DE1571105B1

DE1571105B1 - Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung eines Oberflaechenueberzugs aus einem synthetischen Harz durch Eintauchen eines Gegenstandes in ein Bad

Info

Publication number: DE1571105B1
Application number: DE19631571105
Authority: DE
Inventors: Tanner Edward Butler
Original assignee: Pinchin Johnson and Associates Ltd
Current assignee: Pinchin Johnson and Associates Ltd
Priority date: 1962-06-15
Filing date: 1963-06-14
Publication date: 1970-10-22
Also published as: FR1360599A; BE633666A; ES289057A1; GB1040016A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die Abscheidung allgemeinen als organische Lösungsmittel auf Kohlen-

von Oberflächenüberzügen und insbesondere auf das wasserstoffbasis bezeichnet werden, z. B. Naphtha,

Verfahren zur elektrophoretisehen Ablagerung bzw. Xylol, Leichtbenzin (Lackbenzin), Terpentin und

Elektroabscheidung von: Oberflächenüberzügen aus andere ähnliche Flüssigkeiten; hierzu gehören auch mit Wasser verdünnbaren, farbähnlichen Medien, auf 5 Ester, z. B. Butyl- oder Amylacetat, ferner Ketone,

der Basis von wasserlöslichen, synthetischen Harzen, wie Cyclohexanon, ferner Alkohole, wie die C₇-Al-

also von Medien, die mit Wasser verdünnt werden kohole und höhere Alkohole, einschließlich Mischun-

können, ohne daß eine Ausfällung des Harzes erfolgt. gen der genannten Substanzen.

Es ist bekannt, daß die elektrophoretische Ab- Die der Anstrichmischung zuzufügende Menge an Scheidung von Oberflächenüberzügen aus wäßrigen ίο mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel kann Emulsionen und Latices, insbesondere aus Kau- recht gering sein, z. B. weniger als 20 Gewichtstschuklatices durchgeführt werden kann, indem man prozent und üblicherweise von 1 bis 12 Gewichtsdie zu überziehende Oberfläche als eine der beiden prozent betragen. Der maßgebende Schritt bei der Elektroden schaltet,-die in ein Bad der Emulsion elektrophoretischen Abscheidung von synthetischen oder des Latex eintaucht und wobei die beiden Elek- 15 Harzen aus wasserlöslichen Anstrichmedien dürfte troden den Teil eines elektrischen Stromkreises bil- vermutlich eher die anodische Erzeugung von Katden. Diese Verfahren sind bekannt als Kataphorese- ionen als die elektrophoretische Wanderung von bzw. Elektrophoreseverfahren. Harzteilchen sein. Die mit Wasser nicht mischbare Es ist ferner bereits bekannt, aus wäßrig-arnrnoni- Flüssigkeit kann an der Zwischenfläche zwischen akalischen Kunstharzdispersionen elektrophoretisch 20 dem niedergeschlagenen Überzug und der flüssigen Überzüge herzustellen. Auch wäßrig-ammoniakalische Anstrichmasse einwirken und die Bildung von Kra-Überzugsmittel für elektrophoretische Anwendung tern verhüten, die von Gasbläschen zurückgelassen sind bekannt, die sowohl Kunstharze als auch geringe werden, welche aus dem Oberflächenüberzug entMengen organischer Lösungsmittel enthalten, die nur weichen. Eine andere mögliche Theorie ist jedoch eine geringe Wasserlöslichkeit besitzen. 25 die, daß das Lösungsmittel Zwischenfiächenspannun-Im Gegensatz zu diesen bekannten Verfahren, bei gen an der Oberfläche des zu überziehenden Gegendenen man sich wäßriger Emulsionen oder Disper- stands bewirkt oder eine Weichmachung des Niedersionen bedient, ist die vorliegende Erfindung auf die schlags herbeiführt.

