches elektrisch nichtleitend ist und auch im Gebrauch nicht wesentlich leitend wird, selbst wenn sich der Pigmentgehalt bis zu 179,7 g/l beläuft. Ein geeignetes Bindemittel für ein wie oben beschrieben behandeltes Pigment besteht aus etwa 28 % eines Alkydharzes (100% feste Stoffe), 14,5 % eines Aminoplastes (100% feste Stoffe) in Xylol, 57% Lösungsmittel und 0,5 % eines Aminzusatzes.

Manche Aluminiumflocken-Anstrichfarben enthalten noch mehr oder weniger von einem anderen Pigment zwecks Erzielung einer Farbwirkung. Es wurde gefunden, daß, wenn die Aluminiumflocken einer solchen Anstrichfarbe in der oben beschriebenen Weise behandelt worden sind, die Menge des erforderlichen Farbpigmentes zur Erzielung irgendeines Farbeffekts wesentlich geringer ist als bei unbehandelten Flocken. Die behandelten Flocken bleiben ebenso in Suspension wie die unbehandelten Flocken oder sind sogar noch besser zu suspendieren als die letzteren.

Die nach dem oben beschriebenen Verfahren auf Aluminiumflocken gebildeten Überzüge sind ziemlich dicht, von glänzendem Aussehen und besitzen Brechungsindizes beinahe wie normale Farbbindemittel. Wenn sie nicht zu dick sind, beeinträchtigen sie das Aussehen des fertigen Anstrichs nur unmerklich. Übermäßig dicke Überzüge beeinträchtigen nicht nur das Aussehen, sondern neigen obendrein zur Sprödigkeit und zum Abblättern. Eine unzulässige Sprödigkeit ist wahrscheinlich schon vorhanden, wenn die Dicke des Überzugs 1000 Ä-Einheiten überschreitet. Schon wesentlich dünnere Überzüge verschaffen eine angemessene Isolierung. Überzüge mit einer Dicke in der Größenordnung von 50 Ä-Einheiten werden bevorzugt. Um eine Verderben der Oxydüberzüge zu verhindern und die Schwierigkeiten einer Suspension des behandelten Pigments in einem hydrophoben Bindemittel zu vermindern oder überhaupt zu beseitigen, soll das Pigment !verhältnismäßig frei von Feuchtigkeit sein. Feuchtigkeitsgehalte von mehr als etwa 0,1% sind: iiijbeänstanden. Ein Zweck der letzten Acetonwäsche ■ des oben beschriebenen Verfahrens ist die Beseitigung der Feuchtigkeitsrückstände aus der Bicarbonat- und der Fluorsilikatbehandlung.

Natürlich haben die Bezeichnungen der flüssigen Überzugsstoffe als leitend oder nichtleitend nur relative Bedeutung. Der spezifische Widerstand, den eine Farbe haben muß, um für eine Vorrichtung zum elektrostatischen Farbspritzen geeignet zu sein, hängt von der Art der Vorrichtung ab. Das obenerwähnte spezille Alkyd-Harnstoffharz-Bindemittel hat einen spezifischen Widerstand von etwa 20 Megohm/cm und eignet sich damit für seinen Gebrauch in Vorrichtungen zum elektrostatischen Farbspritzen. Der Zusatz eines wie oben beschrieben behandelten Aluminium- ( flockenpigments zu einem solchen Bindemittel ergibt keine nennenswerte Änderung des spezifischen Widerstandes. Andererseits kann der Zusatz von unbehandeltem Aluminiumflockenpigment den spezifischen Widerstand auf etwa 2 Megohm/cm oder noch weniger herabsetzen. Eine Farbe mit einem spezifischen Widerstand in dieser Größenordnung ist häufig für die Verwendung in Vorrichtungen zum elektrostatischen Farbspritzen ungeeignet.

Claims

1 2 geringe Leitfähigkeit seines Werkstoffes oder eine Patentansprüche: solche Form, insbesondere »Schärfe« oder »Stumpfheit«, hat, daß bei einer Vorrichtung zum elektro-

1. Überzugsmittel zum Überziehen von Gegen- statischen Überziehen die Energie, die zu einem ständen durch elektrostatisches Spritzen, das aus 5 Durchschlag zwischen einem solchen Elektrodeneinem nichtleitenden flüssigen Bindemittel und system und einer gegenüberstehenden »stumpfen« darin suspendierten, mit einem elektrisch nicht- Elektrode durch die in dem Elektrodensystem aufleitenden Überzug versehenen metallischen Pig- gespeicherte Elektrizitätsmenge beiträgt, nicht ausmentteilchen besteht, dadurch gekenn- reicht, um einen derartigen Durchschlag zu einer Gezeichnet, daß es als Pigmentteilchen Alumi- io fahr zu machen.) Wenn die Farbe, welche auf der niumflocken mit einem nichtleitenden Überzug Oberfläche eines solchen Zerstäuberkopfes einen Film aus dem Reaktionsprodukt von Aluminiumoxyd bildet, elektrisch leitend ist, dann nimmt die effektive mit einem Fluorsilikat enthält. elektrische Kapazität des Zerstäuberkopfes und des

2. Überzugsmittel nach Anspruch 1, dadurch Farbfilms auf demselben erheblich zu, vielleicht sogar gekennzeichnet, daß es die überzogenen Alumi- 15 so weit, daß die Gefahr von Bränden und elektrischen niumflocken in Mengen von 11,2 bis 179,7 g/l Schlägen besteht.

