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-Verfahren zum Aufbringen von organischen Überzügen auf . Metalloberflächen
Die Erfindung betrifft ein Verführen zur Verbesserung-der Gle,iehmäßgkeit von elektroahemiech
abgeschiedenen! gegebenenfalls pigmentierten Kunstharz- und/oder Kunststoffüberzügen
auf Metallen. - .
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Bei der elektrochemischen Beschichtung von-Metalloberflächen mit Kunstharzen,.
Kunststoffen etewerden die Metallgegenstände-bekanntlich in eine wäßrige Lösung
und/oder Emulsion , und/oder Suspension des organischen Filmbildners eingetaucht
und bei negativer (bzwpositiver) Ladung der Filmbildnertelchen als Anoden (bzw.
Kathode)--an : eine Gleichstromquelle angeschlossen, wobei die metallische Behälterwand
im allgemeinen als Gegenelektrode dient. Der Blektxolyt kann ferner Pigmente, Basen
bzw. Säuren zur Erleichterung der Herstellung der Lösung bzw. Dispersion .der Kunstharze
und Kunststoffe sowie gegebenenfalls weitere Zusätze enthalten..-Der fließende Gleichstrom
bewirkt die Abscheidung eines Überzuges aus organischem. Material auf dem Metallgeger.etand.
Nach der Überzugs" bldung Werden die Gegenstände .im allgemeinen mit Wasser gespülte
so das euflder Netalloberfläohe nur der elektrochemisch -- abgeschiedene
Film verbleibt, In-Jedem Fall wird in einer letzten Behandlungsstufe der
noch feuohtea x. T, etwas
klebrige organische Überzug
bei erhöhter Temperatur getrocknet bzw. eingebrannt. Die beschriebene
Verfahrensweise wird z.T. seit vielen Jahren in der Praxis
angewendet und ist auch unter anderen Bezeichnungen,
wie z. B, elektrophoretisohe lackierung, Blektrotauchlackierung,
elektrolytische Kunststoffbeschichtung, bekannt geworden. Als Kunstharze
sind u. a. durch: einen Gehalt
an freien Karbozyl- und/oder
phenolischen Hydroaylgruppen in Alkalien bzw. durch Gegenwart von freien
A.mingruppen in
Säuren löslich bzwleicht dispergierbar gemachte Alkyd-,
Acryl-9 Polyester-: Bpoay-, Phenol- und Melaminharze ge-
eignet,
Es können jedoch auch völlig auspolymerisierte Kunstharze,
z. B. Butadien-Styrol-latices, Dispersionspolymeriaate von Polyvinylchlorid,
Acrylaäureester usw., verwendet werden.
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Trotz der großen Vorteile, die die elektrochemische
Beschich-
tung mit sich bringt, z, B. vollständige Automatisiermöglichkeit
der Beschichtung, hoher Ausnutzungsgrad der Beschichtungsmaterialien,
gute Kantenbedeckung= gleichmäßige Schicht-
dicke ohne
Nasen- und läuferbildung, können bisweilen
Schwierigkeiten daduirh
entstehen, daß der fertige organische
Film nach dem Trocknen b$w. Einbrennen
nadelatiehförmige Vertiefungen aufweist, die im ungünstigen Fall
bis zum
metallischen Untergrund reichen und sowohl den Glanz der
Oberfläche
als auch die Korrosionsbeständigkeit erheblich vermindern können. Hei
Blektrophoreselacken beobachtet man bei Beschichtungen direkt nach dem
Neuansatz der Mackbscken
einen gleichmäßigen Verlauf der
Lackschicht und eine glatte Oberfläche nach dem Einbrennen. Mit zunehmendem Alter
des Lackbades können auch bei sorgfältiger Ergänzung des verbrauchten Lackmaterials
dip geschilderten Oberflächenstörungen in steigendem Maße auftreten, wobei zunächst
die Lackoberfläche stärker mattiert erscheint, bis schließlich mehr oder weniger
stark ausgeprägte nadelatichförmige Vertiefungen sichtbar werden. Unter anderen
Bedingungen kann es vorkommen, daß die Nadelstiche schon bei Benutzung von ziemlich
frischen Bädern in Form'von läuferfiguren, Ketten, Ringen und dgl. sf- auf einer
sonst einwandfreien glatten Oberfläche erscheinen. Es besteht daher der Wunsch,
diese Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von organischen
Überzügen auf Metalloberflächen durch elektrochemische Abscheidung aus wäßrigen
Kunstharz- und/oder Kunststoffbädern und abschließendes Trocknen bei erhöhter Temperatur
bzw. Einbrennen und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Metallgegenstände
vor und/oder nach der Abscheidung des organischen Überzuges mit flüchtigen und/oder
nichtflüchtigen, als Weichmächer für die organische ,Deckochicht wirkenden, organischen
Substanzen in Berührung gebracht wird.
