DE2127416C3 - Verfahren zum Beschichten von Formteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von FormteUen, die bei gewöhnlicher Temperatur zum Verkleben neigen, mit einer Lösung eines nichtklebenden Harzes und Verdampfen des Lösungsmittels.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 38 980 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von organischen polymeren Materialien, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Polyisobutylen und Mischpolymeren aus Butylen und Styrol, bekannt Dabei bringt man auf die Oberfläche des organischen polymeren Materials eine Lösung auf, die ein polares Polymer enthält und verdampft das Lösungsmittel. Die Temperatur der Oberfläche des organischen polymeren Materials liegt während des Aufbringet» und während des Verdampfer« unter dem Erweichungspunkt des organischen polymeren Materials. Polare Polymere, die mit Hilfe eines Lösungsmittels auf das organische polymere Material aufgebracht werden, sind beispielsweise Mischpolymerisate aus Äthylen und Vinylacetat Methylacrylat, Äthylacrylat, Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure, Methacrylsäure oder Kohlenmonoxid.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 18 12 095 ist ein VerJahren zum Beschichten von Formteilen aus Bitumen und Äthylenmischpolymerisaten bekannt, bei dem man auf die Oberfläche der Formteile eine wäßrige Dispersion eines Vinylchlorid- oder Vinylidenchloridpolymerisates aufbringt, die ein feinteiliges gehärtetes Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder ein feinteiliges gehärtetes Melamin-Formaldehyd-Harz enthält Dadurch wird das Zusammenbacken von Formteilen aus den genannten Formmassen verhindert. Die bisher bekannten Beschichtungen haben in der Regel den Nachteil, daß sie nicht ausreichend lange wirksam sind, so daß beispielsweise beschichtete Granulate aus Polymerisaten, die leicht zum Verkleben neigen, nach längerer Lagerung zusammenbacken.

Um das Zusammenbacken von Granulaten zu

verhindern, ist ferner bekannt, die Granulate mit Kohlenstaub, Ruß oder Talkum zu pudern. Dabei muß jedoch in der Regel mit einem deutlichen Oberschuß an feinteiligem Trennmittel gearbeitet werden, so daß eine

s allseitige Umhüllung des auszurüstenden Gutes gewährleistet ist Das Pudern klebriger Granulate ist entweder nur kurzzeitig wirksam oder ergibt Fertigprodukte, die andere mechanische Eigenschaften haben als diejenigen Formteile, deren Oberfläche nicht gepudert ist

to Die Ausrüstung von Formteilen mit wäßrigen Emulsionen verschiedener Polymerisate und Kondensate umgeht zwar diese Probleme, bereitet aber bei der Trocknung erhebliche Schwierigkeiten. Die Überzüge werden in der Regel erst dann voll wirksam, wenn sie

is vollständig ausgetrocknet sind. Dabei ist jedoch die Gefahr des Zusammenbackens der ausgerüsteten Granulate gegeben, weil es in vielen Fällen erforderlich ist, die Temperatur während des Trocknung»'jrganges bis an den Erweichungspunkt des auszurüstenden Materials zu steigern. Verbleibende Wasserreste können durch Blasenbildung beim Extrudieren des Materials zu einer erheblichen Qualitätsverschlechterung führen. Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zum Beschichten von Formteilen aufzuzeigen, das nicht die erwähnten Nachteile der bekannten Verfahren aufweist

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von Formteilen, die bei gewöhnlicher Temperatur zum Verkleben neigen, durch Aufbringen von Lösungen, die ein nichtklebendes Harz enthalten und Abdampfen des Lösungsmittels bei Temperaturen, die unterhalt) des Erweichungspunktes des zu beschichtenden Stoffes liegen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man als nichtklebendes Harz Mischpolymerisate aus Styrol und/oder Methylstyrol mit Maleinsäure- und/oder Fumarsäuremonoester oder die Reaktionsprodukte aus Cyclohexanon und/oder Methylcyclohexanon mit Formaldehyd oder Acetaldehyd verwendet, wobei die nichtklebenden Harze einen MonoskopflieBpunkt oberhalb 80° C und eine Kugeldruckhärte nach DIN 53 456 bei 10 Sekunden zwischen 310 und 800 kp/cm² haben. Besonders günstige Ergebnisse erhält man, wenn die Lösung des nichtklebenden Harzes anorganische Stoffe einer Teilchengröße kleiner als 100 nut dispergiert enthält

