DE2243812C3

DE2243812C3 - Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Metalloberflächen

Info

Publication number: DE2243812C3
Application number: DE19722243812
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. 6701 Ruchheim Storck
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-09-07
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1983-12-29
Also published as: JPS49100142A; IT996142B; FR2198985A1; FR2198985B3; DE2243812A1; BE804584A; DE2243812B2

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf Metalloberflächen -fj mittels eines »naß in naße-Auftragsverfahrens.

Bei der üblichen Lackierung von Metallen zur Erzielung korrosionsfester Überzüge müssen mehrere in sich abschlossene Bcschichtungsschrittc durchgeführt werden, die alle ihre eigene Technologie erfordern ίο und eventuell bestimmten Nachbehandlungen unterworfen werden müssen, ehe der nächste Schritt vollzogen werden kann. Hochwertige Lacküberzüge, wie z. B. Einbrennlacke für Automobile, können deshalb nur umständlich und kostspielig aufgebracht werden. '>'■ Die Oberfläche des Metalls muß zunächst sehr sorgfältig gereinigt, entfettet, gewaschen und eventuell trockengeblasen werden. Die so vorbereitete Oberfläche wird nun zur Erhöhung der Haftfestigkeit der später aufzutragenden Lackschichten und zur Verbes» «1 serungdes Korrosionsschutzes phosphatiert, das heißt mit beispielsweise phosphorsauren Lösungen von Zink- oder Manganorthophosphaten behandelt. Die sich dabei bildenden dünnen Schichten aus unlöslichen Phosphaten müssen wiederum von störenden <v> leicht löslichen Salzen freigewaschen und gut getrocknet werden. Auf diese sogenannte Sonderschicht kann nun die Grundicrung, z. B eine in der Hitze vernetzbare Einbrenngrundierung, nach der Methode der Elektrotauchgrundierung aufgetragen werden. Nach der elektrophoretischen Abscheidung der Grundierung muß wiederum abgespült und eingebrannt werden. Anschließend wird in der Regel ein Füller und dann ein Decklack aufgetragen. Der Decklack wird üblicherweise als lösungsmittelhaltiger, flüssiger Lack mittels Spritzpistolen aufgebracht, abgelüftet, vorgetrocknet und schließlich in der Regel ebenfalls eingebrannt. Erst nach Vollzug all dieser Schritte besitzt das Metall einen Überzug, der es vor dem Angriff der Atmosphärilien, wie Licht, Luft, Wasser und aggressiven Gasen, optimal schützt und ihm dekoratives Aussehen verleiht.

Der Wegzur Herstellungeines Lackaufbaus ist, wie geschildert, umständlich, langwierig und teuer. Wechselweise lösen sich mehrere Waschvor^inge, Ablüftungs- und Trockenschritte ab. Dabei fallen große Mengen Wasch- und Abfallwässer an, deren Aufarbeitung und Regenerierung aus Gründen der Reinhaltung der Umwelt notwendig sind. Ebenso müssen für die Ablüftung und Trocknung bedeutende Mengen warmer oder heißer Luft bereitet werden. Zu den hohen Energiekosten zur Erzeugung heißer Luft kommt bei diesen Verfahrensschritten noch die Tatsache, daß hier die in den Lacken enthaltenen organischen Lösungsmittel in Form ihrer Dämpfe anfallen. Diese Dämpfe müssen jedoch aus umwelthygienischen oder wirtschaftlichen Gründen beseitigt oder zurückgewonnen werden, was zusätzliche Kosten verursacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, das es gestattet, auf einfachere Weise ohne Beeinträchtigung der Umwelt Lacküberzüge auf Metalle aufzubringen, die im Korrosionsschutz und im dekorativen Aussehen den üblichen Lackaufbauten gleichwertig sind.

Überraschenderweise kann diese Aufgabe dadurch gelöst werden, daß der Lackaufbau in einem »naß in naß«-Verfahrenohne Ablüftung, Zwischentrocknung bzw. Einbrennen der jeweils vorhergehenden Schicht erfolgt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Überzügen auf Metalloberflächen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens eine der aufzutragenden Überzugsmittelschichten in Form einer wäßrigen Suspension eines in Wasser unlöslichen oder in Wasser höchstens schwach quellbaren feinteiligen hitzehärtbaren Pulverlack. desse,-> Teilchen gegebenenfalls weitere in der Lackindustrie übliche Zusatz-•toffe enthalten und in einer wäßrigen Lösung eines in Wasser gelösten Verdickungsmittels dispergiert sind, auf die noch nasse chemisch vorbehandelte oder grundierte Metalloberfläche, ohne diese vorher zu trocknen oder einzubrennen, durch Spritzen aufgebracht wird und der gesamte Überzug dann in üblicher Weise getrocknet und eingebrannt wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgeniäßen Verfahrens besteht darin, daß die Teilchen der wäßrigen Uberzugsmittelsuspension einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 150, vorzugsweise 5 bis 90 μπι aufweisen und als in Wasser gelöstes Verdickungsmittel eine organische polymere Substanz verwendet wird, die in 0,015%iger wäßriger Lösung bei 20° C eine Viskosität von 0,5 bis 50 mPa-s auf- $ weist. Ij

