DE19748226A1 - Elektrisch leitfähige Lacke - Google Patents

Elektrisch leitfähige Lacke

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DE19748226A1
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Karl Herrmann
Wolf Ruediger Karl
Klaus Pipplies
Klaus Schulte
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Plastal GmbH
Venator Germany GmbH
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Sachtleben Chemie GmbH
Dynamit Nobel Kunststoff GmbH
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24Electrically-conducting paints

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Lacke auf Polymerbasis, die insbe­ sondere zur Beschichtung von Kunststoffoberflächen dienen.
Bei der Berührung von elektrisch ungeladenen Stoffen mit unterschiedlichen Di­ elektrizitätskonstanten wandern Elektronen aus dem einem in den anderen Stoff. Bei einer raschen Trennung der beiden Stoffe bleibt die so erhaltene Ladungs­ verschiebung erhalten und kann zur Ausbildung hoher elektrostatischer Potentiale führen. Dieses Phänomen ist oftmals bei den Kunststoffen zu beobachten, die sich aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften relativ leicht elektrostatisch aufla­ den können. Die plötzliche Entladung von solch elektrostatisch aufgeladenen Kunststoffen kann in bestimmten Fällen zu einer Gefahrenquelle werden. Es ist daher allgemein üblich, in den Fällen, in denen elektrostatisch aufgeladene Kunststoffe eine Gefahrenquelle darstellen können, eine sogenannte antistatische Ausstattung der Kunststoffoberflächen vorzusehen, um elektrostatische Aufladun­ gen kontrolliert abfließen lassen und somit die Gefahr plötzlicher Entladungen wirksam verhindern zu können.
Die isolierenden Eigenschaften von Kunststoffen bringen bei der Verwendung solcher Kunststoffe nicht selten auch andere Nachteile mit sich. Aufgrund ihrer isolierenden Eigenschaften ist es beispielsweise nicht möglich, sie ohne weiteres durch die sogenannte elektrostatische Beschichtung zu lackieren. Dies wirkt sich insbesondere dann nachteilig aus, wenn isolierende Kunststoffe zusammen mit elektrisch leitfähigen Materialien kombiniert und gemeinsam in einem Arbeitsgang elektrostatisch lackiert werden sollen; ein Vorgang, wie er in der Automobilindu­ strie, in der beispielsweise Kunststoffstoßfänger mit metallischen Karosserieteilen verbunden sind, durchaus üblich ist. Um die Technik der elektrostatischen Lackie­ rung jedoch nutzen zu können, ist daher bisher die Behandlung der Kunststoff­ oberflächen mit einer schwarzen bzw. dunkelgrauen, elektrisch leitfähigen Grun­ dierung Voraussetzung. So ausgestattete Kunststoffoberflächen können dann mit dem eigentlichen Decklack elektrostatisch überlackiert werden. Damit ist also auf jeden Fall ein weiterer Arbeitsschritt notwendig. Der Auftrag mehrerer Lackschich­ ten ist jedoch nach diesem Verfahren bisher nicht möglich, da die in den verwen­ deten Lacken enthaltenen Lackbindemittel nach dem Auftragen und dem Aushär­ tevorgang elektrische Isolatoren darstellen, die die darunter befindliche zu schüt­ zende Oberfläche elektrisch abschirmen. Werden beispielsweise Metallic-Lacke verwendet, ist es notwendig, eine Klarlackschicht aufzutragen. Die bisher ge­ bräuchlichen Metallic-Lacke wirken jedoch nach dem Aushärten als Isolatoren, die es unmöglich machen, den Klarlack auf elektrostatische Weise aufzutragen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Lacke bereitzustellen, die die bei der Lackierung von Kunststoffoberflächen auftretenden Nachteile beseitigen.
Die erfindungsgemäßen Lacke sollen außerdem den Anforderungen hinsichtlich mechanischer und optischer Eigenschaften, Korrosionsschutz und Wetterbestän­ digkeit genügen.
Erfindungsgemäß gelöst wurde die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptan­ spruchs. Vorzugsweise Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen charakte­ risiert.
Die Erfindung sieht vor, an sich bekannte Lacke durch den Zusatz von geeigneten Zusatzstoffen antistatisch auszurüsten. Zu den erfindungsgemäß einzusetzenden Zusatzstoffen zählen Leitfähigkeitsruße, Metallpulver, leitfähig beschichtete Glimmerplättchen, feinteiliges oberflächenbehandeltes und -unbehandeltes SnO2, halbleiterdotiertes TiO2, halbleiterdotiertes BaSO4 und eine Reihe organischer Additive.
