DE1546948A1

DE1546948A1 - Process for the improvement of paint surfaces

Info

Publication number: DE1546948A1
Application number: DE19621546948
Authority: DE
Inventors: Troeger Dr Gottfried; Wilhelm Von Straelborn
Original assignee: Glasurit Werke M Winkelmann GmbH
Current assignee: Glasurit Werke M Winkelmann GmbH
Priority date: 1962-12-15
Filing date: 1962-12-15
Publication date: 1970-10-01
Also published as: DE1546948B2

Description

Verfahren zur Verbesserung von Lackoberflächen Zum Härten von aufgetragenen Einbrennlacken oder -lackfarben sind bekanntlich höhere Temperaturen erforderlich. Sie enthalten gewöhnlich beträchtliche Mengen organischer Lösungsmittel, die teilweise schon während des Lackierprozesses verdunsten, teilweise aber auch zunächst im Naßfilm verbleiben und erst später entweichen. Die Härtung erfolgt im allgemeinen in Trockenöfen oder mit Hilfe von Infrarotstrahlen bei Temperaturen, die um 120°C oder höher liegen. Es ist nun bekannt, daß die frischlackierten Gegenstände nicht unmittelbar@nach dem Lackauftrag, sondern erst nach einer gewissen Abdunst- oder Ablüftzeit dem Einbrennprozess' unter:rorfen werden können. In dieser Zeit verdunstet der größte Teil der noch im Lackfilm enthaltenen organischen Lösungsmittel, und es bleiben . nur noch geringe Mengen schwer flüchtiger Lösungsmitr tel zurück,. deren Siedepunkt so. hoch liegt, daß sie erst langsam während des Einbrennens im Ofen entweichen.-Die Ablüftzeit kann kurz gehalten werden und braucht oft nur wenige Minuten zu betragen; wird sie aber nicht eingehalten, so verdunsten die im , Naßfilm verbliebenen Lösungsmittel während des Einbrennprozesses spontan, und es kommt zu unliebsamen Störungen in der Oberfläche des gehärteten Filmes z.B. zur Bildung von Blasen, eine Erscheinung, die man als "Kochen" des Lackes bezeichnet. Daneben verschlechtern sich auch Verlauf und Glanz der Oberfläche beträchtlich. Process for improving paint surfaces It is well known that higher temperatures are required to harden applied stoving paints or paints. They usually contain considerable amounts of organic solvents, some of which evaporate during the painting process, but some of which initially remain in the wet film and only escape later. Curing generally takes place in drying ovens or with the aid of infrared rays at temperatures of around 120 ° C. or higher. It is now known that the freshly painted objects cannot be subjected to the baking process immediately after the application of the paint, but only after a certain evaporation or flash-off time. During this time, most of the organic solvents still contained in the paint film evaporate and remain there. only small amounts of poorly volatile solvents are returned. whose boiling point so. is high so that they only escape slowly during the baking in the oven. The flash-off time can be kept short and often only needs to be a few minutes; but if it is not adhered to, the solvents remaining in the wet film evaporate spontaneously during the stoving process, and undesirable defects in the surface of the cured film, for example the formation of bubbles, a phenomenon known as "boiling" of the paint. In addition, the flow and gloss of the surface deteriorate considerably.

Bei der industriellen Massenlackierung von Werkstücken ist man natürlich bestrebt, die Ablüftzeiten möglichst kurz zu halten, um eine hohe Produktionsleistung zu erreichen. Lacke oder Lackfarben, deren Lösungs- oder Verdünnungsmittel zum überwiegenden Teil Wasser ist, kann man aber nur mit langen Ablüftzeiten einsetzen, obwohl gerade die Verwendung solcher Lacksorten wegen ihrer Unbrennbarkeit von großem Vorteil wäre. Weil Wasser den härtenden Film nicht mehr anlöst, kann es durch die geschlossene Filmoberfläche nur schwer entweichen und begünstigt so das "Kochen" der Lackoberfläche während des Einbrennens. Daher ist es auch schwierig, mit wasserverdünnten Lacken dicke Überzüge von einwandfreier Oberfläche zu erhalten, denn je dicker die Lackschicht ist, desto größer ist die Neigung zum "Kochen".When it comes to industrial mass painting of workpieces, you are natural endeavors to keep the flash-off times as short as possible in order to achieve a high production output to reach. Varnishes or paints, their solvents or thinners for the most part Part of it is water, but it can only be used with long flash-off times, even though it is straight the use of such types of paint is of great advantage because of their incombustibility were. Because water no longer dissolves the hardening film, it can pass through the closed It is difficult for the film surface to escape and thus promotes the "boiling" of the paint surface during baking. Therefore, it is also difficult to use water-thinned paints to obtain thick coatings with a flawless surface, because the thicker the lacquer layer is, the greater the tendency to "boil".

