DE2202907C3 - Herstellung von pulverförmigen Lacken - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß pulverförmige Lacke unter anderem zur Verminderung der hohen Schmelzviskosität und Oberflächenspannung der verwendeten Bindemittel in den meisten Fällen Zusatzstoffe enthalten, die zum Beispiel als Benetzungsmittel für den Werkstoff, als Verlaufmittel für das pulverförmige Lacksystem, als Leitfähigkeitsregulator oder Weichmacher für das Bindemittelsystem wirken. Solche Zusatzstoffe werden häufig dadurch einigermaßen homogen im pulverförmigen Lack verteilt, daß ein Zusatzstoff konzentrat (master batch) angefertigt wird. Die Herstellung 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 Beispiel 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. Die Reinigung des eingesetzten Kneters, der Grobmühle und eines in die Grobmühle eingelegten Siebes ist in jedem Fall erforderlich.

Die Homogenisierung eines solchen Zusatzstoffkonzentrates in der Rezeptmischung für pulverförmige Lacke ist insofern schwierig als - wie bereits erwähnt - bei der Mahlung sehr unterschiedlich große Teilchen entstehen, die bei der Herstellung pulverförmiger Lacke mittels Extrusion, bei der Plastif izierung und Homogenisierung erfolgen, unterschiedlich schnell schmelzen. Da der Plalstif izier- und Homogenisierungsvorgang bei der Herstellung pulverförmiger Lacke nur wenige Minuten (meistens weniger als zwei Minuten) beträgt, ist keine besonders gute Homogenisierung 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 - aus Gründen der Zeitersparnis und Anpassung an den Arbeitstakt —, 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 aber meistens mehr als 1 Miaute im 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.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen Lacken, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man übliche Bestandteile und eine Vormischung auf der Basis von an sich bekannten hochdispersen kapillaraktiven Kieselsäuren und Zusatzstoffen für pulverförmige Lacke miteinander in an sich bekannter Weise zu pulverförmigen Lacken verarbeitet.

Die erfindungsgemäß verwendeten Vonnischungen können durch einfaches Einrühren flüssiger Zusatzstoffe in hochdisperse kapillaraktive Kieselsäuren hergestellt werden. Dabei entsteht ein festes, besonders feinteiliges Zusatzstoffkonzentrat, das rieselfähig ist und diese Eigenschaft selbst bei Temperaturen über 100° C behält. Bei Anwendung von Druck oder Scherkraft wird jedoch - wie beabsichtigt - der Zusatzstoff aus dem Zusatzstoffkonzentrat freigegeben. Die Kieselsäure übernimmt dann die Funktion eines Füllstoffs.

Die Vorteile eines solchen Zusatzstoffkonzentrats bestehen in der ausgezeichneten Verteilung und Einlagerung des Zusatzstoffs 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 - neben mechanischen, chemischen und physikalischen Verbesserungen der Filmeigenschaften - eine Verbesserung der Verlaufseigenschaften bzw. der elektrischen Leitfähigkeit, zum Beispiel bei Anwendung von Antistatika, erzielt wird. Die Reinigung der benutzten Geräte zur Herstellung des Zusatzstoffkonzentrates ist verständlicherweise ι besonders einfach.

Geeignete Zusatzstoffe sind zum Beispiel solche, die die Benetzung und/oder das Verlaufen bei der Filmbildung und/oder die Plastizität des Überzugs bzw. die elektrischen Eigenschaften, wie z. B. die , Leitfähigkeit des pulverförmigen Lackes, aber auch dessen antistatische Eigenschaften günstig beeinflussen. Im einzelnen eignen sich übliche Zusatzstoffe, wie Polyacrylate, niedrig- bis hochviskose, eventuell auch modifizierte Silikonöle, Silikonfette, flüssige bis pastöse Weichmacher, zum Beispiel auf Basis von Phthalaten, Sebacaten oder Adipaten, wie C₈- bis C₁₀-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 Vormischungen anzuwenden. Die maximale

Menge der Zusatzstoffe ergibt sich aus der Aufnahmefähigkeit der Kieselsäuren. Die Mindestmenge der Zusatzstoffe ist abhängig von dem durch den Zusatzstoff gewünschten Effekt und dem für zweckmäßig gehaltenen Höchstgehalt an Kieselsäure im fertigen pulverförmigen Lack. Das Verhältnis von Kieselsäure zu Zusatzstoffen liegt im allgemeinen im Bereich von SO: 1 bis 1:3, vorzugsweise von 10:1 bis 1:3 und am besten von 3:1 bis 1:2.

Als Bindemittelkomponenten der pulverförmigen Lacke eignen sich die üblichen und an sich bekannten Produkte. Pulverförmiger Lack kann zum Beispiel aus Epoxydharzen und entsprechenden Härtern (Aminhärter, Säureanhydridhärter, Bortrifluorid-Komplex-Härter), Polyalkylenterephthalaten und entsprechenden Haltern (Pyromellitsäuredianhydrid, polymere. Carboxylgruppen enthaltende Härter), Alkyd-Melamiu-Präkondensaten, Kombinationen von Hydroxylgruppen enthaltenden Polyestern und verkappten Isocyanaten, Acrylatharzen, selbst- oder fremdvernetzend, bzw. entsprechend Mischungen von Bindemittelkombinationen bestehen.

