DE3445922C2

DE3445922C2 - Schutzbeschichtungsverfahren

Info

Publication number: DE3445922C2
Application number: DE19843445922
Authority: DE
Inventors: Reinhard 4992 Espelkamp Stanger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-02-09
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1987-05-14
Also published as: DE3445922A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen von Schutzbeschichtungen aus Kunststoff an Kanten, Ecken und Auflageflächen von Metallteilen und anderen starren Gegenständen im Tauchverfahren, bei dem die zur Reaktion kommenden Ausgangskomponenten des Kunststoffes als flüssige Mischung auf die zu beschichtende Kante, Ecke oder Auflagefläche aufgetragen werden und nachfolgend zu dem Kunststoff aushärten, wird unter erheblicher Energieeinsparung bei gleichzeitiger Erzielung einer einstellbar dicken und frei wählbar geformten Schutzbeschichtung ein Tauchbeschichten bei Raumtemperatur und nachfolgendes schnelles Aushärten der Schutzbeschichtung dadurch erreicht, daß die flüssige Mischung aus UV-härtbarem Reaktionsharz, einem reaktiven Verdünner und einem Photoinitiator besteht und bei Verarbeitungstemperatur eine vergleichsweise hohe Viskosität aufweist und daß nach dem Auftrag eine Verteilung der flüssigen Mischung bis zum Erhalt der gewünschten Beschichtungsdicke vorgenommen und danach die Schicht bis zur Aushärtung mit UV- oder Elektronen-Strahlen bestrahlt wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer flüssigen Kunststoffmischung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere zum Beschichten der Auflageflächen an Abstandshaltern, wie Abstandshalterkörben, für die Betonarmierung und als Schutz an Schneidkanten profilierter Bleche und dergleichen, wie Fahrradschutzbleche, im Tauchverfahren, bei dem die zur Reaktion kommenden Ausgangskomponenten des Kunststoffes als flüssige Mischung auf die zu beschichtende Kante, Ecke oder Auflagefläche aufgetragen werden und nachfolgend zu dem Kunststoff aushärten.
Derartige Schutzbeschichtungen können zwar grundsätzlich flächendeckend zur Anwendung kommen, doch wird bevorzugt lediglich eine Kante, Ecke oder Auflagefläche eines starren Gegenstandes, insbesondere eines Metallteiles, wie eines Metallbleches oder Metallstabes, mit der Schutzbeschichtung versehen, die dann im Vergleich zu einem reinen Flächenschutz relativ dicker sein muß, um die Kante, Ecke oder Auflagefläche möglichst wulstartig zu umgeben. Durch eine solche wulstartige Verdickung wird unter anderem ein guter Verletzungsschutz, eine gewisse Stoßabsorption sowie ein dauerhafter Korrosionsschutz dieser besonders exponierten Bereiche des starren Gegenstandes erreicht.

Eine solche Schutzbeschichtung ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 67 53 211 für die Anwendung an Abstandshaltekörben aus Draht im Bereich der fußähnlichen Drahtauflageflächen bekannt. Soweit diese bekannten Schutzbeschichtungen im Tauchverfahren hergestellt worden sind, war zur Erzielung einer ausreichenden Beschichtungsdicke und zur Gewährleistung vertretbarer Härtungszeiten die Verwendung thermoplastischer Kunststoffe erforderlich. Hierzu wurde bevorzugt ein entsprechendes thermoplastisches Granulat in einer ausreichend großflächigen Wanne bis zur Verflüssigung bei ca. 150°C erhitzt. Die Abstandshalter wurden dann eingetaucht und anschließend gewendet, um die gebildeten Fäden anzulegen. Durch anschließendes Eintauchen in kaltes Wasser wurde die Beschichtungsmasse infolge Abkühlens verfestigt. Aufgrund der erforderlichen Großflächigkeit der Tauchwanne mußte eine relativ hohe Heizkapazität zur Verfügung stehen. Entsprechend hoch war der Energieverbrauch. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß die Schmelzmassen aus thermoplastischem Kunststoff mit ansteigender Temperatur so viel an Festigkeit verloren, daß zum Beispiel bei sommerlich hohen Außentemperaturen Verformungen der Schutzbeschichtung auftraten und sich die Drähte durch die weich gewordene Beschichtungsmasse bohrten, so daß diese ihre Schutzwirkung verlor. Dieses Verfahren ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 04 086 bekannt, bei dem die vorerwähnten Nachteile in identischer Weise auftreten.

Aus der DE-PS 31 40 316 ist ein vom Erfindungsgegenstand sehr unterschiedliches Verfahren bekannt, durch welches sogenannte Kunststoff-Verbundwerkstoffteile mittels einer Form hergestellt werden. Um die Verwendung von Formtrennmitteln zu vermeiden, wird ein auf der Form nicht haftender, UV-härtender Lack dünnschichtig in die Form gespritzt und zur Härtung gebracht. Danach wird eine erhärtende Kunststoffmasse zur Bildung des Verbundwerkstoffteiles in die Form eingebracht. Nach dieser Druckschrift werden Negativformen, bevorzugt aus Metall, verwendet, weil UV-härtende Lacke an Metallteilen besonders schlecht haften sollen.

