DE2203024A1 - Herstellung von pulverfoermigen lacken - Google Patents

Description

REICHHOLD-ALBERT-CHEMIE AG, 2 Hamburg 70, Iversstraße 57

Patentanmeldung

Herstellung von pulverförmigen Lacken

Es ist bekannt, wärmehärtbare pulverförmig^ Lacke auf der Basis von festen Kunstharzen, wie Epoxydharzen (hergestellt aus Bisphenol A und Epichlorhydrin und Amin- bzw. Anhydrid- bzw. BF,-Härtern), Polyesterharzen (hergestellt aus zum Beispiel Hydroxylgruppen enthaltenden Polyalkylenterephthalaten und Carboxylgruppen enthaltenden - manchmal polymeren - Härtern), Polyurethanen (hergestellt aus Hydroxylgruppen enthaltenden Polymerisaten oder Polykondensaten durch Umsetzung mit verkappten aliplpQfcischen oder hydroaromatischen - manchmal polymeren - Isocyanaten) oder Acrylatharzen (hergestellt als selbstvernetzende oder freradvernetzende Harzsysteme) gemeinsam mit Hilfsmittelkonzentraten (zur Verbesserung der Benetzung des zu beschichtenden Objektes und des Verlaufene der Beschichtung) und Metallpigmenten auf der Basis von Aluminium, Kupfer oder Messing herzustellen.

Die Herstellung solcher pulverförmiger Lacke mit Metalleffekt geschieht zum gegenwärtigen Zeitpunkt in der Weise, daß in fertiggestellte pulverförmige Lacke entsprechend den oben angeführten Kunstharzsystemen nachträglich Metallpigmente durch Einwirken - eventuell unter Schutzgasatmosphäre - in die pulverförmigen Lacke eingetragen werden.

Es wird in der Praxis auch manchmal so verfahren, daß das Metallpigment in geheizten rotierenden Behältern bei leicht

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erhöhten Temperaturen an den pulverförmigen Lack "angeklebt" (angesintert) wird.

Diese sehr vorsichtigen Behandlungen sind deswegen erforderlich, weil Metallpulver, vor allem auf der Basis von Aluminium an sich so empfindlich gegen Druck sind, daß die Teilchen zerstört werden und graue, nicht mehr metallisch reflektierende Beschichtungen entstehen. Daher hat man insbesondere Aluminiumpigmente bisher häufig in flüssige Lacke, zum Beispiel am Schluß der Herstellung, vorsichtig eingerührt.

Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen Lacken, die zur Herstellung von überzügen mit Metalleffekt geeignet sind, auf der Grundlage von härtbaren Kunstharzen, Härtern,Metallpigmenten und gegebenenfalls weiteren Zusätzen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die einzelnen Bestandteile in feinteiligem Zustand unter Schutzgasatmosphäre miteinander gemischt werden, daß dieses Gemisch bei einer Temperatur - bei der das Kunstharz eine höhere Viskosität als die Tropfviskosität, aber höchstens eine solche Viskosität hat, daß das Verlaufen noch gewährleistet ist - plastifiziert, mittels Scherkraft homogenisiert und in üblicher Weise in den pulverförmigen Zustand gebracht wird.

Als Schutzgas ist zum Beispiel Stickstoff und Kohlendioxyd geeignet. Die Plastifizierung erfolgt bei kontinuierlicher Arbeitsweise am besten im Extruder, bei diskontinuierlicher Arbeitsweise zum Beispiel im geschlossenen Kneter, und zwar jeweils bei möglichst niedriger Schmelzviskosität. Das heißt, das Harz muß bei der Plastifizierung so schmelzflüssig sein, daß kein Abtropfen an senkrechten

