DE19809838A1

DE19809838A1 - Pulverlackzusammensetzung

Info

Publication number: DE19809838A1
Application number: DE19809838A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Ing Lux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1998-11-19

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Pulverlackzusammensetzungen, insbesondere solche Pulverlackzusammensetzungen, die funktionalisierende Stoffe pulverförmig, als Suspension, Emulsion oder in Lösung enthalten und diesen neue Eigenschaften und ein erweitertes Anwendungsspektrum verleihen, die sie ohne die Beimengungen der funktionalisierenden Zusatzstoffe nicht aufweisen können. Ganz speziell betrifft die Erfindung funktionalisierte Pulverlackzusammensetzungen, die funktionalisierte elektronisch eigenleitfähige Polymere und/oder superparamagnetisch/fer romagnetisch reagierende Kristalle definierter Zusammensetzung pulverförmig, als Suspension, Emulsion oder in Lösung enthalten, wie sie in den deutschen Patentanmeldungen 196 31 563 und 196 54 965 beschrieben sind. Der Gehalt an funktionalisierendem Material in den funktionalisierten Pulverlackzusammensetzungen liegt allgemein zwischen 0.001 und 99.999 Gewichtsprozent, bevorzugt jedoch zwischen 1 und 50 Gewichtsprozent. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung Herstellungsverfahren für die vorgenannten funktionalisierten Pulverlackzusammensetzungen.

Stand der Technik

Pulverlacke sind umweltschonende, hochleistungsfähige Lacksysteme mit einem Feststoffgehalt von 100 Gewichtsprozent. Entsprechend der duromeren Natur werden Pulverlacke bei der Applikation i.a. mit einer Zerstäuberdüse auf die zu lackierenden Objekte aufgebracht und anschließend bei Temperaturen oberhalb von 50°C, bevorzugt zwischen 100 und 200°C, eingebrannt. Bei dem Einbrennprozeß schmilzt das aufgestäubte Pulver, das überwiegend oligomere und niedermolekulare Bestandteile enthält auf, zerläuft, wodurch die Filmbildung erreicht wird, und vernetzt schließlich dreidimensional zu einem unlöslichen Polymerfilm. Um optimale Filmeigenschaften zu besitzen, enthalten kommerziell erhältliche Pulverlackzusammensetzungen eine Reihe von Additiven, die den Gesamtprozeß von Filmbildung und Aushärtung optimieren. Additive, die den Pulverlacken die anwendungstechnisch interessante Eigenschaft von aktivem, elektrochemischem Korrosionsschutz verleihen und gleichzeitig höchsten umwelttechnologischen Ansprüchen genügen, sind nicht bekannt. Auch sind keine Pulverlacke oder Pulverlackzusammensetzungen bekannt, die elektronisch eigenleitende Polymere, sog. intrinsically conductive polymers (ICP's), molekular, partikelförmig oder andersartig enthalten.

Die Haupteigenschaften von Pulverlacken, die ihre Anwendung bedingen, sind ihre hohe mechanische Festigkeit, ihre Wirtschaftlichkeit bei der Verwendung und ihre Umweltverträglichkeit.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung funktionalisierte Pulverlackzusammensetzungen bereitzustellen, die neben guten mechanischen Haft- und Eigenfestigkeiten kommerzieller Pulverlacke noch weitere anwendungstechnisch interessante Eigenschaften besitzen, die durch die Beimengung von elektronisch eigenleitfähigen Polymeren und/oder funktionalisierenden elektrisch eigenleitfähigen Polymeren im Sinne der 196 31 563 und/oder superparamagnetisch/ferromagnetisch reagierende Kristalle im Sinne der 196 54 965 hervorgerufen bzw. bedingt sind.