Aus der DE-OS 31 41 743 ist ein Verfahren zur gleichförmigen Harzbeschichtung unregelmäßig geformter Gegenstände, nämlich Leiterplatten aus im wesentlichen Kunststoff, bekannt, bei dem ein UV- und wärmehärtbares, reaktives flüssiges Harz sowie u. a. ein Fotoinitiator, ein Thermoinitiator und ein reaktives Verdünnungsmittel mit verwendet wird. Nach erfolgter UV-Bestrahlung ist eine Wärmebestrahlung in einem Temperaturbereich von 50 bis 250°C erforderlich. Diese Wärmebestrahlung ist offenbar unumgänglich, wenn die dort gestellte Aufgabe gelöst werden soll, eine u. a. gleichförmige Beschichtung zu erhalten.

Aus der deutschen Zeitschrift "farbe + lack", 1980, S. 224- 230, sind bei Raumtemperatur flüssige Kunststoffmischungen aus einem UV-härtbaren Reaktionsharz, einem reaktiven Verdünner und einem Fotoinitiator für lösungsmittelfreie Lacke zum Lackieren von Metallteilen bekannt.

Aus dem Buch "Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen", 1979, Seiten 46/47 und 239 bis 245, ist die gattungsgemäße Verwendung von flüssigen Kunststoffmischungen aus einem UV-härtbaren Reaktionsharz, einem reaktiven Verdünner und einem Fotoinitiator zum Lackieren von Metallteilen bekannt, wobei Wulstbildungen verhindert werden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schutzbeschichtungsverfahren der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, mit dem die vorerwähnten vorteilhaften Eigenschaften ebenfalls erzielt werden, das die erwähnten Nachteile jedoch nicht aufweist und ein kostengünstigeres Herstellen von Schutzbeschichtungen im Tauchverfahren an Kanten, Ecken und Auflageflächen vor allem an Metallteilen etwa bei Raumtemperatur gestattet, so daß ein Beheizen der Tauchwanne entfallen kann; bevorzugt soll die Schichtdicke der Schutzbeschichtung einstellbar und möglichst wulstartig vergrößerbar sein, wobei der Energie- und der Materialbedarf trotz hoher Festigkeit der Schutzbeschichtung möglichst gering sein soll; insbesondere sollen bestehende Beschichtungsanlagen, die nach dem Tauchverfahren arbeiten, für das erfindungsgemäße Verfahren umrüstbar sein.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird eine Verwendung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.

Die Erfindung beruht demnach auf dem Grundgedanken, für die Schutzbeschichtung starrer Gegenstände einen UV-härtenden Kunststoff zu verwenden.

Erfindungsgemäß wird unter "Tauchverfahren" jedes Verfahren verstanden, bei dem sich die Beschichtungsmasse lediglich aufgrund ihres Eigengewichtes oder ihres Auftriebs auf den zu beschichtenden Bereichen des Gegenstandes verteilt; hierzu kann der Gegenstand von oben in die flüssige Masse eingetaucht oder - umgekehrt - die flüssige Masse von oben über den zu beschichtenden Bereich des Gegenstandes gegossen werden. Unter "Kanten, Ecken und Auflageflächen" werden alle exponierten Bereiche des Gegenstandes verstanden, bevorzugt aber solche Bereiche, die vergleichsweise kleine Krümmungsradien aufweisen.

Erfindungsgemäß hergestellte Schutzbeschichtungen weisen unter anderem die folgenden Vorteile auf:

