-
Herstellung von pulverförmigen Lacken Es ist bekannt, daß pulverförmige
Lacke unter anderem zur Verminderung der ho@en Schmelzviskosität und Oberflächenspannung
der verwendeten Hindemittel in den meisten Fallen Zusatzstoffe enthalten, die zum
Beispiel als Benetzungsmittel flir den Werkstoff, als Verlaufmittel für das pulverförmige
Lacksystem, als Leitfähigkeitsregulator oder Weichmacher für das bindemittelsystem
wirken.
-
Seiche Zusatzstoffe werden häufig dadurch einigermaßen h mogen im
pulverförmigen Lack verteilt, daß ein Zusatzstoffkonzentrat (master batch) angefertigt
wird.
-
Die @erstellung eines solchen Zusatzstoffkonzentrates geschieht etwa
in der Weise, daß in ein geschmolzenes Bindemittel Zusatzstoffe eingetragen und
einigermaßen gleichmäßig verteilt werden. Nach dem Erstarren des zusatzstoffkonzentrates
durch Abkühlung desselben, zum reispiel in Metallwannen oder auf Aluminiumfolien,
ist eine Zerkleinerung des Zusatzstoffkonzentrates erforderlich. Es ist selbstverständlich,
daß bei der Aufbereitung der Zusatzstoffkonzentrate in relativ grob zerkleinernden
Mühlen Produkte mit sehr unterschiedlichen Korngrößen entstehen. Die Anwendung grobmahlender
Mühlen ist aber wegen des relativ niedrig liegenden Schmelzintervalls des Zusatzstoffkonzentrates
erforderlich.
-
ie Reinigung eines Kneters, einer Grobrühle und eines in die Grobmühle
eingelegten Siebes sind in jedem Fall erforderlich.
-
Die Homogenisierung eines solchen Zusatzstoffkonzentrates der Rezeptmischung
für pulverförmige Lacke ist insofern schwierig als - wie bereits erwähnt - bei der
Mahlung sehr unterschiedlich große Teilchen entstehen, die bei der Herstellung pulzerförmiger
Lacke mittels Extrusion, bei der Plastifizierung und Homogenisierung erfolgen, unterschiedlich
schnell schmelzen. Da der Plastifizier-und Homogenisierungsvorgang bei der Herstellung
pulverförmiger Lacke nur wenige Minuten (meistens weniger als zwei Minuten) betragt,
ist keine besonders gute nomogenisierung zu erwarten.
-
Das Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen Lackes wird im
allgemeinen wie folgt durchgeführt: Grobgemahlene Kunstharze werden mit Pigmenten,
gemahlenen Zusatzstoffkonzentraten, härtern und Füllstoffen in - aus Gründer der
Zeitersparnis und Ar.-passung an den Arbeitstakt t - möglichst schnell in rotierenden
Mischern innerhalb weniger Minuten zu einer Rezeptmischung vereinigt, die in das
Plastifizier-und Homogenisierungsorgan, zum Beispiel einen geeigneten Extruder,
übergeführt wird. Nach einer Verweilzeit von weniger als 10, bei dem augenblicklichen
Stand der Technik ;sber meistens mehr als 1 ::linute in Extruder wird die geschmolzene
Rezeptmischung über ein, zum Beispiel mit wasser gekühltes Band, zum Beispiel Stahlband,
der Grobmahlung auf zum Beispiel einer Messermühle zugeführt, anschließend der Feinmahlung
unter Sichtung unterworfen und - falls eine Sichtung nicht möglich ist - anschließend
auf vibrierenden Sieben bis zu maximalen Korngrößen von 60 - 120 Mikron abgesiebt.
-
je entstand der rfindung ist nun ein Verfahren zur 11erstellung; von
pulverförmigen Lacken, das dadurch gekennzeicnnet ist, daß man übliche Bestandteile
und Einlagerungsverbindungen auf der Basis von an sich bespannten hochdispersen
kapillaraktiven Kieselsäuren und Zusatzstoffen fu.r pulverförmige Lacke miteinander
in an sich bekannter Weise zu pulverförmigen Lacken verarbeitet.