Durch die erfindungsgemäße Lösung werden in den Lack leitfähige Partikel ein­ gebracht, die in der Lackmatrix ein Netzwerk elektrisch leitfähiger Pfade ausbil­ den, über die gezielt elektrische Ladungen abfließen können (Perkolationstheorie). Die für die antistatische Ausrüstung erforderliche Menge der leitfähigen Partikel in der Polymermatrix des Lackes und die daraus resultie­ rende Leitfähigkeit des Gesamtsystems wird durch die Perkolationstheorie be­ stimmt.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist die Kombination mit geeigneten ande­ ren, nicht leitfähigen Füllstoffen/Pigmenten vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird der sogenannte Extendereffekt ausgenutzt, ohne daß Einbußen in der Leit­ fähigkeit des Gesamtsystems resultieren. Dieser Extendereffekt macht es mög­ lich, die an sich notwendige Menge an leitfähigen Zusatzstoffen zu reduzieren. Ein das Kriterium für antistatische Beschichtungen erfüllender Oberflächenwider­ stand von 102 bis 109 Ohm bildet sich üblicherweise bei einer Pigmentierung mit den leitfähigen Zusatzstoffen und/oder den nicht leitfähigen Füllstoffen/Pigmenten von 5-35% PVK (Pigment-Volumen-Konzentration) aus.
Durch die geeignete Wahl und Kombination der einzelnen nichtleitenden Füll­ stoffe/Pigmente und der elektrisch leitenden Zusatzstoffe kann praktisch jeder Lack auf Polymerbasis antistatisch ausgestattet werden. Damit kann erfindungs­ gemäß für jede beliebige dekorative Gestaltung ein geeigneter Lack formuliert werden.
Zur Optimierung der erfindungsgemäßen Lacke kann in bestimmten Fällen die kontrollierte Flockung mit thermodynamisch ungünstigeren Lösungsmitteln oder mit, dem Fachmann an sich bekannten, geeigneten Additiven vorgesehen wer­ den. Ein geringerer Füllgrad führt in den meisten Fällen, unter Einhaltung der ge­ wünschten antistatischen Eigenschaft, zu Verbesserungen in allen oben genann­ ten Kriterien.
Um die Leistungsfähigkeit der elektrisch leitfähigen Zusatzstoffe zu gewährlei­ sten, ist eine ausreichende Dispergierung sowohl der elektrisch leitfähigen Zu­ satzstoffe als auch der nicht leitfähigen Füllstoffe/Pigmente notwendig; wie diese zu erzielen ist, ist dem Fachmann an sich bekannt.
Die Zugabe von 0,05-20,0% PVK transparentem TiO2 auf Basis Rutil mit einer Kristallitgröße von 5-50 nm bewirkt überraschenderweise winkelunabhängige (Farbtoneffekte) und winkelabhängige (Frosteffekt) Veränderungen. Gleichzeitig konnte durch diese Zugabe von transparentem TiO2 eine besondere Stabilität gegen UV-A- und UV-B-Strahlung erzielt werden.
Die einzusetzenden TiO2-Teilchen können zusätzlich auch eine anorganische Dotierung aufweisen. Die Dotierung der TiO2-Teilchen mit Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid verändert dabei in vorteilhafter Weise die Wetterbeständigkeit des erfindungsgemäßen Lackes. Um die Benetzbarkeit und die damit verbundene Dispergierbarkeit der TiO2-Teilchen weiter zu verbessern, kann erfindungsgemäß eine organische Nachbehandlung vorgesehen werden.
Hergestellt werden können die erfindungsgemäßen Lacke nach an sich bekann­ ten Verfahren. In der Regel werden einem handelsüblich zusammengesetzten Lack die leitfähigen Zusatzstoffe und gegebenenfalls die nicht leitfähigen Füll­ stoffe/Pigmente in den erforderlichen Mengen zugemischt.
Um die Eignung der erfindungsgemäß zusammengesetzten Lacke zu demonstrie­ ren wurden herkömmliche silberne, grüne und rote Metallic-Lacke auf Basis Cellu­ loseacetobutyrat/Polyester/Melaminharz jeweils mit einem transparenten, elek­ trisch leitfähigen BaSO4 modifiziert. Beispielhaft genannt sei die Rezeptur für den erfindungsgemäß zusammengesetzten silbernen Metallic-Lack:
Celluloseacetobutyrat (15%ig) 32,0%
Polyester (65%ig) 16,0%
Melaminharz 5,5%
Aluminiumpigment 2,4%
Leitfähiges BaSO4 16,1%
Lösungsmittel und Lackhilfsstoffe 28,0%
Elektrisch leitfähiges BaSO4 ist an sich aus der EP-A-0 459 552 bekannt. Es besteht im Prinzip aus BaSO4-Teilchen, die von einer Schicht aus mit Sb2O3 do­ tiertem SnO2 umhüllt sind. Die mit diesen erfindungsgemäßen Metallic-Lacken behandelten Kunststoffoberflächen wurden anschließend rein visuell begutachtet, da Messungen an Metallic-Lacken mit optischen Meßgeräten nur zu sehr unge­ nauen Ergebnissen führen. Es konnten keine Unterschiede zu mit bekannten Metallic-Lacken behandelten Kunststoffoberflächen festgestellt werden.

