DE2333750C3

DE2333750C3 - Verfahren zum Herstellen beschichteter oder lackierter Formkörper

Info

Publication number: DE2333750C3
Application number: DE19732333750
Authority: DE
Inventors: Karl 5159 Sindorf Hoffmann
Original assignee: BASF Farben und Fasern AG
Current assignee: BASF Farben und Fasern AG
Priority date: 1973-07-03
Filing date: 1973-07-03
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2333750A1; DE2333750B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren /um Herstellen beschichteter oder lackierter Formkörper

ίο durch Aufbringen eines filmbildenden Harzes in wäßrigem Medium auf wasserhaltige, mit Natur- und/oder Kunstharzen imprägnierte Fascrstoffmassen aus Fasermaterialien auf der Basis von Cellulosefasern, Holzfasern, Holzschliff, Papierlusern, Wollfasern,

iS Baumwollfasern, Haaren, Synthesefasern, Glasfasern, Asbsstfasern oder tieren Mischungen als Rohprcülinge oder in Formzuschnitten in gewebter uvv'oder ungewebter Form und anschließende Härtung und Formgebung unter Anwendung von Hitze und Druck.

jo In der DT-PS I 2094 15 wird ein derartiges Verfahren beschrieben, wobei das Aufbringen der Harzschicht auf die Oberfläche der Matten in trockener Form durch Aulstäuben oder durch Besprühen mW einer wäßrigen Lösung erfolgt, deren Harzgehalt etwa 20-70','r beträgt. Um eine gleichmäßige und sicher bindende Beschichtung auf den Oberflächen zu erhalten, wird gemäß dem bekannten Verfahren vorgeschlagen, daß die Matte zunächst auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa X-22% des Trockengewichtes der Matte gebracht und darauf auf die Oberfläche ein langsam härtendes, feuchtigkeitsdurchlässiges, filmbildendes Harz aufgebracht wird, worauf dann die Heißpressung in bekannter Weise erfolgt.

Die Lehre gemäß der DT-PS I 2O¹UlS gibt keinen Hinweis auf die Einstellung des pH-Wertes und insbesondere wird nicht aufgezeigt, daß diese pH-Wert-Einstcllung von besonderer Bedeutung ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders fest mit der Unterlage verbundene und hervorragende physikalische Werte aufweisende Lackoberfläche auf einer Fasermatle zu erreichen, ohne daß eine nachträgliche Lackierung und damit zusätzliche Arbeitsgänge erforderlich sind. Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die wasserhaltige Fascrstoffinassc auf einen pH-Wert zwischen 1 und 6,9 eingestellt und mit alkalisch reagierenden, einen pH-Wert /wischen 7,1 und 12 aufweisenden, wäßrigen Dispersionen oder Lösungen von duroplastischv Filme bildenden Bindemitteln, die gegebenenfalls übliche Pigmente, farbgebende Substanzen, Füllstoffe und ander«; Zusatzstoffe enthalten, beschichtet wird, worauf die Heißpressung in bekannter Weise erfolgt.
Das überraschende Ergebnis beim Aufbringen tier alkalischen, wäßrigen Dispersion oder Lösung auf die wasserhaltige, saure Fasermasse ist, daß im Augenblick des Auftreffens der Dispersion oder Lösung an der Grenzfläche ein pH-Sprung eintritt, der eine sofortige Oberflächenkoagulation des Harzes aus der Dispersion oder Lösung an der Grenzfläche bewirkt. Diese koaguliert Schicht wirkt als Sperrschicht für die Überzugsschicht und bewirkt, daß die wäßrige Dispersion (»der Lösung auf der Fasermassc stehen bleibt und sich nicht mit dieser mischt bzw. in diese einfließt. Dadurch ergibt sich ein wesentlich besserer Stand der Überzugsschicht. die wie eine echte Lackschicht bzw. Lackierung wirkt.

