DE1964969A1

DE1964969A1 - Verfahren zum Haerten von Beschichtungen und UEberzuegen

Info

Publication number: DE1964969A1
Application number: DE19691964969
Authority: DE
Inventors: Horst Brose; Dietrich Hentschel; Hermann Dipl-Chem Dr Pelshenke
Original assignee: Glasurit Werke M Winkelmann GmbH
Current assignee: Glasurit Werke M Winkelmann GmbH
Priority date: 1969-12-24
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1971-09-16
Also published as: AT306187B; DE1964969B2; DK138625B; DK138625C; JPS4840042B1; CH548293A; FR2072048B1; SE380183B; BR7024892D0; BE760373A; ES386701A1; FR2072048A1; NL7017800A; ZA708353B; GB1320800A

Description

Verfahren zum Härten von BeSchichtung en und überzügen

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein VerfaL-in zum Härten von BeSchichtungen und Überzügen mit elektromasnotischen Strahlen, das sich dadurch auszeichnet, daß man"die von einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe als Emissionsquelle ausgesandte Strahlung auf Beschichtungen und Überzüge einwirken läßt, die polymerisierbare oder durch Kondensation härtbare Kunstharze enthalten.

Hit Hilfe von Ultraviolett-Strahlen lassen sich Überzüge aus bestimmten Polyester-Materialien härten» die mit einoia für äiece Strahlungshärtung geeigneten, speziellen strahlungsompi'indlichen Zusatz - einem Sensibilisator - angereichert sind. Solche Polyester-Materialien enthalten nicht die üblichen Peroxidhärter und Beschleuniger und stellen ein reinem Sinkomponenten-Material dar. ₍

Das Hauptproblem bei der Härtung mit UV-Strahlen, liegt d,arin, daß sich bisher nur solche Lacke, Beschichtungsmateriaiien, füller oder Spachtelmassen härten lassen, die klar durchsichtig oder höchstens lasierend angefärbt sind. Pigmentierte Polyeo.er-Matorialien dagegen lassen sich durch die Einwirkung von UV-Strahlen nicht härten. Die Überzüge oder Beschichtungen bleiben weich und klebrig, weil die Absorbtion der UV-Stzwj durch die Pigmente die Wirkung des Sensibilisators wei-c verhindert und die Bildung der zur Polymerisation erforderlichen Radikale unterbleibt.

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BAO

ie

UV-Strahler, wie superaktinisehe LeuchtstofflaEipori und Quecksilberdampf-Itfiederdrucklampen werden in erster Lini 3UiH Vorgelieren von Läcküberzügen benutzt, ura Luftbläschen aus dem Überzug zu entfernen und im Polyesterlack vorhandenem Paraffin auch an die Oberfläche austreten zu lassen. Die Strahlungsenergie dieser Lampen reicht zwar zum Vorgelieren aus; das Aushärten dauert, aber sehr, lange. Ein schnelleres Aushärten, ermöglichen die Quecksilberdampf-Hochdrucklairp;::!, die deshalb zum Nachhärten der vorgelierten Lacke und zu^ .direkten Härten von unpigmentierten, UV-sensibilisierten fe Polyester-Spachtelmassen eingesetzt werden.

Die Anwendungsmöglichkeiten von UV-Strahlen aussendenden Lampen beim Härten von Überzügen sind nur gering und blieben bisher auf spezielle UV-Sensibilisatoren enthaltende Polyester- = Materialien begrenzt. ° ....

Ss λ,-arde nun überraschenderweise ein Verfahren zur Härtung von Beschichtungen und Überzügen durch elektromagnetische Strahlung gefunden, das der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe im Gegensatz zur herrschenden Fachmeinung eine allgemeinere und breitere technische Verwendungsmöglichkeit erschließt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Härtung durch. 2inwirkung, der von einer Quecksilberdampf-Hochdrucklainpe als Emissionsquelle ausgesandten Strahlung auf Beschichtung.^ eier ^ Überzüge, die polymerisierbare oder durch Kondensation härtbare Kunstharze enthalten, bewirkt.

Das Verfahren ist auf Quecksilberdampf-Hochdrucklanipen begrenzt. Die übrigen UV-Strahlen aussendenden Strahlungsquellen, wie superaktinische Leuchtstofflampen und Quecksilberdampf-liiederdrucklampen lassen sich für das erfindungsgemäße Härtungsverfahren nicht verwenden.