Unter Fonnteilchen sollen Produkte verstanden werden, die durch Extrudieren, Kalandrieren oder Pressen aus Kunststoffen oder Kunststoffmischungen hergestellt werden, die bei gewöhnlicher Temperatur

so zum Verkleben neigen. Die Formteile können als Platten, Rohre, Folien oder Granulat vorliegen. Von den in Betracht kommenden Kunststoffen sollen vor allem Copolymerisate des Äthylens hervorgehoben werden, die mehr als 20 Gewichtsprozent einer polaren äthylenisch ungesättigten Verbindung einpolymerisiert enthalten, Polyisobutylen mit Molekulargewichten von 3 · 10⁵ bis 6 ■ 10* (Viskositätsmittel) sowie Stoff mischungen aus Bitumen und Äthylencopolymerisaten. Derartige Mischungen enthalten in der Regel 30 bis 95 Gewichtsprozent Bitumen, das nach DIN 1995 eine Penetration zwischen 10 und 200 aufweist, und 5 bis 70 Gewichtsprozent eines Mischpolymerisates aus 30 bis 97 Gewichtsprozent Äthylen und 70 bis 3 Gewichtsprozent Vinylestern und/oder copolymerisierbaren Acryl- und/oder Methacrylverbindungen.

Von den polaren mit Äthylen copolymerisierbaren äthylenisch ungesättigten Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet werden,

eignen sich Vinylester von Carbonsäuren rait I bis 6 Kohlenstoffatomen, Acryl- und Methacrylester, die sich von Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ableiten, Fumarsäureester, Maleinsäureester sowie die den genannten Estern entsprechenden Carbonsäuren. Die s Athylencopolymerisate können auch mehrere der genannten Comonomeren enthalten.

Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die erfindungsgemäß zu verwendenden nichtklebenden Harze. Die Harze sind Mischpolymerisate aus Styrol und/oder Methylstyrol mit Maleinsäure- und/oder Fumarsäuremonoestern, die sich von Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ableiten. Unter Methylstyrol sollen o-, m- und p-Methylstyrol sowie Gemische der Isomeren verstanden werden. Geeignet sind beispielsweise (5 Mischpolymerisate aus Styrol und Maleinsäuremonomethylester, Methylstyrol und Maleinsäuremonomethylester, Styrol und Maleinsäuremonoäthylester, Styrol und Maleinsäurehexylester, Styrol und MaJeinsäure-2-äthylhexylester, Styrol und Fumarsäuremonomethyl- ester. Styrol und Finnarsäuremonobutylester, Styrol und Fumarsäure-2-äthylhexylester. Die angegebenen Mischpolymerisate enthalten vorzugsweise 45 bis 55 Teile Styrol und/oder Methylstyrol sowie 60 bis 70 Gewichtsteile eines Maleinsäure- und/oder Fumarsäuremono- esters.

FOr das erfindungsgemäße Verfahren kommen als nichtklebende Harze auch Kondesationsprodukte aus Cyclohexanon bzw. Mcihylcyciuhexanon und Formaldehyd bzw. Acetaldehyd in Betracht. Die Herstellung der Kondensationsprodukte erfolgt nach der in der deutschen Patenschrif 13 37 993 beschriebenen Methode mit der Ausnahme, daß anstatt iines rc inen Ketons ein Gemisch aus Keton und Aldehyd eingesetzt wird. Die für das Verfahren geeigneten Kondenst iionsprodukte 3s enthalten 38 bis 47 Gewichtsteile des Aldehyds und 80 bis 90 Gewichtsteile des Cyclohexanone bzw. Methylcyclohexanons.