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Flächen auftritt, also die Viskosität größer als die Tropfviskosität ist. Durch die Abstimmung von Temperatur und Viskosität der Harzschmelze können die Arbeitsbedingungen variiert werden. Während der Homogenisierung treten neben erhöhten Temperaturen ( von 100 - l60°C) auch Scherkräfte auf, die ihrerseits wiederum lokale Erhitzungen auslösen können. Die Scherkräfte sollen nur so groß sein, daß das Reflexionsvermögen der Metallpigmente nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Die zulässige Scherkraft ist gegebenenfalls durch einen Vorversuch zu bestimmen. Die optimale Plastifiziert und Homogenisierdauer, das ist bei kontinuierlicher Arbeitsweise zum Beispiel die Verweilzeit im Extruder, muß von Fall zu Fall ermittelt werden. Gewöhnlich beträgt sie nur wenige, zum Beispiel 1-3 ,Minuten, kann aber auch kürzer sein. Es muß aber auf jeden Fall gewährleistet sein, daß eine homogene Schmelze entsteht. Außerdem ist zu beachten, daß die Anspringtemperatur des Härters - es handelt sich stets um hitzehärtbare Kunstharzsysteme, aber nicht notwendigerweise um hitzehärtbare Kunstharze - nicht wesentlich überschritten werden soll.

Die Überführung der homogenisierten Mischung in den pulverförmigen Lack geschieht im allgemeinen in der Weise, daß die geschmolzene Mischung gekühlt, anschließend grob und eventuell unter Sichtung fein gemahlen bzw. gesiebt wird.

Die pulverförmigen Lacke eignen sich besonders zum Auftragen auf Metalle, können aber ebenso auf andere Werkstoffe aufgebracht werden, deren Erweichungspunkte wesentlich oberhalb der Verarbeitungstenperatur der pulverförmigen Lacke, meistens von 200 - 22O⁰C liegen, wie Glas, Keramik und Porzellan.

Wider Erwarten erhält man erfindungsgemäß einen pulverförmigen Lack, der nach dem Auftragen zum Beispiel im

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elektrostatischen Pulverspritzverfahren unter Anwendung von Gleichspannung von zum Beispiel *J0 - 150 KV und von Förderluft mit zum Beispiel 0,3-5 atü oder im Wirbelsinterverfahren nach dem in bekannter Weise vorgenommenen Einbrennvorgang eine Beschichtung mit guter metallischer Reflexion ergibt.

Nach der Erfindung bleibt das Reflexionsvermögen, zum Beispiel des Aluminiumpigmentes in den pulverförmigen Lacken trotz der bei der Plastifizierung und Homogenisierung auftretenden Kräfte erhalten, weil der Anteil an Pigment, dessen Reflexionsvermögen durch Verformung während der Plastifizierung vernichtet wird, vernachlässigt werden kann.

Es ist zu beachten, daß nicht alle bekannten Metallpigment-Typen solche Eigenschaften besitzen, daß unter den beschriebenen Arbi-e-tsbedingungen keine wesentliche X^ Beeinträchtigung der Reflexion auftritt. Hierfür ist die Reinheit der Metalle sowie die Natur der zur Herstellung der Metallpigmente verwendeten chemischen Hilfsstoffe von maßgebender Bedeutung. Deshalb ist die Eignung eines Metallpigmentes durch Vorversuche zu prüfen.

Die Vorteile des angemeldeten Verfahrens beruhen auf der Umhüllung des Metallpigmentes mit Kunstharzen, wodurch die folgenden technischen Verbesserungen erzielt werden:

1. Wesentlich geringere Korrosion durch atmosphärische Einflüsse, so daß die Vergrauung geringer ist.

2. Keine unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeit des pulverförmigen Lackes und des Metallpigmentes im elektrischen Feld.

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3. Beseitigung der beim Versprühen vorhandenen Explosionsgefahr, indem das Metallpigment mit Kunstharz im plastischen Zustand umhüllt wird.

*t. Sehr geringer Metallabrieb bei Verletzung der überfläche der Beschichtung.

