DE2825850A1 - Verfahren zur elektrophoretischen beschichtung eines gegenstandes mit email, sowie ein nach diesem verfahren beschichteter gegenstand - Google Patents

Description

• Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung eines
• Gegenstandes mit Email, sowie ein nach diesem Verfahren beschichteter Gegenstand Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung eines Gegenstandes mit Email, wobei das elektrophoretische Beschichtungsbad aus einer wässrigen Suspension, die Emailfritteteiichen und gegebenenfalls Farbstoffteilchen enthält, besteht.
• Ein derartiges Verfahren ist z.B. aus der niederlandischen Patentanmeldung 69.18323 bekannt, nach welcher man\in die Suspension etwa 0,1-2,0 Gew.Teile Alkalialuminat und etwa 0,03-1,0 Gew.Teilchen eines Alkalisilikates, -zirkonates und/ oder -titanates aufnimmt, um das 11streuungsvermögen" zu verbessern (Ein gutes Streuungsvermögen bedeutet, dass die abgesetzte Emailschicht an allen Stellen gleich dick ist, auch an weniger zugänglichen oder weiter von der Kathode entfernten Stellen).
• Bei den bekannten elektrophoretischen Emaillierungsverfahren kommen Schwierigkeiten auf infolge des Lösens von Ionen aus den Emailteilchen in die Suspension. Ionen,die die sich aus den Emailteilchen lösen, wie Alkalimetallionen und Borionen, haben nämlich die Eigenschaft das Streuungsvermögen der Suspension zu verschlechtern. Bis jetzt hat man sich entweder mit einer weniger guten Streuung begnugt oder eine der folgenden Lösungen angewandt: 1) die Verwendung von wenig löslichen Emails; dies bringt den Nachteil mit sich, dass man in seiner Wahl beschränkt ist und überdies sollen derartige Emails gewöhnlich bei relativ hoher Temperatur eingebrannt werden; 2) die Verwendung von Hilfselektroden; 3) die Verwendung von grossen Mengen streuungsverbessernder Mittel, wie diejenigen die in der niederländischen Patentanmeldung 69 18323 genannt sind; dies bringt den Nachteil mit sich, dass die Leitfähigkeit de rSuspension erhöht wird, infolge dessen eine Elektrolyse an der zu beschichtenden Oberfläche stattfinden kann, die zu Emailschichtfehler führen kann; 4) die Entfernung von Ionen aus der Suspension durch Elektroosmose, mit Verwendung einer mit einer Membran umhüllten Kathode (siehe die deutsche Offenlegungsschrift 2.238.236); die Ionenkonzentration in der Suspension bleibt hierbei aber ziemlich hoch.
• Der Zweck der Erfindung ist ein V erfahren zu verschaffen, das zu einer guten Streuung der abgesetzten Emailschicht führt, ohne dass man gezwungen ist eine oder mehrere der obenerwanten Massnahmen zu treffen.
• Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzetchnet, dass man eine Suspension anwendet, in der die Emailfritteteilchen und gegebenenfalls die Farbstoffteilchen, völlig oder teilweise mit einer Schicht eines Materials das das Losen von Ionen aus den Teilchen verhindertlunhullt sind.
• Das erfindungsgemässe Verfahren kann selbstverständlich falls erforderlich mit bekannten Massnahmen zur Verbesserung der Streuung kombiniert werden.
• Ein Vorteil des erfindungsgemassen Verfahrens ist, dass Emails, die bis jetzt mit Rücksicht auf eine hohe Löslichkeit nicht für elektrophoretische Abtrennung geeignet erachtet wurden, dafür nunmehr geeignet sind.
• Noch ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist, dass bei Anwendung von Suspensionen, worin sich Emailteilchen so wie Farbstoffteilchen befinden, die Niederschlaggeschwindigkeit der beiden Arten Teilchen etwa gleich wird, indem die beiden Arten Teilchen die gleicheumhüllende Schicht erhalten. In unbeschichtetem Zustand gibt es öfters einen Untersited ffidU Niederschlaggeschwindigkeit, der dazu führt, dass die Farbstärke des abgesetzten Emails mit der Zeit verblaßt.
• Die umhüllende Schicht bildet nach der Erfindung vorzugsweise 0,001-2 Gew.% der umhullten Teilchen. Mengen von mehr als 2 Gew.% sollten vermieden werden, weil diese beim Einbrennen der Emailschicht Fehler verursachen können. Meistens bildet die umhüllende Schicht 0,01-1 und vorzugsweise 0,05-0,15 Gew.% der umhüllenden Teilchen.
