DE19836491C1 - Sprühbare pulverförmige Zusammensetzung für Unterbodenschutz oder Dichtmittel sowie Verfahren zur Beschichtung von Kraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugteilen - Google Patents
Sprühbare pulverförmige Zusammensetzung für Unterbodenschutz oder Dichtmittel sowie Verfahren zur Beschichtung von Kraftfahrzeugen oder KraftfahrzeugteilenInfo
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Abstract
Pulverförmige thermoplastische Polymerzusammensetzungen auf der Basis von Polymeren mit polaren, funktionellen Gruppen eignen sich zur Herstellung von sprühbaren, pulverförmigen Unterbodenschutz- oder Dichtmittel-Zusammensetzungen. Diese Zusammensetzungen sind im wesentlichen frei von Wasser, flüchtigen organischen Lösungsmitteln und/oder flüssigen Weichmachern und werden nach der an sich bekannten Pulverlack-Technologie auf die zu beschichtenden oder abzudichtenden Substrate aufgebracht. Diese Zusammensetzungen werden im Fahrzeugbau als Unterbodenschutz oder Dichtmittel zur Abdichtung von Fügenähten verwendet.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine sprühbare pulverförmige Zusammensetzung
auf Basis von thermoplastischen Polymerpulvern sowie deren Herstellung und Ver
wendung als Unterbodenschutz oder Dichtmittel.
Gegenstände aus metallischen Werkzeugen im Fahrzeug-, Maschinen-, und Geräte
bau müssen zur Erhaltung ihrer Gebrauchstauglichkeit häufig mit Beschichtungen
versehen werden, die abriebfest sind. Im Fahrzeugbau, insbesondere im Automobil
bau sind dies insbesondere der Unterbodenbereich sowie die Radhäuser und die so
genannten Schweller. Weiterhin müssen punktgeschweißte oder anderweitig me
chanisch fixierte Nähte gegen das Eindringen von Staub und Wasser abgedichtet
werden. Im Fahrzeugbau wurden hierfür in der Vergangenheit hauptsächlich Plasti
sole, d. h. Dispersionen von organischen Kunststoffen in Weichmachern eingesetzt,
welche beim Erwärmen auf höhere Temperaturen gelieren und beim Abkühlen aus
härten. Die hierfür eingesetzten Plastisole sind Dispersionen auf Basis von
(Meth)acrylathomo- bzw Copolymeren, Styrolcopolymeren sowie insbesondere
Polyvinylchloridhomo- bzw. Copolymere in Weichmachern. Häufig enthalten diese
Plastisolzusammensetzungen neben anderen Bestandteilen noch sogenannte Exten
der in Form von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen. Sowohl die vorgenannten
Weichmacher als auch die Extender sind zwar schwer flüchtig, jedoch verdunstet
von beiden Bestandteilen immer ein geringer Teil während des Gelierens in den
Lacköfen der Autoindustrie. Dieses führt zu Emissions- bzw. Kondensations
problemen in den Lacköfen. Weiterhin läßt sich ein sogenannter Overspray, d. h. ein
Versprühen des Plastisols in die Umgebung der Applikationskabine trotz moderner
Prozeßsteuerung nicht vollständig vermeiden. Dieser sogenannte Overspray muß
entweder entsorgt oder durch aufwendige Wiederaufarbeitungsverfahren in den
Produktkreislauf zurückgeführt werden.
Es besteht daher ein Bedarf, insbesondere für den Fahrzeugbau Unterbodenschutz-
Zusammensetzungen oder Abdichtmaterialien bereitzustellen, die frei von jeglichen
Lösungsmitteln und Weichmachern sind. In der Vergangenheit wurden zu diesem
Zweck zwar Zusammensetzungen auf der Basis von wäßrigen Emulsionen oder
Dispersionen vorgeschlagen, diese haben jedoch im normalen Fertigungsablauf von
Fahrzeugen zu Applikationsproblemen geführt, da das Wasser während der prozeß
bedingten kurzen Trocknungszeiten nicht vollständig bzw. nur unter Bildung von
Blasen in der Schicht verdampfen kann. Außerdem enthalten auch wäßrige Disper
sions- bzw. Emulsionssysteme immer noch geringe Mengen an flüchtigen organi
schen Lösungsmitteln als sogenannte Verlaufshilfsmittel bzw. Filmbildungsmittel.