-
Die erfindungsgemäß verwendeten Einlagerungsverbindungen können durch
einfaches Einrühren flüssiger @@satzstoffe in nochuisperse kapillaraktive Kieselsäuren
hergestellt erden. Dabei entstent ein festes, besonders feinteiliges Zusatzstoffkonzentrat,
das rieselfähig ist und diese Eigenschaft selbst bei Temperaturen über 100°C behält.
3ei Anwendung von Druck oder Scnerkraft wird jedoch - wie beabsichtigt - der Zusatzstoff
aus dem Zusatzstoffkonzentrat freigegeben. Die Kiesel-Säure übernimmt dann die Funktion
eines Füllstoffs.
-
Die Vorteile eines solchen Zusatzstoffkonzentrats bestehen in der
ausgezeichneten Verteilung und Einlagerung des Zusatzstoffes in einer Kieselsäure
mit wenigen Mikron Durchmesser, so daß eine sehr homogene Verteilung des in oftmals
sehr geringen Mengen eingesetzten Zusatzstoffes in pulverförmigen Lacken bewirkt
wird, wodurch - neen mechanischen, chemischen und physikalischen Verbesserungen
der Filmeigenschaften - eine Verbesserung der erlaufseigenscnaften bzw. der elektrischen
Leitfähigkeit, zum Beispiel bei Anwendung von Antistatika, erzielt wird. Die Reinigung
der benutzten Geräte zur herstellung des Zusatzstoffkonzentrates ist verständlicherweise
besonders einfach.
-
Geeignete Zusatzstoffe sind zum Beispiel solche, die die benetzung
und/oder das Verlaufen bei der Filabildung, und/oder die Plastizität des überzugs
bzw. die elektrischen Eigenschaften, wLe z. B. die Leitfähigkeit des pulverförmigen
Lackes, aber auch dessen antistatische Eigenschaften günstig beeinflussen.
-
im einzelnen eignen sich übliche Zusatzstoffe, wie Polyacrylate (zum
Beispiel Modaflow; Hersteller: Firma Monsanto) niedrig- bis hochviskose, eventuell
auch modifizierte Silikonöle, Silikonfette, flüssige bis pastöse Weichmacher, zum
Beispiel auf Basis von Phthalaten, Sebacaten oder Adipate, wie C8-bis Cl-Phthalaten,
Dioctylsebacat, Diisodecyladipat, und Antistatika, zum Beispiel auf der Basis von
Polyäthylenglykol - Fettalkyläthern. Es ist auch möglich, mehrere Zusatzstoffe gleichzeitig
oder nacheinander in die Kieselsäure einzutragen, soweit die Zusatzstoffe verträglich
sind. Ferner ist es möglich, Kombinationen von Einlagerungsverbindungen anzuwenden.
-
Die maximale Menge der Zusatzstoffe ergibt sich aus der Aufnahmefähigkeit
der Kieselsäuren. Die Mindestmenge der Zusatstoffe ist abhängig von dem durch den
Zusatzstoff gewünschten Effekt und dem für zweckn0ßi gehaltenen Höchstgehalt an
Kieselsäure im fertigen pulverförmigen Lack. Das Verhältnis von Kieselsäure zu Zusatzstoffen
liegt im allgemeinen in Bereich von 50 : 1 bis 1 : 3, vorzugsweise von 10 : 1 bis
1 : 3 und am besten von 3 : 1 bis 1 : 2.
-
Als Dindemittelkomponenten der pulverförmigen Lacke einen sich die
üblichen und an sich bekannten Produkte.