Zur Verarbeitung von wäßrigen Dispersionen oder mit Wasser verdünnten wassermischbaren Lacken oder Lackfarben können die üblichen Auftragsmethoden, wie Tauchen, Spritzen, Streichen, benutzt .erden. Besonders vorteilhaft ist die elektrophoretische Lzckab-. scheidung, mit deren Hilfe es möglich ist, die Dicke der lacküberzübe zu steuern und durch Regulierung der Strommengen und Stromdichten jede gewünschte Schichtdicke zu erhalten. Wegen der sehr langen Abdunstzeiten und der ausgeprägten Kocherscheinungen solcher Überzüge ist aber die Einführung der elektrophoretischsn@Lackabscheidung von Einbrennlacken als Lackierverfahren erschwert.For processing aqueous dispersions or diluted with water Water-miscible paints or paints can use the usual application methods, such as Dipping, spraying, painting, grounding. Electrophoretic is particularly advantageous Lzckab-. divorce, with the help of which it is possible to determine the thickness of the to control varnish coatings and by regulating the amount of electricity and current densities each to obtain the desired layer thickness. Because of the very long evaporation times and the pronounced boiling phenomena of such coatings is the introduction of electrophoretic paint deposition made more difficult by baking enamels as a painting process.

Es war daher die Aufgabe zu lösen, auch bei elektrophoretisch aus wasserverdünnten Lacken hergestellten Überzügen die Abdunstzeit herabzusetzen und gleichzeitig jede Art von beim Trocknen im Ofen auftretenden Oberflächenstörungen und Kocherscheinungen auszuschalten.It was therefore the task to be solved even when electrophoretically made coatings produced with water-thinned paints reduce the evaporation time and at the same time any kind of surface defects occurring during drying in the oven and to switch off cooking phenomena.

