DE2015072B2 - Emailpulver fuer den elektrostatischen pulverauftrag und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Emailpulver fuer den elektrostatischen pulverauftrag und verfahren zu deren herstellungInfo
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- C23D5/00—Coating with enamels or vitreous layers
- C23D5/04—Coating with enamels or vitreous layers by dry methods
Description
Es ist bekannt, daß sich Kunststoffpulver elektrisch aufladen und im elektrischen Feld mit einer Potentialdifferenz
von ca. 40 000 bis 80 000 Volt auf die verschiedensten Unterlagen aufbringen lassen. Die
Haftung der Kunststoffpartikeln ist so gut, daß man die auf diese Weise beschichteten Gegenstände gut
handhaben und in einen Einbrennofen befördern kann, ohne daß das Pulver abfällt.
In ähnlicher Weise hat man versucht, Emailpulver auf elektrostatischem Wege auf metallische Unterlagen
aufzubringen. Dieser Weg ist grundsätzlich gangbar. Die nach dem elektrostatischen Verfahren mit Emailpulver
beschichteten Gegenstände können jedoch nur mit größter Vorsicht bewegt werden, damit das Pulver
nicht ganz oder teilweise abfällt, bevor der Sinter- und Einbrennprozeß vollzogen wurde. so
Der elektrostatische Naßauftrag von Emailschlickern wird seit einigen Jahren technisch durchgeführt. Dieses
Verfahren hat gegenüber dem bekannten Aufbringen von naß vermahlenem Email mit Hilfe von Druckluftzerstäubung
den Vorteil des geringeren Spritzabfalles und einer besseren Bedeckung der Schnittkanten des
Trägermaterials. Das Anhaften des elektrostatisch aufgetragenen Ennailschlickers auf den metallischen
Unterlagen im nassen Zustand und nach dem Trocknen ist von gleicher Qualität wie beim Spritzauftrag mit
Zerstäuberdüsen ohne elektrisches Feld.
Eine elektrostatische Trockenpulverbeschichtung würde erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen. So
könnte beispielsweise die NaLSvermahiung der Emaiifriiten
zur Herstellung des Emailschlickers entfallen, womit auch die technischen Schwierigkeiten, die vielfach mit
der Schlickerhersitellung verbunden sind, vermieden wurden. Man könnte darüber hinaus auf den Trockner
verzichten, der bislang zur Trocknung der feuchten Schlickerschichten notwendig ist. Damit würde das
Emaillierverfahren vereinfacht und die Energiekosten könnten gesenkt werden. Ferner könnte man das
Emailpulver direkt auf Teile, die an der Ofenkette hangen, aufbringen, wodurch sich durch den Wegfall
von bisher notwendigen Arbeitsgängen an den beschichteten Teilen eine weitere Verbesserung der
Wirtschaftlichkeit des Emaillierverfahrens ergebe.
Es ist bereits bekannt, Emailpulver für das Aufbringen im elektrostatischen Feld mit Chlorsilar^n zu behandeln,
so daß eine definierte Oberfläche dieser Pulver mit diesen Verbindungen belegt wurde. Durch diese
Maßnahme erhöhte sich der spezifische Widerstand dieser Pulver bis zu etwa 10H Ohm · cm-, dadurch wurde
gleichzeitig das elektrostatische Verhalten dieser Pulver in günstiger Weise beeinflußt. Dabei bereitet die
Beseitigung der entstehenden und von den Pulvern absorbierten Salzsäure große Schwierigkeiten und führt
zu Emaillierfehlern, wie Dellenbildung, Aufschäumen und Verminderung der Haftung des Emailüberzuges auf
dem Trägermaterial. Derartige Nachteile und die daraus resultierenden Fehler der fertigen Produkte sind auch
bei der Verwendung von chloridhaltigen Schlickerversätzen bei der konventionellen Emailiierung bekannt.