-
Pulverförmiger Lack kann zum Beispiel aus Epoxydharzen und entsprechenden
härtern (Aminhärter, Säureanhydridhärter, Uor: ri fluorid-Komplex-Härter ) , Polyalkylenterephthalaten
und entsprecnenden Härtern (Pyromellitsäuredianhydrid, polymere, Carboxylgruppen
enthaltende Härter), 'Alkyd-Melamin-Präkondensaten, Kombinationen. von Hydroxylgruppen
enthaltenden Polyestern und verkappten 15(cyanaten, Acrylatharzen,
selbst-
oder fremdvernetzend,bzw. entsprechenden Mischungen von Bindemittelkombinationen
bestehen.
-
beispiele 1 A) Herstellung der Einlagerungsverbindung In einem Becherglas
werden 50 Gewichtsteile hochdisperser, kapillaraktiver Kie@eisdure @ 322 (Hersteller:
Firma Degussa) gerührt und anschließend - ohne bestimmte Zeiten einzuhalten - langsam
Ö Gewichtsteile eines Polyacrylates auf der Basis von Polyacrylsäureäthylester (Modaflow,
hersteller: Firma Monsanto) eingerunrt, und zwar - in Abhängigkeit vom angewandten
Rührorgan - solange, bis ein rieselfähiges Pulver entstanden ist. Das Rührorgan
kann notfalls ein nit der Hand oewegter Glasstab sein: selbst bei einer solchen
manuellen Herstellung der Einlagerungsverbindung dauert der Vorgang nur wenige Minuten.
Statt Kieselsäure @ 322, können die folgenden @ieselsäuren eingesetzt werden, die
von der Firma Degu@sa hergestellt werden: Kieselsäure K 322 S, Sipernat 22, Sipernat
22 S.
-
1 @) @erstellung des pulverförmigen Lackes I)ie in Beispiel 1 A beschriebene
Einlagerungsverbindung wiru zur Herstellung eines pulverförmigen Lackes auf der
Basis von Epoxydharz wie folt verarbeitet; In einem geschlossenen Mischer werden
63,7 Gewichtsteile eines grobgemahlenen festen Epoxydharzes auf der Grundlage von
Diphenylolpropan und Epichlorhydrin mit einem Erweichungspunkt nach Durrans von
93 bis 104°C, einem Epoxydäquivalentgewicht von 875 bis 1000, einer Viskosität von
430 - 630 cP in 40%iger Lösung (gemessen in Äthylenglykoldibutyläther bei 250C),
4,6 Gewichtsteile feinteiliges Dicyandiamid (Type EH der Firma Süddeutsche
Kalkstickstoff-Werke),
3u,7 Gewichtsteile Titandioxyd (Kronos # HIJ 57 P der Titangesellschaft mbH) und
1,0 Gewichtsteile der Einlagerungsverbindung gemäß Beispiel 1 A in beliebiger Reihenfolge
miteinander vermischt und 2 Minuten bei 1600 Upm gerührt. Die entstandene Mischung
wird in einem Bus-Ko-Kneter Pr 46 (liersteller: Buss AG, Basel, Schweiz) unter den
folgenden Bedingungen plastifiziert und homogenisiert.
-
Schnecken-Temperatur: 135°C; Gehäuse-Mittelteil-Temperatur: 135°C;
Gehäuse-Auslaufteil-Temperatur: 140°C; Dosierschnecken-Drehzahl: 17,5 Upm; Knetschnecken-Drehzahl:
48 Upm; Dosierschnecken-belastung: 1,1 A; Knetschnecken-Belastung: 2,6 A; Düsenheizungs-Belastung:
1,25 A; Düsenheizungs-@i@stellung: Marke @@8; Däsen-Temperatur: 140°C; Temperatur
der geschmolzenen homogenisierten Mischung: 140°C.