Geht man bei der Herstellung der Formkörper von

«Jen mil Natur- und/oder Kunstharz imprägnierten Faserstofftroekengeweben aus, die mit Wasserdampf aufgedampft werden, so erfolgt die Beschichtung mit der wäßrigen Dispersion oder der wäßrigen Lösung, der duroplastischen Filme bildenden Bindemittel nach dem Dämpfen, woran sich dann der Preß- und Aushärte Vorgang mittels Druck und Hitze anschließt. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, vor dem Preßvorgang ein Trennmittel in die Form einzubringen, wonach das ausgehärtete und beschichtete Preßteil sich ohne Schwierigkeiten aus der Preßform lösen läßt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Überzüge sind auf dem Formkörper außerordentlich fest verankert. Es hat sich gezeigt, daß sämtliche Poren und Unebenheiten der Faserstoffvliese oder Faserstoffgewebe optimal mit dem Überzug ausgefüllt sind. Diese extrem gute Haftung wird durch die nachträgliche Lackierung des ausgehärteten Formkörpers nicht mehr erreicht. Abgesehen von der rationelleren und kostensparendes Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch die Qualität des Endproduktes wesentlich verbessert. Dadurch wird die Anwendungsbreite dieser Formkörper vergrößert, was einen beträchtlichen technischen Fortschritt darstellt.

Die Faserstoffmassen sind mit Natur- und/oder Kunstharzen imprägniert, die die Fasern miteinander verkleben und nach dem Aushärten das Kunststoffgerüst bilden. Die Imprägnierung erfolgt in bekannter Weise, entweder durch Zusatz der Imprägnierharze zu der wäßrigen Suspension der Faserstoffmassen oder durch Tränken von Fasers,ioffgev. iben mit Imprägnierharzlösungen oder Bestäuben mit Imprägnierharzpulvern. Das Imprägnieren de· Faserstoffmassen mit Imprägnierharzen ist bekannt und wird hier nicht beansprucht. Geeignete Imprägnierharze sind beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharzc, Melaminformaldehydharze, Triazinformaldehydharzc, Phenolformaldehydharze, sowie Naturharze und hieraus ableitbare modifizierte Harze. Sie können teilweise mit einwertigen Alkoholen veräthert sein oder auch andere gesättigte oder ungesättigte Gruppen enthalten. Außerdem können noch übliche Härtungsmittel wie beispielsweise Säuren oder säurcabspaltcnde Substanzen anwesend sein. Besonders geeignet sind p-Toluolsulfosäure und ihr Morpholinsalz.

Die zum Beschichten der wasserfeuchten Faserstoffmassen benötigten wäßrigen Dispersionen und/ oder Lösungen von duroplastische Filme bildenden Bindemitteln können in ihrer Zusammensetzung in weiten Grenzen variieren. Geeignet sind alle wäßrigen Dispersionen oder Lösungen, deren Bindemittel bei Anwendung von Wärme unter den Bedingungen der Heißverpressung vernetzen und Oberflächenfilme ergeben. Solche Bindemittel sind beispielsweise estergruppen- und/oder amidgruppenhaltige Polykondensatharze, die gegebenenfalls mit natürlichen und/oder synthetischen gesättigten oder ungesättigten Monocarbonsäuren modifiziert sein können und deren freie Carboxylgruppen mit Ammoniak, Aminen oder Alkalien neutralisiert sein können, allein oder in Mischung mit wassermischbaren Aminoplasten und/oder Phenoplasten. Besonders vorteilhaft sind Alkydharze, Maleinatharze oder Maleinatöle. Geeignete Bindemittel sind ferner Polyurethanharze, Epox.oiiar^e, Fipoxidestcrharze, allein oder in Mischung mit den zugehörigen Härtungsmitttcln oder Vernetzungsmitteln.