Die genannten Copolymerisate sowie Kondensationsprodukte haben einen Monoskopfließpunkt ober- halb 8O⁰C und eine Kugeldruckhärte nach DIN 53 456 bis 10 Sekunden zwischen 350 und 800 kp/cm² und bei 60 Sekunden zwischen 315 und 770 kp/cm². Die Farbzahl nach DIN 53403 spielt nur dann eine Rolle, wenn farblose Granulate ausgerüstet werden sollen. In diesen Fällen sollte der Wert unter 20 liegen.

Das Harz wird in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst Entscheidend ist neben einer hinreichenden Löslichkeit für das Harz auch ein geeigneter Siedepunkt des Lösungsmittels. Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol, Kohlenwasserstoffe mit Siedepunkten zwischen 50 und 110°C wie Hexan, Benzol, Heptan, Isooctan, sowie Gemische der genannten Lösungsmittel. Die Siedepunkte der in Betracht kommenden Lösungsmittel sollen zwischen 50 und 110, vorzugsweise zwischen 60 und 90⁰C liegen. Die Viskosität der Lösungen liegt zwischen 2 und 100 cSt bei 20°C

Das erfindungsgemäße Verfahren hat vor allem Bedeutung für die Beschichtung von Granulaten. Technisch bewährt haben sich vor allem folgende Verfahrensweisen.

1. Das Granulat wird in dünner Schicht — die Teilchen dürfen nicht übereinanderliegen — auf einem Rüttelsieb mit einer Harzlösung besprüht und danach es durch einen kräftigen Luftstrom getrocknet Es kann auch eine nicht perforierte Unterlage verwendet werden. Das Sieb verhindert weitgehend eine Belagbildung auf der Unterlage und erleichtert den nachfolgenden Trockenschritt

2. Man gibt das Granult auf eine Schaufelkette. Die Schaufeln bestehen aus perforiertem Material Das Granulat wird in den Schaufeln mit der Hartlösung in Berührung gebracht und danach ausgebreitet und getrocknet Es ist zu beachten, daß sich die Einzelkörner während des Trocknungsprozesses nicht berühren, weil sonst durch Verkleben Kornagglomerate gebiüet werden.

Aus Wirtschaftlichkeitsgründen sollten die unter 1. und 2. beschriebenen Ausrüst- und Trockenprozesse in einem allseitig geschlossenen System durchgeführt werden, weil dann die eingesetzten Lösungsmittel zurückgewonnen werden können.

3. Man bringt Granulate und Harzlösung in einem Transportsystem miteinander in Berührung. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß von einem Lösungsvorratsbehälter eine Leitung in das Transportrohr geführt und dort düsenförmig verengt wird. Durch daran vorbeiströmende Transportluft wird ein Unterdruck in der Lösungsleitung erzeugt und Flüssigkeit angesaugt Durch die Gestaltung der Düse wird ein feines Versprühen sichergestellt Anstelle die Lösung anzusaugen, kann man sie auch einspritzen. Innerhalb des Transportsystems wird für eine rasche Trocknung der Körner gesorgt EiP- Zusammenkleben ist dabei ausgeschlossen. In einigen Fällen beobachtet man durch die Reibung der Körner untereinander eine Aufrauhung der Oberfläche, wodurch eine Verbesserung der Ausrüstung erzielt wurde. Wie die mikroskopische Prüfung der Beschichtungen zeigt, haben die wirkungsvollsten Oberzügen eine rauhe Oberfläche. Die genannten Harze trocknen auf der Oberfläche von Formteilen zu einer nichtklebrigen Beschichtung ab.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Dispersion anorganische Stoffe, wie Siliciumdioxid, Kaliumcarbonat Schichtsilikate, wie Talkum und G'immer, sowie andere Silikate, wie Mikroglaskugeln und Kaolin, sowie Ruß, Kohlenstaub und Graphitstaub.

