DE1905270B2 - Process for coating hollow bodies - Google Patents
Process for coating hollow bodiesInfo
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Description
Die elektrophoretische Beschichtung der Tnnen- und Außenflächen von Hohlkörpern ist Stand der Technik. Hierbei erfolgt diese Beschichtung in einem Arbeitsgang und vor jeder etwaigen weiteren Beschichtung mit anderen als Elektrophorese-Überzugsmitteln, z. B. lösungsmittelhaltigen Grundierungen oder Decklacken. Verfahren, die elektrophoretische Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörnern erst nach der Beschichtung der Außenflächen von Hohlkörpern mit elektrophoretisch nicht abscheidbaren, isolierende und wasserunlösliche Überzüge ergebenden Überzugsmitteln an sich bekannter Zusammensetzung vorzunehmen sowie die daraus resultierenden Vorteile sind nicht bekannt.The electrophoretic coating of the inner and outer surfaces of hollow bodies is state of the art Technology. This coating takes place in one operation and before any further coating with coating agents other than electrophoresis, e.g. B. solvent-based primers or top coats. Process, the electrophoretic coating of the inner surfaces of hollow grains only after the outer surfaces of hollow bodies have been coated with electrophoretically non-depositable, insulating and water-insoluble coatings are known per se Make composition and the resulting advantages are not known.
Nach W. Maisch, »Die Hohlraumbeschichtung bei der Elektrotauchlackierung«, Industrie-Lakkier-Betrieb 1967, S. 4, Abs. 1, ist die Schichtdicke im Hohlraum bzw. an den Innenflächen der Hohlkörper nicht so groß wie außen am Objekt. Erhebliche Unterschiede der Schichtdicke von Innen- und Außenflächen von Hohlkörpern bei der elektrophoretischcn Beschichtung sind auch aus »Metalloberfläche«, 1968, Heft 10, S. 302, Tabelle 1 und 2, ersichtlich. According to W. Maisch, »The cavity coating in electrodeposition «, industrial painting company 1967, p. 4, paragraph 1, is the layer thickness in the cavity or on the inner surfaces of the hollow body not as big as on the outside of the object. Considerable differences in the layer thickness of the inside and outside The outer surfaces of hollow bodies in electrophoretic coating are also made of "metal surfaces", 1968, Issue 10, p. 302, Tables 1 and 2, can be seen.
Es ist weiter bekannt, daß die elektrophoretische Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern erst nach der elektrophoretischen Beschichtung der Außenflächen besinnt. Da Umgriff bzw. Throwingpower von Elektrophorese-Überzugsmitteln in vielen Fällen zur ausreichenden Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern, z. B. Hohlprofile an Automobilkarossen. nicht ausreichen, ist entweder der Schutz der Innenflächen \on Hohlkörpern vor dem Einbau in andere Teile oder Aggregate, z. B. Automobi'karossen. mit anderen als Elektrophorese-Überzugsmitteln. z.B. Zinkstaubfarbe. Punktschweißfarbe, erforderlich, oder aber es müssen sogenannte Hilfselektroden zur ausreichenden Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern angewendet werden, und bzw der es sind Aussparungen. Frcischnitte oder Löc , in den Hohlkörpern notwendig, die im allgemein^ nach der elektrophoretisch.^ Beschichtung, wieder verschlossen werden müssen und die Stabilität der Hohlkörper beeinträchtigen können. Es ist auch bekannt, daß das Ausmaß der elektrophoretischen Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern von einer Reihe von bekannten Kriterien abhängig ist, z. B. vom sogenannten Naßfilmwiderstand der abgeschiedenen Schicht: in der Literatur auch als Film widerstand eines frischen Films.It is also known that the electrophoretic coating of the inner surfaces of hollow bodies only takes place after the electrophoretic coating of the outer surfaces. Because throwing power or throwing power of electrophoresis coating agents in many cases for adequate coating of the inner surfaces of hollow bodies, e.g. B. Hollow profiles on automobile bodies. is not sufficient, either the protection of the inner surfaces \ of hollow bodies from the Installation in other parts or units, e.g. B. Automobile bodies. with non-electrophoresis coating agents. e.g. zinc dust paint. Spot welding color, required, or so-called auxiliary electrodes must be used for adequate coating the inner surfaces of hollow bodies are used, and / or they are recesses. Frcischnitte or Löc, necessary in the hollow bodies, which in general ^ after the electrophoretically. ^ coating, must be closed again and can affect the stability of the hollow body. It is also known that the extent of electrophoretic Coating of the inner surfaces of hollow bodies by a number of known criteria is dependent, e.g. B. from the so-called wet film resistance of the deposited layer: in the literature also as a film withstood a fresh film.