Es wurde nun gefunden, daß die Oberflächen von elektrophoretisch aus wäßrigen Dispersionen oder mit Wasser verdünnten Lacklösungen erhaltenen Überzügen dadurch verbessert werden können, daß der Naßfilm unmittelbar nach seiner Herstellung mit organischen Lösungsmitteln, die wassermischbar sind, behandelt wird.-Das kann dadurch geschehen, daß der lackierte Gegenstand in ein Bad, das die wasserlöslichen Lösungsmittel enthält, eingetaucht wird. Die Verweildauer der Gegenstände in dem Lösungsmittelbad kann sehr#'kurz gehalten werden. Dzrch diese Behandlung wird das noch in dem Naßfilm befindliche Wasser durch die rasseriaischbaren Lösungsmittel ausgetauscht und ersetzt. brach der Lösu_ngsnittelbehardlung enthält der Naßfilm nur noch organische Lösungsmittel. Ein solcher Film entspricht dann weitgehend in seinen Eigenschaften einen Film, der aus Lacken oder Lackfarben hergestellt #worden ist, deren flüchtige Anteile nur aus organischen Lösungsmitteln bestehen. Die.Lösungsmittelbehandlung ist nicht möglich bei solchen Naßfilmen, die aus wasserverdünnten Zacken durch eine übliche Auftragsmethode, wie Tauchen, Spritzen, Gießen usw., erhalten weiden, weil hier der Film wieder abgewaschen wird. Die elektrophoretische Abscheidung dagegen ergibt einen anderen Filmzustand. Wahrscheinlich liegt ein wasserhaltiges Gel vor, das keine oder nur sehr geringe Fließeigenschaften besitzt. Durch die kurzfristige hösungsmittelbehandlung wird der auf den lackierten Gegenständen befindliche Naßfilm nur wenig.gngegriffen. `Die Außenfläche wird etwas angelöst, wodurch sich Unregelmäßigkeiten in der Struktur der Oberfläche ausgleichen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren der Lösungsmittelbehandlung wurde es Überraschenderweise erreicht, bei solchen Naßfilmen, die mit Hilfe der Elektrophorese aus wasserhaltigen Lacken oder Dispersionen erhalten wurden, die lange Abdunstzeit der Wasserlacke auf das bei normalen Zacken übliche Maß zu reduzieren. Durch die erfindungsgemäße Lösungsmittelbehand1ung wird ferner das Kochen des Lackfilmes beim Einbrennen vermieden und gleichzeitig wird erreicht, daß der Verlauf verbessert und der Glanz der gehärteten Filmoberfläche erhöht wird. Selbst Überzüge mit Trockenfilmdicken von 100 Mikron und mehr können nunmehr ohne Schwierigkeiten durch Einbrennen gehärtet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erspart lange Abdunstungszeiten, Vakuuntrocknunä und Vorwärmzonen im Trockenofen und ernöölicht damit einen breiten Einsatz der Elektrophorese als Lackiermethode in der Industrie.It has now been found that the surfaces of electrophoretically coatings obtained using aqueous dispersions or lacquer solutions diluted with water can be improved by the fact that the wet film immediately after its production is treated with organic solvents that are water-miscible - that can done by putting the painted object in a bath that is water-soluble Contains solvent, is immersed. The length of time the objects remain in the Solvent bath can be kept very short. With this treatment it becomes water still in the wet film due to the racially soluble solvents exchanged and replaced. If the solvent treatment broke, the wet film contained only organic solvents. Such a film then largely corresponds to in its properties a film made from lacquers or lacquer paints whose volatile components consist only of organic Solvents exist. Solvent treatment is not possible with such wet films that from water-thinned spikes by a common application method, such as dipping, spraying, Pouring, etc., preserved because the film is washed off again here. The electrophoretic Deposition, on the other hand, gives a different film state. Probably there is an aqueous one Gel that has little or no flow properties. By the short term The wet film on the painted objects becomes solvent treatment only marginally misused. `The outer surface is somewhat loosened, which results in irregularities equalize in the structure of the surface. By the method according to the invention the solvent treatment it was surprisingly achieved, with such wet films, obtained with the help of electrophoresis from water-based paints or dispersions were, the long evaporation time of the water-based paints to the usual with normal spikes Reduce measure. The solvent treatment according to the invention also the boiling of the lacquer film during stoving is avoided and at the same time it is achieved that the flow is improved and the gloss of the cured film surface is increased. Even coatings with dry film thicknesses of 100 microns and more can now be used without Difficulties are hardened by baking. The inventive method saves long evaporation times, vacuum drying and preheating zones in the drying oven This means that electrophoresis is widely used as a painting method in the industry.

Die Behandlung des Naßfilmes mit wassermischbaren _Lösungsmitteln kann außer durch Eintauchen der lackierten Gegenstände in ein Bad, das die wasserlöslichen Lösungsmittel enthält, auch noch in einer anderen Ausführungsform erfolgen, die für viele Fälle vorteilhaft ist. Gemäß dieser Verfahrensform wird der den Naßfilm tragende Gegenstand durch eine Gaszone geführt, in der die wasserlöslichen Lösungsmittel in Gas- oder Dampfzonen enthalten sind. Die gasfÖrmigen Lösungsmittel wirken genau in der gleichen Weise wasserentziehend auf der Nahfilm, wie ein flüssiges Lösungsmittel bei dem oben beschriebenen. Tauchverfahren. Auch nach dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Abdunstzeit in gleicher Weise herabgesetzt, und es werden nach dem-Härten von Blasen freie Filme erhalten.The treatment of the wet film with water-miscible solvents can except by dipping the painted Objects in a bathroom, which contains the water-soluble solvents, also in another embodiment which is advantageous in many cases. According to this form of procedure the object carrying the wet film passed through a gas zone in which the water-soluble Solvents are contained in gas or vapor zones. The gaseous solvents dehydrate the close-up film in exactly the same way as a liquid one Solvent in the one described above. Immersion process. Even according to this embodiment of the method according to the invention, the evaporation time is reduced in the same way, and bubbles-free films are obtained after curing.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können alle mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel ein-' gesetzt werden. Vorzugsweise kommen LÖsungsmittel aus den Gruppen der Alkohole, wie z.B. Diacetonalkohol, Methoxybutanol, der Polyglykole sowie der Mono- und Polyglykoläther in Betracht, die sowohl für sich allein als auch in Form von Gemischen benutzt werden können. Zweckmäßigerweise liegt ihr Flammpunkt über 210C.For the process according to the invention, all can be miscible with water organic solvents are used. Solvents are preferred from the groups of alcohols, such as diacetone alcohol, methoxybutanol, and polyglycols as well as the mono- and polyglycol ethers into consideration, both on their own as can also be used in the form of mixtures. Appropriately, their flash point is above 210C.

