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Anstrichmittel Die Erfindung bezieht sich auf Anstrichmittel, insbesondere
zum Überziehen von Gegenständen-im Flutverfahren.
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Neben den gebräuchlichen Aufbringungsmethoden von Anstrichmitteln,
wie Aufbringung von Hand aus, verschiedenen Spritzverfahren oder dergleichen, gewinnen
in neuerer Zeit vor allem die Flut- und Tauchverfahren infolge ihrer wirtschaftlichen
Arbeitsweise immer grössere Bedeutung: Dies gilt insbesondere auch für das unter
der Bezeichnung "Flowcoating" bekannte Flutverfahren: Bei diesem Verfahren
werden die zu überziehenden Gegenstände in einer Sprühkammer mittels Sprühdüsen
mit dem Anstrichmittel geflutet und passieren dann einen Drantunnel, in dem die
auf den behandelten Gegenstand nach dem Abtropfen des Überschusses an Anstrichmittel
haftende Überzugsschicht sich entspannt, glättet und einwandfreie Beschaffenheit
annimmt.
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Bisher wurden für diese Verfahren Anstrichmittel verwendet, die aus
Lösungen von Natur- oder Kunstharzen in organischen Lösungsmitteln und gebräuchlichen
Pigmenten bestehen. Obzwar sich mit diesen Anstrichmitteln auch im ?lowcoating Verfahren
gute Ergebnisse erzielen: lassen, bringt die An-Virendung dieser Anstrichmittel
jedoch schwerwiegende Nachteile mit sich.-Im Hinblick darauf, dass die in Betracht
kommenden Lösungsmittel in der Regel mehr oder weniger leicht flüchtig bgw. feusrgefähr#lich,
sind, besteht bei. deren Anwendung nichtbloss erhöhte aFeuergefahr, sonders auch
Explosionsgefahr. Ganz besonders gilt dies bei der Anwendung von Anstrichmitteln
der genannten Art im Flow= coater, wobei ausserdem ein verhältnismässig hoher Lösungsmittelverbrauch
unvermeidlich ist. Bei der zuletzt genannten
Aufbringungsart bilden
sich im Draintunnel, der für den Ein- bzw. Austritt der zu flutenden Gegenstände
mit Öffnungen zum Umgebungsraum versehen sein mu8, LösungsmitteldampftLuft-Gemische,
die von niedriger Lösungsmittelkonzentrationen am Anfang und am Ende der Anlage
bis zur praktischen Sättigungskonzentration in der Umgebung der Sprühdüsen alle
möglichen Mischungsverhältnisse umfasst. Auch beim Tauchverfahren, namentlich in
kleinen Arbeitsräumen und bei erhöhter Temperatur, kommt es über dem Tauchbecken
zur Ausbildung derartiger Anatrichmitteldampf-Luft-Gemische.
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Alle diese Gefahrenquellen erfordern neben äusserst sorgfältiger Betriebsüberwachung
Massnahmen, um diesen entgegenzuwirken, was eine nicht unbeträchtliche Erhöhung
der Betriebskosten mit sich bringt.
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Die unbestreitbaren Vorteile dieser Aufbringungsverfahren können somit
erst dann voll zur Auswirkung gebracht werden, wenn es gelingt, die obigen Nachteile,
die sich aus der Art der verwendeten Anstrichmittel ergeben, zu verringern, bzw.
vollkommen zu vermeiden.
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Die bekannten, mit Wasser verdünnbaren bzw. wasserlöslichen oder mit
Wasser dispergierbaren Anstrichmittel, die im gebrauchsfertigen Zustand Dispersionen,
Emulsionen oder chemische Lösungen bzw. deren Kombinationen von Kunst-oder Naturharzen
in Wasser darstellen und die sich daher für die angestrebten Zwecke eignen würden,
entsprechen infolge der relativ schlechten technologischen Eigenschaften der von
Dispersionen gebildeten Filme einerseits und der geringen Beeinflussbarkeit der
echten Wasserlösungen bei ihrem Einsatz andererseits den in anstrichtechnischer
Hinsicht zu stellenden Anforderungen nicht. Das hat dazu geführt, dass Versuche,
mit Anstrichmitteln bzw. Lacken der genannten Art im, industriellen Malstab zum
Erfolg zu kommen, bisher keine zufriedenstellenden Ergebnisse' brachten.