Es bestand daher die Aufgabe, Unterbodenschutz-Zusammensetzungen und/oder
Dichtmittel-Zusammensetzung bereitzustellen, die sowohl frei von Lösungsmitteln
und Weichmachern als auch frei von Wasser sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Bereitstellung von sprühbaren, pul
verförmigen Zusammensetzungen auf der Basis von pulverförmigen thermoplasti
schen Polymeren gelöst, wobei diese Zusammensetzungen im wesentlichen frei sind
von Wasser, flüchtigen organischen Lösungsmitteln und/oder bei Raumtemperatur
flüssigen Weichmachern. Diese Zusammensetzungen enthalten ein oder mehrere
pulverförmige thermoplastische Polymere, wobei zumindest ein Teil der Polymeren
polare, funktionelle Gruppen enthält. Weiterhin können diese Mischungen noch
weitere organische oder anorganische Festsubstanzen in Pulverform enthalten.
Diese Zusammensetzungen werden auf unbehandelte oder auf anorganisch oder or
ganisch vorbehandelte und beschichtete Metalloberflächen mit elektrostatischen
Verfahren aufgesprüht. Durch diese Aufladung haften die Partikel sofort und auch
nach mehreren Stunden selbst an senkrechten Flächen auf diesen Metallen. Durch
Einwirkung von erhöhter Temperatur wird diese Pulverschicht verschmolzen und
gibt dann auf dem Untergrund einen festhaftenden Film.
Ähnliche pulverförmige Zusammensetzungen sind bereits als sogenannte Pulver
lacke bekannt.
So beschreibt die US-A-4865882 eine Methode zur Pulverbeschichtung von me
tallischen Artikeln. Die Pulverbeschichtungszusammensetzung enthält 80 bis 97%
eines modifizierten Polypropylenpulvers und 20 bis 3% eines Polyethylenpulvers
mit sehr niedriger Dichte. Diese Materialien werden in der Schmelze gemischt und
in einem Extruder zu Pellets geformt, die dann durch Kryo-Mahlung zu einem Pul
ver mit einer durchschnittlichen Korngröße von etwa 150 µm vermahlen werden.
Die zu beschichtenden metallischen Gegenstände wie Körbe, Borde oder Automo
bilzubehörteile werden dann auf etwa 200 bis 250°C vorgeheizt und anschließend
in ein Fließbett, das die Pulverbeschichtungs-Zusammensetzung enthält, für einige
Sekunden bis einige Minuten getaucht. Dadurch scheidet sich auf dem heißen me
tallischen Gegenstand eine Schicht der Pulverzusammensetzung ab. Nach dem Be
schichten wird der metallische Gegenstand für längere Zeit auf 160 bis 230°C er
wärmt um die Oberfläche der erhaltenen Beschichtung gleichmäßig aufzuschmel
zen. Unterbodenschutz-Beschichtungen bzw. Nahtabdichtungen werden in dieser
Schrift nicht offenbart.
Die US-A-5498783 beschreibt eine Pulverbeschichtungszusammensetzung, die
thermisch vernetzt und aus einer pulverförmigen Mischung aus einem Polyesterharz
mit durchschnittlich zwei oder mehr Carboxylgruppen, einem ersten Vernetzer, der
reaktiv gegenüber den Carboxylgruppen des Polyesterharzes ist, einem weiteren
reaktiven Acrylatcopolymer und einem zweiten Vernetzer besteht, wobei der zweite
Vernetzer reaktiv gegenüber der reaktiven Funktionalität des Acrylatcopolymers
sein soll. Wegen ihrer starken thermischen Vernetzung eignen sich derartige Zu
sammensetzungen jedoch nur für Lackanwendungen, für die eine große Härte ver
langt wird. Für Unterbodenschutzanwendungen bzw. für Nahtabdichtungen, für die
eine hohe Flexibilität verlangt wird, sind diese Zusammensetzungen ungeeignet.