• Aus einem Vortrag von H. Warnke am 31.Januar 1975 in Bilthoven für die Abteilung Email der NKV (bearbeitete Ubersetzung in der Zeitschrift Klei en Keramiek, 1976, S. 102-111), ist es bekannt Harze in Mengen von mehr als 12 t den elektrophoretischen Emaillierungssuspensionen zuzusetzen zur Verbesserung der Emailabtrennung an den Rändern. Diese Harze umhüllen die Teilchen in der Suspension nicht, aber sind, als Einzelteilchen in der Suspension suspendiert, so dass nicht die obenerwähnten Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens erzielt werden. Uberdies sollen diese Harze vor dem Einbrennen des Emails in einer gesonderten Stufe bei niedrigeren Temperaturen verbrannt werden, was ökonomisch nachteilig ist.
• Die erfindungsgemäss aufgetragene Emailschicht kann gleich nach dem Spulen und Trocknen bei der fur das betreffende Email ublichenEinbrenntemperatur eingebrannt werden.
• Die Art des Materials der umhüllenden Schicht ist nicht kritisch. Selbstverständlich soll es an den Teilchen haften und nicht wasser-löslich sein, damit die Schicht ihre ionenenensetzt Wirkung in der Suspension beibehält.
• Auch soll selbstverständlich die Deckschicht das Suspendieren der Teilchen nicht unmöglich machen. Dies bedeutet nicht, dass hydrophobe Materialen ausgeschlossen sein würden; diese konnen durch Behandlung mit z.B. einem polaren Lösungsmittel, wie Azeton, genügend von ihrer Hydrophobie verlieren um die damit beschichteten Teilchen suspendieren zu können.
• Vorzugsweise besteht die umhüllende Schicht aus einem festen organischen Material,wie einem Polysiloxan, Polyamid, Polyurethan, usw.
• Die besten Ergebnisse sind bis jetzt mit einer umhüllenden Schicht von festem gehartetem Organopolysiloxan erzielt.
• Emailpulver, mit einer Schicht aus gehärtetem Organopolysiloxan umhüllt 1waren an sich bekannt, aber wurden bis jetzt nur in elektrostatischen Trockenpulverspritsanlagen verwendet, wie in der niederländigen Patentanmeldung 75 05337 beschrieben zur Verbesserung der Haftung des trockenen Pulvers an dem zu beschichtenden Substrat. Es war nicht naheliegend dieses beschichtete Pulver, für trockenes elektrostatisches Spritzen bestimmt, in ein elektrophoretisches Beschichtungsbao aufzunehmen, einerseits weil die Stärke der Haftung der ungebrannten Schicht beim elektrophoretischen Beschichten kein einziges Problem bildete, andererseits weil es nicht sofort klar war, das die Verwendung der beschichteten Teilchen in einem elektrophoretischen Beschichtungsbad möglich sein wurde, geschweige denn,dass diese zu einem besseren Streuungsvermögen fuhren würde.
• Neben den obenerwähnten Bestandteilen (Emailfritteteilchen und Farbstoffteilchen) können die erfindungsgemas verwendeten Suspensionen alle üblichen Zusätze enthalten, wie Ton, organische Bindemittel, feuerfeste Materialien, usw.
• Das Auftragen der umhüllenden Schicht kann auf jede geeignete Weise stattfinden, vor, während oder nach dem Mahlen.
• Falls die umhullende Deckschicht in flüssiger Form aufgetragen wird, kann die Härtung bei Zimmertemperatur in Gegenwart eines Härtungskatalysators oder bei erhitzen Temperaturen durch Erwärmung der Teilchen zu der Härtungstemperatur stattfinden. Mit gehärtetem Organopolysiloxan beschichtete Teilchen werden auf die Weiselwie in der niederländischen Patentanmeldung 75.05337 beschrieben erhalten.
• Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgenden Beispiele erläutert, worin das erfindungsgemässe Verfahren mit einem konventionellen Verfahren verglichen wird.
• Beispiel I Eine weisse Email fritte mit der folgenden Analyse wurde mit der üblichen Schmelze und den üblichen Frittmethoden hergestellt: Tabelle A Bestandteil Gewichtsprozent B0 17,00 23 Na2 0 9,02 K0 6,03 2 Li2 0 0,87 TiO2 19,30 P205 2,44 SiO2 40,60 MgO 0,15 F 4,58 Diese Fritte wurde in einer Kugelmühle zu einer wa-.srigen Suspension mit der folgenden Zusammensetzung gemahlen, bis die Fritte eine durchschnittliche Teilchengrösse von etwa 80 rm hatte.
• Tabelle B Fritte (Tabelle A) 100 Gew.Teile Ton 1 Gew.Teil Tragacantgummi 0,5 Gew.Teil Bentonit 0,5 Gew.Teil Wasser 40 Gew.Teile Eine andere Menge der obenerwähnten Fritte wurde etwa 3 Stunden trockengemahlen in etwa drei Stunden in einer Kugelmühle bei 600C, wobei während des Mahlens 0,2 Gew.% flussiges Methylwasserstoffpolysiloxan zugesetzt wurde.
