DE2002008A1

DE2002008A1 - Verfahren zur Herstellung von selbsthaftenden thermoplastischen Kunststoffueberzuegen

Info

Publication number: DE2002008A1
Application number: DE19702002008
Authority: DE
Inventors: Per Aalrust; Werner Dr Schreiber
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1970-01-17
Filing date: 1970-01-17
Publication date: 1971-07-22
Also published as: DE2028060A1

Description

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MMALLGESEIiIiSCHASO] 6000 Frankfurt/M., den 16.1.1970 Aktiengesellschaft DrLa/LPfä

Frankfurt (Main)

Prόν.Nr. 6438 LWk

Verfahren zur Herstellung von selbsthaftenden thermoplastischen Kunststoffüberzügen

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von selbsthaftenden thermoplastischen Kunststoffüberzügen nach der elektrostatischen Pulverschmelz-Methode.

Bei derartigen Überzügen ist es erforderlich, daß die aufgebrachte Kunststoffschicht sich fest mit dem Untergrand verbindet and somit eine dauerhafte und schwer trennbare Beschichtung bildet.

Die elektrostatische Beschichtung von Gegenständen mit Kunststoffpulver ist bekannt. Das Auftragen des Pulvers erfolgt mit handelsüblichen- elektrostatischen Pulverspritzpistolen. Dabei wird mit Hilfe eines elektrostatischen Generators ein Feld geschaffen, in dem die Pulverteilchen elektrostatisch aufgeladen werden. Diese elektrisch geladenen Pulverteilchen werden auf die zu überziehenden Gegenstände aufgesprüht und umhüllen diese vollkommen mit einer gleichmäßigen Pulverschicht, ohne daß die Gegenstände einer

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Drehbewegung ausgesetzt v/erden uiüssea. i-Jach deu kann das Einschmelzen der Palverschicht nach iconventionollen Methoden erfolgen.

(W.A. Riese »Löserfreie Anstrichsysteme¹· S. 325, 326, 1967)

Um die Haftung von thermoplastischen Kunststoffpulvern zu verbessern und ein Abfallen des Pulvers während des Einschmelzungsvorganges zu verhindern, ist es bekannt, vor dem elektrostatischen Auftragen des Kunststoffpulvers auf die zu beschichtenden Gegenstände einen Haftgrund oder sogenannten Primer aufzubringen. Zweckmäßig wird dabei vor dem Auftragen dieser Zwischenschicht der Untergrund des zu beschichtenden Gegenstandes in üblicher Weise gereinigt, entfettet, gebeizt oder gesandstrahlt. Zur Herstellung von haftverbessernden Zwischenschichten auf Kunstharzbasis für aufzubringende, in Pulverform vorliegende, thermoplastische Kunststoffe sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden. Nach der österreichischen Patentschrift 236 553 wird z.B. als Grundierungsmaterial ein wärmehärtbares Harz, z.B. Phenolharz oder ein Gemisch derartiger Harze, aufgebracht und nach dem Trocknen und Jirhitzen der Zwischenschicht ein Überzug aus thermoplastischem Kunststoff, z.B. Polyamid, mittels eines Schmelzüber^ugsverfahrens aufgebracht. .

Während des Einbrennens bzw. Aufschmelzen^ des nach der elektrostatischen Pulverbeschichtungsmethode aufgebrachten thermoplastischen Kunststoffpulvers tritt sehr leicht ein