Ähnliches gilt für die in der EP 0 404960 A1 offenbarten Pulverlacke auf der Basis
von Ethylencopolymeren, einem Epoxidharz sowie einem Härtungsmittel für das
Epoxidharz. Dabei soll das Ethylencopolymer 0,5 bis 10 Gew.-% Strukturelemente
enthalten, die von einem Carbonsäureanhydrid-haltigen Comonomer stammen und 3
bis 40 Gew.-% einer Struktur, die von einer olefinisch ungesättigten Carbonsäure
als Monomer herrühren. Gemäß der Lehre dieser Schrift soll die dort offenbarte
Pulverbeschichtungs-Zusammensetzung geeignet sein, metallische Substrate vor
Korrosion, hervorgerufen durch Steinschlag zu schützen. Gemäß der Lehre dieser
Schrift sind normale thermoplastische Harzzusammensetzungen, die nicht hochgra
dig thermisch vernetzen, nicht geeignet um eine Steinschlagschutzbeschichtung zu
bewirken, da nach dieser Lehre die thermoplastischen Harze eine geringe Haft
wirkung auf dem Substrat haben.
Die WO 87/02043 A1 offenbart eine Pulverbeschichtungszusammensetzung enthaltend
ein festes pulverförmiges Epoxidharz mit einer durchschnittlichen Epoxidfunktio
nalität pro Molekül von größer als 2 sowie einem festen Härter für dieses Epoxid
harz. Das feste Epoxidharz ist dabei ein multifunktioneller Polyglycidylether einer
Bisphenolverbindung oder ein multifunktioneller Polyglycidylether eines Polygly
kol-modifizierten Bisphenols. Es wird offenbart, daß die Pulverzusammensetzung
direkt auf phosphatierten, chromatierten oder galvanisierten Stahl oder auf chroma
tisiertes Aluminium gesprüht werden kann zur Ausbildung einer haltbaren Be
schichtung. Über die Eignung derartiger Zusammensetzung für Unterbodenschutz-
Anwendungen werden keine Angaben gemacht.
Die WO 95/03344 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines als Pulverbe
schichtungsmaterials und/oder Schmelzkleber einsetzbaren Kunststoffes. Dazu wer
den Polyolefine einer Niedertemperatur-Plasmabehandlung in einem Frequenzbe
reich von 30 kHz bis 10 GHz unterzogen. Gemäß der Lehre dieser Schrift kann mit
derartig hergestellten Pulverbeschichtungsmaterialien auf Glas bei einer Verarbei
tungstemperatur von 160°C eine transparente, gut haftende Beschichtung aufge
bracht werden. Weiterhin wird behauptet, daß diese Zusammensetzung zur Herstel
lung einer Unterbodenbeschichtung im Automobilbau oder einer Beschichtung von
Schiffsrümpfen geeignet sind. Derartige Materialien haben jedoch mir für einen sehr
kurzen befristeten Zeitraum eine ausreichend gute Haftung zum Blech.
Die im Automobilbau zu beschichtenden oder mit Nahtabdichtungen zu versiegeln
den bzw. abzudichtenden Substrate sind dabei im Automobilbau übliche Stahlble
che, die zum Korrosionsschutz phosphatiert und/oder chromatiert sein können, ver
zinkte Stahlbleche sowie Stahlbleche der vorgenannten Art, die mit Elektro
tauchlackierungen, den sogenannten KTL-Lacken beschichtet sind. Weiterhin
kommen in neuerer Zeit auch Bleche aus Aluminium, Aluminiumlegierungen sowie
Magnesiumlegierungen zum Einsatz, so daß die Beschichtungs-Zusammensetzun
gen oder Dichtmittel auf all den vorgenannten Substraten eine gute Haftung erzielen
müssen.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Polymerpulver sind Thermoplasten. Dabei
müssen diese Thermoplasten einen Schmelzbereich zwischen 50°C und 180°C be
sitzen und zumindest anteilig polare Gruppen mit ausgeprägtem Dipol-Charakter
und geringem sterischen Anspruch haben um auf einer eventuell vorhandenen
Lackvorbeschichtung bzw. auf der Metalloberfläche ausreichende Haftung zu be
wirken. Es hat sich gezeigt, daß Beschichtungen auf Basis von Polymeren, die stick
stoffhaltige, polare Gruppierungen wie Polyurethane oder Polyamide entweder als
Grundpolymer oder Copolymerisat enthalten, ebenso wie Epoxide als Hauptkompo
nente oder als Beimengungen in den Pulvergemischen, ausgezeichnete Haftung auf
elektrotauchlackierten (KTL) Substraten oder anderen Grundierungen ergeben.