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Durch die erfindungsgemäße Arbeitsweine wird die Gleichmäß@gkeit
von elektroohemiach erzeugten, gegebenenfalls pigmentierten Kunstharz- und Kunatatoffechichten
auf Metallen
erheblich verbessert und die Anfälligkeit zur Ausbildung
von Mattierungen und nadelstichförmigen Vertiefungen entscheidend vermindert.
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Unter weichmachend wirkenden organischen Substanzen werden hierbei
solche Stoffe verstanden, die zumindest eine gewisse Löslichkeit in dem noch nicht
getrockneten organischen Film besitzen und dessen Viskoeität bei Raum- und/oder
erhöhter Temperatur erniedrigen, so daß der Verlauf des Filme beim Trocknen oder
Einbrennen verbessert wird. Grundsätzlich geeignet sind z. B. niedrige und höhere
Alkohole, Ketone, Ester, Glykole, Glykoläther und -ester, Karbonsäuren, aromtaische
und aliphatische Kohlenwasserstoffe oder Gemische hiervon, wobei die jeweils zu
verwendenden Substanzen zweckmäßig auf die Zusammensetzung der organischen Deckschicht
abgestimmt werden. Als Beispiel für weichmachend wirkende Verbindungen seien genannt:
Äthanol, Butanol, 2-Äthylhexanol, Cyclohexanolg Methyläthylketon, Amylacetat, Dioctylphthalat,
Trikresylphosphat, Butylglykoläther, Äthylglykoläther, Alkylphenolpolyglykoläther,
Fettalkoholpolyglykoläther, laurinsäurepolyglykolester, Essigsäure, Petroleum, Testbenzin,
Perchloräthylen, Xylol, Toluol.
Die weichmachend wirkende organische
Substanz kann als solche bzw. in Form einer Lösung und/oder Emulsion mit der Oberfläche
der Metallgegenstände in Berührung gebracht werden. Als Verdünnungsmittel wird vorzugsweise
Wasser verwendet.
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Bei Anwendung der organischen Substanz in reiner Form geht .man zweckmäßig
so vor, daß der Auftrag mittels fein vernebelnder Sprühdüsen erfolgt, um eine Überdosierung
zu vermeiden.
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Bei Anwendung in Lösung bzw. Emulsion läßt sich die geeignete Konzentration
leicht durch Versuche ermitteln. Als brauchbar hat sich ein Konzentrationsbereich
von 2 -30 g weichmachend wirkender organischer Substanz pro Liter erwiesen.
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Die weichmachend wirkende Substanz kann unmittelbar vor derhlektrochemischen
Abscheidung des organischen Überzuges in verdünnter oder reiner Form unter Anwendung
des Tauch-, Flut- oder Sprühverfahrene mit der Oberfläche der Metallgegenstände
in Berührung gebracht werden. Notwendig ist es, daß nach diesem Arbeitsgang die
weichmachend wirkende Substanz in genügender Menge auf der Metalloberfläche verbleibt.