Beispiele

1 A) Herstellung der Vormischung

In einem Becherglas werden 50 Gewichtsteile hochdisperse, kapillaraktive Kieselsäure gerührt und anschließend - ohne bestimmte Zeiten einzuhalten langsam SO Gewichtsteile eines Polyacrylate auf der Basis von Polyacrylsäureäthylester eingerührt, und zwar - in Abhängigkeit vom angewandten Rührorgan - so lange, bis ein rieselfähiges Pulver entstanden ist. Das Rührorgan kann notfalls ein mit der Hand bewegter Glasstab sein: Selbst bei einer solchen manuellen Herstellung der Vormischung dauert der Vorgang nur wenige Minuten. Statt der angeführten Kieselsäure können auch andere Kieselsäuren mit ähnlichen Eigenschaften eingesetzt werden.

1 B) Herstellung des pulverförmigen Lackes

Die in Beispiel 1A beschriebene Vormischung wird zur Herstellung eines pulverförmigen Lackes auf der Basis von Epoxydharz wie folgt 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 mPa.s in 40%iger Lösung (gemessen in Äthylenglykoldibutyläther bei 25° C), 4,6 Gewichtsteile feinteiliges Dicyandiamid, 30,7 Gewichtsteile Titandioxyd und 1,0 Gewichtsteile der Vormischung gemäß Beispiel 1A in beliebiger Reihenfolge miteinander vermischt und 2 Minuten bei 1600 Upm gerührt. Die entstandene Mischung wird in einem unter den folgenden Bedingungen plastifiziert und homogenisiert. Schnecken-Temperatur: 135° C; Gehäuse-Mittelteil-Temperatur: 135⁰C; Gehäuse-Auslaufteil-Temperatur: 140° C; Dositrschnecken-Drehzahl: 17,5 Upm; Knetschnecken-Drehzahl: 48 Upm; Dosierschnecken-Belastung: I₁IA; Knetschnecken-Belastung: 2,6 A; Düsenheizungs-Belastung: 1,25 A; Düsenheizungs-Einstellung: Marke 7-8; Düsen-TemDeratur: 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 6OkV zu Überzügen verarbeitet, die bei 200° C/10 Minuten oder auch bei 180° C/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. Die Überzüge haben dann natürlich eine andere Schichtdicke.

Nachteilige Wirkungen treten bei keinem Auftragverfahren auf. Vielmehr bildete sich eine gleichmäßige, glattere Oberfläche.

2) Die Herstellung erfolgt wie in den Beispielen 1A und IB. Als Zusatzstoff werden 50 Gewichtsteile niedrigviskoses Silikonöl verwendet, um das Verlaufen zu verbessern oder Effektbeschichtungen herzustellen. Man erhält jeweils trockene Vormischungen.

3) Die Herstellung erfolgt wie in den Beispielen 1A und 1B. 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 1A und 1B. Es werden Zusatzstoffe zur Erhöhung der Leitfähigkeit der pulverförmigen Lacke beim Versprühen im elektrostatischen Feld bzw. zur Erniedrigung der elektrostatischen Aufladung eingearbeitet, nämlich ein Antistatikum, z. B. ein Polyäthylenglykol-Fettalkyläther.

5) Die Herstellung erfolgt wie in den Beispielen 1A und 1B. Es wird ein Gemisch von Vormischungen aus hochdisperser, kapillaraktiver Kieselsäure und Polyacrylaten im Gewichtsverhältnils 1:1 (Beispiel 1 A) und Kieselsäure mit einem Antistatikum hergestellt. Beide Vormischungen, die je 50 Gewichtsprozent wirksame Substanz enthalten, werden im Gewichtsverhältnis 1:1 eingesetzt.

Überzüge, 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 (DIN 53151): Gt 0; Verlauf: Note 1,5 (DlN 53230); Glanzmessung (B. Lange): 105%; Acetontest: 1 (Note nach DIN 53230); Oberflächenhärte (Kratzfestißkeit): 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 mim hat.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen Lacken aus a) harzartigen Bindemitteln, b) flüssigen bis pastösen Lackhüfsmitteln, c) Kieselsäure-Füllstoffen und d) üblichen Zusatzstoffen durch Mischen und Extrudieren in an sich bekannter Weise,dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst eine Vormischung in Form rieselfähiger Pulver auf der Basis von b) flüssigen bis pastösen Lackhilfsmitteln und c) an sich bekannten hochdispersen kapillaraktiven Kieselsäuren herstellt, dann die anderen Bestandteile zugibt und diese Mischung zu pulverförmigen Lacken verarbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Kieselsäure und Zusatzstoffen im Bereich von 3:1 bis 1:2 liegt.