Ebenfalls gute Haftungsergebnisse werden mit (Meth)acrylsäure- oder
(Meth)acrylatcopolymeren erzielt. Weiterhin bewirken ebenfalls Grundpolymere
oder Copolymerisate mit Vinylacetatgehalt wie z. B. Polyvinylacetat-Copolymere
oder Ethylenvinylacetatpolymere ebenfalls Haftung auf den vorgenannten Substra
ten.
Wie bereits erwähnt, können die erfindungsgemäßen Unterbodenschutz-Zusammen
setzungen oder Dichtmittel-Zusammensetzungen auf der Basis eines thermoplasti
schen pulverförmigen Polymeren mit polaren Gruppen aufgebaut sein, es können
jedoch auch Mischungen von mehreren thermoplastischen Polymeren eingesetzt
werden, wobei zumindest ein Teil der Polymeren polare Gruppen tragen muß. Die
polaren funktionellen Gruppen können ausgewählt werden aus Hydroxy-, Amino-,
Epoxy-, Carboxy-, Ester-, Amid-, Urethan-, Isocyanurat-, Biuret-, Allophanat-,
blockierte Isocyanat-, Silanol-, oder Alkoxysilangruppen. Dabei ist es ohne weiteres
möglich, thermoplastische Polymere mit einem hohen Anteil der vorgenannten pola
ren Gruppen mit Poly-α-Olefinhomo- und/oder Copolymeren zu mischen, wobei die
Poly-α-Olefine vorzugsweise durch eine Corona- oder Plasmavorbehandlung aufbe
reitet sein sollten. Im Einbrennvorgang der erfindungsgemäßen Beschichtungen
muß ein gutes und dichtes Verschmelzen der Polymerteilchen erreicht werden,
daher eignen sich nur die vorgenannten thermoplastischen Materialien. Sofern Pul
vermischungen eingesetzt werden, z. B. aus Polyurethanen oder Polyamiden plus
Epoxiden, gibt es starke Beweisanzeichen, daß nicht die Vernetzungsreaktion der
Polymermatrix untereinander die primär entscheidende ist, sondern daß die Primär
reaktion beispielsweise mit dem KTL-Untergrund (kathaphoretische Tauch-Lackie
rung) oder mit dem metallischen Substrat stattfindet. Dadurch wird eine gute Haf
tung der erfindungsgemäßen Unterbodenschutz-Zusammensetzungen zum Unter
grund bewirkt, außerdem ist dadurch sichergestellt, daß keine zu hochgradige Ver
netzung der Unterbodenschutz-Zusammensetzung stattfindet, da eine derartig
hochgradige Vernetzung zu einer Versprödung der Beschichtung führen würde.
Für die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen besonders geeignet sind aus den
vorgenannten Gründen beispielsweise die Hauptbindemittelkomponenten von Pul
verlacken, solange ihnen keine oder nur in sehr geringem Umfange Vernetzer zuge
setzt werden, die für Pulverlackanwendungen normalerweise zwingend notwendig
sind. Beispiele für derartige Bindemittelsysteme werden u. a. bei D. A. Bate,
"powder coatings, chemistry, manufacture and application", SITA Technology,
London, 1990, insbesondere Kapitel 2 bis 4, genannt. Ganz besonders geeignet sind
z. B. Einkomponenten Epoxy-Pulverlacke mit einem Erweichungspunkt oberhalb
von 50°C, Pulverlack-Bindemittel auf Basis von Polyurethanen mit einem
Schmelzbereich zwischen 80 und 100°C, Schmelzindex (MFI 190/2, 16 gemäß DIN
53735) 30-40 g/10 min, Polyethylen-Acrylatcopolymer-Pulver mit einem
Schmelzindex zwischen 5 und 15 g/10 min, thermoplastische Polyurethane, Poly
amid-Pulver, mit einem Schmelzindex zwischen 15 und 40 g/10 min, Ethylen-
Vinylacetatcopolymerpulver sowie vorbehandelte LDPE (low density
polyethylene).