Bei Anwendung auf blanke Metalloberflächen verbietet sich deshalb im allgemeinen
eine Wasserspülung zwischen dem Auftrag der Substanz und der Abscheidung
den organischen Überzuges, weil hierdurch zuviel der Wirksub
®tanz
wieder abgespült würde. Demgegenüber ist es bei saugfähigem, z. B. mit einer Zinkphosphat-,
Manganphosphat-oder Eisenoxalatschicht bedecktem, Untergrund vielfach möglich, die
Metalloberfläche nach dem Inberührungbringen mit der Wirksubstanz mit reinem Wasser
abzubrausen, weil in den Poren zumeist noch genügend weichmachend wirkende Substanz
verbleibt, die aber nicht während der Abacheidung der organischen Deckschicht in
das Bad gelangt.
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Wenn die Substanz nach der Abscheidung der organischen Deckschicht
angewendet wird, so benutzt man sie vorzugsweise unter solchen Bedingungen, daß
die Behandlungslösung selbst keine stark lösenden Eigenschaften auf den organischen
Film besitzt, um nicht größere Anteile der organischen Deckschicht wieder abzulösen.
Dies tird z. B. durch wäßrige Zösungen von Alkoholen, Ketonen, Glykolätheaiund -entern
erreicht. Erst nach dem weitgehenden Verdampfen des Wassers aus dem auf der organischen
Schicht verbleibenden Lösungsfilm dringt die organische Substanz in nennenswertem
Ausmaß in den organischen Überzug und bewirkt die gewünschte Erweichung und verminderte
Viskosität.
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Die weichmachende Substanz kann auch dem Wasser, mit dem die Metallgegenstände
nach der organischen Beschichtung üblicherweise abgespült werden, zugefügt werden.
Diese
Yerfahreneweise hat den Vorteil, daß eine zusätzliche Arbeiteetufe bei
der Anwendung der erfindungsgemäßen Behandlung nicht erforderlich wird. Ferner ist
eine nachteilige
Beeinflussung des hackbeckens durch übermäßigen
Weichmachereintrag, wie er bei der Vorspülung vor der organischen Beschichtung möglich
ist, in diesem Fall ausgeschlossen. Ferner kann. die weichmachende Substanz auch
in einer gesonderten Arbeitsstufe nach dem Abspülen der organischen Deckschicht
mit Wasser mit der Metalloberfläche in Berührung gebracht werden.
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Bei Anwendung des Flut- und Sprühverfahrens empfiehlt es sichy die
von den Metallgegenständen abtropfende weichmachend wirkende Substanz aufzufangen
und wieder zu verwenden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nei anhand der nachstehenden Beispiele
näher erläutert: Stahlteile wurden zunächst 2 Minuten bei
6000 einer mild
| alkalischen Sr itzentfettung unterzogen. Anschließend |
wurde 30 Sekunden mit Wasser bei 300C gespült. Die Stahlteile wurden dann 2 Minuten
bei 60°C im Spritzen mit einem nitritbeschleunigten Zinkphosphatsystem phosphatiert.
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Anschließend wurde 30 Sekunden mit Wasser bei 2500 gespült.
Die Stahlteile wiesen eine Zinkphosphatschicht von einem Flächengewicht von ca.
2 g/m2 auf. Die so vorbehandelten Stahlteile wurden in verschiedener Weise gespült
und an-,
schließend elektrophoretisch lackiert unter Verwendung
eines handelsüblichen graupigmentierten Elektrophoreselackes (10 % Festkörper in
Wasser, 2 Minuten bei 15Ö Volt und 250C). Nach der elektrophoretischen Lackierung
wurden die Stahlteile wiederum in verschiedener Weise nachgespült und dann 20 Minuten
bei 175°C eingebrannt. Die Dicke des Zackfilms betrug 25/ um. In Tabelle
1 sind die bei den einzelnen Versuchen angewendeten Spülbedingungen sowie die Versuchsergebnisse
angegeben. Versuch Nr. 1 dient als Vergleichsbasis ohne Anwendung der erfindungsgemäßen
Arbeitsweise. Bei den Versuchen 2 bis 5 erfolgt die Behandlung mit der weichmachend
wirkenden organischen Substanz vor, bei den Versuchen 6 bis 9 nach der Abscheidung
des-organischen Überzugs. Es ist deutlich ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße
Arbeitsweise die Tendenz zur Mattierung des Lackfilms bzw. zur Ausbildung nadelstichförmiger
Vertiefungen erheblich vermindert wird.