Das erfindugnsgemäße »naß in naß«-Verfahren gestattet es. Ablüftungs-, Vortrocknungs- und auch

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Zwischeneinbrennschritte bei Mehrschichteneinbrennlacken einzusparen, frei von organischen Lösungsmitteln zu arbeiten und mehrere Schichten gemeinsam thermisch zu vernetzen.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man beispielsweise auf einem Eisenblech eine Bonderschicht niederschlagen und, falls ein Einschichtdecklack gewünscht wird, auf diese frische nasse Bonderschicht mit Hilfe von für flüssige Lacke üblichen Auftragsvorrichtungen, wie z. B. mit einer Spritzpistole, eine wäßrige Suspension eines Decklacks, z. B. gemäß Patentanmeldung P 2210483.2, aufbringen. Beide Schichten werden gemeinsam abgelüftet und eingebrannt. Auf diese Weise wird dfr Ablüftungs- und Trocknungsvorgang für die is Bonderschicht gespart. Da der Decklack eine wäßrige Aufschlämmung von Partikelchen ist, deren jedes ein komplettes Lacksystem darstellt, welches Bindemittel, Pigment, Verlaufmittel und andere in der Lackindustrie übliche Zusatzstoffe enthält, wird bei der gemeinsamen Abiüftung und Hitzehärluiig kein organisches Lösungsmittel freigesetzt. Der erhaltene Überzug ist in Glanz, Verlauf und Korrosionsfestigkeit ebenso gut wie ein Überzug, bei dem die Bonderschicht vorher abgelüftet und getrocknet wurde.

Der Vorteil des erfindungsgeipäßen Verfahrens tritt weiterhin deutlich bei Mehrschichtenlackaufbau in Erscheinung, z. B. wenn auf einem phosphatierten Eisenblech zunächst elektrophoretisch eine übliche Einbrenngrundierung abgeschieden wird. Nach beendeter elektrophort.ischer Abscheidung wird nur kurz gespült, um die Reste des Grund'-rbades zu entfernen. Auf diese nasse Schicht wird sofort, wie oben bereits beschrieben, die wäßrige Suspension des Lackpulvers gespritzt und dann erst abgelüftet und gemeinsam mit der Grundierung eingebrannt. Der so erhaltene Überzug weist gegenüber einem solchen, bei dem die Grundierung zuerst gewaschen, getrocknet und eingebrannt wurde, keinerlei Nachteile auf.

Einzelheiten über den Aufbau, die Zusammensetzung und Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden wäßrigen Bindemittel- bzw. Überzugsmittelsuspensionen und ihre Weiterbehandlung nach dem Auftrag sind dem Patent 2210483.2 zu entnehmen.

Das Auftragen der wäßrigen Überzugsmittelsuspension auf die noch nasse, chemisch vorbehandelte, z. B. phosphatierte oder chromatierte, oder grundierte^. B. elektrotauchgrundierte, Metalloberfläche erfolgt nach Methoden und mit Vorrichtungen, wie sie für die Lackierung mit flüssigen Zubereitungen, Z. B. wäßrigen Dispersionen, wäßrigen oder organischen Lösungen, üblich sind, und zwar durch Sprühen oder Spritzen. Besonders vorteilhaft hat sich für das erfindungsgemäße Verfahren der Auftrag der wäßrigen Suspensionen mittels Spritzen erwiesen.

Das Einbrennen des gesamten Lackaufbaus erfolgt im allgemeinen beiTemperaturen von 120 bis 220° C, vorzugsweise bei 150 bis 170° C, innerhalb 10 bis 30 Minuten.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Ein- oder Mehrschichtlackaufbauten in ihrer Herstellung vereinfacht und verkürzt werden, einzelne Beschichtungsschritte wegfallen oder in der Praxis einfacher gestaltet werden und dadurch beispielsweise mehrere, üblicherweise separat auszuführende Schritte zu einer Operation zusammengefaßt werden. Ein weiterer technischer Fortschritt des erfindungsge-