Die Korngröße der mineralischen Substanzen soll kleiner als 100 mu, vorzugsweise kleiner als 40 πιμ sein. Die Wirkung des Harzes wird durch den Zusatz feinteiliger Pulver der genannten Art in Mengen von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das zu beschichtende Material, optimal verstärkt

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

Um Granulate mit klebfreien Umhüllungen zu versehen, benutzt man ein Sieb von 20 χ 30 cm Größe, das während der Behandlung des Granulats in intensive Schwivsj-rungen versetzt wird, damit ein Zusammenbakken dei Körner ausgeschlossen ist Die Maschenweite des Siebs beträgt 1 mm. Die Harzlösung wird Ober einen Feinzerstäuber auf das Sieb geleitet Gleichzeitig oder in Wechsel mit der Harzlösung wird ein Luftstrom von 10 l/Minute auf das Sieb gerichtet, um die Granulate zu trocknen. Die Temperatur des Luftstroms beträgt 30⁰G

Nahezu kugelförmige Teilchen von 3 bis 4 mm Druchmesser aus einer Mischung aus 52 Gewichtsprozent Bitumen einer Penetration (nach DIN 1995 in Vio mm) von 148 und 48 Gewichtsprozent eines Äthylencopolymericates mit 21 Gewichtsprozent n-Butylacrylat werden mit 4 ml/Minute einer 20prozentigen äthanolischen Harzlösung besprüht und anschlie-

Bend 2 Minuten lang getrocknet Pas eingesetzte Harz ist ein Mischpolymerisat aus 50 Teilen Styrol und 63 Teilen Maleinsäuremono-n-butylester, das einen Fließpunkt unter dem Monoskop von 97 und 100⁰C, eine Farbkennzahl nach DIN 53403 von 1 bis 2, eine Kugeldruckhärte nach DIN 53 456 von 365 kp/cm₂ nach 10 Sekunden und 320 kp/cm₂ nach 60 Sekunden hat Die Viskosität der äthanolischen Lösung bei 20° C beträgt 20,9 cSt Durch Gewichtsvergleich der Probe vor und nach der Ausrüstung ergab sich eine Harzbelegung von 03 Gewichtsprozent Die Wirksamkeit der Beschichtung wurde wie folgt geprüft: Je 100 g des beschichteten und nicht beschichteten Materials wurden in Polyäthylenfoliensäcken von 120 χ 100 mm eingeschweißt, flach ausgebreitet und gemeinsam mit einer Platte abgedeckt die 4 Wochen lang unit einem Gewicht von 19,7 kg belastet wurde. Am Ende der Testperiode war das nicht beschichtete Granulat stark verklebt während das beschichtete noch rieselfähig war.

Beispiel 2

In der Vorrichtung gemäß Beispiel 1 werden Polyisobutylenteilchen, die man aus eiiier ca. 5 mm dicken Folie geschnitten hat und in Form von Quadern der Größe 5 bis 10 mm Seitenlänge vorliegen, mit der gleichen Harzlösung besprüht wie in Beispiel 1 angegeben. Das Polyisobutylen hat ein Viskositätsmittel des Molekulargewichts von 1 300 000 und eine Viskosität von 3,6 χ 10¹⁰ Poise bei 20⁰C Pro Minute werden 50 g des Granulats mit 3 ml der in Beispiel 1 beschriebenen Harzlösung beschichtet Die Gewichtszunahme nach Beschichtung und Trocknung der Teilchen beträgt 0,6 Gewichtsprozent

Eine unbehandelte und eine beschichtete Probe wurden wie in Beispiel 1 angegeben geprüft Nach 4 Wochen waren die unbehandelten Teilchen miteinander verklebt, während die mit Harz behandelten danach noch rieselfähig waren.

Beispiel 3

Mit Hilfe der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung wird ein Granulat das aus einer Mischung aus gleichen Teilen des in Beispiel 2 erwähnten Polyisobutylene und eines Polyäthylens besteht das einen Schmelzindex von 1,8 g/10 Minuten hat beschichtet Der Schmelzindex der Mischung beträgt nach ASTM D 1238-65 T 03 g/10 Minute«. Das Granulat lag in Linscnform vor und hatte einen Durchmesser von etwa 3 bis 4 mm und eine Stärke von durchschnittlich 2 mm.