Damit
wasserlösliche bzw. mit Wasser verdünnbare oder dispergerbare Anstrichmittel allgemein
bei der Verarbeitung mit gutem Erfolg angewendet werden können, müssten sie neben
den normalen Eigenschaften eines brauchbaren Anstrichmittels der zusätzlichen Forderung
genügen, auch bei einer durch den Wassergehalt bedingten schaumigen und unregelmässigen
Aufbringung auf die gefluteten, meist komnliziert-geformten Gegenstände, z.H. Kraftwagenteile,
in kurzer Zeit ohne Vorhang- und/oder Tränenbildung in einen glatten und anstrichtechnisch
einwandfreien Überzug von gleichmässiger Schichtsteke überzugehen, welche allgemeine
Forderung sowohl für das Flutverfahren, als auch für alle anderen Aufbringungsmethoden
gilt, z.B. auch .für das Tauchverfahren, wo besonders die Forderung nac! einem glatten
Ablauf gegeben ist.
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Es wurde nun gefunden, dass sich diese für die anstrichtechnische
Qualität bestimmte Forderung bei derartigen Anatrichmitteln, insbesondere Zacken,
durch einen Zusatz von als Regulatoren bezeichneten Stoffen, vorzugsweise organischen
Lösungsmitteln, die einen glatten, gleichfcirmigen Auftrag des Anstrichmittels gewährleisten,
erfüllen lässt.
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Ausserdem kann die Anwesenheit von organischen:Zösungsmitteln auch
aus anderen Gründen, beispielsweise zur Erhöhung und Regulierung der Lagerstabilität,
tunlich sein. Andererseits sind diese, hier als Regulatoren. bezeichneten Stoffe
an und für sich brennbar, zündbar und unter gewissen Voraussetzungen explosionsgefährlich.
Um die Ansprüche der Praxis zu befriedigen, müsste also die Forderung nach Anstrichmitteln
erfüllt sein, die einerseits einwandfreie technologische und sonstige Eigenschaften,z.B.
gute Verarbeitbarkeit und Stabilität, aufweisen, andererseits unter den Bedingungen
der praktischen Verarbeitung keine Brand- oder Explosionsgefährdung verursachen.
Solche Anstrichmittel waren bisher nicht bekannt.
Dabei ist von
allen bekannten Aufbringungsverfahren zweifellos das Flow-coating-Verfahren bezüglich
Brand-. und Explosionsgefahr in der Praxis das weitaus gefährlichste. Der Grund
dafür ist der, dass beim Flow-coating-Betrieb, wie bereits angedeutet, in dem gemeinsamen
Sprüh- und Drainraum der Anlage alle möglichen Konzentrationsverhältnisse, Anstrichmitteldampf-Luftgemische,
entstehen, von praktischer Sättigungskonzentration in Umgebung der Sprühdüsen bis
zu minimalen Konzentrationen an dem den Sprühdüsen entgegengesetzten Ende des Draintunnels.
Damit ist die Voraussetzung gegeben, dass sowohl die obere, als auch die untere
Explosionsgrenze überschritten wird. Umgekehrt ist aber dadurch die Gewähr gegeben,
dass Anstrichmittel, die unter den Verarbeitungsbedingungen des Flow-coating-Verfahren@keine
explosionsfähigen Anstrichmitteldampf-Luftgemische bilden, auch bei allen anderen
Anwendungsverfahren, z.B. beim Tauchverfahren,explosionssicher sind. Denn auch bei
allen anderen Anwendungsverfahren kann es sich nur darum handeln, dass alle möglichen
Anstrichmitteldampf-Luftgemische nicht zünd- und explosionsfähig sind, beispielsweise
beim Tauchverfahr4ln, von dem sich unmittelbar über der Oberfläche' des Tauchbeckens
einstellenden hohen Anstrichmitteldampf-Luftgemischkonzentrationen bis zu den niedrigen
Konzentrationenx an den vom Tauchbecken entferntesten Orten des Raumes: Analoge
Verhältnisse herrschen auch beim Verspritzen von Anstrichmitteln vor, unabhängig
davon, ob es sich um völlig verschlossene Spritzkabinen oder offene Spritzstände
handelt, also überall dort, wo insbesondere in geschlossenen Räumen Anstrichmittel