Auch alle Arten von Polymerisaten und Copolymerisaten in Dispersionsform und/oder wäßriger Lösung, wie Polyacrylatharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylester, Polyvinylidenchlorid und von diesen Polymeren

s abgeleitete Copolymerisate, ferner CelluSose und deren Esterderivate und Ätherderivate können Verwendung finden Andere geeignete Bindemittc! sind ferner Aminoplaste und Phenoplaste, die gegebenenfalls teilweise mit Alkoholen veräthert sind.

ίο Die Dispersionen werden durch Zusatz von Ammoniak, Aminen oder Alkalien stabilisiert und alkalisch gemacht. Die wäßrigen Lösungen enthalten die Bindemittel in der Regel in der F-orm von Salzen durch Neutralisation freier Carboxylgruppen mit Ammo-

IS niak. Aminen oder Alkalien.

Die zur Beschichtung geeigneten Dispersionen oder Lösungen können die üblichen Pigmente, wie ι. B. Titandioxid-, Zinksulfid-, Eisenoxidpigmentc, Ruß oder organische Pigmente sowie Füllstoffe, wie

ίο Kreide, Bariumsulfat, Talkum, Quarzmehl usw., sowie farbgebende Substanzen und sonstige Zusatzstoffe wie Verlaufmittel, Verdickungsmittel, Antischaummittel, Stabilisatoren usw. enthalten.

Die zur Anwendung kommenden Faserstoffe kön-

ncn aus Cellulosefasern, Holzfasern, Holzschliff. Baumwollfasern, Wollfasern oder Papierfasern bestehen, oder es kann sich um ein Gemisch von beispielsweise cclluloseartigen Fasern mit Glasfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern oder Acrylnitrilfasern handeln. Andererseits können auch Glasfasern, Av bestfasern. Haare oder andere Fasern angewendet werden.

Der pH-Wert der wasserhaltigen Faserstoffmassen soll zwischen 1 und 6,9 liegen; der bevorzugte Bereich liegt zwischen 2 und 6. Die saure Reaktion des feuchten Fasergemisches kann erreicht werden durch die in den Imprägnierharzen vorhandenen sauren Zusatzstoffe.

Die wäßrigen Dispersionen oder Lösungen der du-

roplastische Filme bildenden Bindemittel weisen einen pH-Wert in dem Bereich zwischen pH 7,1 und pH 12 auf. Es hat sich herausgestellt, daß der pH-Bereich der wäßrigen Losungen im schwächer alkalischen liegen kann. Die alkalische Reaktion wird durch Zugabe von Ammoniak und/oder Aminen erreicht. Der Auftrag der wäßrigen Dispersion und/oder Lösung von duroplastische Filme bildenden Bindemitteln erfolgt in üblichei Weise mit den in der Lakkiertschnik gebräuchlichen Methoden. Zweckmäßi-

So gerweise werden zur Durchführung einer kontinuierlichen Lackierung von Formteilen in den vorhandenen Bandstraßen zur Herstellung der heiß verpreßten Formkörper Auftragseinrichtungen, wie beispielsweise eine Spritzautomatik oder eine Gießmaschine.

eingebaut. Hier kann dann der Rohpreßteil automatisch mit dem Bindemittel naß beschichtet und sofort automatisch einer geheizten Presse weiter zugeführt und dort heiß verpreßt werden.

Die Auftragsmenge des Bindemittels kann inncr-

S₀ halb weiter Grenzen schwanken. Sie ist abhängig von der Art der verwendeten Dispersion und/oder Losung und der Beschaffenheit der faserigen Unterlage und vom vorgesehenen Verwendungszweck. Es können zwischen 50 und 450 g Festkörper pro m² aufgebracht werden.

Die Formgebung und Härtung der beschichteten Faserstoffmassen erfolgt unter Druck und erhöhter Temperatur. Hierfür werden übliche Heißpressen

verwendet·. Der l'reßdruck beträgt bei Niederdruckpressen zwischen 2 bis 25 kg pro cm³ und bei Hochdruckpressen zwischen 25 und 150 kg pro cnr. Die zum Vorpressen notwendigen Temperaturen richten sich nach der Natur des zur Vcrpressung kommenden Imprägnierharzes und betragen zwischen 100 und 200° C. Man rechnet in der Regel mit einer Härtezeit bis zu 80 Sekunden pro Millimeter Wandstärke.