5. Kein "Bronzieren", das ist Reflexionsveränderung, zum Beispiel durch Fett von Fingerabdrucken.

6. Bessere Überlackierbarkeit, verglichen mit pulverförmigen Lacken, bei denen das Metallpulver nur physikalisch beigemengt worden ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Metallpigmente verschiedenster Art verwenden. Unter Metallpigmenten werden dabei feinteilige bis grobteilige Metallplättchen von einer Größe bis zu 5 nun verstanden, die gewöhnlich in Grob- und anschließend in Feinststampfwerken zerkleinert und später mittels geeigneten chemischen Agentien unter Umhüllung der Metalle mit diesen Agentien poliert werden. Als Metallpigmente eignen sich für die Mischung mit pulverförmigen Lacken vor allem Aluminium, Kupfer und Kupfer-Zik-Legierungen ("Goldbronzen"). Der Gehalt an diesen Pigmenten hängt von dem gewünschten Effekt ab und beträgt im allgemeinen 1-30, vorzugsweise 3-12 Gewichts? des pulverförmigen Lackes.

Als öindemittelkomponenten der pulverförmigen Lacke eignen sich die üblichen und oben genannten Produkte, ferner zum Beispiel Alkyd-Melamin-Präkondensate und Bindemittelkombinationen.

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Selbstverständlich können auch übliche Zusatzstoffe eingearbeitet werden, 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 (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 Adipaten, wie Cg- bis C,Q-Phthalaten, Dioctylsebacat, Diisodecyladipat, und Antistatika, zum Beispiel auf der Basis von Polyäthylenglykol - Fettalkyläthern.

Der Begriff "feinteilig" soll nicht besagen, daß die einzelnen Komponenten in teilchengleicher Größe vorliegen, sondern soll lediglich bedeuten, daß diese in verhältnismäßig kleinen Partikeln verwendet werden} beispielsweise kann das Harz eine Korngröße bis zu 5 mm haben. Die Zusatzstoffe, deren Menge in dem pulverförmigen Lack nur untergeordnet ist, müssen jedoch eine wesentlich geringere Teilchengröße haben, damit ihre homogene Verteilung in der Harzgrundlage gewährleistet ist. Die Teilchendicke von Härter, Metallpigmenten und gegebenenfalls weiteren Zusätzen liegt daher im allgemeinen zwischen 1 und 50 Mikron.

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Beispiele

1. Die folgende Hezeptmischung wird in einem geschlossenen schnell rotierenden Mischer unter gleichzeitiger Einleitung von Stickstoff zunächst 1 Minute bei δΟΟ Upm und an schließend 30 Sekunden bei I6OO Upm gemischt. 85,2 Ge wichtsteile eines grobgemahlenen festen Epoxydharzes auf der Grundlage von Diphenylolpropan und Epichlor- hydrin mit einem Erweichungspunkt nach Durrans von 93 bis 104°C, einem Epoxydäquivalentgewicht von 875 bis lüüO, einer Viskosität von 430 - 63Ο cP in 40iiiger Lösung (gemessen in Äthylenglykoldibutyläther bei 25⁰C), 4,0 Gewichtsteile Verlaufmittelkonzentrat,bestehend aus dem vorgenannten Epoxydharz und einem Polyacrylat Modaflow (Hersteller: Monsanto) im Gewichtsverhältnis 9 : 1, 6,0 Gewichtsteile eines Aluminiumpigments (Standart Feinschliff Aluminium RT, Hersteller: Eckart- Werke, Fürth) und 4,8 Gewichtsteile feinteiliges Dicyandiamid (Type EH der Firma Süddeutsche Kalkstick- stoffwerke) werden in einem geschlossenen Mischer unter Stickstoff miteinander vermischt. Die Mischung wird in einem Bueb-Ko-Kneter Pr 46 (Hersteller: Buss AG, Basel, Schweiz) unter den folgenden Bedingungen plastifiziert und homogenisiert. Schnecken-Temperatur: 135°C; Gehäuse-Mittelteil-Temperatur: 135°C; Gehäuse-Auslaufteil- Temperalur: l40°C; Düsen-Temperatur: 140⁰C; Temperatur der geschmolzenen homogenisierten Mischung: 140 C; Dosierschnecken-Drehzahl: 17,5 Upm; Knetschnecken- Drehzahl: 48 Upm; Dosierschnecken-Belastung: 1,1 A; Knetschnecken-üelastung 2,6 A; Düsenheizungs-Belastung: 1,25 A; Düsenheizungs-Einstellung: Marke 7-8.