Elektroabscheidung aus wäßrigen Lösungen von Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit jeder, wasserlöslichen Harzen gerichtet. In diesem Zu- 30 mit Wasser verdünnbarer Anstrichmasse auf Harzsammenhang ist bereits die Elektroablagerung von basis angewendet werden, also z. B. mit Anstrich-Schellack aus alkalischen wäßrigen Lösungen vor- farben, die durch Einarbeitung eines wasserlöslichen geschlagen worden. . Alkylharzes, z. B. eines wasserlöslichen phenolischen Es hat sich nun gezeigt, daß es oft schwierig ist, Harzes oder eines wasserlöslichen Aminoharzes wie einen befriedigenden gleichmäßigen Oberflächen- 35 Harnstoff-Formaldehyd oder eines Melamin-Förmüberzug durch dessen Elektroabscheidung aus einem aldehydharzes, von denen jedes einen Weichmacher wasserlöslichen, auf Harzbasis beruhenden Lack enthält, oder eines wasserlöslichen Alkydharzes, er- bzw. Farbe zu erreichen, wie sie für die Aufbringung hältlich sind. Das verwendete Alkydharz wird im allmit den üblichen mechanischen Methoden verwendet gemeinen durch Kombination mit Ammoniak oder werden. Manchmal besteht bei dem entstehenden 40 einer organischen Phase wasserlöslich gemacht. Überzug eine Neigung, eine sehr unzureichende bzw. Das Verfahren gemäß der Erfindung führt zu einer brüchige Textur aufzuweisen, wie wenn die Pigmente beträchtlichen Zunahme der Ablagerungsgeschwinvorzugsweise im Vergleich zum harzartigen Binder digkeit des Oberflächenüberzugs, wie man dies aus niedergeschlagen worden sind. Die Natur des ent- den folgenden Beispielen ersehen kann, standenen Oberflächenüberzugs kann manchmal 45 Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielauch etwas nach der Orientierung der Oberfläche ten Vorteile werden durch die folgenden Beispiele variieren, auf die er aufgebracht worden ist; der erläutert, wobei die Mengenangaben in Gewichts-Oberflächenüberzug kann auch zerfressen bzw. ge- teilen bzw. Gewichtsprozenten gemacht sind, narbt aussehen, wie, wenn Gasbläschen ganz oder .......

teilweise innerhalb des Oberflächenüberzugs bei dem 50 Beispiel!

Elektroablagerungsverfahren erzeugt worden sind. Eine Anstrichmasse der folgenden Zusammen-

Das Verfahren zur elektrophoretischen Abschei- setzung war in einem offenen, zylindrischen, zinn-

dung eines Oberflächenüberzugs durch Eintauchen plattierten Gefäß enthalten, das mit einem elektri-

eines Gegenstands in ein Bad, welches eine Lösung sehen Rührwerk versehen war:

eines synthetischen Harzes enthält, worauf man einen 55 . .'-,... Teile

elektrischen Strom durch das Bad schickt, in dem ^Eme Losung aus einer Kombination ernes

der Gegenstand als Anode geschaltet ist, ist erfin- wasserlöslichen phenohschen Harzes

dungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man als ^{und eines} wasserlöslichen Alkydharzes,

Bad ein mit Wasser verdünnbares Anstrichmedium ^das 66,6 »/o nichtfiuchtige Bestandteile

verwendet, das ein wasserlösliches synthetisches Harz 60 enthält ■'■^'^

und eine mit Wasser nicht mischbare organische ^-^u" ; · ■ · · · 0>™

Flüssigkeit enthält, deren Wasserlöslichkeit nicht Spanischer Roteisenstein (Fe₂O₃) . 0,29

mehr als 5 0/0 bei 2O⁰C und vorzugsweise nicht mehr Ausgefällte Schwerspate 1,35

als 2»/o bei 20° C beträgt. Die zu verwendenden Strontiumchromat 0,018

wasserlöslichen Flüssigkeiten sollten vorzugsweise 65 Wasser 85,452

auch einen Flammpunkt von oberhalb 22,8° C be- Monoäthyläther von Äthylenglykol ..... 0,38

sitzen. Beispiele für Flüssigkeiten, die sich für die Diacetonalkohol 0,19

Zwecke der Erfindung eignen, sind solche, die im 100,000

Das Gefäß wurde elektrisch mit dem negativen Pol einer 24-Volt-Akkumulatorbatterie und eine Flußstahl-Versuchsplatte wurde mit dem positiven Pol verbunden. Die Platte wurde in die Anstrichmasse 1 Minute lang eingetaucht, dann herausgenommen und mit Wasserleitungswasser abgespült. Es zeigte sich, daß sie mit einer Anstrichablagerung minderer Qualität überzogen war, und durch kleine Krater verdorben war, welche der Oberfläche insgesamt das Aussehen einer unregelmäßigen Eierschalentextur verliehen.