Die technische Durchführung des elektrostatischen Pulverauftrags von Email scheiterte bisher daran, daß
die im elektrischen Feld aufgebrachten Pulverschichten schon bei kleinsten Erschütterungen der beschichteten
Gegenstände teilweise oder völlig abfallen, so daß ein Einbrennen unter technisch durchführbaren Bedingungen
nicht möglich war.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Emailpulver für den elektrostatischen Pulverauftrag, die
eine mit elektrisch isolierenden Substanzen überzogene Oberfläche aufweisen und die durch eine zumindest
teilweise mit halogenfreien, mit den SiOH-Gruppen an den Kornoberflächen unbehandelter Frittenteilchen in
Reaktion getretenen, isolierenden Substanzen überzogene Oberfläche und einen spezifischen elektrischen
Widerstand von 1012 bis 1016Onm ■ cm gekennzeichnet
sind.
Erfindungsgegenstand ist ferner das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Emailpulver.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß die obenerwähnten Nachteile dadurch vermieden werden
können, wenn man die Emailfritten erfindungsgemäß zusammen mit Substanzen vermahlt, die in der Lage
sind, mit den bei der Vermahlung und bei der Lagerung an der Oberfläche der vermahlenen Teilchen vorhandenen
oder aber sich ausbildenden SiOH-Gruppen chemisch irreversibel schon bei Raumtemperatur zu
reagieren.
Während normale, nicht auf diese Weise behandelte Emailpulver einen spezifischen elektrischen Widerstand
von maximal 107 Ohm · cm aufweisen, wird bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten
Emails ein spezifischer Widerstand von 1012 bis 10'6Ohm · cm gemessen. Als besonders geeignet für
den elektrostatischen Pulverauftrag erwiesen sich Pulver, die einen spezifischen Widerstand von mehr als
10'2Ohm · cm aufweisen. Der spezifische Widerstand
der erfindungsgemäß hergestellten Pulver veränderte sich auch nach längerem Lagern bei freiem Luftzutritt
nicht.
Die den Emailfritten zuzusetzenden Substanzen können sowohl vor als auch während der Vermahlung
der Fritten zugesetzt werden. Bereits 1 bis 20,
vorzugsweise 2—10 Gewichtspromille des Zusatzmittels reichen aus. um den gewünschten Effekt zu
erreichen. Größere Mengen schaden nicht, bringen jedoch keine wesentliche Verbesserungen mehr ! Mach
Vorliegen der einzelnen Substanzen können die atze in fester oder flüssiger Form, gegebenenfalls .tuch in
Lösung, zugesetzt werden.
Das Pulveremail soll nach der Vermahlung eine Korngröße von weniger als 200 Mikron aufweisen.
Als Zusätze können grundsätzlich alle haiogenfreien Substanzen verwendet werden, die mit den SiOH-Gruppen
an den Kornoberflächen der Frittenieilchen reagieren. Als besonders wirksame Substanzen haben
sich Vertreter der folgenden Verbindungsklassen werwiesen:
Alkyl- und Arylsilanole der allgemeinen Formel R„Si(OH)4-n (n=1— 3, R = verzweigte oder unverzweigte
aliphatische, aromatische oder hydromatische Kohlenwasserstoffreste) wie z. B. Diphenylsilandiol;
aliphatische, aromatische oder hydroaromatische Isocyanate wie z. B. Oktyl-carbonylisocyanat, 1,3-Diisocyanatobenzol,
Gemische aus l-Methyl-2,4- u. 1-Methyl-2,6-diisocyanatocyclohexan,
Gemische aus Tosylisocyanat und Tetrachlorkohlenstoff; Silicium-Stickstoffverbindungen
wie z. B. Bis(dimethylamino)-dimethylsilan, oder Carbodiimide wie z. B. Dicyclohexylcarbodiimid.
