DE2630731C3 - Verwendung von Metallpigmenten in elektrostatisch versprühbaren Nass- und Pulverlacken - Google Patents
Verwendung von Metallpigmenten in elektrostatisch versprühbaren Nass- und PulverlackenInfo
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
- C23C2222/20—Use of solutions containing silanes
Description
-0-C-C = CH2
!! I
O CH3
35
40
4)
Bei der Verwendung herkömmlicher blältchenförmiger Metallpigmente in elektrostatischen Auftragsverfahren
(elektrostatisch versprühbarer Naßlack, elektrostatisches Pulverspritzen) kommt es immer wieder zu
Schwierigkeiten, da durch die Leitfähigkeit der Metall- >o pigmente das elektrostatische Feld während des Lackbzw.
Pulverauftrages so stark gestört wird, daß es sogar infolge Kurzschlusses ganz »zusammenbrechen« kann.
Beim elektrostatischen Pulverspritzen besteht überdies die Gefahr der Separation von Metall- und «
Bindemittelpulver. Dadurch kann z. B. sich das leitende Metallpigment an der Sprühpistole aufbauen und
gefährliche Kurzschlüsse und Überschläge verursachen. Aus Sicherheitsgründen ist daher das Versprühen von
Pulverlacken, denen herkömmliche Metallpigmente zugemischt sind, auf Handspritzanlagen verboten.
Es wurden in den letzten Jahren mehrfach Vorschläge gemacht, durch eine geeignete Behandlung der Metall*
pigmente eine derartige Beeinträchtigung des elektri·
sehen Feldes zu Vermeiden und dadurch eine problemlos ti
se Verwendung und Verarbeit'ung von metallpigmen* tierten elektrostatisch Versprühbaren Lacken Und
Pülvefläcken zu ermöglichen.
Die DE-OS 22 03 024 und eine Veröffentlichung in »Farbe und Lack«, 80,930-932 (1974) beschreiben z. B.
ein Verfahren, durch »Ansintern« bzw. »Dragieren« von Metallpigmenten auf Kunstharzteilchen eine Separation
der Metallpulver beim Sprühvorgang von Pulverlacken zu vermeiden. Dieses Verfahren ist jedoch verhältnismäßig
umständlich und führt auch nicht in jedem Falle zu dem angestrebten Erfolg.
Die DE-AS 15 19 311 beschreibt eine Beschichtung von blättchenförmigen Aluminiumpigmenten mit einem
nichtleitenden Überzug aus dem Reaktionsprodukt von Aluminiumoxid mit einem Fluorsilikat. Dieses Verfahren
setzt jedoch eine chemische Vorbehandlung der Aluminiumteilchen voraus, die auf Grund der chemischen
Natur des feinverteilten Aluminiums in großem Maßstab nicht ganz ungefährlich ist und daher noch
keine Bedeutung erlangt hat
Aufgabe der Erfindung ist, für die Herstellung von elektrostatisch versprühbaren Naß- und Pulverlacken
Metallpigmente, insbesondere Aluminiumpulver, zur Verfügung zu stellen, deren Metallteilchen mit einer
Beschichtung versehen sind, die sich im Vergleich zu der Zusammensetzung der vorgenannten Pigmente nicht
nur weniger aufwendig und gefahrloser auf den Metallteilchen erzeugen läßt, sondern auch die für eine
störungsfreie elektrostatische Versprühbarkeit der Lacke wesentlichen Gebrauchseigenschaften der Lacke
verbessert.
Zur Lösung der Erfindungsaufgabe wird vorgeschlagen,
daß in den Naß- bzw. Pulverlacken iVIetallpigmente mit einem transparenten bzw. transluzenten Überzug
verwendet werden, der durch Behandeln der Metallteilchen unter Hydrolyse-Bedingungen mit mindestens
einer niedermolekularen, vorzugsweise monomeren, hydrolysierbaren und nach der Hydrolyse unter Bildung
eines Polysiloxans kondensierbaren Silan-Verbindung erzeugt wurde, die am Silizium-Atom mindestens eine
die Benetzbarkeit der Teilchen mit Lackbindemitteln vermittelnde organofunktionelle Gruppierung aufweist.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Metallpigments
bzw. der auf dessen Teilchen vorgesehenen Beschichtung kommen natürlich nur solche Silanverbindungen
zum Einsatz, die sich gegenüber der Metalloberfläche der Pigmentteilchen chemisch indifferent verhalten.