verarbeitet werden. Da die als Regulatoren in Betracht kommenden organischen Lösungsmittel
an und für sich brennbar, zündbar sind und unter gewissen Voraussetzungen explosionsgefährliche
Dampf-Luftgemische ergeben, wäre bei Verwendung von Anstrichmitteln, die Regulatoren
der oben genannten Art enthalten, welche für sich oder im Gemisch mit Wasser,:
unterhalb
von gegebenenfalls auftretenden Zündtemperaturen liegende Flammpunkte aufweisen,
zu erwarten :gewesen, dass Zündung bzW. Entflammung oder Explosion eintritt. Überraschenderweise
wurde gefunden, dass unter praxisentsprechenden Bedingungen, bei Verwendung von
höheren Alkoholen mit einem Flammpunkt von wenigstens etwa 80°0 bzW. von höheren
Glykolen bzw. Glykolderivaten mit :einem Flammpunkt von über etwa 300C (gemessen
nach DIN 53 213 und im Flammgunktprüf'er nach Pensky-Martens DIN 51 758)
keine Zündvorgänge auftreten, wenn die Menge der genannten Lösungsmittel (Regulatoren
der ersten Gruppe) im Anstrichmittel im Bezug auf den Festkörpergehalt (Bindemittel
plus Pigment) bis zu etwa 4 1 Gewichtsteile und zu Wasser bis zu etwa 15 : 1 Gewichtsteile
beträgt.
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Darüber hinaus wurde überraschenderweise gefunden, dass noch weitere
organische Lösungsmittel, nämlich niedere Alkohole mit einem Flammpunkt von etwa
unter 8000, niedere Glykole und Glykolderivate mit einem Flammpunkt von höchstens
etwa 380C, Ester, Betone und Äther, sowie all deren Derivate, den Anstrichmtteln
zugesetzt werden können. Es Wurde ferner gefunden, dass diese an und
für sich besonders feuergefährlichen Stoffe (Regulatoren der zweiten Gruppe
genannt), bei der Anwesenheit der vorerwähnten höheren Alkohole, Glykole und Glykoldervate
(Regulatoren der ersten Gruppe) in höheren Prozentsätzen verwendet werden können,
als wenn das Anstrichmittel unter Weglassung der Regulatoren der ersten Gruppe aus
sonst gleichen Teilen Festkörper und Wasser allein aufgebaut wäre. ' Das
gleiche gilt auch für Mischungen von Waaser, Regulatoren der ersten Gruppe und Regulatoren
der zweiten Gruppe. Als Beispiel-sei genannt einerseits eine Mischung von Wasser
plus .10 9b Äthanol, die im Prüfapparat Zündung ergibt, andererseits eine Mischung
von Wasser plus 10 Äthanol (Regulator der zweiten Gruppe) plus 10 % Butylglykol
( Regulator der
ersten Gruppe), die keine Zündung ergibt. Es wurden
unter den beschriebenen, praxisnahen Prüfungsverhältnissen folgende Zusatzmengen
an Regulatoren der zweiten Gruppe als zulässig erkannt: Bei Regulatoren der zweiten
Gruppe mit einem Flammpunkt unter etwa 210C ein Verhältnis bis zu etwa 1 Gewichtsteil
auf 20 Gewichtsteile Festkörper (Bindemittel plus Pigment), bei Flammpunkten von
etwa 210C bis 500C bis zu etwa l Gewichtsteil auf 5 Gewichtsteile
Festkörper und bei Flammpunkten über etwa 500C bis zu etwa 1 Gewichtsteil auf 2
Gewichtsteile Festkörper. Gleichzeitig müssen jedoch bei Vorhandensein derartiger
Regulatoren der zweiten Gruppe folgende Mengenverhältnisse dieser Regulatoren zur
Gesamtmenge Wasser plus Regulatoren der ersten Gruppe eingehalten werden: bei einem
Flammpunkt- der Regulatoren der zweiten Gruppe unter etwa 21°C bis zu etwa
1 : 4, bei einem Flammpunkt von etwa 210C bis 50o0 bis zu etwa 1 :
3 und bei einem Flammpunkt über etwa 500C bis zu etwa l : 1 Gewichtsteilen.
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Als Regulatoren der ersten Gruppe können beispielsweise Verwendung
finden: Nonanol, Qctylalkohol, Benzylalkohol, Äthylenglykol, Äthylglykol,
Propylglykol, Methylglykol, Butyldiglykol, Diäthylenglykolmonobutyläther.
