DE2450260A1

DE2450260A1 - Verfahren zur kunststoffbeschichtung von glasgegenstaenden

Info

Publication number: DE2450260A1
Application number: DE19742450260
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Chem Dr Dislich
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1974-10-23
Filing date: 1974-10-23
Publication date: 1976-05-06

Description

Verfahren zur Kunststoffbeschichtung von Glasgegenständen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kunststoffbeschichtung von Glasgegenständen, insbesondere von Glasflaschen, bei dem der für die Beschichtung vorgesehene Kunststoff in Pulverform auf elektrostatischem Wege auf die Oberfläche der Glasgegenstände bzw. Flaschen aufgebracht wird.
Elektrostatische Pulverbeschichtungen sind bekannt. Ein aufgeladenes Pulver wird im elektrischen Feld von einer Sprühpistole zum Substrat hin transportiert. Dabei kann der Feldaufbau ohne Bezug auf das Substrat oder mit Bezug auf das Substrat erfolgen. Im letzteren Falle erhält man einen wesentlich günstigeren Ausnutzungsgrad des Pulvers, da weniger ausgestoßenes Pulver am Werkstück vorbeifliegt. In jedem Fall muß das Werkstück (Substrat) eine gewisse Leitfähigkeit haben, da es an Masse liegt und die auftreffenden Ladungen abgeführt werden müssen. Eine gleichmäßige und nicht zu niedrige Leitfähigkeit ist ausschlaggebend für die Gleichmäßigkeit der Beschichtung. Das Pulver wird anschließend an die Beschichtung durch Erhitzen zu einem gleichmäßigen Film zusammengeschmolzen.
Zahlreiche Kunststoffe, wie Epoxidharze, PVC, Polypropylen, Nylon und viele andere, ebenso aber auch Dekorfarben und Glasuren, sind für dieses Verfahren mit Erfolg eingesetzt worden.
Soweit Gegenstände mit einer hinreichenden Volumen- oder Oberflächenleitfähigkeit bis herab zu etwa 108 f/ 0 auf diese Weise beschichtet werden, ergeben sich normalerweise keine Probleme.
Schwierigkeiten treten jedoch auf, wenn man Glasgegenstände auf elektrostatischem Wege mit Kunststoffpulver belegen möchte, da Glasgegenstände je nach der Luftfeuchte der Umgebung nur eine reziproke Oberflächenleitfähigkeit etwa zwischen 1012 und 1013 Q / O aufweisen.
Gerade bei Glasgegenständen sind nun solche Uberzüge wegen der geringeren Bruchempfindlichkeit des beschichteten Gegenstandes wesentlich. Insbesondere sind hier wegen der oft gewünschten Durchsichtigkeit transparente Schutzüberzüge gefragt.
Zwar ist das Kunststoffbeschichten von Glasgegenständen auf elektrostatis-chem Wege nicht unbekannt, die bisher verwendeten Verfahren sind aber jeweils an einschränkende Bedingungen gebunden.
So ist es z.B. möglich, bei gewissen Glassorten, insbesondere den Weichgläsern mit höherem Alkaligehalt, eine für die elektrostatische Pulverbeschichtung notwendige Volumen-Leitfähigkeit zu erzielen, indem man sie auf 150 bis 2000C oder noch höher erhitzt. Dieser Effekt ist aber auf die erwähnten Gläser beschränkt und erfordert den Einsatz von thermischer Energie, der bei einer Massenfertigung, wie z.B. von Glasflaschen, bereits einen nicht zu vernachlässigenden Kostenfaktor darstellen kann.
Außerdem kann bei einer Beschichtung von erhitzten Gegenständen nicht jeder beliebige Kunststoff verwendet werden, da für einige Kunststoffpulver dabei bereits die Schmelz- und Zersetzungstemperaturen überschritten werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren, mit dem Glasgegenstände, gleich welcher Zusammensetzung, sicher und zuverlässig ohne einschränkende Bedingungen bei Raumtemperatur elektrostatisch mit Kunststoffpulver beschichtet werden können.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf die zu beschichtenden Glasgegenstände eine Zwischenschicht mit der erforderlichen Oberflächenleitfähigkeit aufgebracht wird.
Diese Maßnahme ist verfahrenstechnisch so einfach und kostengünstig, daß sie auch bei der Herstellung von Massenartikeln, wie Glasflaschen usw., einen wirtschaftlichen Einsatz der elektrostatischen Pulverbeschichtung erlaubt, ohne daß die eingangs beschriebenen Einschränkungen bekannter Verfahren störend in Erscheinung treten.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrostatischen Kunststoffbeschichtung von Glasgegenständen ist somit dadurch gekennzeichnet, daß a) die Glasgegenstände in den zu beschichtenden Oberflächenbereichen mit einer elektrisch leitfähigen Zinndioxidschicht versehen werden, die eine reziproke Leitfähigkeit von g 108 ft/ g aufweist, b) die auf diese Weise leitfähig gemachten Oberflächenbereiche in einem elektrischen Feld auf an sich bekannte Weise elektrostatisch mit einem Kunststoffpulver belegt werden, und c) dieses Kunststoffpulver in den betreffenden Oberflächenbereichen zu einer mit dem Glasgegenstand fest verbundenen Kunststoffschicht verschmolzen werden.
Vorzugsweise hat diese Zinndioxidschicht eine reziproke. Oberflächenleitfähigkeit zwischen 106 und 108 -(L/o.
