DE19929523A1 - Beschichtungsmaterial sowie Herstellungsverfahren für ein Beschichtungsmaterial - Google Patents
Beschichtungsmaterial sowie Herstellungsverfahren für ein BeschichtungsmaterialInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsmaterial für ein elektrostatisches Druckverfahren mit Materialteilchen. Zur Erzeugung von Oberflächenbeschichtungen mit hoher Oberflächenqualität, insbesondere guter Kratzfestigkeit, auf nahezu beliebigen Werkstoffen ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß zumindest ein Teil der Materialteilchen die Duromer-Bestandteile Harz und Härter aufweist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Beschichtungsmaterials.
Description
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsmaterial für ein elektrostatisches
Druckverfahren mit Materialteilchen.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines
Beschichtungsmateriales wobei ein Kunststoff-Basiswerkstoff in einer
Mischvorrichtung unter Temperatureinwirkung zu einer Tonerrohmasse gemischt
wird, und wobei die Tonerrohmasse im Anschluß an die Mischvorrichtung zu
Tonerteilchen zerkleinert, beispielsweise granuliert wird.
Aus der EP 0 647 885 A1 ist ein Toner bekannt, der zum Bedrucken von Ke
ramik- und Glaserzeugnissen verwendet wird. Die Tonerteilchen des Toners wei
sen einen Pigmentkern, bestehend aus keramischen Pigmenten, auf. Der Pig
mentkern ist von einer Bindemittelharzhülle umgeben. An die Bindemittelharz
hülle sind Ladungssteuerungsmittel angekoppelt. Der Toner wird unter Zuhilfe
nahme eines elektrostatischen Kopierverfahrens auf ein mit Gummi-Arabikum
beschichtetes Papier aufgebracht. Zur Fixierung wird auf das beschichtete Pa
pier ein Klarlack aufgetragen. Anschließend kann das Papier auf das zu be
schichtende Keramik- oder Glaserzeugnis aufgelegt und befeuchtet werden. Das
Papier läßt sich dann abziehen, wobei die Gummi-Arabikumschicht und die da
rauf aufgebrachte farbige Beschichtung auf dem Keramik- oder Glaserzeugnis
anhaftet. Dies wird anschließend gebrannt, wodurch die Farbpigmente mit der
Oberfläche des Erzeugnisses verschmelzen. Ein solcher Toner läßt sich nur für
Keramik- und Glaserzeugnisse einsetzen.
Es sind auch Toner bekannt, die als Basiswerkstoff einen Thermoplasten auf
weisen. Dieser ist mit Farbpigmenten und Ladungssteuerungsmitteln versetzt.
Der Toner wird im elektrostatischen Druckverfahren auf ein zu beschichtendes
Papier aufgebracht. Anschließend wird der beschichtete Träger bei einer
Temperatur von 90°C-170°C fixiert.
Diese Toner eignen sich nicht für die Beschichtung von Werkstoffen, bei denen
hohe Anforderungen an die Oberflächenbeständigkeit, insbesondere Kratz
festigkeit gestellt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Beschichtungsmaterial der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, mit dem sich Oberflächenbeschichtungen mit hoher
Oberflächenqualität auf nahezu beliebigen Werkstoffen erzeugen lassen.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung ein sol
chen Beschichtungsmaterial bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der
Materialteilchen die Duromer-Bestandteile Harz und Härter aufweist.
Erfindungsgemäß wird also ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt, das auf
dem zu beschichtenden Werkstück einen duromerischen Überzug bildet. Hierbei
werden die Eigenschaften des Duromers ausgenützt um gute Oberflächen
qualitäten, insbesondere kratz- und wärmebeständige Oberflächen zu erzeugen.
Der Überzug kann beispielsweise ein Farbüberzug sein, mit dem die Oberfläche
eines Werkstückes farblich gestaltet werden kann. Denkbar ist es auch, daß der
Überzug dazu verwendet werden soll, die Oberflächeneigenschaften eines Werk
stückes zu beeinflussen. Dabei kann die Verschleiß- oder Korrisionseigenschaft
oder auch der Reibkoeffizient beeinflußt werden. Über elektrostatische
Verfahren läßt sich das Beschichtungsmaterial gezielt an solchen Werkstück
stellen anbringen, an denen die Oberfläche beeinflußt werden soll.