2,59 Teile von rektifiziertem Naphtha wurden dann gut in die Anstrichmasse eingerührt, worauf eine gleichartige Flußstahlplatte unter den gleichen Bedingungen überzogen wurde. Es zeigte sich, daß sie mit einer Anstrichablagerung ausgezeichneter Qualität von gleichmäßigem, glattem und glänzendem Aussehen überzogen war. Anschließend wurden mehrere Stahl- und Gußeisengegenstände, wie ein kleines Autorad, Schaltgehäusedeckel und Teile von Rasenmähern, nach dem gleichen Verfahren überzogen, wobei die Eintauchzeiten von 1 bis 5 Minuten variierten; anschließend wurde eine halbe Stunde bei 63 bis 177° C im Ofen erhitzt, eine Behandlung, die üblich ist für Anstriche auf der Basis der eingesetzten Phenolalkydharze. Die Anstrichfilme zeigten in jedem Fall eine gute Qualität.

Beispiel 2

Zu einer Anstrichmasse der folgenden Zusammensetzung

Teile Lösung aus einer Kombination eines

wasserlöslichen phenolischen Harzes

und eines wasserlöslichen Alkydharzes,

das 66,6% nichtflüchtige Bestandteile

enthält 17,67

Ruß 0,58

Spanischer Roteisenstein (Fe.,O₃) 0,43

Ausgefällte Baryte ~. 2,01

Strontiumchromat 0,027

Wasser 78,433

Monoäthyläther von Äthylenglykol 0,57

Diacetonalkohol 0,28

100,000

wurden drei Teile Leichtbenzin gegeben. Die Ver- die in gleicher Weise hergestellt, aber mit einer Ansuchsplatten, die nach der Elektroablagerung des Strichmasse vor deren Modifizierung verwendet wur-Verfahrens von Beispiel 1 mit der so modifizierten den, hatten einen unschönen Überzug mit Eier-Anstrichmasse überzogen worden waren, zeigten schalentextur. einen glatten, glänzenden Überzug. Versuchsplatten, 40

Beispiel 3

Zu einer Farbmasse der folgenden Zusammensetzung Teile

Lösung einer Kombination eines wasserlöslichen Melaminharzes mit einem wasserlöslichen Alkydharz, das 66,6%

nichtflüchtige Bestandteile enthält 19,625

Rutil (Titandioxid) 1,625

Monastral Blau LBX 0,498

Wasser 76,930

Monoäthyläther von Äthylenglykol 0,872

Diacetonalkohol 0,450

100,000 wurden drei Teile Xylol gegeben.

Das Gefäß, welches diese Masse enthielt, wurde als Kathode und eine Flußstahlplatte als Anode geschaltet. Es wurde ein Spannungsgefälle von 12VoIt aus einem Akkumulator zwei Stunden lang angelegt. Es bildete sich ein Niederschlag an der Anode, der nach dem Abspülen mit Wasser und dem halbstündigen Erhitzen auf 190,5° C eine glatte, glänzende und einheitliche Farbe zeigte.

Bei einem gleichartigen Versuch ohne Zugabe von Xylol war der Niederschlag verdorben durch zahlreiche kleine Kratzer.

Beispiel 4

Zu einem Teil einer Farbmasse der Zusammensetzung des Beispiels 2 wurden 3 Gewichtsprozent n-Butylacetat gegeben.

Der Behälter, in dem sich diese Masse befand, wurde als Kathode und eine Flußstahlplatte als Anode geschaltet. Bei einem Spannungsgefälle von 24VoIt, das 2 Minuten angelegt wurde, erhielt man einen Niederschlag, der nach dem Abspülen mit Wasser und halbstündigem Erhitzen auf 177° C eine Dicke von 30,48 Mikron besaß.

Bei einem gleichen Versuch ohne Zugabe von Butylacetat wurde eine Ablagerung mit einer Dicke von nur 12,7 Mikron erhalten, die durch zahlreiche kleine Krater verdorben war. Bei einem weiteren gleichartigen Versuch unter Verwendung der Farbmasse mit Zugabe von Butylacetat wurde ein Niederschlag mit einer Dicke von 12,7 Mikron erhalten, wenn das Spannungsgefälle nicht 2 Minuten, sondern nur 30 Sekunden aufrechterhalten wurde. Der Niederschlag war im wesentlichen frei von Kratern.