Der technische Effekt deserfindungsgemäßen Verfahrens wird an Hand der nachfolgend beschriebe--nen Vergleichsversuche eindeutig herausgestellt. Beispiel 1 Die benutzte,@mit Wasser verdünnte Lösung eines Einbrennlackes hat folgende bekannte Zusammensetzung: Das Alky dharz Aarde mit Kalilauge so neutralisiert, daß die verdi,hnnte hösunä einen pH-Wert von 7,5 aufweist. In diese Lösung werden 2 entfettete Eisenbleche von 10 x 10 cm` ge tau.cf@t und an eine Gleichstromquelle anöeschlosse, °=c3e@. dr.w eine Blech die Kathode, das andere die Anode darstellt. In bekannter Weise wird nun elektrophoretisch auf dem als Anode geschalteten Blech bei einer Stromdichte von 1,5 Milliamperej cm2 ein Überzug abgeschieden. Die Potentialdifferenz zwischen den Blechen lag zwischen 12 und 60 Volt. Der Strom wurde auf 300 Millianpere gehalten. Die Elektrophorese wurde 4 1ii raten lang durchgefÜhrt. Der erhaltene iiaßflm ::uyre 45 Minuten an der Luft abgelüftet und anschließend 20 Minuten bei 1?O0C eingebrannt. Die Schichtdicke lad zwischen 80-85 Mikron. Die Oberfläche ::er nicht frei von Blasen und der Film zeigte einen schlechten Verlauf..The technical effect of the method according to the invention is clearly demonstrated on the basis of the comparative tests described below. EXAMPLE 1 The solution of a stoving enamel used, diluted with water, has the following known composition: The alkyd resin Aarde is neutralized with potassium hydroxide so that the diluted skin has a pH of 7.5. In this solution, 2 degreased iron sheets of 10 x 10 cm are tau.cf@t and connected to a direct current source, ° = c3e @. dr.w one sheet is the cathode, the other is the anode. In a known manner, a coating is now deposited electrophoretically on the sheet metal connected as the anode at a current density of 1.5 milliamperes / cm2. The potential difference between the sheets was between 12 and 60 volts. The current was held at 300 millimeters. The electrophoresis was carried out for 4 hours. The iiaßflm :: uyre obtained was flashed off in the air for 45 minutes and then baked at 10 ° C. for 20 minutes. The layer thickness is between 80-85 microns. The surface :: it was not free from bubbles and the film showed poor flow.

Beispiel 2 Es wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, ein Naßfilm 59,5 Gra=u eines trocknenden, mittelöligen Pizinenalkydharzes mit einem Öl- gehalt von 40%, einem Phthalsäure- ydridgehalt von 38%, einer Säure- - zahl von ca. 25 und einer Hydroxyl- zahl von ca. 80, 15,0 Gramm einer 60#/oigen Lösung eines in bekannter Weise durch Kondensation von Melamin mit Formaldehyd und Methanol erhalte- nen Melaminharzes in Wasser, 25,5 Gramm Butylglykol und. 200,0 Gramm Wasser. hergestellt, den man 5 Minuten abtropfen ließ. Anschließend wurde er 15 Sekunden lang in ein hösungsmittelbad, das Butylglykol enthielt, getaucht.Example 2 As described in Example 1, a wet film was obtained 59.5 Gra = u of a drying, medium oil Pizinenalkydharzes with an oil content of 40%, a phthalic acid hydride content of 38%, an acid - number of approx. 25 and a hydroxyl number of approx. 80, 15.0 grams of a 60% solution of one known in the art Way by condensation of melamine with formaldehyde and methanol of melamine resin in water, 25.5 grams of butyl glycol and. 200.0 grams of water. which was allowed to drain for 5 minutes. It was then immersed in a solvent bath containing butyl glycol for 15 seconds.