als elektrischer Widerstand der abgeschiedenen Schicht oder als Schichtleitfähigkeit bezeichnet. Obwohl zahlreiche Versuche zur optimalen Formulierung und Anwendung von Elektrophorese-Überzugsmitteln durchgeführt wurden, hat sich gezeigt, daß die Erfüllung der sich teilweise entgegenstehenden Kriterien in der Praxis auf erhebliche Schwierigkeiten gestoßen ist und keines der bisher bekanntgewordenen Elektrophorese-Überzugsmittel alle Forderungen in idealer Weise erfüllt (vgl. »Metalloberfläche«,referred to as the electrical resistance of the deposited layer or as the layer conductivity. Even though numerous attempts to optimally formulate and use electrophoresis coating agents have been carried out, it has been shown that the fulfillment of the partially contradicting one another Criteria has encountered considerable difficulties in practice and none of the previously known Electrophoresis coating agent ideally meets all requirements (see "Metal surface",
1968, Heft 10. S. 300 bis 302" unter 5.. insbesondere S. ?01. rechte Spalte, Zeile 38 und 39).1968, No. 10, pp. 300 to 302 "under 5 .. in particular S.? 01. right column, lines 38 and 39).
Gegenüber diesen bekannten Verfahren und Versuchen zur Verbesserung der elektrophoretischen Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern wird nach der Erfindung ein gänzlich anderer Weg zur Lösung dieser Aufgabe eingeschlagen.Compared to these known methods and attempts to improve the electrophoretic coating the inner surfaces of hollow bodies is a completely different way to according to the invention Solution to this problem.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Beschichtung von Hohlkörpern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zunächst die elektrisch leitfähigen Außenflächen von Hohlkörpern mit elektrophoretisch nicht abscheidbaren, isolierende »nd wasserunlösliche Überzüge ergebenden Überzugsmitteln an sich bekannter Zusammensetzung versehen werden und erst daran anschließend die elektrophoretische Beschichtung der elektrisch leitfähigen Innenflächen dieser Hohlkörper mit Elektrophorese-Überzugsmitteln an sich bekannter Zusammensetzung erfolgt.The invention relates to a method for coating hollow bodies, which is characterized is that first the electrically conductive outer surfaces of hollow bodies with electrophoretically non-separable, insulating and water-insoluble Coating agents of known composition are provided to produce coatings and only then is the electrophoretic coating of the electrically conductive inner surfaces this hollow body is made with electrophoresis coating agents of known composition.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, entfettete oder entfettete und phosphatierte oder anders passivierte metallische Außenflächen von Hohlkörpern zunächst elektrostatisch mit einem nicht wäßrigen Überzugsmittel an sich bekannter Zusammensetzung, z.B. einer Grundierung auf der Basis von Alkydharzen oder Epoxidharzestern, insbesondere jedoch mit pulverförmigen Überzugsmitteln z. B. auf Epoxidharz-Basis, zu beschichten und dieses Überzugsmittel mindestens bis zur Wasserbeständigkeit bzw. Wasserunlöslichkeit im Film weiterzukondensieren, z. B. durch Luft- oder Ofentrocknung, daran anschließend die elektrophoretische Beschichtung der leitfähigen Innenflächen dieser Hohlkörper mit wasserverdünnbaren Überzugsmitteln an sich bekannter Zusammensetzung vorzunehmen und beide Überzüge danachIt is particularly advantageous to use degreased or degreased and phosphated or otherwise passivated metallic outer surfaces of hollow bodies initially electrostatically with a non-aqueous coating agent known composition, e.g. a primer based on alkyd resins or epoxy resin esters, but especially with powdery ones Coating agents z. B. based on epoxy resin to coat and this coating agent at least To condense further until water resistance or water insolubility in the film, z. B. by Air or oven drying, followed by the electrophoretic coating of the conductive inner surfaces this hollow body with water-thinnable coating agents of known composition and both coatings afterwards
einer Weiterkondensation im Film zu unterwerfen. z. B. durch Temperaturnachbehandlung.subject to further condensation in the film. z. B. by temperature treatment.