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

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Siebung- üie maximalen Korngrößen des entstandenen pulverförir.igen Lackes liegen zwischen 8ü 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 200°C/10 Minuten oder auch bei 18O⁰C/30 Minuten eingebrannt werden.

Statt mittels des Pulverspritzverfahrens kann man den pulverförmiger) Lack auch durch andere elektrostatische Auftragsriethoden oder durch Wirbelsintern zu überzügen verarbeiten, jedoch ist beim Verarbeiten durch Wirbelsintern eine größere Korngröße des pulverförmigen Lackes, im allgemeinen von 300 bis HuO Mikron notwendig, um die Staubentwicklung möglichst gering zu halten. Die Überzüge haben dann natürlich eine andere Schichtdicke.

Nachteilige Wirkungen treten bei keinen Auftragsverfahren auf. Die nach Beispiel 1 erhaltenen Überzüge haben Dei einer Schichtdicke von ca. 80 Mikron folgende Eigenschaften: L'rici Gen-Tiefung (DIiJ 53156) : 3-9 nm; Gitterschnitt (DIN 53151) : Gt 0; Verlauf: Note 1,5 (DIN 53^30); Glanzmessung (ti. Lange) : 105 %; Acetontest : 1 (Note nach DIW 53230); Oberflächenhärte (Kratzfestigkeit) : 0 (IJote nach DIN 53230); Schlagtiefung: 800 - QOO r.m (bestimmt durch einen herabfallenden Stößel von 1,87 kg Gewicht, dessen Stoßfläche halbkugelförmig gestaltet ist und einen Durchmesser von 20 mm hat.

2a. Die Herstellung erfolgt wie in Beispiel 1. Statt 6 % Aluminiumpulver werden 7 bzw. δ bzw. 9 % eingesetzt. Die Differenz im Kezept wird beim Epoxydharz und Kpoxydharzhärter in deir· im Beispiel 1 verwendeten Verhältnis ausgeglichen.

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2 b. Die Herstellung erfolgt wie in Beispiel 1. Statt Standart-Feinschliff Aluminium RT wird Alcoa Extra Pine Lining Powder 422 eingesetzt (Hersteller: Alcoa Deutschland GmbH).

2 c. Die Herstellung erfolgt wie in Beispiel 1. Statt Standart-Feinschliff Aluminium RT wird Alcoa Standart Varnish Powder 322 (Hersteller: Alcoa Deutschland GmbH) eingesetzt, jedoch in einer Menge von 5 Gewichts^.

2 d. Die Herstellung erfolgt wie in Beispiel 1. Statt Standart-Feinschliff Aluminium RT wird Alcoa Standart Lining Powder Ίθ8 eingesetzt (Hersteller: Alcoa Deutschland GmbH).

Der Anteil an Aluminiumpulver kann in den Beispielen 2a bis 2d, wie in Beispiel 2a erwähnt ist, erhöht werden, zum Beispiel auch auf 10 %.

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Claims (1)

1. Patentan s ρ r ü c h e

   1. Verfahren zur Herstellung von pul verformten Lacken, die zur Herstellung von überzügen mit Metalleffekt geeignet sind, auf der Grundlage von härtbaren Kunstharzen, hartem, Metallpigmenten und gegebenenfalls weiteren Zusätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bestandteile in feinteiligem Zustand unter Schutzgasatmosphäre miteinander gemischt werden, daß dieses Gemisch bei einer Temperatur - bei der das Kunstharz eine höhere Viskosität als die Tropfviskosität, aber höchstens eine solche Viskosität hat, daß das Verlaufen noch gewährleistet ist - plastifiziert, mittels Scherkraft homogenisiert und in üblicher Weise in den pulverförmigen Zustand gebracht wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpigment Aluminiumpulver ist.

   3. Verfallen nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Metallpigment 3-12 Gewichts? beträgt.

   ¹I. Verwendung der pulverförmigen Lacke nach Ansprüchen 1 bis 3 zur Herstellung von überzügen mit Metalleffekt.

   21. Januar 1972 ^ ^ Dr.Klr/Is

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