Bei einem gleichartigen Versuch, bei dem an Stelle von Butylacetat das Acetat des Monomethyläthers von Äthylenglykol verwendet wurde, zeigten sich kein Vorteile im Vergleich mit dem Kontrollansatz ohne Verwendung von Zusätzen. Es ist löslich in Wasser, und zwar in einer Menge von mehr als 20 °/o bei 20° C, während Butylacetat im Wasser bei 20° C nur in einer Menge von weniger als 1 % löslich ist.

B eispiel 5

Zu einer Farbmasse der Zusammensetzung des Beispiels 2 wurden 11% rektifiziertes Naphtha gegeben. Der Behälter mit der Masse wurde als Kathode und eine Flußstahlplatte als Anode geschaltet. Bei einer Spannung von 24VoIt, die 30 Sekunden lang aufrechterhalten wurde, erzielte man einen Niederschlag, der nach dem Abspülen mit Wasser und halbstündigem Erhitzen auf 177° C eine Dicke von 7,62 Mikron besaß.

Bei einem gleichen Versuch, jedoch ohne Zugabe von rektifiziertem Naphtha, wurde ein Niederschlag mit einer Dicke von nur ungefähr 2,54 Mikron erhalten, der ungenügend war, um die Metallunterlage vollständig unsichtbar zu machen und der einen schlechten Glanz besaß.

■ Beispiel 6

Eine Mischung der folgenden Zusammensetzung war in einem zinnplattierten Behälter anwesend:

Wasserlösliches Epoxyharz 100 Teile

Wasser 900 Teile

Der Behälter wurde als Kathode und eine Flußstahlplatte als Anode geschaltet. Bei einer Spannung von 24 Volt, die 2Va Minuten lang angelegt wurde, erhielt man einen Niederschlag, der nach dem Abspülen mit Wasser und halbstündigem Erhitzen auf 177° C eine Dicke von 5,08 Mikron besaß.

Zu der oben angegebenen Mischung wurden dann Teile einer Mischung von normalen primären und alpha-methylsubstituierten primären aliphatischen Alkoholen mit etwas gesättigten cyclischen Alkoholen gegeben. Die Mischung der obengenannten Alkohole ist in Wasser zu weniger als 0,1% löslich; bei der Zugabe zu der obigen Mischung unter kräftigem Rühren verteilte es sich unter Bildung einer trüben Emulsion.

Wenn man eine Spannung von 24VoIt anlegte, wurde, wie oben beschrieben, ein Niederschlag erhalten, der nach dem Abspülen mit Wasser und halbstündigem Erhitzen auf 177° C erne Dicke von 17,78 Mikron besaß.

Bei einem gleichen Versuch, bei dem die gleiche Spannung nur 30 Sekunden lang angelegt wurde, erhielt man einen Niederschlag mit einer Dicke von 6,35 Mikron von besserem Glanz im Vergleich zu dem Niederschlag, der vor der Zugabe der obengenannten Alkoholrnischung erhalten wurde.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrophoretischen Abscheidung eines Oberflächenüberzugs durch Eintauchen eines Gegenstandes in ein Bad, welches eine Lösung eines synthetischen Harzes enthält, worauf man einen elektrischen Strom durch das Bad schickt, in dem der Gegenstand als Anode geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bad ein mit Wasser verdünnbares Anstrichmedium verwendet, das ein wasserlösliches synthetisches Harz und eine mit Wasser nicht mischbare organische Flüssigkeit enthält, deren Wasserlöslichkeit nicht mehr als 5°/o bei 20° C und vorzugsweise nicht mehr als 2% bei 20° C beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Anstrichmedium verwendet, das 1 bis 12 Gewichtsprozent organische Flüssigkeit enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Flüssigkeit einen Kohlenwasserstoff, insbesondere rektifiziertes Naphtha, Leichtbenzin oder Xylol verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Flüssigkeit n-Butylacetat oder eine Mischung von höheren Alkoholen verwendet.