Claims (14)

1. Lack auf Polymerbasis, dadurch gekennzeichnet, daß er neben den an sich üblichen Lack-Bestandteilen geeignete leitfähige Zusatzstoffe enthält, durch die der Lack antistatisch ausgerüstet wird.
2. Lack gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Zu­ satzstoffe ausgewählt sind aus Leitfähigkeitsrußen, Metallpulvern, leitfähig beschichtete Glimmerplättchen, feinteiligem oberflächenbehandeltem und -unbehandeltem SnO2, halbleiterdotiertem TiO2, halbleiterdotiertem BaSO4 und/oder aus organischen Additiven.
3. Lack gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die antistatische Ausrüstung erforderliche Menge der leitfähigen Zusatzstoffe in der Polymermatrix des Lackes und die daraus resultierende Leitfähigkeit des Gesamtsystems durch die Perkolationstheorie bestimmt wird.
4. Lack gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Kombination von leitfähigen Zusatzstoffen gemäß Anspruch 2 mit nicht leitfähigen Füllstoffen/Pigmenten enthält.
5. Lack gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Oberflächenwiderstand von 102 bis 109Ohm aufweist.
6. Lack gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er 5 bis 35% PVK an leitfähigen Zusatzstoffen und/oder nicht leitfähigen Füll­ stoffen/Pigmenten enthält.
7. Lack gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitfähiger Zusatzstoff elektrisch leitfähiges BaSO4 eingesetzt wird.
8. Lack gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitfä­ higes BaSO4 BaSO4-Teilchen eingesetzt werden, die von einer Schicht aus mit Sb2O3 dotiertem SnO2 umhüllt sind.
9. Lack gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitfähiger Zusatzstoff transparente TiO2 auf Basis Rutil eingesetzt wird.
10. Lack gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß 0,05-20,0% PVK, transparentes TiO2, vorzugsweise mit einer Kristallitgröße von 5-50 nm eingesetzt wird.
11. Lack gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzu­ setzenden TiO2-Teilchen eine anorganische Dotierung, vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid aufweisen.
12. Lack gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Celluloseacetobutyrat/Polyester/Melaminharz als Polymerbasis eingesetzt wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines Lackes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß einem handelsüblich zusammengesetzten Lack die leitfähigen Zusatzstoffe und gegebenenfalls die nicht leitfähigen Füllstoffe/Pigmente in den erforderlichen Mengen zugemischt werden.
14. Verwendung eines Lackes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur antista­ tischen Ausstattung von Kunststoffen.
DE1997148226 1997-10-31 1997-10-31 Elektrisch leitfähige Lacke Withdrawn DE19748226A1 (de)

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EP98956865A EP1027390A1 (de) 1997-10-31 1998-10-22 Elektrisch leitfähige decklacke
US11/435,882 US20060202172A1 (en) 1997-10-31 2006-05-18 Electrically conductive coating lacquer paints

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114849470A (zh) * 2022-06-06 2022-08-05 中建四局安装工程有限公司 大型地埋式污水处理厂活性氧-uv光解吸附一体化除臭装置及除臭方法

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