Durch das neue Verfahren wird auf den Außenflächen von Hohlkörpern ein elektrischer Widerstand aufgebaut, der gravierend über allen bekanntgewordenen Naßfilmwiderständen von elektrophoretisch aufgetragenen Überzügen liegt wie aus der Tabelle zu entnehmen is'..The new process creates an electrical resistance on the outer surfaces of hollow bodies built up, which seriously exceeds all known wet film resistances of electrophoretically applied coatings is as shown in the table.
dickelayer
thickness
Erläuterungen zur 1 abelle: a Explanations of the 1 table: a
Alle Lacke wurden auf entfettetes Stahlblech aufgetragen. Die Angabe der Schichtleitfähigkeit bzw. des Filmwiderstandes bezieht sich bei den Lacken A.B. C und D ι Elektrophorese-Überzugsmittel) auf den sogenannten Naßfilrr. bzw. Γ ischen Film, bei den Lacken E, F. G und H (elektrophoretisch nicht abscheidbare überzugsmittel) auf de trockenen Film.All paints were applied to degreased steel sheet. The specification of the layer conductivity or the film resistance relates in the case of the lacquers AB C and D ι electrophoresis coating agent) to the so-called wet film. or Γ ischen film, in the case of lacquers E, F. G and H (electrophoretically non-depositable coating agents) on the dry film.
1. Die Lacke A. B und C sind handelsübliche Elektrophorese-Überzugsmittel und die angegebenen Werte entnommen aus »Metalloberfläche«, 1968. S. 302. Tabelle 1. Die Überzüge sind1. The lacquers A. B and C are commercially available electrophoresis coating media and the values given are taken from "Metalloberfläche", 1968, p. 302. Table 1. The coatings are
2 Minuten bei 200VoIt elektrophoretisch abgeschieden. Electrophoretically deposited for 2 minutes at 200VoIt.
2. Lack D ist ein Elektrophorese-Überzugsmittel aus 120 Teilen einer wäßrigen Alkydharzlösung, deren Zusammensetzung und Herstellung nachstehend beschrieben werden, und 20 Teilen eines wasserlöslichen käuflichen Hexamethylolmelaminderivates, pigmentiert im Verhältnis2. Varnish D is an electrophoresis coating agent made from 120 parts of an aqueous alkyd resin solution, the composition and preparation of which are described below, and 20 parts of a water-soluble, commercially available hexamethylolmelamine derivative, pigmented in proportion
3 : 4 mit Titandioxid, verdünnt mit entsalztem Wasser auf einen Festkörpergehalt von 15 0O und mit Triäthylamin auf einen pH-Wert von 7.6 eingestellt, worauf 2 Minuten bei 80 Volt elektrophoretisch abgeschieden wurde.3: 4 with titanium dioxide, diluted with demineralized water to a solids content of 15 0 O and adjusted with triethylamine to a pH value of 7.6, whereupon the electrophoresis was deposited for 2 minutes at 80 volts.
5050
Zusammensetzung und Herstellung der wäßrigen Alkydharzlösung:Composition and preparation of the aqueous alkyd resin solution:
100 Teile Phthalsäureanhydrid, 84 Teile einer käuflichen dimeren Fettsäure und 84 Teile Trimethylolpropan werden in einer üblichen Veresterungsanlage bei 220° C bis zu einer Säurezahl von 55 umgesetzt. Nach Abkühlung unter 1000C werden 70 Teile des erhaltenen Alkydharzes mit 16 Teilen Isobutanol verdünnt und 14 Teile Triäthylamin zugemischt. 100 parts of phthalic anhydride, 84 parts of a commercially available dimeric fatty acid and 84 parts of trimethylolpropane are reacted in a conventional esterification plant at 220.degree. C. up to an acid number of 55. After cooling below 100 ° C., 70 parts of the alkyd resin obtained are diluted with 16 parts of isobutanol and 14 parts of triethylamine are added.