Die in den nachfolgenden Beispielen genannten Prozente beziehen sich auf Gewichtsprozente, die Tei!e auf Gewichtstcile.

Beispiel 1

Ein durch Gautschwalzcn weitgehend entwässertes Faservlies aus Cellulosefasern, das mit Harnstofiharz imprägniert ist und einen pH-Wert von 3,5 bis 4 besitzt, wird als Rohpreßteil in einer Bandstraße einer eingebauten Spritzautomatik zugeführt und automalisch mit 200 g pro nr einer wäßrigen, pigmentierten Kunstharzdispersion spritzlackiert und dann automatisch einer Heißpresse zugeführt und d«!rt innerhalb von M) Sekunden bei 180° C und einem Preßdruck von 17 kg pro cnr zu einem Formteil ausgehärtet und anschließend beschnitten.

Die pigmentierte Kun.stharzdispcrsion besteht aus

4 Teilen Äthylcellulose-Lösung 5%ig in Wasser 4 Teilen Wasser

0.2 Teilen Tetrakalium-Pyrophosphat

0.2 Teilen eines handelsüblichen
wassermischbaren
Entschäumungsmittcls

4,0 Teilen Titandioxid Anatas-Typ
21,5 Teilen China clay

50.0 Teilen einer 5()%igen wäßrigen Dispersion
eines Acrylsäureestcr-Polymerisats

3 Teilen einer 40%igen Polyäthylen-Dispersion 0.1 Teilen eines Tensides

und wird mit Ammoniak auf einen pH-Wert von H₁O eingestellt. Das erhaltene gepreßte Formteil hat einen weiß aussehenden harten Überzug, der kratzfest ist und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen UV-Licht, Abrieb, Wasser und anorganische Säuren, sowie aliphatische Kohlenwasserstoffe besitzt.

Beispiel 1

Ein defibriertes trockenes Faservlies aus Celluloscfasern. das mit Collophonium oder anderen Harzen trocken bestäubt wurde und einen pH-Wert von 3,5 bis 4,0 aufweist, wird ils Zuschnitt einem Dämpfautomaten zugeführt und automatisch 10 bis 20" (bei einer Objektfemperatur von ca. 50 bis 60° C) mit Wasserdampf auf eine 15 bis 2()%ige Zuschnittsfeuchtc der Fascrvlicstrockcnmatte gedämpft.

Danach wird mit einer Spritz- odor Giellauuimatik das gedämpfte Teil mit einer Dispersion lackiert und dann automatisch einer geheizten Presse zugeführt und dort innerhalb von M)" bic 200° C und einem Preßdruck von 17 kg/cm'zu einem Formteil verpreßt und dabei ausgehärtet.

Die pigmentierte Dispersion besteht aus:
4 Teilen Oxyäthylmelhylcellulose 5%ige Losung

in Wasser
ίο y Teilen Wasser

0,2 Teilen Tetrakalium-Pyrophosphat
0,2 Teilen Entschäumer
4,0 Teilen Eisenoxidrotpigment
21,5 Teilen China clay
50,0 Teilen einer 5()%igcn Celluloscacetobutyral-

Dispcrsion in Wasser

3,0 Teilen Polyäthylendispersion in Wasser
%i

0,1 Teilen Tensid

ao Die Dispersion wurde mit Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt.

Das erhaltene Preßteil hat einen rötlichen harten Überzug, der kratz- und wasserfest ist und eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit aufweist.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß in der Kunstharzdispersion die 50,0 Teile der 50%igen wäßrigen Dispersion eines Acrylsäurcester-Polymerisatcs durch 50,0 Teile einer 5()%igcn wäßrigen Dispersion von Polyvinylchlorid ausgetauscht sind.