Das Granulat wird mit der in Beispiel 1 angegebenen 20prozentigen äthanolischen Lösung, die zusätzlich noch 10 Gewichtsprozent eines feinteiligen Siliciumdioxids (mittlere Korngröße 7μπΐ) enthält, beschichtet Pro Minute werden 4 ml der angegebenen Lösung aufgesprüht Die Gewichtszunahme des Granulats beträgt 0,5 Gewichtsprozent Das Granulat enthält 0,3 Gewichtsprozent des Siliciumdioxids. Prüft man das beschichtete Granulat wie in Beispiel 1 beschrieben, so stellt man auch nach einer 4wöchigen Lagerung keine Veränderung des Granulates fest während eine nicht

ίο beschichtete Probe stark verklebt ist

Beispiel 4

Ein linsenförmiges Granulat (maximaler Durchmesser 3,2 mm. Stärke etwa 2 mm) aus einem Äthylencopolymerisat das 39 Gewichtsprozent Vinylacetat enthält und einen Schmelzindex von 35 g/10 Minuten nach ASTM D 1238-65 T hat wird mit einem Kondensationsprodukt aus 67 Teilen Cyclohexanon und 35 Teilen Formaldehyd beschichtet Das Kondensationsprodukt hat einen Fließpunkt unter dem Monoskop von 95 bis 10O⁰C, eine Farbkennzahl nach Γ?-;ν 53 403 von 1 bis 2, eine Kugeldruckhärte nach DiN 53 458 von 5SO kp/cm² nach 10 Sekunden und 570 kp/cm² nach 60 Sekunden. Die Viskosität der 20prozentigen äthanolischen Lösung beträgt 3,61 cSt In ein rechtwinklig gebogenes Rohr von 7 mm lichter Weite werden 130 g/Minute des oben beschriebenen Granulates gegeben. Am Winkelstück wird fiber einen Seitenstutzen ein Luftstrom von 30 l/Minute eingeblasen, der für den Abtransport des eingeführten Granulates sorgt Narii 1 m wird das Rohr in einem 31 fassenden Behälter geleitet der unten Auslässe für das Granulat und oben für den Luftstrom hat Das hier vom Luftstrom abgetrennte Granulat kann nach Bedarf oder kontinuierlich abgelassen werden. Am Winkelstück wird zusammen mit der Zuführung der Luft ein Rohr von 1 mm lichter Weite eingeführt Es taucht am unteren Ende in den Vorratsbehälter für die Harzlösung. Der Luftstrom sorgt dafür, daß die Flüssigkeit in das Granulat-Luft-Gemisch gesiugt wird.

Durch ein in das Flüssigkeitsrohr eingepaßtes Schlauchstück kann die Lösungsmenge, die von der Luft abgesaugt wird, reguliert werden. Sie beträgt 7 ml/Minute.
Unter den angegebenen Bedingungen erhält man ein Granulat das mit 0,7 Gewichtsprozent des Kondensationsproduktes aus Formaldehyd und Cyclohexanon beschichtet ist Lagert man die beschichteten Granulatkörner wie in Beispiel 1 beschrieben, so rieseln die Körner nach 4 Wochen noch einwandfrei, während das

so Ausgangsmaterial unter diesen Bedingungen deutlich zusammengebacken ist

Claims (3)

Patentansprache:

1. Verfahren zum Beschichten von Formteilen, die bei gewöhnlicher Temperatur zum Verkleben neigen, durch Aufbringen von Lösungen, die ein nichtklebendes Harz enthalten, und Abdampfen des Lösungsmittels bei Temperaturen, die unterhalb des Erweichungspunktes des zu beschichtenden Stoffes liegen, dadurch gekennzeichnet, daß man als nichtklebendes Harz Mischpolymerisate aus Styrol und/oder Methylstyrol mit Maleinsäure- und/oder Fumarsäuremonoestern oder die Reaktionsprodukte aus Cyclohexanon und/oder Methylcyclohexanon mit Formaldehyd oder Acetaldehyd verwendet, wobei die nichtklebenden Harze einen MonoskopflieBpunkt oberhalb 80⁰C und eine Kugeldruckhärte nach DIN 53 456 bei 10 Sekunden zwischen 310 und 800 kp/cm² haben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die nichtklebenden Harze in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf den zu beschichtenden Stoff, anwendet

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung des Harzes anorganische Stoffe einer Teilchengröße kleiner als 100 Γημ dispergiert enthält