Damit scheiden beispielsweise Halogenverbindungen oder Silanabkömmlinge mit Carboxylgruppen im
Molekül für die Erzeugung der Beschichtung aus. wenn ein Metallpigment mit gegenüber dem nichtüberzogenen
Zustand im wesentlichen unveränderten Metallglanz hergestellt werden soll. Durch die organofunktionelle
Gruppierung bzw. Gruppierungen im Molekül des eingesetzten Silons wird die lacktechnisch notwendige
Benetzbarkeit durch die Bindemittelteilchen des verwendeten Lacksystems optimal erreicht. Die Bindung
der organofunktionellen Gruppen an das Siliziumatom muß natürlich so beschaffen sein, daß sie bei der
Hydrolyse nicht mit abgespaltet wird.
Die angestrebte feste Haftung des Polysiloxan-Über·
zuges auf den Metallteilchen kommt bei der Verfestigung der Überzugsmasse im Zuge der Kondensation
bzw. Vernetzung der bei der Hydrolyse vorübergehend entstehenden Verbindungen (Siloxane) zustande.
Durch die vorstehend angegebenen chemischen und
physikalischen Parameter der für die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Metallpigmente verwendeten
Silane ist es dem Fachmann möglich, die für die Ausführung der Erfindung geeigneten Silane
auszuwählen, gegebenenfalls nach Durchführung cinfa*
eher Testversuche.
Vorzugsweise Finden für die Erzeugung der auf den erfindungsgemäß verwendeten Metallpigmenien vorgesehenen
Beschichtung Oxisilanverbindungen für die Hydrolysebehandlung auf den Metallteilchen Verwendung,
wobei auf dem Markt befindliche Silanverbindungen, die am Siliziumatom 3 hydrolysierbare Alkoxygruppen
aufweisen, zum Einsatz kommen können. Vorzugsweise kommen marktgängige Silanverbindungen
folgender allgemeiner Formel zum Einsatz:
OR1
RiO-Si-CH2-CH2-CHj-R2
RiO-Si-CH2-CH2-CHj-R2
OR1
wobei Ri eine Alkylgruppe, vorzugsweise eine Methyloder
Ä.thylgruppe, und R2 eine der nachfolgenden
Gruppen bzw. Gruppierungen bedeutet:
-NH2
-NH-CH2-CH2-NH2
-NH-CH2-CH2-NH2
—O-CH,-CH CH,
-O-C-C-=CH,
!I I
O CH3
20
25
30
Bei der Herstellung eines Naßlacks, der elektrostatisch versprüht werden soll, wird bei tiner vorzugsweisen
Ausführungsform dei Erfindung so vorgegangen, daß die in einem Lösungsmittel gelöste S.lanverbindung
innig in eine Anpastung der Metallteilchen eingearbeitet und hierbei gleichzeitig die Hydrolyse in an sich
bekannter Weise eingeleitet wird. Der in dem Lösungsmittel für die Auflösung des Silans und/oder für
die Anpastung normalerweise vorhandene Wasseranteil ist für die Durchführung der Hydrolyse ausreichend. Die
Hydrolyse bzw. Vernetzung der erfindungsgemäß verwendeten organofunktionellen Silane wird je nach
Art des verwendeten Silans chemisch oder thermisch (selbstkatalytisch) eingeleitet. Insoweit wird auf den
Stand der Technik verwiesen.
Die Erfindung läßt sich mit allen herkömmlich hergestellten Metallpigmenten (sowohl leafing- als auch
non-leafing-Pigrnente) anwenden. Die Menge des verwendeten Silans richtet sich dabei nach der
Teilchengröße der zu beschichtenden Metallpulver, da hiervon die Oberfläche der Teilchen entscheidend
abhängt.
Bei der Verwendung der vorstehend beschriebenen Metallpigmente in elektrostatisch versprühbaren Naß-
und Pulverlacken kommt der Wirkung der speziellen Polysiloxanbeschichtung als elektrisch isolierendes
Medium besondere Bedeutung zu. Aus der DE-OS 22 15 600 sind zwar Metallpulver mit einer Beschichtung
wie sie bei den erfindungsgemäß verwendeten Metallpigmenteii vorgesehen ist, bekannt. In diesem
Falle wird jedoch die Beschichtung der Metallteilchen zum Zwecke de!f HaftVermittlüng für einen nach der
Silanbehandlung: noch aufzubringenden Polymerüber·1
zug vorgesehen. Ein Hinweis auf die besondere Eignung in solcher Weise beschichteter Metallpulver für die
Herstellung elektrisch versprühbarer Naß- und Pulverlacke wird hierdurch nicht vermittelt.