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Als Regulatoren der zweiten Gruppe können beispielsweise
verwendet werden: n-Butanol, Propanol, i-Butanoi, Amylalkohol, Däthylendioxyd,
Toluol, %ylol, Solventnauhta, Benzin, Hexalin* Methylhexalin, Propylacetat, Butylacetat,
Methoxybutylacetat, Amylacetat, Äthyllactat, Methyläthyl= keton, Glycerintriäthyläther,
Dichloräthyläther.
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Essurde also gefunden, dass sich die für die anstrichtechnische Qualität
notwendige Forderung des: Zusatzes von Regulatoren zu wasserverdünnbaren Anstrichmaterialien
in einem solchen Mengenverhältnis erfüllen lässt, dass die bei Anwendung der Anstrichmittel
unter betriebsentsprechenden Bedingungen auftretenden Lösungsmitteld&gpf-Luftgemische
unterhalb der Zünd-und Explosionsgrenze liegen.
Zur Bestimmung der
Bedingungen, unter welchen bei Anwendung der erfindungsgemässen Anstrichmittel eine
Entflammung oder Explosion von der Praxis entsprechenden Anstrichmitteldampf-Zuft-Gemischen
nicht erfolgt, dient eine prmatische Prüfkammer, deren Abmessungen jenen beim Flowcoating-Verfahren
verwendeten Vorrichtungen entsprechend, nämlich hänge zu Breite zu Flöhe so wie
14:1,4:2 betraten.
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In der beiliegenden Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform
einer derartigen Prüfkammer schematisch dargestellt. Die Prüfkammer besteht aus
einem Kasten 1 mit Deckel 2. Der Deckel des Kastens ist nur aufgelegt, damit bei
einer Explosion der auftretende Druck sich durch Emporheben des Deckels ausgleichen
kann, Um -eine seitliche Verschiebung zu vermeiden, wird der Deckel 2 in Führungsnocken
3 ga-'ührt.
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Beide Stirnseiten des Kastens I sind offen und können bei den entsprechenden
Versuchen mit leichten, zweckmässig transparenten Kunststoffplatten oder - folien
ganz oder teilweise verschlossen werden. Dies ist deshalb wichtig, um sicher zu
sein, dass alle sich gegebenenfalls in der Praxis einstellenden Verhältnisse von
Anstrichmtteldampf -Luft-Gemischen durchlaufen werden. In der Praxis herrschen ja,
wie beschrieben, vielfach Verhältnisse vor, die von Sättigungskonzentration der
organischen Lösungsmittel in der unmittelbaren Umgebung der Sprühdüse bis zu sehr
niedrigen Konzentrationswerten an den Tunnelenden reichen, d.h. also, alle Zwischenstufen
durchlaufen. In der Prüfkammer, die mittels einer unter dem Boden befindlichen Heiz-
und Regelvorrichtung auf Praxis entsprechende Temperaturen, vorzugsweise auf 300C,
beheizbar ist, sind mehrere Zündeinrichtungen über die ganze Länge der Apparatur
verteilt. Bei Durchführung der Untersuchung jeweils mit völlig geöffneten Stirnseiten,
gegebenenfalls mit und ohne seitliche Luftbewegung durch kleine Ventilatoren, mit
teilweise und völlig verschlossenen Stirnseiten, ist die Gewähr gegeben, dass sämtliche,
in der Praxis der Anstriehmittel, auch bei möglichen räumlichen Abweichungen von
den angegebenen geometrischen Verhältnissen, sich einstellende Konzentrationsverhältnisse
erfasst werden.
So sind z:B. im Deckel des Kastens in regelmässigen
Abständen z.B. vier Zündkerzen 8 bis 11 (Bosch M 95 TI), sowie zwei Glühkerzen 12,
13 (Bosch KE/GFA 22/1) angeordnet Die Glühkerzen weisen bei geeignetem Aufheizen
(?2 V, 5A) eine 0berflächentemperatilr von ?00 - 750o0 auf. Die Zündkerzen, die
von einem Hochspannungstransformator gespeist werden, ergeben jede eine Zündleietung
von 451 (Zündstrom 100 mA, Zündgppannung 450 V) bzw. pro Sekunde eine Zündenergie
von 45 Joule. Da die literaturmässig bekannten, sogenannten Mindest-Zündenergien
organischer Lösungsmittel in der Grössenordnung von'10-4 bis 10-3 foule liegen,
ergibt sich z.B.