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Abfallen des Pulvers ein, wodurch nicht nur ungleichmäßige Schichtstärken entstehen, sondern auch manche Stellen unbeschichtet bleiben. Dieses Abfallen des Kunststoffpulvers während des Aufschmelavorganges kann zwar durch vorheriges Aufbringen eines Primers weitgehend verhindert und gleichzeitig die Haftung zum Untergrund verbessert v/erden. Um diese Arbeitsv/eise, die zwei zusätzliche Arbeitsgänge erfordert, v/eil die Primer meist eingebrannt werden müssen, zu vereinfachen, schlägt die österreichische Patentanmeldung A 5143/65 ein Pulvergemisch aus wenigstens einem auf dem Grundmaterial gut haftenden, bifunktionellen Harz, z.B. Epoxidharz, und einem oder mehreren thermoplastischen Kunststoffpulvern, z.B. Polyvinylchlorid, vor. Das Verfahren besteht darin, daß die Abscheidespannung (Feldstärke) zunächst so gewählt wird, daß zunächst eine Schicht aus dem auf den Grundmaterial gut haftenden Harz und anschließend u υ. ich Änderung der Abs clieidebedingungen die eigentliche Deckschicht aus thermoplastischem Kunststoff abgeschieden wird. AnsclilieQend werden die beiden aufeinander abge- :;uinodori(jn Schichten gemeinsam in einem Arbeitsgang einge- ;· ;n ,olzen. "jjiese Arbeitsv/eise bringt gegenüber den früheren Vorschlägen eine Vereinfachung, aber die Handhabung der ';!<;£ Lroi.latischfcn PuIv er Spritzanlagen ist sehr kompliziert. Vor -illem ist es nicht möglich, den Vorteil dieses Beschich-L ang-3 ν erfahrene, nämlich die Automatisierung, auszunutzen ohne erhebliche Schwierigkeiten in der Spannungssteuerung bzw. iü in Kauf nehmen zu müssen.

Weiterhin ist bekannt, Polyvinylchlorid-Wirbelsinterpulvern

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eine Eigenhaftung dadurch zu verleihen, daß man haftvermittelnde Kunstharze, wie flüssige, wärmehärtende PhenollOrmaldehyd-Harze oder flüssige Epoxidharze einmischt. (Österreichische Patentschrift 231 039 und belgisches Patent 586 809).

Das Einmischen der verhältnismäßig klebrigen Kunstharze hat den Nachteil, daß die PVC-Pulver bei längerer Lagerung zur Klumpenbildung neigen.

" Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile zu vermeiden und selbsthaftende Überzüge aus thermoplastischen Kunststoffen durch elektrostatisches Auftragen des Kunststoffpulvers auf Gegenständen aller Art nach einem einfachen Verfahren herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die thermoplastischen Kunststoffpulver vor ihrem Aufbringen mit Peroxiden in einer Menge von 0,05 bis 5»0 Gew.^ nach der Dry-Blend -Methode behandelt.

Vor dem Beimischen der Peroxide zum Kunststoffpulver löst man diese zweckmäßig in organischen Lösungsmitteln oder verdünnt sie mit organischem Lösungsmittel.

Die Erfindung ist an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Ein Polyamid-11-Pulver der Körnung 5 bis 80 /um wurde in einem schneilaufenden Flügelmischer (Diosna-Mischer) im Dry-Blend-Verfahren mit 0,1 Gew.<£ Di-tert.-Butylperoxid in 4 Gew.?

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(gerechnet auf Kunststoffpulver) Benzylalkohol gelöst und bei 1750 Upni drei Minuten lang innigst vermischt. Es wurde ein völlig trockenes rieselfähiges Pt&tLver erhalten.

Mit diesem erfindungsgemäß behandelten Polyamid-11-Pulver wurden Stahlbleche der Größe 350x210x1 mm nach vorheriger Sandstrahlreinigung in einer handelsüblichen Elektrostatik-Pulverspritzanlage hängend beschichtet. Die eingestellte Anlagenspannung betrug 10 KV. Das aufgebrachte Polyamid-11-Pulver haftete sehr gut und fiel auch beim Klopfen an dem Blech nicht herunter. Anschließend wurde das beschichtete Blech in einem handelsüblichen Umluftofen bei 195° G 4,5 Mn. zwecks Einschmelzen des Kunststoffüberzuges eingehängt. Der erzeugte Überzug war einwandfrei glatt und porenfrei in einer gleichmäßigen Schichtstärke von 120/um. Auch die Kanten und Ecken waren einwandfrei beschichtet. Die Haftung der aufgebrachten Polyamid-11-Schicht war so gut, daß es nicht gelang, durch Abschälen mit einem Messer den Haftverbund zwischen Kunststoff und Metall aufzuheben.

