DE2015072C3

DE2015072C3 - Emailpulver für den elektrostatischen Pulverauftrag und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE2015072C3
Application number: DE19702015072
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. Joseph; Albert Dr. Reiss
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-03-28
Filing date: 1970-03-28
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2083650B1; FR2083650A1; NL7104119A; NL172082B; DE2015072B2; DE2015072A1; AT300500B; NL172082C; BE764901A

Description

Es ist bekannt, daß sich Kuriststoffpulver 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 *o 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.

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 Emailschlickers auf den metallischen Unterlagen im nassen Zustand und nach dem Trocknen ist von gleicher Qualität wie beim Spritzauftrag mit M Zerstäuberdüsen ohne elektrisches Feld.

Eine elektrostatische Trockenpulverbeschichiung würde erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen So könnte beispielsweise die Naßvermahlung der Emailfritten zur Herstellung des Emailschlickers entfallen, womit auch die technischen Schwierigkeiten, die vielfach mit der Schlickerherstellung verbunden sind, vermieden würden. Man könnte darüber hinaus auf den Trockner verzichten, der bislang zur Trocknung der feuchten Schiickerschichten 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 hängen, 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 Chlorsilanen 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 10^q 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 Schwierigkeits? 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 Emaillierung 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 10¹⁶ Ohm · 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 Emailpulvereinen spezifischen elektrischen Widerstand von maximal IO⁷ Ohm · cm aufweisen, wird bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Emails ein spezifischer Widerstand von 10¹² bis 10^l6Ohm ■ cm gemessen. Als besonders geeignet für den elektrostatischen Pulverauftrag erwiesen sich Pulver, die einen spezifischen Widerstand von mehr als IO¹² Ohm · 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 I 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. Je nach Vorliegen der einzelnen Substanzen können die Zusätze in fester oder flüssiger Form, gegebenenfalls auch in Lösung, zugesetzt werden.

Das Pulveremail sol! nach der Vermahlung eine Korngröße von weniger als 200 Mikron aufweisen.

Als Zusätze können grundsätzlich alle halogenfreien Substanzen verwendet werden, die mit den SiOH-Gruppen an den Kornoberflächen der Frittenteilchen reagieren. Als besonders wirksame Substanzen haben sich Vertreter der folgenden Verbindungsklassen werwiesen:

Alkyl- und Arylsilanole der allgemeinen Formel RnSi(OH)4-n (n=I—3, R = verzweigte oder unverzweigte aliphatische, aromatische oder hydromatische Kohlenwasserstoffreste) wie z. B. Diphenylsilandiol; aliphaüsche, aromatische oder hydroaromatische Isocyanate wie z.B. Oktyl-carbonylisocyanat, 1,3-Diisocyanatobenzol. Gemische aus l-Methyl-2,4- u. 1-Methyl-2,6-diisocyanatocyciohexan, Gemische aus Tosyiisocyanat und Tetrachlorkohlenstoff; Silicium-Stickstoffverbindungen wie z. B. Bis(dimethylamino)-dime'.hylsilan, 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, o> ne daß die Pulverschicht ganz oder teilweise abfällt. Selbst wenn man beschichtete ebene Bleche senkrecht hängend einbrennt, ist im Ofen kein js 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:

Beispiel 1

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-Diisocyanatobenzols eingefüllt.

Danach wurde die Mühle verschlossen und die Emailfritte darin so lange vermählen, bis das Kornverteilungsmaximum unter 60 Mikron lag und weniger als 10 Gew.-% des Kornhaufwerks größer als 90 μπι und 100% kleiner als 120μιη waren. Das erhaltene Emailpulver wies einen elektrischen Widerstand von 10^l2Ohm · cm auf, der sich bei Raumtemperatur und Lagerung des Pulvers an der Luft praktisch nicht Tiehr änderte.

Beispiel 2

Analog wie in Beispiel I ausgeführt, wurde die Fritte mit 3 g 1,4-DHsocyanatobenzol zusammen vermählen. Der elektrische Widerstand des erhaltenen Pulvers lag be.-i 10^l2Ohm-cm und veränderte sich bei freiem Lu; tzutritt ebenfalls nicht.

Beispiel 3

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 Widersland 10^I3Ohm · cm betrug.

Beispiel 4

Wie in Beispiel 1 gab man zu einer mit Mahlkugeln und Mahlgut beschickten Porzellankugeimühlc 3 Gew.-°/o eines Diphenylsilandiolpulvers und vermahlte gemäß den in Beispie! 1 angegebenen Bedingungen. Das erhaltene Emailpuivcr hatte einen elektrischen Widerstand von I0^lbOhm · cm, der sich bei der Lagerung an der Luft nicht mehr änderte.

Beispiel 5

Analog wie in Beispiel I ausgeführt wurde die Fritte mit 2,5 g Bis(dimethylamino)-dimethylsilan vermählen. Das erhaltene Emailpiilver besaß einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10^HGhm · cm.

Beispiel 6

Analog wie in Beispiel 1 ausgeführt, wurde die Fritte mit 5 g Dicyclohexylcabodiimid vermählen. Das erhaltene Emailpulver besaß einen spezifischen elektrischen Widerstand von IO^l5Ohm · cm.

Claims

Paieniansiprüche:

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 Frittenteilchen in Reaktion getretenen, isolierenden Substanzen überzogene Oberfläche und einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10^l2bis 10¹⁶ Ohm · cm.

2. Verfahren zur Herstellung der Emailpulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emailfritten vor oder 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 Emailfritte, 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 1 für den elektrostatischen Pulverauftrag. jO