Überraschenderweise haften die so vorbehandelten Emailpulver, nachdem sie elektrostatisch auf die zu
beschichtende Unterlage aufgebracht sind, auf dieser um ein Vielfaches besser als unbehandelte Pulver. Man
kann die so beschichteten Gegenstände sehr leicht handhaben und sogar leichteren bis mittleren Erschütterungen
aussetzen, ohne daß die Pulverschicht ganz oder teilweise abfällt. Selbst wenn man beschichtete ebene
Bleche senkrecht hängend einbrennt, ist im Ofen kein Abfallen der Pulverschicht zu beobachten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf alle für die Pulveremaillierung verwendbaren Emailsorten wie
z. B. Grundemails, Weißemails, Farbenemails, Transparentemails oder Puderemails angewandt werden.
Anhand der folgenden Beispiele soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden:
In eine 1 kg-Porzellankugel-Mühle wurden 1000 g
handelsüblicher Emailfritte in Form von Granalien oder Schuppen, 3 kg Mahlkugeln aus Porzellan mit einem
mittleren Durchmesser zwischen 2 —2,5 cm und 3 g 1,3-DÜ5ocyanatobenzols eingefüllt.
Danach wurde die Mühle verschlossen und die Emailfrilte darin so lange vermählen, bis das Kornverteilungsmaximum
unter 60 Mikron lag und weniger als 10 Gew.-% des Kornhaufwerks größer als 90 μΐη und
100% kleiner als 120 μτη waren. Das erhaltene Emailpulver wies einen elektrischen Widerstand von
10l2Ohm ■ cm auf, der sich bei Raumtemperatur und
Lagerung des Pulvers an der Luft praktisch nicht mehr änderte.
Analog wie in Beispiel 1 ausgeführt, wurde die Fritte mil 3 g 1,4-Diisocyanatobenzol zusammen vermählen.
Der elektrische Widerstand des erhaltenen Pulvers lag bei 10!2Ohm-cm und veränderte sich bei freiem
Luftzutritt ebenfalls nicht.
Bei gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde als Zusatz ein Gemisch von l-Methyl-2,4- und 2,6-Diisocyanatocyclohexan
im Verhältnis 80 :20 verwendet. Dieser Zusatz betrug 6 g. Damit erhält man ein
Emailpulver, dessen elektrischer Widerstand 10n Ohn ■ cm betrug.
Wie in Beispiel 1 gab man zu einer mit Mahlkugeln und Mahlgut beschickten Porzellankugelmühle 3
Gew.-% eines Diphenylsilandiolpulvers und vermählte gemäß den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen. Das
erhaltene Emailpulver hatte einen elektrischen Widerstand von 1016 Ohm · cm, der sich bei der Lagerung an
der Luft mcht mehr änderte.
Analog wie in Beispiel 1 ausgeführt wurde die Fritte mit 2,5 g Bis(dimethylamino)-dimethylsilan vermählen.
Das erhaltene Emailpulver besaß einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10H Ohm · cm.
Analog wie in Beispiel 1 ausgeführt, wurde die Fritte mit 5 g Dicyclohexylcabodiimid vermählen. Das erhaltene
Emailpulver besaß einen spezifischen elektrischen Widerstand von 1015 Ohm · cm.
Claims (6)
1. Emailpulver für den elektrostatischen Pulverauftrag,
die eine mit elektrisch isolierenden Substanzen überzogene Oberfläche aufweisen, gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise mit
halogenfreien, mit den SiOH-Gruppen an den Kornoberflächen unbehandelter Frittenieilchen in
Reaktion getretenen, isolierenden Substanzen überzogene Oberfläche und einen spezifischen elektrischen
Widerstand von 1012 bis 10lh Ohm · cm.
2. Verfahren zur Herstellung der Emailpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Emailfritten vor der während der trockenen Vermahlung mit den isolierenden Substanzen
behandelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Substanzen Silanole,
Isocyanate, Siliciumstickstoffverbindungen oder !Carbodiimide verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden
Substanzen in Mengen von 0,1 bis 2 Gew.-%. bezogen auf die Eimailfritte, verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Diphenylsilandiol als
Zusatz verwendet wird.
6. Verwendung der Emailpulver nach Anspruch I für den elektrostatischen Pulverauftrag.
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