Beispiel 2

Ein Polyäthylen-Pulver der Körnung 5 bis 100 /um wurde in einem Diosma-Mischer im Dry-Blend-Verfahren mit 3 Gew.$ tert. Butylperbenzoat verdünnt mit 4 Gew.56 Tetrachlorkohlenstoff (gerechnet auf Kunststoffpulver) bei 1800 Upm 3 Min. innigst vermischt. Es wurde ein trockenes rieselfähiges ^; Polyäthylen-Pulver erhalten. ^;

Mit dem ao erhaltenen Pulver wurden gesandstrahlte Stahl-

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bleche der Größe 350 χ 210 χ 1 mm in einer üblichen Elektrostatik-Pulverspritzanlati'e bei einer angelegten Spannung von 8 KV beschichtet. Das Pulver haftete einwandfrei auf dem Stahlblech und fiel auch bei Erschütterung nicht herunter. Die Einschmelzung des Kunststoffpulverbelages erfolgte wie im Beispiel 1 in einem ölgefeuerten Umluftofen bei 110° G. Die Einschmelzzeit betrug bei dieser Temperatur 4 Minuten. Der Schmelzüberzug war einwandfrei glatt verlaufen,· porenfrei in einer gleichmäßigen Schicht- ^ stärke von 110 yum. Die Haftung des Polyäthylen-Überzuges zum Metall war besser als die Festigkeit des Kunststoffes.

Beispiel 3

Ein handelsübliches Polyvinylchlorid-Pulver, bestehend aus 75 Gew.^ eines Emulsionspolymerisates, 20 Gew.ji eines schwerflüQhtJLgen Weichmachers auf Phthaisäurebasis, 2 Gew.^6 eines Stabilisatorengemisches, 3 Gew.j» Farbpigment, in der Körnung 0 bis 80 >um wurden nach dem Dry-Blend-Verfahren in einem Diosna-Mischer bei 1900 Upm 3 Min. lang intensiv mit 0,5 Gew.# Dioumylperoxid, gelöst in 4 Gew.56 (berechnet auf Polyvinylchlorid-Pulver) Tetrachlorkohlenstoff, gemischt. Es wurde ein trockenes, rieselfähiges Pulver erhalten.

Mit diesem Pulver wurden gesandstrahlte Stahlbleche mit den Abmessungen 350 χ 21Ox 1 mm in einer handelsüblichen Elektrostatik-Pulverspritzanlage allseitig beschichtet. Die angelegte Spannung betrug 12 KV. Das aufgebrachte Pulver haftete sehr gut auf dem Stahlblech und fiel bei Erschütterun-

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gen nicht a.b.. Das Einschmelzen der Pulverschicht erfolgte in einem ölbeheizten Umluftofen bei 180° G über einen Zeitraum von 5 Min. Die erhaltenen Schichten waren porenfrei, ho ellglänzend, glatt verlaufen und gleichmäßig stark. Me Schientstärke betrug 120 yum. Auch Kanten und Ecken waren einwandfrei beschichtet. Es wurde eine sehr gute Haftung zwischen der PVC-Beschichtung und dem metallischen Untergrund erhalten.

Beispiel 4 j

Pulver· der Korngröße 0 bis 100 /ura eines handelsüblichen Äthyl en-Vinylacetat-Öopolyineres, bestehend aus ca. 80 ^c/o Äthylen und 20 '/* Vinylacetat, wovon ein Teil zu Vinylalkohol verseift worden ist, wurde erfindungsgemäß in einem Diosna-Misehez' bei 1700 üpin mit 4_f5 Gew. ⁰^ Di-tert.-Butylperoxid, verdünnt mit 4_f5 Gew.^S (gerechnet auf Kunststoffpulver) Benzylalkohol 3 Min. lang intensiv gemischt.