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durch Einschalten der Zündeinrichtung während 10 Sekunden ein Sicherheitsfaktor
mindestens der Grössenordnung des 105-fachen.
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Durch eine nahe einem Ende des Kastens vorgesehene Sprühdüse 4 wird
das zu prüfende Anstrichmittel oder die zu untersuchende Flüssigkeit mittels einer
Pumpt in die Prüfkammer gesprüht. und läuft durch ein am Boden der Kammer in der
Nähe der Sprühdüse angeordnetes Überlaufrohr 5 tax ein vorhandenes, nicht dargestelltes.
Vorratsgefäss zurück. Vor-Einschalten der Zündeinrichtung wird die zu untersuchende
Flüssigkeit längere-Zeit4 bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustandes, versprüht.
Am Roden des Kastens sind- zweckmässig zwei Erhebungen 15,:.16 vorgesehen, zwischen
welchen sich ein Flüssigkeitssumpf bilden kann. Durch Erwärmen mittels eines Heizwiderstandes
69-dessen Temperatur mittels eines Kon:taktthermo±eters 7 geregelt werden kann,
wird die Temperatur auf die gewünschte Höhe eingestellt.
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Auf Grund der in der Prüfkammer herrschenden Verhältnisse die bezüglich
der Strenge der Zündbedingungen mit Sicher-. üeit über die im praktischen Plowcoating--Betrieb.möglichen
Zündbedingungen hinausgehen, kaue: gefolgert werden, dass
ein
Anatriohmittel,
das unter den angeführten Bedingungen des Versprühens, Zündzeiten von mindestens
10 SekunAen Schaltdauer, bei Durchführung der Untersuchung bei völlig geöffneten
und 'teilweise bzW. völlig geschlossenen Stirnwänden,
sowie bei
Temperaturen
bis 450 C, gemessen und eingestellt in der Gasphase der Prüfkammer, keine Zündung
oder Explosion ergibt, als für den praktischen Betrieb gefahrlose betrachtet werden
kann.: Im Nachstehenden sollen erfindungsgemässe Anstrichmittel anhand einiger Beispiele
näher erläutert werden:
| Beispiel 1 |
| Oxydrot 8 Gew.:Teile |
| wasserlösliches Phenolharz, z.B. 1t: |
| österr. Patentschrift Nr.198:858 17 Gew. Teile |
| Methylglykol (Hammpunkt 390 C) 75 Gew. Teile |
| Wasser 7,S# Gew. Teile |
| Beispiel 2 |
| Rutil 10 Gew. Teile |
| Wasserlösliches Melaminharz 15 Gew. Teile |
| Nonanol (Flammpunkt 83® C) 70 Gew. Teile |
| Wasser 15 Gew. Beispiel 3 |
| Barytweisg 40 Gew. Teile |
| Lithopone 20 Gew. Teile |
| wasserlösliches Polyesterharz 40 Gew. Teile |
| Diäthylglykolmonobutyläther 10 Gew.Teile |
| Wasser 10 Gew. Teile |
| Benzin (Flammpunkt 200 G) 3 Gew. Teile |
| Beispiel 4 |
| Rutl 20 Gew.Teile |
| wasserlösliches lcrylatharz: 30 GeW.Teile |
| Butyldiglyrkol 15 Gew.feile |
| Wasser 30 Gew.Teile: |
| Zglol (Flammpunkt 240 0) _5 Gew.Teile |
| Beispiel 5 |
| Zinksulfid 40 Gew. 'feile |
| wasserlösliches Phenolharz 40 Gew. Teile |
| Äthylenglykol 20 Gew. Teile |
| Wasser 20 Ger. Teile |
| fethylhexalin (Flammpunkt 59o G)- 40 Gew. Teile |
| Derartige Regizlstoren enthaltende Anstrichmittel stellen ausge- |
| zeichnete Anstrichmitt4l dar, die praktisch keine der Nachteile |
| der konventionellen Anstrichmittel und der bisher zebr4uchlichen |
| wasserlöslichen und wasserdisoergierbaren Anatrichmitrel auf- |
| weisen, bei deren Anwendung insbesondere die Explosionsgefahr |
| beseitigt ist. Die Erfindung soll selbstverständlich nicht
auf |
| die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Anstrichmitteln |
| beschränkt sein. |