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60 mäßen Verfahrens ist die Tatsache, daß die verwendeten Lacksysteme Aufschlämmungen bzw. Suspensionen auf wäßriger Basis darstellen, die im Hinblick auf Toxizität und Umweltverschmutzung harmlos sind, da sie keine organischen Lösungsmittel enthalten, während die heute bekannten wäßrigen Lacke für Glanzlackierungen aus technischen Gründen sämtlich organische Lösungsmittel enthalten, die beim Einbrennen frei werden. Im folgenden soll anhand einiger Beispiele das neue Verfahren näher erläutert werden. Die angegebenen Teile und Prozente sind auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

a> Auf einem phosphatierten Eisenblech (z. B. Bonder 127 WL) wurde in einem Elektrotauchbad bei einer Spannung von 190 Volt innerhalb von 2 Minuten eine anodische Grundierung auf Basis eines leinölmodifizierten Polymerisats aus Acrylsäureester/Acrylamid/ Acrylsäure, abgemischi mit Bisphenol A-Formaidehydharz, wie sie in DE-PS 1903703 beschrieben ist, elektrophoretisch abgeschieden. Nach beendeter Abscheidung wurde sorgfältig gewaschen, trockengeblasen, bei Raumtemperatur vorgetrocknet und 20 Minuten bei 170° C eingebrannt. Auf diese Grundieivngsschicht wurde mit einer Spritzpistole eine wäßrige Aufschlämmung eines Pulverlacks auf Epoxidbasis (gemäß Patentanmeldung P 2210483.2, Beispiel 2) aufgespritzt, kurz vorgetrocknet und 20 Minuten bei 170° C eingebrannt.

b) Es wurde wie unter a) verfahren, jedoch wurde erfindungsgemäß nach der Abscheidung der Grundierungsschicht nur kurz abgewaschen und auf diese nasse Schicht die wäßrige Pulversuspension gespritzt, kurz vorgetrocknet und 20 Minuten bei 170° C eingebrannt- ·
Die beiden nach 1 a) und b) beschichteten Bleche sind im Verlauf und Glanz nicht voneinander zu unterscheiden. Die Behandlung im Salzsprühkasten ergab nach 2300 Stunden auch keine Unterschiede in der Korrosionsfestigkeit.

Beispie! 2

a) Analog Beispiel 1 a) wurde ein phosphatiertes Blech mit einer kathodischen Grundierung auf Basis Epoxid/Ffittsäuren/Melaminharz, wie sie z. B. in DE-OS 1930949 beschrieben ist, pigmentiert mit Eisenoxidrot 130 BM, versehen und auf die bei 170° C im Verlauf von 20 Minuten eingebrannte Grundierung der in Beispiel 1 beschriebene Decklack gespritzt.

b) Wie in Beispiel 1 b) wurde die pigmentierte Grundierung nach beendeter Abscheidung kurz gewaschen und naß mit der Decklackschicht überspritzt, kurz vorgetrocknet und 20 Minuten bei 170° C gemeinsam eingebrannt.

Die beiden Bleche 2 a) und b) zeigten in ihrem Aussehen und in ihrer Korrosionsfestigkeit im Salzsprühkasten nach 2300 Stunden keine Unterschiede.

Beispiel 3

a) Ein sorgfältig entfettetes Eisenblech wurde 5 Stunden in eine mit Manganphosphat gesättigte 10%ige wäßrige Phosphorsäurelösung getaucht, anschließend mit Wasser gewaschen, an der Luft

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bei Raumtemperatur 2 Stunden vorgetrocknet Eisenblech phosphatiert. Die Phosphatschicht

und dann eine halbe Stunde bei 80° C zu Ende wurde jedoch nur kurz mit Wasser abgespült und

getrocknet. Auf dieses so phosphatierte Blech nicht getrocknet. Auf diese nasse Schicht wurde

wurde analog Beispiel 1 eine Aufschlämmung nun die gleiche Pulverlacksuspension wie in Bei-

eines Epoxidpulverlacks aufgespritzt, vorge- 5 spiel 1 aufgebracht und eingebrannt,

trocknet und eingebrannt. Die Lackierüngen auf den beiden Blechen 3 a) und

) Wie in Beispiel 3 a) beschrieben, wurde ein b) sind gleichwertig.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Oberzügen auf Metalloberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der aufzutragenden Überzugsmittelschichten in Form einer wäßrigen Suspension eines in Wasser unlöslichen oder in Wasser höchstens schwach quellbaren feinteiligen hitzehärtbaren Pulverlacks, dessen Teilchen gegebenenfalls weitere in der Lackindustrie übliche Zusatzstoffe enthalten, und in einer wäßrigen Lösung eines in Wasser gelösten Verdikkungsmittels dispergiert sind, auf die noch nasse chemisch vorbehandelte oder grundierte Metalloberfläehe. ohne diese vorher zu trocknen oder einzubrennen, durch Spritzen aufgebracht wird und der gesamte Überzug dann in üblicher Weise getrocknet und eingebrannt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der wäßrigen Überzugsmittelsuspension einen Teilchendurchmesrer von 0,1 bis 150, vorzugsweise 5 bis 90 μπι aufweisen und als in Wasser gelöstes Verdickungsmittel eine organische polymere Substanz verwendet wird, die in 0,0l5°/oiger wäßriger Lösung bei 20⁰C eine Viskosität von 03 bis 50 mPa ■ s aufweist.