-'.ν,,.,.- ^ 1 0 9 83 87 U 2 5 : -

BAD ORIGINAL

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Z-ur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens: wird vorzugsweise eine Quecksilbordampf-^Hochdrucklämp-e. mit einem jV-Strahlen durchlässigen Quarzmantel oder Quarzglasmantei verwendet, wobei die Quarz- bzw* Quarzglasoberflache eine Betriebs Temperatur iron mehr als 400⁰C, vorzugsweise jedoch zwischen. 600 und 900 0, angenommen hat. Diese Quarzglastem- -jo-c'cxi? stellt sich bei einem stehenden Luftpolster in unni-cu^loarer Kähe der Lampe vqe mindestens 300⁰G,- vorzugsweise "edoch mindestens 400 G, ein. Quecksilberdampf*-Hochdrucklampen sind auf dem Fachgebiet bekannt und brauchen nicht weiter beschrieben au werden. Die ausgesandte Strahlung enthält nebe." deiü 'JV-Anteil auch längerwellige Strahlung*

liaclä der bisher geltenden Meinung der Fachkreise ließ· sich die "UY-Strahlen emittierende Quecksilberdampf-Hochdrucklampe nur sum Karten solcher Polyesterüber^üg*³ einsetzen, die niclri pijr^orLtiert waren und außerdem einen TJV-S ensibilisator ent-Hielten. Um so überraschender war es, daß nach dem. erfindungsgemäSen Verfahren alle die Überzüge und Besehichtungen ausgehär-cet v;erden können, die polymerisierbare oder durch Eon- , densation härtbaie Kunstharze; enthalten*

BecGliichtungen und Überzüge, die polymerisierbäfe' Eunsthärze . enthalten, werden aus PöljrestermaterialiexL herge&tellt, die ' ungesättigte Polyester und mindestens ein mischpölymerisier- \ barooö^-,β- olefinisch ungesättigtes Honomer enthalt en* Seiche Überzugsmittel sind bekannt aus den Standardxierken "Polye3x;örs and their Applications" (Bgorksten, lovey, Hackerund Henning, ITew York, Reinhold Publishing Oorporation, 1956) und "Polyes-jer Hesirx3^!i (Lawrence, New York, Heinhold 'Publishing Cörpdra"oiGii., 1960). _

Die Polyester-Materialien enthalten üblicherweise Peroxid·* härter, Hetallsalzbeschleuniger, Amin-*Beschleuniger öder gerrubenen-

-■■■-.· ■■■" ■-■■■ - 4 , 1 Ö.S" 8 3 8/1425 '

falls auch geeignete Promotoren. Sie sind Zwei-Komponenten-I'Iaterialien, die nach einer bestimmten Topfzeit gelieren. Um die Topfzeit bis zu mehreren Tagen zu verlängern, werden nach - dem erfindungsgemaßen Verfahren vorzugsweise solche Polyester- ■ überzüge gehärtet, die aus Polyester-Materialien hergestellt ;.. sind, die vorzugsweise Peroxide mit einer Anspringt emper&.t\ir von mehr als 40⁰C enthalten. Solche Peroxide sind "beispielsweise tertiär-Butylperoctoat, tertiär-Butylperisononanat und: 2,5-Dimethylhexan-2,5-2iperisononanat-. Es war nicht vorherzusehen, daß die nach dem erfindungsgemäßen "Verfahren gehärteten Polyester-Überzugsschichten den speziellen UV-Sensibilisator nicht zu enthalten brauchen. Die nach dem erfindungsgemäßen' Verfahren gehärteten Polyesterüberzugsschichten können vorzugsweise auch pigmentiert sein, d.h. sie dienen als Träger für Pigmente anorganischer oder organischer Art und/oder Füllstoffe. - ^:

Unter der Einwirkung der von der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe emittierten Strahlung härten die pigmentierten Polyesterüberzüge innerhalb weniger Sekunden zu einem äußerst harten Überzug aus. Der Film hat eine gute Deckfähigkeit, ist kratzfest, weitgehend lösungsmittelfest und chemikalienbeständig.

Im Gegensatz hierzu härtet ein pigmentierter Polyesterlack, ' der Peroxidhärter und einen Beschleuniger enthält,, erst nach \ einem Zeitraum von 12 bis 24- Stunden bei Raumtemperatur

Dem erfindungsgemaßen Hartungs verfahr en sind auch solche' Polyester-Beschichtungen oder -Überzüge zugänglich, die aus mindestens zwei Schichten bestehen, von denen die eine das Peroxid und die andere den Beschleuniger enthält. Der Härtungs effekt wird dabei genauso erreicht, wenn die Peroxid-haltige Schicht keinen Polyester, sondern ein beliebiges anderes Lackbindemittel enthält.