Außer den vorgenannten polymeren Bestandteilen können die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen noch feinteilige anorganische und/oder organische (polymere)
Füllstoffe, Pigmente und/oder Alterungsschutzmittel enthalten. Beispiele für geeig
nete anorganische Füllstoffe sind feinteilige Calciumcarbonate in Form der diversen
gemahlenen oder gefällten Kreiden, Schwerspat, Aluminiumoxide, Silikate. Als
Farbpigmente können eingesetzt werden Ruß, Eisenoxide, Titandioxid, Zinkoxid
und ähnliche an sich bekannte Farbpigmente. Dabei kann es zweckmäßig sein, so
wohl für die Füllstoffe als auch für die Pigmente oberflächenvorbehandelte Mate
rialien einzusetzen. Als Alterungsschutzmittel können dabei alle an sich bekannten
Alterungsschutzmittel für Polymere aus der Klasse der UV-Schutzmittel gegen den
photo- bzw. photooxidativen Abbau der Polymere, Antioxidantien gegen den ther
mischen bzw. thermooxidativen Abbau sowie Schutzmittel gegen den hydrolyti
schen Abbau oder Ozonschutzmittel gegen den Angriff durch Ozon eingesetzt wer
den. Art und Menge der Alterungsschutzmittel richten sich dabei nach dem chemi
schen Aufbau der eingesetzten Polymere.
Damit die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen problemlos als Pulverbe
schichtungsmaterialien versprüht werden können, ist es wichtig, daß sämtliche Pul
verbestandteile eine mittlere Korngröße von unter 700 µm, vorzugsweise unter 200
µm und ganz besonders bevorzugt unter 80 µm haben. Außerdem muß sichergestellt
sein, daß die Pulverbestandteile keine Oberflächenklebrigkeit bei Temperaturen
unterhalb von etwa 30 bis 40°C aufweisen um ein Verbacken der Pulverteilchen
vor der Sprühapplikation zu vermeiden.
Untersuchungen haben gezeigt, daß es eine direkte Abhängigkeit der Applizierbar
keit mit gängigen Applikationsverfahren von der Korngröße gibt. Die Applizier
barkeit bedeutet Mengendurchsatz pro Zeiteinheit und ausreichende Trockenhaftung
auf metallischem Untergrund. Hierfür müssen die Zusammensetzungen folgende
Anforderungen erfüllen:
- - gute Fluidisierung im Fließbett
- - geringer Förderluftverbrauch,
- - hoher Mengendurchsatz pro Zeiteinheit
- - daraus resultierend kurze Beschichtungszeit.
Ein geringer Förderluft-Verbrauch ist Grundvoraussetzung für ein einheitliches
Schichtdickenbild und zur Verhinderung des Wegblasens bereits aufgetragenen Pul
vers.
Zur Herstellung der Pulvermischungen muß ein Verfahren ausgewählt werden, daß
eine Entmischung während der Applikation und während der Rückgewinnung von
Overspray-Pulver vermeidet.
Ein derartiges geeignetes Verfahren beruht auf einer Verwirbelung der Pulverkom
ponenten im heißen Luftstrom geringfügig unterhalb der Schmelztemperatur des
Hauptpolymeren. Entsprechend der Zuschlagstoffe und des Zweitpolymeren kann
diese Temperatur unterschiedlich gewählt werden. Möglich ist dabei ein Verfahren,
bei dem man zwischen 2 und 20°C unterhalb der Schmelztemperatur des Hauptpo
lymeren verwirbelt. Beste Ergebnisse werden bei einem Temperaturbereich zwi
schen 5 und 10°C unterhalb des Schmelzbereiches erzielt. Durch ein leichtes Ver
sintern der Oberfläche der Pulvermischungen vermeidet man ein Verkleben der Po
lymerpartikel untereinander, so daß die Polymerpulver gut fluidisierbar, förderbar
und sprühbar sind. Bei dem bevorzugten Herstellverfahren wird folgendermaßen
vorgangen: Die vorgemischten Pulver werden in einen Reaktor eingeblasen und
verwirbelt und dort mit einem heißen Luftstrom beaufschlagt, anschließend wird
dieses Pulver-Luftgemisch über eine Düse ausgetragen und im kalten Luftstrom ab
gekühlt.