Wenngleich in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen die Herstellung von für die Zwecke der
Erfindung geeigneten Aluminiumpigmenten beschrieben ist, so lassen sich jedoch auch andere Metallteilchen,
z. B. Zink, Kupfer und Kupferlegierungen in entsprechender Weise präparieren.
100 kg eines auf herkömmliche Weise im Kugelmuhlverfahren
hergestellten Filterpreßkuchens einer nonleafing Aluminiumpaste im 325 mesh Bereich werden
mit 2,5% (bezogen auf das Fertigprodukt) y-Aminopropyltriäthoxisilan,
das in der zur Ergänzung des Preßkuchens auf 35% Lösemittelanteil im Fertigprodukt
nötigen Menge des gewünschten Lösemittels gelöst ist, in einen geeigneten Mischer gebracht und bei
Normaltemperatur bis zu- Beendigung der Reaktion gemischt. Der Metallanteil im Filterpreßkuchen kann
dabei von 10—25% variieren. Als Lösemittel kommen aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole,
Glykole usw. in Betracht. Der Wassergehalt der Lösemittel ist für die Hydrolse der Silanverbindung
ausreichend.
Die erhaltene Paste kann in elektrostatisch versprühbaren Naßlacken Verwendung finden.
100 kg eines herkömmlichen Filterpreßkuchens einer leafing Aluminiumpaste im 400 mesh Bereich werden
mit 3% (bezogen auf das Fertigprodukt) N-(/?-Aminoäthyl-ty-Aminopropyl-Trimethoxisilan,
das in der zur Ergänzung des Preßkuchens auf 35% Lösemittelanteil im Fertigprodukt nötigen Menge des gewünschten
Lösemittels, in dem zur Beschleunigung der Reaktion zusätzlich 1% Wasser gelöst bzw. emulgiert wurde,
gelöst ist, in einem Mischer gebracht und bei Normaltemperatur bis zur Beendigung der Reaktion
gemischt. Es gilt der gleiche Anwendungsbereich bezüglich Filterpreßkuchen und Löscnittel wie in
Beispiel 1 genannt. Auch in diesem Falle kann die erhaltene Paste für die Herstellung von elektrostatisch
versprühbaren Naßlacken Einsatz finden.
Eine entsprechend Beispiel 1 mit 3% y-Methacryloxipropyltrimethoxisilan
behandelte leafing Aluminiumpaste im 400 mesh Bereich wird nach Beendigung der Reaktion bei 100—150°C unter vermindertem Druck zu
einem mit dem Reaktionsprodukt des eingesetzten Silans gecoateten Aluminiumpulver getrocknet, das zur
Herstellung eines elektrostatisch verspritzbaren Pulverlackes mit den geläufigen Lackbindemittelpulvern
vermischt wird.
50 kg handelsübliches non-leafing Aluminiumpulver im 100 mesh Bereich werden in etwa 25 kg eines
organischen Lösemittels, z. B. Isoprooanol, in dem 1 kg y-Glycidyloxipropyltrimethoxisilan gelöst ist, angepastet
und bis zur Beendigung der Reaktion gemischt. Nach Beendigung der Reaktion wird das verwendete
Lösemittel unter vermindertem Druck entfernt, so daß wiederum entsprechend Beispiel 3 ein mit dem
Reaktionsprodukt des verwendeten Silans gecoatetes Aluminiumpulver entsteht. Auch in diesem Falle kann
mit dem erhaltenen Pulver ein elektrostatisch versprühbarer Pulverlack durch einfaches Zumischen von
Bindemittelpulverrt hergestellt Werden.
Claims (2)
1. Verwendung von Metallpigmenten, Aluminiumpulver, deren Metallteilchen mit einem transparenten
bzw. transluzenten Überzug versehen sind, der durch Behandeln der Teilchen unter Hydrolyse-Bedingungen
mit mindestens einer niedermolekularen, vorzugsweise monomeren, hydrolysierbaren und
nach der Hydrolyse unter Bildung eines Polysiloxans ίο
kondensierbaren Silan-Verbindung erzeugt wurde, die am Silizium-Atom mindestens eine die Benetzbarkeit
der Teilchen mit Lackbindemiueln vermittelnde organofunktionelle Gruppierung aufweist, in
elektrostatisch versprühbaren Naß- und Pulverlak- π
ken.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Oberzug aus einer Silanverbindung
folgender allgemeiner Formel hergestellt ist:
OP.,
R1O-Si-CH2-CH2-CH2-R2
OR1
wobei Ri eine Alkylgruppe und R2 eine der
nachfolgenden Gruppen bzw. Gruppierungen bedeutet:
-NH2
-NH-CH2-CH2-NH,
— O — CH2-CH CH-,
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