Um Oberflächen farblich gestalten zu können, werden dem Beschichtungs
material Farbmittel zugesetzt. Als Farbmittel können Pigmente oder Farbstoffe
verwendet werden. Bei der Verwendung von Pigmenten eignen sich insbe
sondere Sulfide. Hierbei seien insbesondere auch die Zinksulfidpigmente
erwähnt, die sich durch einen hohen Weißgrad und hohe Lichtechtheit
auszeichnen. Aufgrund ihrer niedrigen Härte erzeugen sie nahezu keinen
Werkzeugverschleiß und keine Beeinträchtigung der mechanischen Eigen
schaften des Kunststoffes. Der ZnS-Anteil dieser Zinksulfid-Pigmente wirkt als
Trockenschmierstoff. Denkbar ist auch die Verwendung von anorganischen
Buntpigmenten. Diese zeichnen sich vor allem durch eine hohe Deckfähigkeit
aus. Erwähnt seien in diesem Zusammenhang auch Chromoxid-Pigmente, die
besonders licht-, wetter- und temperaturbeständig sind. Bei den Metallkomplex-
Pigmenten zeichnen sich die Naphthol-AS-Pigmente durch Farbstärke, Licht
echtheit und Chemikalienbeständigkeit aus. Weiterhin eignen sich ebenfalls die
Diazokondensations-Pigmente bei den Metallkomplex-Pigmenten, wenn der
Werkstoff in rauhen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden soll. In diesem
Zusammenhang zeichnen sich die Diazokondensations-Pigmente vor allem durch
Lösemittel- und Migrationsechtheit, Temperaturbeständigkeit und Farbstärke gut
aus. Ebenso sind diese Pigmente licht- und wetterecht.
Damit die Materialteilchen im elektrostatischen Druckverfahren auf das zu
beschichtende Werkstück aufgebracht werden können, ist es nach einer
Ausgestaltungsvariante der Erfindung vorgesehen, daß die Materialteilchen mit
Ladungssteuerungsteilchen beispielsweise Zink-Atomen versehen sind.
Die Ladungssteuerungsteilchen sollten dabei elektrostatisch aufgeladen oder
elektrostatisch aufladbar sein.
Erfindungsgemäß kann als Harz ein Säurehärter oder ein Peroxid verwendet
werden.
Zur Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften kann es vorgesehen sein, daß ein
Teil der Materialteilchen als Füllstoff ausgebildet ist, beispielweise als Holzmehl,
Cellulosepulver, Schalenmehl, Kernmehl, Aluminiumtrihydrat, Elektrokorund,
Kryolith, Schwerspat, Blancfixe, Bariumferrit, Calciumcarbonat, Dolomit, Kohle,
Graphit, Andalusit, Feldspat, Glimmer, Kaolin, Kieselgur, massive Mikrokugeln,
hohle Mikrokugeln, Mullit, Olivin, Sillimanit, Nephelin, Talkum, Quarzsand,
Quarzmehl, Schiefermehl, Siliciumcarbid und/oder Wollastonit.
Mit den Füllstoffen kann die Dichte, der E-Modul, die Druck- und Biege
festigkeit, die Härte, die Formbeständigkeit in der Wärme, die Oberflächengüte
und - je
nach Füllstoffsorte - das antistatische Verhalten oder die Brandschutzwirkung
des Überzuges beeinflußt werden. Weiterhin können die Zug- und die Scher
festigkeit sowie die Wärmestandfestigkeit bei der Verwendung faserförmiger
Füllstoffe verbessert werden.
Als Harz kann beispielsweise ein Phenol-, ein Harnstoff-, ein Melamin-, ein
Formaldehyd-, ein Epoxid- oder ein ungesättigtes Polyesterharz Verwendung
finden.