Der Einsatz von Plasma- oder Corona-vorbehandelten Polyolefinen als alleiniges
Basispolymeres für Pulverunterbodenschutz-Beschichtungen führt zu unbefriedi
genden Ergebnissen, da diese keine ausreichende längerfristige Pulverhaftung auf
den zu beschichtenden Substraten erzielen. Außerdem ist die Filmhaftung nach dem
Einbrennvorgang unbefriedigend. Es wird angenommen, daß bei der Plasmabe
handlung nur Oberflächen-Polymerketten der Partikel in polare funktionelle Grup
pen umgewandelt werden und daß diese geringfügigen Ladungen nicht ausreichen
um eine voll befriedigende oder zumindest ausreichende Pulverhaftung bzw. Film
haftung zu bewirken. Es kann jedoch sinnvoll sein, derartig vorbehandelte Polyole
finpulver anteilig als Zuschlagstoffe für andere Polymere einzusetzen.
Neben den eingangs geschilderten Tauchverfahren werden Pulverbeschichtungen im
Sprühverfahren sowohl nach der Methode der Coronaaufladung als auch nach dem
Tribo-Verfahren versprüht. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen lassen
sich nach den beiden letztgenannten Auftragsverfahren applizieren, besonders be
vorzugt wird jedoch das Tribo-Verfahren, da sich dadurch an Ecken und Kanten ein
besserer Umgriff und damit eine bessere Beschichtung erzielen läßt. Um einen
möglichst effizienten Auftrag der Beschichtungszusammensetzung zu erzielen,
müssen das Applikationsgerät, Pulverkreislauf und die Pulverbeschaffenheit best
möglich aufeinander abgestimmt sein, damit es zu keinen systembedingten Arbeits
unterbrechungen kommt. Neben der bereits vorgenannten guten Fluidisierbarkeit
der Pulverzusammensetzung muß das Pulver beim Tribo-Verfahren bei einer vorge
gebenen Luftgeschwindigkeit eine Mindestreibungsaufladung erzeugen. Zur Be
stimmung der Tribo-Aufladbarkeit gibt es geeignete Prüfgeräte z. B. ein Strom-La
dungs-Zeit-Meßgerät (I-Q-T-Meßgerät). Dabei soll ein minimaler Ableitstrom von
1,7 bis 2,5 µA bei einer Luftmenge von 1,8 Nm3/h (Normkubikmeter pro Stunde)
erreicht werden.
Bei diesem Sprühverfahren wird bekanntlich Luft als Fördermedium verwendet,
hierzu ist sowohl Luft zum Fördern als auch zum Dosieren als auch zum Erzeugen
der Tribo-Aufladung notwendig. Für eine ökonomische Applikation muß darauf
geachtet werden, daß die Luftmenge für Förder-, Dosier- und Tribo-Luft möglichst
klein ist. Diese sollte maximal 7,5 m3/h betragen. Damit diese Gesamtluftmenge
ausreicht, um das Pulver zu fördern, versprühen und aufzuladen, sollte der Fein
kornanteil des Pulvers, d. h. der Anteil unter 8 µm möglichst gering sein. Eine Re
duzierung der Luftmenge, insbesondere der Förderluftmenge ist auch wünschens
wert, um den Verschleiß der Applikationsgeräte durch Abrieb zu minimieren. Dabei
ergibt sich ein gleichmäßiger Pulverausstoß dann, wenn eine gute Fluidisierung im
Pulvervorratsbehälter stattfindet.