Es resultierte ein gepreßtes Formteil mit einer weißen Uberzugsschicht.

Beispiel 4

Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die 50,0 Teile der 50%igen Celluloseacetobutyrat-Dispcrsion ausgetauscht wurden durch
45,0 Teile einer 50%igen Lösung in Butylglykol und Wasser (1:1) eines mit synthetischen Fettsäuren mit C,-C₁, Kohlenstoffatomen modifizierten Alkydharzes, dessen freie Carboxylgruppen mit Triäthyl&min neutralisiert sind (das Alkydharz hat eine Säurezahl von 60; einen PSA-Gehalt von 32%; eine öllänge von 30%. Die Säurezahl wird durch Trimellitsäureanhydrid erreicht, Polyole sind hauptsächlich Trimethylolpropan) und

5,0 Teile Hexamethoxymethylmclamin

Es resultiert ein Preßteil mit rötlichem harten Einbiennübcrzug, der kratz- und wetterfest ist.

Claims

oder Äiherdiirivati! verwendet wer- Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen beschichteter oder lackierter Formkörper durch Aufbringen eines filmbildenden Harzes in wäßrigem Medium auf wasserhaltige, mit Natur- und/oder Kunstharzen imprägnierte Faserstoffmassen aus Fasermaterialien auf Basis von Cellulosefasern, Holzfasern, Holzschliff, Papierfasern, Wollfasern, Baumwollfasern, Haaren, Synthesefasern, Glasfasern, Asbestfasern oder deren Mischungen als Rohpreßlinge oder in Formzuschnitten in gewebter und/oder ungewebter Form und anschließende Härtung und Formgebung unter Anwendung von Hitze und Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man die wasserhaltigen Faserstoffmassen auf einen pH-Wert zwischen I und 6.9 einstellt und mit alkalisch reagierenden, einen pH-Wert zwischen 7,1 und 12 aufweisenden wäßrigen Dispersionen oder Lösungen von duroplastische Filme bildenden Bindemitteln, die gegebenenfalls übliche Pigmente, farbgehende Substanzen, Füllstoffe und andere Zusatzstoffe enthalten, beschichtet, worauf die Heißpressung in bekannter Weise erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die weitgehend entwässerten Faserstoffmassen auf einen pH-Wert zwischen 2 und 6 einstellt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den alkalisch reagierenden wäßrigen Dispersionen oder Lösungen als duroplastische Filme bildende Bindemittel, estergruppen- und/oder amidgruppenhaltigc Polykondensatharze, die gegebenenfalls mit natürlichen und/oder synthetischen gesättigten oder ungesättigten Monocarbonsäuren modifiziert sind und deren freie Carboxylgruppen mit Ammoniak, Aminen oder Alkalien neutralisiert sind, allein oder in Mischung mit wassermischbaren Aminoplasten und/oder Phenoplasten verwendet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen I bis .1, dadurch gekennzeichnet, daß in den alkalisch reagierenden wäßrigen Dispersionen oder Lösungen als duroplastische Filme bildende Bindemittel Kunstharze vom Typ der Alkydharze, Maleinatharze oder Maleinatöle verwendet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den wäßrigen Dispersionen oder Lösungen als üuroplastische Filme bildende Bindemittel Kunstharze vom Typ der Polyurethanharze, Epoxidharze oder Epoxidcstcrharzc allein oder in Mischung mit den zugehörigen Härtungsmitteln oder Vernetzungsmittel!! verwendet werden.

f). Verfahren nach dsn Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den wäßrigen Dispersionen oder Lösungen als duroplastische Filme bildende Bindemittel, Polyacrylatharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylester, Polyvinylidenchlorid und von diesen Polymeren abgeleitete Copolymerisate verwendet werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den wäßrigen Dispersionen oder Lösungen als duroplastische Filme bildende Bindemittel Cellulose und deren Estcrden.