.. - 5 -. 109838/1425

Beschichtungen oder Überzüge, die" durch. Kondensation härtbare Kunstharze enthalten, v/erden aus einem Überzugsmaterial hergestellt, das

a. eine Säure als Härtungskatalysator oder Ό. Polyisocyanate zum Härten

"benötigt. - -

Eeide £ypen von Überzugsmaterial können farbig pigmentiert sein. Es wurde gefunden, daß solche Überzugs schickten nach, dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb weniger Sekunden kratzfest und stapelfähig ausgehärtet werden können,.

Unter Überwindung von Vorurteilen der Fachwelt wurde es durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erstmalig mög— ■ lieh., den Quecksilberdampf-Eoghd^pgklampen eine breite industrielle, technische AnwendxmgsmSgStiQhkeit zu erschließen-, was einen beträchtlichen techjii^seiion Fort schritt darstellte

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Seis-Qiel Λ " . _

Von einem weiß pigmentierten Polyester-Überzugsmaterial» enthaltend ■ . ; ^x

25 bis 30 Gewicht steile einer 7 0 %igen Lösung eines handelsüblichen, glänzend auftrocknenden, ungesättigten Polyesterharzes in Styrol,

10 Gewichtsteile Styrol,
8 Gewichtsteile Titandioxid, ^

17 .Gewichtsteile Eoluol, -

15 Gewichtsteile einer 10 %igeii hochviskosen Efitrocellu-

loselösung in Butylaeetat»

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15 Gewichtsteile Butylacetat, 1,5 Gewichtsteile einer Kobaltnaphthenatlösung mit

'-I"*- 1 % Kobaltgehart, 2 - Qeliichtst^ile tertiär-Butylperöetoat,

werden mittels einer Gießmaschine auf eine Spanholzplatte 100 "bis 150 g/m aufgegossen, lach einer Abdunstzeit von 3 Kinuten wurde die beschicntete Platte 4-5 Sekunden mit einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe bestrahlt» Die "Lampenbrennspannung betrug 1400,ToIt, die Nennleistung 2000 Watt. Die !Temperatur der Strahlwand der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe betrug 700°C, der Abstand des Überauges von dem Strahler betrug 20 cm, die Leistungsaufnahme betrug 0_v9 Watt/cm bestrahlte Fläche.

Ss wurde ein weißer, harter, kratzfester Überzug erhalten.

Zum Vergleich wurde das- gleiche Überzugsmaterial nach dem-Aufgießen von einer Quecksilberdampf-Ifiederdrucklarpe bestrahlt. In diesem Falle erfolgte auch nach mehrminutigem 3inwirken der Strahlung keine Härtung des Überzuges. Er blieb weich und klebrig. Eine Polymerisation fand nicht statt.

Beispiel 2

Auf eine Spanholzplatte wird mit einer Gießmaschine eine Grundierung aufgegossen, bestehend aus

25 Gewichtsteilen Butylacetat, . =

10 Gewichtsteilen Methylglykol,

20 Gewichtsteilen Cyclohexanonperoxid mit 10 % Wasser, 2 Gewichtsteilen einer 10 %igen hochviskosen Fitrocellulose-

lÖsung in Butylacetat,

4-3 Gewichtsteilen einer 73 %igen Iiösung eines ungesättigten

Polyesterharzes in Butylacetat.

1 09 838/U25

I\"a-cii dem Trocknen an der Luft werden von einem pigmentierten Polyester-Übersugsmaterial, "bestehend aus

25-50 Gewicht stellen einer 70 %igen Lösung eines hahG.elsiiblich.en,

glänzend auftrocknenden, ungesättigten Polyesterharzes in Styrol,

10 Gewichtsteilen Styrol,
8 Gewichtsteilen Titandioxid^

17 Gewicht steilen Toluol,..

15 Gewichtsteilen einer 10 %igen hochviskosen iiitrocellulose-

lösung in Butyläcetat,

15 Gewichtsteilen Butylaeetat,

1,5 . Gewichtsteilen einer Kobaltnaphthenatlösung mit 1 % Ko-

baltgehalt,

mittels einer Gießmaschine 100-150 g/m über der Grundierung aufgebracht. Nach den in Beispiel 1 angegebenen Bestrahiungsbedirxsungen wird die beschichtete Platte nach einer Abdunstaeit von 1 Minute 4-5 Sekunden lang mit' einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe bestrahlt. Per erhaltene ausgehärtete Überzug ist hart, kratzfest und stapelfähig. ^: \~

Beif-iel 3

Von einem pigmentierten, säurehärtenden Lack, bestehend aus

59 >"3 einer handelsüblichen, mittelöligen, mit Sojaöl modifizierten Alkydharzlösung in Xylol (60 %) \ mit einem Ölgehalt von 40 %,