Im Direktvergleich zu einem sehr hochwertigen Unterbodenschutz auf Basis eines
PVC-Plastisols des Standes der Technik ergeben sich bei den Unterbodenschutz-
Beschichtungen gemäß vorliegender Erfindung Abriebwerte, die weit über dem
heute bekannten Maß liegen. Dadurch kann eine deutliche Schichtstärkenreduzie
rung der Beschichtung vorgenommen werden. Außerdem zeichnen sich die erfin
dungsgemäßen Beschichtungszusammensetzungen durch ein deutlich reduziertes
spezifisches Gewicht im Vergleich zu den PVC-Plastisolen aus, so daß durch beide
Faktoren eine deutliche Gewichtsreduzierung eines Fahrzeuges erzielt wird.
Beim erfindungsgemäßen Einsatz der vorgenannten Pulver-Zusammensetzungen als
Unterbodenschutz, d. h. im Bereich des Fahrzeugunterbodens, in den Radhäusern
oder als sogenannter Schwellerschutz werden Schichtstärken zwischen 100 µm und
900 µm, vorzugsweise zwischen 150 und 400 µm, appliziert. Diese Beschichtungen
werden dann im normalen Prozeßablauf der Fahrzeugfertigung in den Lacktrocken
öfen mitverfilmt. Hierbei stehen üblicherweise Prozeßtemperaturen zwischen 110
°C und 180°C, vorzugsweise bis 160°C, in einem Zeitraum zwischen etwa 15 und
30 min zur Filmbildung zur Verfügung.
Für die Anwendung als Nahtabdichtungsmaterial, die u. a. auch im Fahrzeuginnen
raum appliziert wird, können diese Nahtabdichtungen auch gezielt mit Hilfe von
Lasern ausgehärtet werden.
Haftungsprüfungen nach Schwitzwassertest oder Salzsprühtest sowie Kälteverhalten
nach den Anforderungen heutiger Spezifikationen für Unterbodenschutz-Zusam
mensetzungen weltweiter Automobilhersteller werden mit den erfindungsgemäßen
Pulvermaterialien erfüllt.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden.
Aus den folgenden Bestandteilen wurde eine Pulvermischung hergestellt:
Polyepoxidpulver (Erweichungsbereich <50°C) | 49,7 Gew.-% |
Polyethylen-Pulver, low density | 48,5 Gew.-% |
Ruß, Printex XE 1 (Degussa) | 0,1 Gew.-% |
gefällte, gecoatete Kreide Winofil SPT | 0,5 Gew.-% |
Aluminiumoxidpulver | 1 Gew.-% |
Die vorgenannte Pulvermischung wurde auf verschiedene Korngrößenbereiche
vermahlen und anschließend durch Verwirbelung der Pulverkomponenten im heißen
Luftstrom geringfügig unterhalb der Schmelztemperatur des Hauptpolymeren ver
wirbelt und danach über eine Düse ausgetragen und im kalten Luftstrom abgekühlt.
Zur Ermittlung der besten Applizierbarkeit wurden die folgenden Korngrößenberei
che untersucht:
Es zeigte sich, daß bei Optimierung auf geringstmögliche Förderluft bei gutem
Durchsatz eine Korngrößenverteilung von ≦200 µ geeignet ist. Beste Ergebnisse
werden bei Korngrößen ≦80 µ erzielt.
Aus diesen Vergleichsergebnissen wird deutlich, daß ein plasmavorbehandeltes
Polyolefinpulver gemäß Stand der Technik (analog zu WO 95/03344) außer in der
Trockenhaftung in keinem für Unterbodenschutz-Beschichtungen wichtigen Krite
rium befriedigende Ergebnisse liefert. Ein herkömmlicher Pulverlack gemäß Stand
der Technik ist sowohl in Bezug auf die maximal erreichbare Schichtdicke als auch
in Bezug auf die Abriebfestigkeit und in Bezug auf den Kälte-Biege-Test nicht für
eine Unterbodenschutzzusammensetzung geeignet.
Analog zu Beispiel 1 wurden Pulvermischungen auf der Basis verschiedener Bin
demittel hergestellt. Anschließend wurden mit diesen Pulvermischungen KTL-be
schichtete Bleche beschichtet und bei 150 bzw. 170°C eingebrannt. Anschließend
wurden die Filmbeschaffenheit in bezug auf optisches Aussehen, Dehnung sowie
Haftungsverhalten beurteilt. Außerdem wurden die Abbriebfestigkeit gemessen.