Lösung der Aufgabe

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einstellung der neuen Materialeigenschaften über das physikalische oder chemische oder andersartige Vermengen von Komponenten der Pulverlackzusammensetzungen mit funktionalisierenden Zusatzstoffen, d. h. entweder reiner elektronisch leitfähiger Polymerer oder elektronisch leitfähiger Polymerer, die auf Trägermaterialien aufgebracht sind, oder funktionalisierter elektronisch leitfähiger Polymerer im Sinne der 196 31 563 oder superparamagnetisch/ferromagnetisch reagierender Kristalle im Sinne der 196 54 965 oder Mischungen dieser Stoffe - nachfolgend kurz als "funktionalisierende Zusatzstoffe" bezeichnet - oder durch das physikalische oder chemische oder andersartige Vermengen von (anwendungsfertigen) kommerziell erhältlichen Pulverlackzusammensetzungen mit den funktionalisierenden Zusatzstoffen erfolgt.

Bei den funktionalisierenden Zusatzstoffen handelt es sich um Pulver Suspensionen, Dispersionen, Emulsionen oder Lösungen des funktionalisierenden Stoffes. Die Dimensionen (Größe) der funktionalisierenden Stoffe reichen dabei vom atomaren Bereich (Moleküle) über den kolloidalen bis in den oberen Mikrometerbereich (Füllstoffe), d. h. von 0.1 nm bis 1000 µm.

Die funktionalisierenden Zusatzstoffe sind reine Stoffe oder Compositematerialien aus mehreren Stoffen. Ganz besonders bevorzugte funktionalisierende Zusatzstoffe im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche, die eine Kern-Hülle-Struktur aufweisen und den funktionalisierenden Zusatzstoff als Hüllmaterial enthalten.

Die funktionalisierenden Zusatzstoffe werden dem Pulverlack oder mindestens einer seiner Komponenten während seiner/ihrer Herstellung oder im Anschluß daran in Gestalt von funktionalisierenden Pulvern, Suspensionen, Dispersionen, Emulsionen oder Lösungen beigemengt, wobei der Funktionalisierungsprozeß im Falle der Anwendung von Suspensionen, Dispersionen, Emulsionen oder Lösungen ein Prozeß in flüssiger Phase darstellt, dem i. a. Fall eine Trocknung des funktionalisierten Materials nachfolgen muß.

Der Funktionalisierungsprozeß geschieht zweckmäßigerweise mit Hilfe von Extrudern, Kugelmühlen u. a. Mischaggregaten, die i. a. bei der Pulverlackherstellung bzw. dem Homogenisieren von Pulvern, Suspensionen, Dispersionen und Emulsionen benutzt werden.

Die Herstellung der funktionalisierenden Zusatzstoffe erfolgt nach den spezifischen Verfahren, die für einen gegebenen Zusatzstoff die optimalen Materialeigenschaften ergeben. Z. B. erfolgt die Herstellung der am meisten bevorzugten elektronisch leitfähig bzw. ferromagnetisch funktionalisierenden Materialien im Sinne der vorläufigen Erfindung entsprechend der deutschen Patentanmeldungen 196 31 563, 196 54 965 und der US 4,692,225.

Der Anteil an funktionalisierendem Zusatzstoff in der funktionalisierten Pulverlackzusammensetzung ist abhängig von der Materialeigenschaft, die durch die Funktionalisierung des Pulverlackes eingestellt bzw. verbessert werden soll. Zum Beispiel muß der Anteil an elektrisch leitfähigem Zusatzstoff in einem gehärteten elektrisch leitfähigen Pulverlack oberhalb der Perkolationskonzentration für den elektrisch leitfähigen Zusatzstoff liegen. Allgemein kann der Gehalt an funktionalisierendem Material in der funktionalisierten Pulverlackzusammensetzungen daher zwischen 0,001 und 99,999 Gewichts-% liegen, bevorzugt findet er sich jedoch im Bereich zwischen 1 und 50 Gewichtsprozent.