Die Beschichtung mit Zinndioxid bietet den weiteren Vorteil, daß die erhaltene Schicht transparent ist und eine folgende Beschichtung mit einem transparenten Kunststoff nicht stört.
Es ist an sich bekannt, daß Oxidschichten, darunter auch solche aus Zinndioxid, auf eine Glasoberfläche aufgebracht, deren Leitfähigkeit erhöhen können. Die Anwendung einer solchen Maßnahme zum Einstellen einer bestimmten Oberflächenleitfähigkeit in Verbindung mit einer elektrostatischen Pulverbeschichtung ist jedoch neu. Im Falle der Herstellung von Massenartikeln aus Glas bestanden schon aus rein wirtschaftlichen Erwägungen Vorurteile gegen eine Vorbehandlung der Glas gegenstände in einem zusätzlichen Verfahrensschritt durch Bedampfen, Sputtern oder Besprühen.
Nun werden andererseits bei der Herstellung von Glasflaschen häufig SnO2-Schichten zur Erhöhung der Festigkeiten, insbesondere der Kratzfestigkeit, direkt nach der Formgebung beim Durchlaufen des Kühlbandes auf die Flaschen aufgebracht.
Dies geschieht auf äußerst einfache Art und Weise mittels eines Trägergasstromes. Solche Schichten haben jedoch nur reziproke Leitfähigkeiten von etwa 101°JrL/ EI und liefern nicht die erforderlichen Ausgangsbedingungen für eine elektrostatische Pulverbeschichtung.
In einer bevorzugten Anwendung läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit dem bekannten Verfahren der Aufbringung einer SnO2-Schicht zum Zweck der Festigkeitserhöhung ohne zusätzliche Investitionen kombinieren. Eine SnO2-Schicht mit einer für die elektrostatische Pulverbeschichtung ausreichenden reziproken Oberflächenleitfähigkeit von 106 - 108 #/# erhält man, wenn man im Trägergas die Konzentration an SnCl4 erhöht, welches als Ausgangsstoff für die SnO2-Schicht dient.
Außerdem ist es vorteilhaft, leitfähigkeitserhöhende Substanzen, wie SbCl3 oder HF zuzusetzen. Die Einstellung der gewünschten Oberflächenleitfähigkeit muß dabei empirisch erfolgen. Sie kann durch Temperatur und Kontaktzeit während der Beschichtung in gewissen Grenzen beeinflußt werden.
Durch die Kombination des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der bekannten Maßnahme zur Erhöhung der Festigkeit wird eine wirtschaftliche Durchführung der elektrostatischen Pulverbeschichtung ermöglicht.
Erfolgt die elektrostatische Beschichtung direkt am kalten Ende des Kühlbandes, so ergibt sich ein weiterer gravierender Vorteil dadurch, daß der jungfräuliche Zustand der Glasoberfläche praktisch "eingefroren" wird. Es ist bekannt, daß die theoretische Festigkeit von Glas beträchtlich über der praktischen liegt. Die Ursachen sind unvermeidbare feinste Risse. Wird nun das jungfräuliche Glas zunächst mit SnO2 und direkt danach mit einer Kunststoffschicht ohne Zwischenlagerung geschützt, so wird die anfängliche Bildung dieser Risse und die während des Gebrauchs verhindert und damit die Bruchanfälligkeit der Flaschen wesentlich verringert.
Beispiel: Eine Fensterglas scheibe (Kalknatronglas) wird auf 6000C erhitzt und mittels einersich bewegenden Düse mit einer Lösung folgender Zusammensetzung besprüht: 333 ml SnCl4, 333 ml Eisessig, 333 ml Äthanol, 20 g SbCl3 und 20 g HF.
Es bildet sich ein elektrisch leitender, transparenter Zinndioxidfilm. Durch Wahl der Sprühzeit wurden Schichten vofl 1 4 108 1010 und 1O12A/ hergestellt.
Die Scheiben wurden in einer üblichen Anlage in einem elektrischen Feld von 60 KV mit einem üblichen Epoxidharzpulver elektrostatisch beschichtet und anschließend auf 2000C erhitzt. Die mit einer leitfähigen Schicht von 102, 104, 108 #/# versehenen Scheiben weisen einen völlig gleichmäßigen dichten Epoxidharzfilm auf. Die Scheibe mit einer leitfähigen Schicht von 101°Yt / t3 hat teils einen ungleichmäßigen Film, teils unzusammenhängende Einzelpartikel, die mit 10¹² #/# nur noch unzusammenhängende Einzelpartikel.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur elektrostatischen Kunststoffbeschichtung von Glasgegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Glasgegenstände in den zu beschichtenden Oberflächenbereichen mit einer elektrisch leitfähigen Zinndioxidschicht versehen werden, die eine reziproke Leitfähigkeit von # 108 #/# aufweist, b) die auf diese Weise leitfähig gemachten Oberflächenbereiche in einem elektrischen Feld in an sich bekannter Weise elektrostatisch mit einem Kunststoffpulver belegt werden, und c) dieses Kunststoffpulver in den betreffenden Oberflächenbereichen zu einer mit dem Glasgegenstand fest verbundenen Kunststoffschicht verschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zinndioxidschicht aufgebracht wird, die eine reziproke Leitfähigkeit von 106 bis 108TZ/ a besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinndioxidschicht durch Aufsprühen von SnCl4 mittels eines geeigneten Trägerstoffes erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem SnCl4 als leitfähigkeitserhöhende Stoffe SbCl3 und/oder HF zugesetzt werden.