Zum Vergleich wurde ein qualitativ hochwertiges Dünnschicht-PVC-Plastisol.
Terotex 3028 der Firma Henkel Teroson vergleichend mitgemessen. Die Ergebnisse
sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Beispiel 7 Polyurethanpulver MFI: 35 g/10 min
Beispiel 8 Polyethylenacrylatcopolymer, MFI 8 g/10 min
Beispiel 9 Polyurethanpulver 2, Schmelzbereich (Kofler) 90-100°C
Beispiel 10 Polyethylen-Acrylatcopolymerpulver, MFI 9 g/10 min
Beispiel 11 Epoxidpulver, Schmelzbereich <50°C (DSC-Methode,
differential scanning calorimetry)
Beispiel 12 Copolyamid, MFI 18 g/10 min
Sämtliche Beschichtungen gaben einen für Unterbodenschutz geeigneten geschlos
senen Film, der in fast allen Fällen hoch flexibel und dehnfähig war. Alle Be
schichtungen zeigten sowohl nach Einbrennen bei 150°C als auch nach Einbrennen
bei 170°C als auch nach Schwitzwasser-Klimatest (Swwk, 14d/40°C) ausgezeich
nete Haftungsergebnisse (Benotungsskala 10 = sehr gut, 0 = völlig ungeeignet).
Zur Bestimmung der Abriebfestigkeit nach der BMW-Methode wurden Bleche mit
den Beschichtungszusammensetzungen in den in der Tabelle aufgeführten Schicht
stärken hergestellt. Es wurde die Menge Split (in kg) bestimmt, die notwendig war, um
die Unterbodenschutz-Beschichtung vollständig zu durchschlagen. Aus den ermittelten
Abriebwerten wird deutlich, daß alle Unterbodenschutzformulierungen sehr gute Werte
liefern, die selbst bei dünnen Schichtstärken hochwertigen Plastisol-Beschichtungen min
destens ebenbürtig sind.
Claims (8)
1. Sprühbare, pulverförmige Unterbodenschutz- oder Dichtmittel-Zusammenset
zung auf der Basis von pulverförmigen thermoplastischen Polymeren, dadurch
gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen frei ist von Wasser, flüchtigen organi
schen Lösungsmitteln und/oder flüssigen Weichmachern.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverbe
standteile eine mittlere Korngröße unter 700 µm, vorzugsweise unter 200 µm
und insbesondere unter 80 µm haben.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
thermoplastische Polymer einen Schmelzbereich zwischen 50°C und 180°C hat.
4. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß eine Mischung von thermoplastischen Polymeren
verwendet wird.
5. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das oder die Polymeren polare, funktionelle Gruppen
ausgewählt aus Hydroxy-, Amino-, Epoxy-, Carboxy-, Ester-, Amid-, Urethan-,
Isocyanurat-, Biuret-, Allophanat-, blockierte Isocyanat-, Silanol- oder Alkoxy
silan-Gruppen enthält/enthalten.
6. Zusammensetzung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß sie außer dem/den thermoplastischen Polymeren
feinteilige Füllstoffe, Pigmente und/oder Alterungsschutzmittel enthalten.
7. Verwendung von Zusammensetzungen auf der Basis von pulverförmigen ther
moplastischen Polymeren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 zur
Beschichtung im Unterbodenschutzbereich oder als Dichtmittel zur Abdichtung
von Nähten und Klebefugen im Kraftfahrzeugbau.
8. Verfahren zur Beschichtung von Kraftfahrzeugen oder Kraftfahrzeugteilen im
Unterbodenbereich oder in den Radhäusern, gekennzeichnet durch die folgenden
wesentlichen Verfahrensschritte:
- 1. Versprühen einer Zusammensetzung auf Basis von pulverförmigen ther moplastischen Polymeren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 auf das Substrat mit Hilfe von Corona- oder Tribo-Beschichtungsanlagen,
- 2. gefolgt vom Einbrennen der Beschichtung bei Temperaturen zwischen 110°C und 180°C für 15 bis 30 min.
- 3. wobei eine Schichtdicke der Beschichtung von 100 µm bis 900 µm Film stärke erzielt wird.
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