enthält. Ein Farbtyp, welcher infolge seiner elektrischen

3. Überzugsmittel nach einem der Ansprüche 1 Leitfähigkeit oder wegen seiner Fähigkeit, unter den und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Alumi- . Betriebsverhältnissen elektrisch leitend zu werden, niumflocken mit einem nichtleitenden Überzug 20 Schwierigkeiten macht, ist ein solcher, bei welchem einer Dicke von etwa 50 A enthält. elektrisch leitende Pigmentteilchen in einem nicht-

4. Verfahren zur Herstellung eines Überzugs- leitenden Bindemittel suspendiert sind. Dazu gehören ^ mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- Farben, bei welchen das Pigment Metallflocken, wie ν durch gekennzeichnet, daß man Aluminium- z. B. Aluminiumflocken, enthält, insbesondere, wenn flocken durch Oxydation oberflächlich mit einem 25 der Flockengehalt einen Anteil von etwa 11,235 g/l dünnen Oxydfilm überzieht, diesen mit einem überschreitet. Die elektrische Leitfähigkeit, welche Fluorsilikat, vorzugsweise Natriumfluorsilikat, zur derartige Farben unter den Betriebsverhältnissen beUmsetzung bringt und anschließend die überzöge- sitzen, schließt deren Verwendung in Geräten der nen Aluminiumflocken in einem Bindemittel sus- obenerwähnten Art für das Überziehen von Gegenpendiert. 30 ständen durch elektrostatisches Spritzen häufig aus.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge- Man kann diesem Nachteil begegnen, wenn man kennzeichnet, daß man Aluminiümflocken durch derartig elektrisch leitende" Pigmentteilchen mit Rühren in einer wäßrigen Natriumbicarbonat- einem isolierenden Überzug versieht.

lösung oberflächlich oxydiert, anschließend mit Um die besten Ergebnisse zu erzielen, muß der

einer wäßrigen Fluorsilikat-, vorzugsweise einer 35 Isolierüberzug verschiedenen Anforderungen genü-

Natriumfluorsilikatlösung zur Umsetzung bringt gen, er muß die leitenden Teilchen völlig bedecken,

und sodann in einem Bindemittel suspendiert. damit zwischen den Pigmentteilchen keine elektrisch

leitende Berührung stattfinden kann, er muß genügend durchsichtig sein, damit die Reflexion des Lich-

40 tes von der Oberfläche des Substrats nicht zu sehr

... herabgesetzt wird, und er darf mit dem Bindemittel,

in welchem das Pigment suspendiert werden soll,

Die Erfindung bezieht sich auf Überzugsmittel zum keine Reaktion eingehen bzw. sich in demselben auf-Überziehen von Gegenständen durch elektrostatisches lösen oder aber — im Falle eines Metallflocken- '(^ Spritzen und ein Verfahren zur Herstellung dieser 45 pigmentes — nicht von solcher Art'sein, daß er die Überzugsmittel. Metallflocken beim Auftragen der Farbe daran hin-Bei dem Betrieb gewisser Arten von Vorrichtungen dert, die Fischschuppenformen anzunehmen, welche für das Überziehen von Gegenständen durch elektro- ja bei Metallflockenpigmenten gerade den Glanz erstatisches Spritzen unter Verwendung von Spannun- gibt. Schließlich muß der Isolierüberzug angemessen gen von mehreren Kilovolt wurde festgestellt, daß der 50 haften und genügend biegsam sein, um ein Abblättern Gebrauch von Farben oder sonstigen flüssigen Über- in zu großem Ausmaß zu vermeiden,
zugsmaterialien, welche elektrisch leitend sind oder Es wurde schon gefunden, daß Fluorkohlenstoffunter den Betriebsverhältnissen elektrisch leitend wer- verbindungen den obigen Anforderungen recht gut den, häufig ernste Betriebsschwierigkeiten verursacht. entsprechen, obwohl die hierbei erforderlichen An-Eine Art einer solchen Vorrichtung ist diejenige, bei 55 teile ziemlich hoch sind. Dieser Umstand zusammen welcher ein zufriedenstellender Betrieb die Aufrecht- mit den vergleichsweise hohen Kosten solcher Vererhaltung eines hohen Potentialunterschiedes an der bindungen erschwert, gegenwärtig deren gewerbliche zu dem Ort der Zerstäubung fließenden Farbsäule Verwendung.

oder eines Teiles derselben erfordert. Eine weitere Es besteht daher ein Bedürfnisan einem Überzugs-Vorrichtung, bei welcher eine zu große Leitfähigkeit 60 mittel, das sich zum Überziehen von Gegenständen der Farbe von Nachteil ist, ist eine solche, bei welcher durch elektrostatisches Spritzen eignet, also den oben die Farbe in der Form eines ausgebreiteten Films auf angeführten Anforderungen genügt, gleichzeitig aber der Oberfläche eines Zerstäuberkopfes vorhanden ist, nicht die Nachteile der Fluorkohlenstoffverbindungen wobei der letztere aus Sicherheitsgründen so kon- aufweist.

struiert wurde, daß er eine niedrige effektive elek- 65 Gegenstand der Erfindung ist somit ein Überzugstrische Kapazität besitzt. (Der Ausdruck »effektive mittel zum Überziehen von Gegenständen durch elekelektrische Kapazität« bedeutet, daß das Elektroden- trostatisches Spritzen, das aus einem nichtleitenden system eine solch niedrige wahre Kapazität, eine solch flüssigen Bindemittel und darin suspendierten, mit _:-