Dieses Pulver wurde in einer handelsüblichen Pulverelektrostatik-Anlage bei 9 KV Spannung versprüht. Als Beschichtungs- Λ Objekte wurden gesandstrahlte Stahlbleche der Abmessung 550 χ 210 χ 1 am verwendet. Das aufgebrachte Pulver haftete sehr gut auf dem Stahlblech und nach anschließender Einschmelzung des Kunststoffes in einem handelsüblichen Umluftofen bei 150° 0 6 Min. lang wurde ein glänzender, porenfreier, gleicliinäßiger Kunststoffilin in einer Schichtstärke von 130 >um eraielt. Die Haftung zwischen Kunststoff und IIetalluntergrund wai· so gut, daß in Schälversuchen es nicht möglich war, den Kunststoff vom Metall zu trennen.

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Beispiel 5

Wie in Beispiel 1 wurde ein Polyamid-11-Pulver der Körnung 0 bis 100 yum im Ory-Blend-Verfahren mit 0,05 Gew.^. tr^et. Butylcumylperoxid in 4 Gew.°/Ό (gerechnet auf Polyamid) N-Methylpyrrolidon bei 1650 Upm in einem Diosna-Mischer 3 Min. lang intensiv vermischt. Mit diesem so vor behandelten Polyamid-11-Pulver wurden gesandstrahlte Stahlbleche der Größe 350 χ 210 χ 1 mm in einer üblichen Pulverelektrostatik-Anlage bei einer angelegten Spannung von 10 KV be- ψ schichtet und anschließend in einem konventionellen UmIuftofen bei 210° C über 4 Min. wurde die Kunststoffpulverbeschichtung eingeschmolzen. Die erhaltene Kunststoffschicht war einwandfrei glatt verlaufen und porendicht bei einer gleichmäßigen Schichtstärke von 120 /um. Auch die Kanten und Ecken waren einwandfrei beschichtet. Die Haftung der aufgebrachten Kunststoffschicht war einwandfrei.

Vergleichsversuche

►

Zum Vergleich wurden die Beispiele 1 und 5 unter den gleichen Bedingungen, d.h. gleicher angelegter Spannung, gleiche Einschmeliiteinperatur und gleicher Einschmelzdauer mit unbehandeltem Polyamid-11-Pulver wiederholt.

Das Ergebnis war eine unvollständige Beschichtung der Probebleche. Auch eine Steigerung der angelegten Spannung auf 40 KV brachte keine Verbesserung des Resultates. Bereits

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"beim Einbringen der mit dem Kunststoffpulver beschichteten Bleche in den Umluftofen fielen 20 bis 30 <■/< > des aufgebrachten Pulvers herunter.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es gelingt, Kunststoffübersüge mit außerordentlich hoher Haftkraft nach der elektrostatischen Pulverschmelz-Methode herzustellen. Diese Haftkraft übersteigt in vielen Fällen die Festigkeit des angewandten Kunststoffes. Die Schichten sind glatt und haben einen guten Verlauf. Auch Kanten und Ecken werden mit einem einwandfreien, überall gleichmäßigt.atarten Überzug versehen. Die Überzüge besitzen eine geringere Permeabilität für Wasser- und Lösungsinitteldämpfe und eine höhere öhemikalien- und Klimabeständigkeit als die nach den üblichen Verfahren hergestellten Überzüge«

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

j 1·) Verfahren zur Herstellung von seiosthaftenden

thermoplastischen Kunststoffüberzügen nach der elektrostatischen Pulverschmelz-Methode, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermoplastischen Kunststoffpulver vor ihrem Aufbringen mit Peroxiden in einer Menge von 0,05 bis 5»0 Gew.^ nach der ™ Dry-Blend-Hethode behandelt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Peroxide vor dem Beimischen sum Kunststoffpulver in organischen Lösungsmitteln löst oder mit organischen Lösungsmitteln verdünnt.

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