Die Phenolharze zeichnen sich aufgrund ihres hohen Vernetzungsgrades durch
eine hohe Festigkeit, Steifheit und Härte aus. Darüberhinaus haben sie eine
geringe Kriechneigung und besitzen, je nach zugesetztem Füllstoff, eine hohe
Zähigkeit, eine hohe Formbeständigkeit in der Wärme, einen niedrigen linearen
Ausdehnungskoeffizienten, eine hohe Glutbeständigkeit, eine hohe Be
ständigkeit gegen organische Lösemittel und neutrale Chemikalien sowie
schwache Säuren und Laugen, sind sie beständig gegen die Bildung von
Spannungsrissen und sie sind schwer entflammbar.
Die Harnstoffharze zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
- - hohe mechanische Festigkeit, Steifheit und Oberflächenhärte,
- - hoher Oberflächenglanz
- - sehr gute elektrische Eigenschaften
Die Melamin/Formaldehydharze lassen sich bevorzugt dann einsetzen, wenn
hohe Oberflächenhärte und Kratzfestigkeit sowie hoher Oberflächenglanz
gefordert ist. Darüberhinaus können diese Harze bei der Herstellung von
lebensmittelechten Gegenständen verwendet werden.
Die ungesättigten Polyester zeichnen sich vor allem durch folgende
Eigenschaften aus:
- - hohe Festigkeit, Steifheit und Härte
- - hohe Formbeständigkeit in der Wärme
- - gutes elektrisches Isoliervermögen
- - elektrostatische Aufladbarkeit
- - hohe Witterungsbeständigkeit
Die Epoxidharze zeichnen sich vor allem durch folgende Eigenschaften aus:
- - geringe Schwindung
- - geringe Neigung zu Spannungsrißbildung
- - gute Haftung auf nahezu allen Werkstoffen
- - hohe Chemikalienbeständigkeit
- - gutes Dämpfungsvermögen
- - hohe Formbeständigkeit in der Wärme und Wärmestandfestigkeit
- - günstiges Alterungsverhalten
- - gute elektrische und dielektrische Eigenschaften
- - geringe Brennbarkeit
- - Geruch- und Geschmacksfreiheit
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es
vorgesehen sein, daß zumindest ein Teil der Materialteilchen als Basisbestandteil
einen Thermoplasten aufweist, dessen Schmelztemperatur größer als 170C°
ist. Es hat sich gezeigt, daß gerade diese Thermoplasten sich zur Erzeugung
kratzbeständiger Oberflächenbeschichtungen verwenden lassen.
Als Thermoplast kann beispielsweise ein PEEK-, ein SPS-, ein PAJ-, ein PSU-
oder ein PSE-Werkstoff verwendet werden. Denkbar ist auch die Verwendung
eines auf Polystyrolbasis aufgebauten Thermoplasten oder eines Epoxid-
Bisphenol A-Thermoplastes.
Zur Herstellung des vorbeschriebenen Beschichtungsmateriales kann
beispielsweise als Mischvorrichtung ein Extruder verwendet werden. In diesen
Extruder lassen sich Harz und Härter einbringen und hier auf eine Temperatur
erwärmen, die größer als die Schmelztemperatur von Harz und Härter aber
kleiner als die Duromer-Vernetzungstemperatur ist. In den Extruder können die
Farbpigmente und die Ladungssteuerungsteilchen eingegeben werden, so daß
eine vollständige und gleichmäßige Durchmischung von Harz, Härter,
Farbpigmenten und Ladungssteuerungsteilchen erfolgen kann. Nach der
erfolgten Vermischung wird die Tonerrohmasse aus der Mischvorrichtung
entnommen und abgekühlt. Anschließend läßt sie sich zerkleinern,
beispielsweise granulieren, um so die einzelnen Materialteilchen herzustellen.
Claims (15)
1. Beschichtungsmaterial für ein elektrostatisches Druckverfahren mit
Materialteilchen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der Materialteilchen die Duromer-Bestandteile Harz
und Härter aufweist.
2. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der Materialteilchen aus Farbmitteln besteht oder
Farbmittel aufweist.
3. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Farbmittel ein anorgonisches Pigment, beispielsweise ein Oxid,
ein Sulfid, ein Chromat oder ein organisches Pigment, ein Azopigment,
ein Metallkomplex-Pigment, ein Phthalocyanin-Pigment oder ein Poly
cyclisches Pigment ein Metalleffekt-Pigment, ein Perlglanz-Pigment, ein
Tagesleuchtpigment, ein Phosphoreszenz-Farbmittel oder ein optischer
Aufheller ist.
4. Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Materialteilchen mit Ladungssteuerungsteilchen, beispielsweise
Zink-Atomen versehen sind.
5. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ladungssteuerungsteilchen elektrostatisch aufgeladen oder
elektrostatisch aufladbar sind.
6. Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Härter ein Säurehärter oder ein Peroxid, beispielsweise ein
Hydro-, ein Alkyl-, ein Acryl-, eine Acetylbenzol-, ein Ketal-, oder ein
Ketonperoxid oder ein Perester ist.
7. Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Teil der Materialteilchen als Füllstoff ausgebildet ist,
beispielweise als Holzmehl, Cellulosepulver, Schalenmehl, Kernmehl,
Aluminiumtrihydrat, Elektrokorund, Kryolith, Schwerspat, Blancfixe,
Bariumferrit, Calciumcarbonat, Dolomit, Kohle, Graphit, Andalusit,
Feldspat, Glimmer, Kaolin, Kieselgur, massive Mikrokugeln, hohle
Mikrokugeln, Mullit, Olivin, Sillimanit, Nephelin, Talkum, Quarzsand,
Quarzmehl, Schiefermehl, Siliciumcarbid und/oder Wollastonit.
8. Beschichtungsmaterial nach einem der Anprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Harz ein Phenol, ein Harnstoff-, ein Melamin-, ein Formaldehyd-,
ein Expoxid- oder ein ungesättigtes Polyesterharz ist.
9. Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Duromer ein wärme-, UV-, und/oder IR-aushärtender Kunststoff
ist.
10. Beschichtungsmaterial für ein elektrostatisches Druckverfahren mit
Materialteilchen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein Teil der Materialteilchen als Basisbestandteil einen
Thermoplasten aufweist, dessen Schmelztemperatur größer als 170C°
ist.
11. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelztemperatur des Thermoplasten im Bereich zwischen 170
C° und 300C° liegt.
12. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Thermoplast auf Polystyrolbasis aufgebaut, ein PEEK-, ein SPS-,
ein PAJ- oder ein PSU-Werkstoff oder ein Epoxid-Bisphenol A ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsmaterials wobei ein
Kunststoff-Basiswerkstoff in einer Mischvorrichtung unter
Temperatureinwirkung zu einer Tonerrohmasse gemischt wird, und wobei
die Tonerrohmasse im Anschluß an die Mischvorrichtung zu Toner
teilchen zerkleinert, beispielsweise granuliert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Kunststoff-Basiswerkstoff die Duromerbestandteile Harz und
Härter in die Mischvorrichtung eingebracht werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Harz und der Härter in der Mischvorrichtung auf eine Temperatur gebracht oder gehalten werden, die gleich oder größer ist, als die Schmelztemperatur von Harz und Härter, aber kleiner als die Duromer- Vernetzungstemperatur, und
daß die Tonerrohmasse im Anschluß an die Mischvorrichtung abgekühlt und dann zerkleinert wird.
daß das Harz und der Härter in der Mischvorrichtung auf eine Temperatur gebracht oder gehalten werden, die gleich oder größer ist, als die Schmelztemperatur von Harz und Härter, aber kleiner als die Duromer- Vernetzungstemperatur, und
daß die Tonerrohmasse im Anschluß an die Mischvorrichtung abgekühlt und dann zerkleinert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die Mischvorrichtung Farbpigmente und/oder Ladungssteuerungs
mittel eingebracht werden.
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