-
Die geschmolzene homogenisierte Mischung wird auf einem Kühlband abgeführt
und in bekannter Weise, zum Beispiel in einer Messermühle, grob gemahlen (maximale
Korngröße: 4-5 mm). Anschließend erfolgt eine Feinmahlung entweder unter gleichzeitiger
Klassifizierung oder nachfolgender Siebung. Die maximalen Korngrößen des entstandenen
pulverförmigen Lackes liegen zwischen 80 und 100 Mikron. Der pulverförmige Lack
wird in einer für das elektrostatische Pulverspritzverfahren geeigneten Anlage bei
einer negativen Hochspannung von 60 kV zu Überzügen verarbeitet, die bei 2u00C/10
Minuten oder auch bei 18000/30 Minuten eingebrannt werden.
-
Statt mittels des Pulverspritzverfahrens kann man den pulverförmigen
Lack auch durch andere elektrostatische Auftragmethoden oder durch Wirbelsintern
zu Überzügen verarbeiten, jedoch ist beim Verarbeiten durch Wirbelsintern eine größere
Korngröße des pulverförmigen Lackes, im allgemeinen von 300 bis 400 Mikron notwendig,
um die Staubentwicklung möglichst gering zu halten. Jie überzüge haben dann natürlich
eine andere Schichtdicke.
-
nachteilige Wirkungen treten bei keinem Auftragsverfahren auf.
-
Vielmehr bildete sich eine gleichmäßige, glattere Oberfläche.
-
2) Die Herstellung erfolgt wie in den Feispielen 1 A und 1 B. Als
Zusatzstoff werden 5C Gewichtsteile Silikonöl - zum Beispiel Type AL der Firma Wacker-Chemie
- verwendet, um das Verlaufen zu verbessern oder Effektbeschichtungen nerzustellen.
Mit den folgenden vier Kieselsäuren erhält man jeweils trockene Dinlagerungsverbindungen:
Kieselsäure K 322, Kieselsäure K 322 S, Sipernat 22, Sipernat 22 S.
-
-3) Die Herstellung erfolgt wie in den Beispielen 1 A und 1 B. Als
Zusatzstoff wird ein flüssiger Weichmacher eingesetzt, zum beispiel Dioctylsebacat.
Dadurch wird eine Plastifizierung, der Pulverbeschichtung erzielt.
-
4) Die herstellung erfolgt wie in den Beispielen 1 A und 1 B. Es werden
Zusatzstoffe zur Ernöhung der Leitfähigkeit der pulverförmigen Lacke beim Versprühen
im elektrostatischen Feld bzw. zur Erniedrigung der elektrostatischen Aufladung
eingearbeitet, nämlich ein Polyäthylenglykol-Fettalkyläther (Antistatikum RC 100;
Hersteller: Firma Rhein-Chemie GmbH).
-
5) Die Herstellung erfolgt wie in den Beispielen 1 A und 1 b. Ls wird
ein Gemisch von Einlagerungsverbindungen aus Kieselsäure K 322 und Polyacrylaten
(Modaflow; Hersteller: Firma Monsanto) im Gewichtsverhältnis 1 : 1 und Kie@elsäure
K 322 mit einem Antistatikum (Antistatikum RC 100; Hersteller: Firma Rhein-Chemie)
hergestellt. Beide Einlagerungsverbindungen, die je 50 Ge-@wichts@ wirksame Substanz
enthalten, werden in Gewichtsverhältnis 1 : 1 eingesetzt.
-
Uberzüge, die aus den nach den Beispielen 1 bis 5 erhaltenen pulverförmigen
Lacken hergestellt sind, haben bei einer Schichtdicke von ca. 80 Mikron folgende
Eigenschaften: Erichsen-Tiefung (DIN 53156) : 8 - 9 mm; Gitterschnitt (DIÄi 53151)
: Ot 0; Verlauf: Note 1,5 (DIN 53230); Glanzmessung (B. Lange) : 105 %; Acetontest
: 1 (Note nach DIN 53230); Oberflächenhärte (Kratzfestigkeit) : 0 (Note nach DIN
53230); Schlagtiefung: 800 - 900 mm (bestimmt durch einen herabfallenden Stößel
von 1,87 kg Gewicht, dessen Stoßfläche halbkugelförmig gestaltet ist und einen Durchmesser
von 20 mm hat.