Danach ließ man den Film 10 Minuten ablüften und 20 Minuten bei 170°0 einbrennen. Die Schichtdicke lag zwischen ?0 und 80 Mikron. Die Oberfläche war nunmehr frei von Blasen und zeigte einen sehr guten Verlauf Beispiel 3 Es wurde eine mit Wasser verdünnte Lösung eines Einbrennlackes mit folgender Zusammensetzung benutzt: 47,9 Gramm des in Beispiel 1 beschriebenen` Alkydharzes, 34,4 Gramm des in Beispiel 1 beschriebenen Melaminharzes, 25,5 Gramm Butylglykol, 192,2 Gramm Wasser. Das Alkydharz ::-urde mit Diäthanolamin so neutralisiert, daß die verdünnte hösung einen pH-Wert von 7,5 aufweist. In diese Lösung werden zwei entfettete Eisenbleche von 10 x 10 cm2 getaucht und an eine Gleichstromquelle angeschlossea, :,:obei das eine Blech die Kathode, das andere die Anode darstellt. In bekannter Weise wird nun elektrophoretisch auf dem als Anode geschalteten Blech bei einer Stromdichte von 1,5 I-@illiar@per e/cta2 ein tbersug abgeschieden. Die Potentialdifferenz zwischen de.-- Blechen lag zwischen 17 und 87 Volt. Der Strom :.erde auf 300 Villiampere gehalten und die Elektrophorese 4 Minuten lang durchgef üünrt. Der erhaltene rrßfilia v.-u--de 45 ?linuteii an der Luft abgelüftet und anschließend 20 I:i:iuten bei 1700c: eingebran nt. Die Schichtdicke lad zwischen 55-60 Nikron. Die Oberfläche war nicht frei von Blasen und der Film zeigte einen schlechten Verlauf. Beispiel 4 Es wurde, wie in Beispiel 3 beschrieben, ein Naßfilm hergestellt, den man 5 Minuten abtropfen ließ. Anschließend wurde er 15 Sekunden lang in ein Lösungsmittelbad, das Diacetonalkohol enthielt, getaucht. Danach ließ man den Film 10 Minuten ablüften und 20 Minuten bei 170°C einbrennen. Die Schichtdicke lag, wie im Beispiel 3, zwischen 55 und 60 Mikron. Die Oberfläche war nunmehr frei von Blasen und zeigte einen sehr guten Verlauf.The film was then allowed to flash off for 10 minutes and baked at 170.degree. C. for 20 minutes. The layer thickness was between? 0 and 80 microns. The surface was now free of bubbles and showed very good flow. Example 3 A solution of a stoving enamel diluted with water with the following composition was used: 47.9 grams of that described in Example 1 Alkyd resin, 34.4 grams of that described in Example 1 Melamine resin, 25.5 grams of butyl glycol, 192.2 grams of water. The alkyd resin :: - urde neutralized with diethanolamine so that the diluted solution has a pH value of 7.5. Two degreased iron sheets of 10 x 10 cm2 are immersed in this solution and connected to a direct current source a:,: where one sheet is the cathode, the other the anode. In a known manner, a transfer is now deposited electrophoretically on the sheet metal connected as anode at a current density of 1.5 I- @ illiar @ per e / cta2. The potential difference between the sheet metal was between 17 and 87 volts. The current: earth kept at 300 Villiampere and the electrophoresis carried out for 4 minutes. The obtained rrßfilia v.-u - de 45? Linuteii is vented in the air and then baked for 20 I: i: iutes at 1700c:. The layer thickness is between 55-60 Nikron. The surface was not free from bubbles and the film was poorly leveled. Example 4 As described in Example 3, a wet film was produced which was allowed to drain off for 5 minutes. It was then immersed in a solvent bath containing diacetone alcohol for 15 seconds. The film was then allowed to flash off for 10 minutes and baked at 170 ° C. for 20 minutes. As in Example 3, the layer thickness was between 55 and 60 microns. The surface was now free of bubbles and showed very good flow.

Claims

PAT P. NTANSPRÜ CHE : 1. A method for producing coatings on electrically conductive objects, in which the objects, connected as an anode, are immersed in a liquid, water-containing coating agent that acts as an electrolyte and are connected to an electrical potential, with the application of the coatings takes place from the bath liquid by electrophoresis and the deposited, moist overlay layers are hardened after removal from the container after a flash-off period by baking, characterized in that the separated, moist cover layers are treated with organic, water-miscible solvents before the start of the flash-off period.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the deposited :, moist coating layers in, .the water-miscible, bath containing organic solvents, for a short time, preferably less than Immersed for 30 seconds.

3. The method according to claim 1, characterized in that da.ß the deposited, moist coating layers with gaseous or vaporous, : racially mixable, organic solvents are treated.

4. Procedure according to der, Claims 1 to 3, characterized in that the water-miscible, organic Solvents preferably have a flash point above 21 ° C.