3. Lack E ist ein handelsüblicher Alkyd-/Melaminharzlack im Verhältnis 70 Teile fettsäuremodifiziertes hydroxylgruppenhaltiges nichttrocknendes Alkydharz: 30 Teile käuflichem Hexamethylolmelaminäther, katalysiert mit 0,5% p-Toluolsulfonsäure, bezogen auf Bindemittel, pigmentiert im Verhältnis 2 Teile Bind mittel : 1 Teil Titandioxid Rutil, nach dem Auftrag 15 Minuten bei 120 C eingebrannt.3. Lacquer E is a commercially available alkyd / melamine resin lacquer in a ratio of 70 parts of fatty acid-modified, non-drying alkyd resin containing hydroxyl groups: 30 parts of commercially available hexamethylol melamine ether, catalyzed with 0.5% p-toluenesulphonic acid, based on the binder, pigmented in a ratio of 2 parts binder: 1 part titanium dioxide Rutile, baked at 120 C for 15 minutes after application.
4. Lack F ist ein Polyurethanlack, pigmentiert im Verhältnis 2 Teile Bindemitte! : 1 Teil Titandioxid Rutil, nach dem Auftrag 24 Stunden an der Luft getrocknet.4. Lacquer F is a polyurethane lacquer, pigmented in a ratio of 2 parts binder! : 1 part titanium dioxide rutile, air-dried for 24 hours after application.
5. Lack G ist ein lösungsmiuelfrcier kalthärtender Lack auf Basis eines ungesättigten Polyesters und Styrol. Die angegebenen Werte sind dem Taschenbuch »Bayer-Kunststoffe·. 2. Auflaue. Oktober 1959. S.'ZIZ und 213. unter >-Leguval K 25 R-: entnommen.5. Lacquer G is a cold-curing solvent-based agent Varnish based on an unsaturated polyester and styrene. The values given are the Paperback »Bayer-Kunststoffe ·. 2. Auflaue. October 1959. S.'ZIZ and 213. under > -Leguval K 25 R-: removed.
6. Lack H ist ein pulverförmiges Überzugsmiuel auf Epoxidharz-Basis, nach dem Auftrag 30 Minuten bei 170- C eingebrannt.6. Lacquer H is a powdery coating material based on epoxy resin, which is baked at 170 ° C for 30 minutes after application.
Durch das neue Verfahren resultiert auf den Außenflächen von Hohlkörpern ein sehr hoher elektrischer Widerstand, der den Naßfilmwiderstand an sich bekannter Elektrophorese-Überzüge um vielfache Zehnerpotenzen übertrifft und so zu einer außerordentlichen Verbesserung der elektrophoretischen Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern führt oder diese sogar erst ohne Anwendung zusätzlicher Maßnahmen, z. B. Verwendung von Hilfselektroden. Anbringung von Löchern, ermöglicht. Die Vorteile des neuen Verfahrens für die Beschichtung der Innenwachen von Hohlkörpern sind daher eindeutig. Aber auch in bezug auf die Beschichtung der Außenflächen von Hohlkörpern weist das neue Verfahren gegenüber der elektrophoretischen Beschichtung bemerkennswerte qualitative, verfahrenstechnische, wirtschaftliche und den Umweltschutz verbessernde Vorteile auf. Diese Vorteile bestehen darin, daß die bei der elektrophoretischen Beschichtung auftretende teilweise Zersiörung von Zinkphosphatschichten als Untergrund vermieden wird (vgl. z. B .»Metalloberfläche«. !968, S. 300 unter 4.), die in »Metalloberfläche«, 1968, S. 302/303 unter 6. beschriebenen Lackverluste der Elektrophorese-Überzugsmittel reduziert werden oder bei Verwendung lösungsmittelfreier Überzugsmittel, z. B. pulverformige Überzugsmittel, entfallen, sehr hohe Schichtdicken in einem Arbeitsgang erzielt werden können und bei Verwendung pulverförmiger Überzugsmittel praktisch keine Wasser- und Luftverschmutzung auftritt. Durch das neue Verfahren wird außerdem der Nachteil der elektrophoretischen Beschichtung von Außenflächen großflächiger Hohlkörper, z.B. Automobilkarossen, der darin besteht, daß nach dem gegenwärtigen technischen Stand die nach oben offenen Elektrophorese-Karossen-Tauchbecken gerade an den am meisten exponierten Stellen von Automobilkarossen, nämlich Motorhaube, Dach, Kofferklappe, weder eine gleichmäßige noch dieselbe Schichtdicke wie an vertikalen Flächen oder an der Bodengruppe von Karossen infolge des mit der Entfernung von der Beckenwand abnehmenden elektrischen Feldes zulassen, vermieden, während die elektrophoretische Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern wie Karossen entscheidend verbessert wird.The new process results in the Outer surfaces of hollow bodies have a very high electrical resistance, which is