Beispiel

Elektrisch leitfähige und antikorrosive Pulverlackzusammensetzung 1 bis 3 g Contex® (Polypyrrol beschichte Glasfaser, Länge 1/64 Zoll; Milliken Research Company, SC, U.S.A:) werden mit 4 bis 1 g Pulverlack (AR-7036-SG 415; Ganzlinbeschichtungspulver GmbH) im Achardmörser homogenisiert. Aus den hergestellten funktionalisierten Pulverlackzusammensetzungen werden Pulverpreßlinge der Dicke 1 bis 2,5 mm hergestellt. Die Preßlinge werden bei 190°C für 15 min gehärtet. Es zeigt sich, daß die Perkolationskonzentration an elektrisch leitfähigem Material bei 30 Gewichts-% liegt (hier lassen sich mittels eines tragbaren Ohmmeters erstmals Widerstände zwischen 10 und 30 MΩ mesen) und bei diesem Füllstoffgehalt auch ein guter Verlauf und gute mechanische Festigkeit am gehärteten Preßling festgestellt werden können. Im Korrosionsschutztest (Lagerung von beschichteten Baustahlblechen in 3,5 Gewichts-% NaCl-Lösung über zwei Wochen) zeigt der elektrisch leitfähig funktionalisierte Pulverlack deutlich besseres Schutzverhalten als der reine Pulverlack.

Claims

1. Pulverlackzusammensetzungen, die funktionalisierende Zusatzstoffe physikalisch oder chemisch oder andersartig beigemengt enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den funktionalisierenden Zusatzstoffen um

a) ein elektronisch eigenleitendes Polymer oder
b) ein mit elektronisch eigenleitendem Polymer beschichtetes Material oder
c) um funktionalisierte elektrisch leitfähige Polymermaterialien im Sinne der deutschen Patentanmeldung 196 31 563 oder
d) um superparamagnetisch/ferromagnetisch reagierende, definiert aufgebaute Kristalle im Sinne der deutschen Patentanmeldung 196 54 965 oder
e) Mischungen dieser Stoffe handelt.

2. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den funktionalisierenden Zusatzstoffen um Pulver, Suspensionen, Dispersionen, Emulsionen oder Lösungen des funktionalisierenden Stoffes handelt.

3. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimension der funktionalisierenden Zusatzstoffe im Bereich zwischen 0,1 und 1000 µm liegt.

4. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an funktionalisierendem Material in der funktionalisierten Pulverlackzusammensetzung zwischen 0,001 und 99,999 Gewichtsprozent, bevorzugt zwischen 1 und 50 Gewichts-%, liegt.

5. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der funktionalisierende Zusatzstoff eine Kern-Hülle Struktur aufweist und den funktionalisierenden Zusatzstoff als Hüllmaterial enthält.

6. Pulverlackzusammensetzung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der funktionalisierende Zusatzstoff Contex® (Polypyrrol beschichtete Glasfaser, Länge 1/64 Zoll) der Milliken Research Company, SC, U.S.A. ist.

7. Verfahren zur Herstellung von Pulverlackzusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet, daß entweder den anwendungsfertigen Pulverlacken funktionalisierende Zusatzstoffe physikalisch, chemisch oder andersartig beigemengt werden oder Pulverlacken oder ihren Bestandteilen während ihrer Herstellung funktionalisierende Zusatzstoffe physikalisch, chemisch oder andersartig beigemengt werden.

8. Anwendung von Pulverlackzusammensetzungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie den Einsatz von Pulverlacken in Bereichen beinhalten, für die die reine Pulverlackzusammensetzung nur bedingt verwendbar bzw. überhaupt ungeeignet sind.

9. Anwendung von Pulverlackzusammensetzungen nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverlackzusammensetzungen mindestens als antistatisch elektrisch leitfähig ausgerüstete Pulverlacke Verwendung finden.

10. Anwendung von Pulverlackzusammensetzungen nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverlackzusammensetzungen als ferromagnetisch reagierende Pulverlacke Anwendung finden.

11. Anwendung von Pulverlackzusammensetzungen nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverlackzusammensetzungen so stark ferromagnetisch reagieren und elektrisch so gut leitfähig sind, daß sie für die elektromagnetische Abschirmung von Gegenständen sowohl im elektromagnetischen Nahfeld als auch im elektromagnetischen Fernfeld benutzt werden können.

12. Anwendung von Pulverlackzusammensetzungen nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverlackzusammensetzungen im Korrosionsschutz Anwendung finden.