14 C-ev.'ichtsteilen eines handelsüblichen Harnstoff-Iformaläehyd-

Harzes (60 %ig in Butanol - Xylolgemisch 1:1),

15 Gewichtsteilen Titandioxid,

1 Gewichtsteil eines mit einer quaternären Ämmonium-Verbin-

dung umgesetzten Bentonites, 3 Gewichtsteilen einer Ukchspaste,
0,6 Vj einer 1 %igen Silikonöllösung,
5 Geviichtsteilen Xylol,
5 Gewichtsteilen para-Toluolsulfonsäure, ;

■ . - 8 109838/142 5

ff

■werden 100 g/m mit einer Gießmaschine auf eine rnit einer Grundierung versehenen Spanholzplatte .aufgegossen.

Es vnirde folgender Hartungsablauf gewählt: . '

Zunächst 45 Sekunden ablüften, dann 60 Sekunden trocknen =bei 70⁰C in einem Umluftofen, dann 60 Sekunden bei 100⁰C in einem Umluftofen. Darauf wurde 30 bis 40 Sekunden lan^ mit einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe bestrahlt. Die Bestrahlungsbedingungen waren die gleichen, wie in Beispiel 1 angegeben. Nach dieser Behandlung waren die Platten hart, kratzfest, und stapelfähig.

Beispiel 4

Von einem durch Polyisocyanate härtbaren, pigmentierten Lackmaterial, bestehend aus

33 Gewichtsteilen einer Lösung eines handelsüblichen, mit

nichttrocknenden pflanzlichen fettsäuren modifizierten Alkydharzes in Xylol (60 %ig) 'mit 35 % Öllänge,
35 Gewichtsteilen Titandioxid,
5 Gewichtsteilen Mattierungsmittel,
3 Gewichtsteilen einer 1 %igen Siliconöllösung, 22 Gewichtsteilen Lösungsmittel (Xylol, Butyl ac e'ca"i) _v W 10 Gev/ichtsteilen eines polyfunktioneIlen, aromatiscli-aiipr-a-

tischen Isocyanats (60 %ig in Butylceüv)

vmrden 150 bis 180 g/m auf eine Spanholzplatte aufgegossen. Der Hartungsablauf war folgender: ^a

2 Kinuten abdunsten, dann -"-.-■

3 Minuten bei 60⁰C in einem Umluftofen vorv^ärmen, danach

3 Minuten bei 100⁰G in einem Umluftofen weiter behandeln und anschließend wird 1 Minute mit einer Quecksilberdarapf-Hociidrucklampe bestrahlt. Die Bestrahlungsbedingungen entspreche denen-des Beispiels 1. Die ausgehärtete Oberfläche ist hart. kratzfest und stapelfähig.

- Patentansprüche 109838/1425

SAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

ρ J IT erfahren zum Härten von Überzügen oder Beschichtungen durch elektromagnetische Strahlung, dadurch gekennzelehnet, daß man die Härtung durch Einwirkung der von einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe als Emissionsquelle ausgesandten Strahlung auf Beschichtungea. oder Überzüge bewirkt, die polymerisierbare oder durch Kondensation härtbare Kunstharze enthalten.
2. "Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ' sine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe verwendet, deren W-Strahien durchlässiger Quarzmantel oder Quarzglasmantel eine Betriebstemperatur von mehr als 4QQ°G, vorzugsweise zwischen 6QC und 9QO⁰C hat.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die von der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe emittierte Strahlung auf POlyester-Überzugsschichten auf Basis von ungesättigten Polyestern und mischpolymerisierbaren Monomeren, die zusätzlich einen Peroxidhärter und einen Beschleuniger enthalten, einwirken läßt,
4-, Verfahren nach den Ansprüchen ü bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nan die Strahlung auf Polyester-Ober züge einwirken läßt," die Peroxidhärter mit einer Anspringtemperatur von mehr als ^N 4-0⁰C enthalten. ■
5- Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennseichnet, daß man die Strahlung auf Polyester-Überzüge einwirken läßt, die •Gertiär-Bu.tylperoctoat',. tertiär-Bu-tylperixononanat oder 2,5-ßimethylhexan-2,5-Diperisononanat enthalten.

1098^8/4425 BAO
6. Verfahren-nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichne'i;, daß man die von der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe aus gesandte Strahlung auf Überzüge aus einem Überzugsmaterial, das einen sauren Härter enthält, einwirken läßt.
7. Verfahren nach, den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß san die von der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe ausgesandte Strahlung auf Überzüge aus einem Überzugsmaterial, das Polyisocyanate als Härter enthält, einwirken läßt.

109838/1425