• Eine Fritte mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von etwa 80 pm, mit dem mittlerweigehärteten Methylwasserstoffpolysiloxan beschichtet, wurde erhalten. Diese Fritte wurde zu einer Suspension gerührt mit der Zusammensetzung wie in der Tabelle B angegeben, nachdem sie mit etwa 8 Gew.
• Teilen Azeton befeuchtet worden war.
• Die beiden Suspensionen wurden mit Wasser zu einer Dichte von 1,30 verdunnt. Die Leitfähigkeit betrag nunmehr für die Suspension mit unbeschichteter Fritte 1,6 mS/cm, und fur die Suspension mit beschichteter Fritte 0,8 mS/cm.
• Den beiden Suspensionen wurde 2,3 g Natriumaluminat pro Liter Suspension zugesetzt, wonach die Leitfãhigkeit bzw. 2,9 und 2,2 mS/cm war.
• Aus den beiden Suspensionen wurde elektrophoretisch eine Emailschicht abgesetzt. Die Probekörper bestanden aus mit Zink beschichtetem Stahlblech von 10 cm x 10 cm x 1 mm, die in einer Entfernung von 6,5 cm von der Kathode und dieser parallell gestellt wurden. Die Kathode bestand aus einem Stück rostfreiem Stahl mit einer Oberfläche die derjenigen des Probekörpers gleich ist, und war auf einerspannung von etwa 60 V. Das Niederschlagen wurde fortgesetzt bi\die Emailschicht, an der der Kathode zugekehrten Seite, eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte, wie nach Einbrennen bestimmt.
• Die Mengen Material1 an den beiden Seiten der Probekörper aufgetragen1 wurden bestimmt und das Verhältnis der Menge an der der Kathode zugekehrten Seite zu der Menge an der anderen Seite wurde bestimmt.
• Für die Suspension mit unbeschichteten Emailfritteteilchen ist dieses Verhältnis 100 : 37, für die Suspension mit beschichteten Emailfritteteilchen 100 : 50.
• Daraus ergibt sich, dass die Suspension mit beschichteten Teilchen ein viel besseres Streuungsvermögen hat als die Suspension mit unbeschichteten Teilchen.
• Beispiel II Beispiel I wurde wiederholt mit Ersetzung der weissen Emailfritte durch eine graue Grundemailfritte mit der folgenden Zusammensetzung: Tabelle C Bestandteil Gewichtsprozent SiO2 40,7 Na20 18,2 Ca0 8,2 F 4,4 Co0 0,4 Mn0 0,9 BaO 1,7 NiO 1,0 Fe2O 1,0 23 K20 0,7 B2O3 19,0 Al2O3 3,5 Die Leitfähigkeit der zur Dichte 1,3 verdünnten Suspension war 1,7 mS/cm für die Suspension mit unbeschichteten Teilchen und 0,4 mS/cm für die Suspension mit beschichteten Teilchen.
• Nach Zusatz von 2,3 g Natriumaluminat pro Liter Suspension waren diese Werte bzw. 2,9 und 1,5 mS/cm.
• Das Verhältnis der Menge Material an der der Kathode zugekehrten Seite niedergeschlagenlzu der Menge Materiallan der anderen Seite niedergeschlagen1 war bei der Suspension mit nicht-beschichteten Teilchen 100 : 54, bei der Suspension mit beschichteten Teilchen 100 : 76.
• Auch in diesem Fall stellt sich herausldass die Suspension mit beschichteten Teilchen ein viel beserres Streuungsvermögen hat als die Suspension mit unbeschichteten Teilchen.

Claims (7)

1. Patentansprtlche 1. Verfahren zur elektrophoretischen Beschichtung eines Gegenstandes mit Email, wobei das elektrophoretisches Beschichtungsbad aus einer wassrigen Suspension, die Emailfritteteilchen und gegebenenfalls Farbstoffteilchen enthalt, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Suspension anwendet, in der die Emailfritteteilchen und gegebenenfalls die Farbstoffteilchen völlig / teilweise mit einer Schicht eines Material das das Losen von Ionen aus den Teilchen verhindert umhüllt sind.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllende Schicht 0,001-2 Gew.% der umhüllten Teilchen bildet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllende Schicht 0,01-1 Gew.% der umhüllten Teilchen bildet.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllende Schicht 0,05-0,15 Gew.% der umhüllten Teilchen bildet.
5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllende Schicht aus einem festen organischen Material besteht.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die umhüllende Schicht aus einem festen gehärteten Organopolysiloxawbesteht.
7. 7. Gegenstand, nach dem Verfahren einer der vorhergehenden Ansprüche emailliert.