the wet film resistance known electrophoresis coatings by multiple powers of ten and so to one extraordinary improvement of the electrophoretic coating of the inner surfaces of hollow bodies leads or even only without the application of additional measures, e.g. B. Use of auxiliary electrodes. Making holes possible. The advantages of the new process for coating the inner guards of hollow bodies are therefore unambiguous. But also with regard to the coating the outer surfaces of hollow bodies show the new process compared to the electrophoretic coating remarkable qualitative, procedural, economic and environmental protection improving benefits. These advantages are that of the electrophoretic coating Occurring partial destruction of zinc phosphate layers as a substrate is avoided (see e.g. "Metal surface".! 968, p. 300 under 4.), the lacquer losses of the electrophoresis coating agent described in "Metalloberfläche", 1968, pp. 302/303 under 6 be reduced or when using solvent-free coating agents such. B. powdery Coating agent, not required, very high layer thicknesses can be achieved in one operation and there is practically no water or air pollution when using powder-form coating agents. The new process also has the disadvantage of electrophoretic coating of Outer surfaces of large-area hollow bodies, e.g. automobile bodies, which consists in that according to the present At the technical level, the electrophoresis body plunge pool, which is open at the top, is currently on the most exposed areas of automobile bodies, namely bonnet, roof, trunk lid, neither a uniform nor the same layer thickness as on vertical surfaces or on the floor pan of bodies due to the decreasing electric field with the distance from the pool wall, avoided while the electrophoretic coating of the inner surfaces of hollow bodies such as Car bodies is decisively improved.
Die außergewöhnlichen Vorteile des neuen Verfahrens zeigen sich bei der Lackierung von Hohlkörpern, deren Außenflächen gegenwärtig noch einen drei- oder vierschichtigen Lackaufbau erhalten, z. B. Automobilkarossen, da nach dem neuen Verfahren alle Schichten durch zwei oder sogar nur eine einzige Schicht entsprechender Dicke ersetzt werden können,The extraordinary advantages of the new process can be seen in the painting of hollow bodies, the outer surfaces of which are currently still receiving a three- or four-layer paint structure, e.g. B. Automobile bodies, since according to the new process all layers are covered by two or even just one Layer of appropriate thickness can be replaced,
z.B. durch pulverförmige oder andere lösungsmittelfreie Überzugsmittel, z. B. ungesättigte Polyester, gelöst in monomeren oder oligomeren Vinylverbindungen, z. B. Styrol. Acrylsäureester.e.g. by powder or other solvent-free Coating agents, e.g. B. unsaturated polyester dissolved in monomeric or oligomeric vinyl compounds, e.g. B. styrene. Acrylic acid ester.
Die konsequente Anwendung des neuen Verfahrens bedeutet daher die Lackierung der Außenflächen von Hohlkörpern, z. B. Automobilkarossen, mit nur einer Schicht und in einem einzigen Arbeitsgang, wobei die Grundieruna der Innenflächen von Hohlkörpern erst nach der Lackierung erfolgt, während man bisher der Auffassung war. daß eine Grundierup.g stets vor der Lackierung erfolgen muß.The consistent application of the new process therefore means painting the outer surfaces of hollow bodies, e.g. B. car bodies, with only one shift and in a single operation, being the primer of the inner surfaces of hollow bodies only takes place after painting, as was previously the opinion. that a Grundierup.g must always be done before painting.
Die Tabelle und die Beispiele zeigen die allgemeine Gültigkeit des neuen Verfahrens, unabhängig von der Zusammensetzung der verwendeten Uoerzugsmittel. The table and examples show the general Validity of the new procedure, regardless of the composition of the train materials used.
Die ir. den Erläuterungen zur Tabelle sowie die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.The ir. The explanations for the table and the parts given in the examples are parts by weight.
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