- Als Duroplaste erweichen sie auch bei hochsommerlichen Temperaturen nicht, sondern behalten ihre Form und ihre Festigkeit;
- für die UV-Härtung, zum Beispiel bei Fußbeschichtung an Abstandshaltekörben aus Metalldraht, ist nur etwa ¹/&sub1;&sub0; der Energie erforderlich, die bei den bekannten Tauchverfahren zum Aufschmelzen der Beschichtungsmasse benötigt wird;
- Vorheizzeiten entfallen, so daß ohne Zeitverzögerung sofort mit der Beschichtungsarbeit begonnen werden kann;
- die Nachfüllregulierung des Tauchbeckens ist einfacher als mit Granulaten für Heißschmelzmassen;
- der Tauchschritt ist gefahrloser, da Verbrennungen nicht auftreten können;
- vorhandene Beschichtungsanlagen können einfach umgerüstet werden, indem in das bisherige Wasserbecken die Bestrahlungsstrecke eingebaut wird;
- zur Aushärtung können handelsübliche UVA-Leuchtstoffröhren verwendet werden, die keine Ozonabgabe haben;
- die Abriebfestigkeit ist auch bei sommerlich hohen Temperaturen verbessert;
- die optische Ausbildung der Schutzbeschichtung ist besonders gut, da beim Abtropfen keine Fäden gebildet werden;
- die Metallhaftung ist besser als bei Thermoplasten;
- der Materialverbrauch ist geringer als bei Thermoplasten, da die höhere mechanische Festigkeit eine wesentlich geringere Schichtstärke zuläßt;
- die Aushärtung ist außer mit UV-Strahlung auch mit Elektronenstrahlung möglich, so daß die bei UV-Strahlung erforderliche Aushärtezeit von bis zu 60 Sekunden (je nach Beschichtungsstärke und Strahlungsintensität) auf Werte bis 0,01 Sekunden verringerbar ist;
- Lösungsmittel kommen nicht zur Anwendung;
- durch Variation der Abtropfzeit können die Schichtstärken bestimmt werden.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die insbesondere die Herstellung einstellbarer, relativ dicker Schutzschichten und günstige Aushärtezeiten, sowie ein verbessertes Aussehen der fertigen Schutzbeschichtung, sowie eine einfache und kostengünstige Arbeitsweise, sowie Umrüstung alter Tauchanlagen gewährleisten, sind in weiteren Ansprüchen enthalten.

Die vorgenannten, erfindungsgemäß zu verwendenden Verfahrensschritte und Ausgangsstoffe unterliegen in ihren Verfahrenbebindungen, ihrer Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in den jeweiligen Anwendungsgebieten bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugter Verfahrensablauf schematisch dargestellt worden ist.

In einem an sich bekannten, heb- und senkbaren Tauchbecken 1 befindet sich bei einer Temperatur von etwa 20°C eine flüssige Mischung aus 70 Teilen eines UV-härtbaren Reaktionsharzes, 25 Teilen eines reaktiven Verdünners, 3 Teilen eines Photoinitiators, 2 Teilen eines Pigmentes und evtl. 20 Teilen eines Füllstoffes aus Mineralien; die Viskosität beträgt 2000 mPa × s. Bei der Kunstharzkomponente handelt es sich um ein Harz auf Acrylatbasis und zwar Acrylat-Harz. Bei dem reaktiven Verdünner handelt es sich um N-Vinylpyrrolidon und bei dem Photoinitiator um 1-(4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methyl-propan-1-on. Zu beschichten sind Abstandshaltekörbe 2 aus Eisendraht für die Armierung von Beton, wie sie aus der DE-OS 22 04 086 bekannt sind. Diese werden an einer Transportkette 3 in etwa horizontaler Richtung bewegt. Sobald sich ein Abstandshaltekorb 2 über dem Anfang der Tauchstrecke befindet, hebt sich das Tauchbecken 1 automatisch und niveaugeregelt, bis die zu beschichtenden Auflageflächen (Füße) des Metallkorbs 2 ausreichend weit in die flüssige Mischung eingetaucht sind. Am Ende der Tauchstrecke senkt sich das Tauchbecken 1 automatisch, so daß der Abstandshaltekorb 2 den Beckenrand überwindet; danach ist das Tauchbecken für den nächsten Tauchvorgang einsatzbereit. Danach durchläuft der Abstandshaltekorb 2 eine Abtropfstrecke A, wobei die beschichteten Bereiche zumindest anfänglich - so wie im Tauchbecken - nach unten weisen. Hierdurch kann überschüssiges Beschichtungsmaterial abtropfen und zur Wiederverwendung aufgefangen werden. Die Länge der Abtropfstrecke A, die Transportgeschwindigkeit und die Viskosität der Mischung im Tauchbecken sind so aufeinander abgestimmt, daß die gewünschte Dicke und Querschnittsform der Schutzschicht am Ende der Abtropfstrecke A erreicht ist. Durch Wenden des Abstandskorbes um etwa 180° bis 360° können die beschichteten Bereiche am Ende der Abtropfstrecke auch nach oben weisen, so daß ein weiteres Abtropfen unterbleibt, vorzugsweise beträgt die Drehung 360°.
Das Wendemanöver kann mit einem gleichzeitigen Absenken der Transportkette 3 verbunden sein. Hierdurch wird der Abstandshaltekorb über den Rand einer der Abtropfstrecke A nachgeordneten Wanne 4 gehoben, in welche die beschichteten Bereiche besonders tief eingetaucht sind. In dieser Wanne 4, bei der es sich um die für das Tauchbeschichten mit Schmelzmassen übliche - nun aber unbefüllte - Abschreckwanne handeln kann, sind handelsübliche UVA-Leuchtstoffröhren, die kein Ozon abgeben, angeordnet, so daß eine Aushärtstrecke entsteht, von deren Ende der Abstandshaltekorb mit nunmehr ausgehärteter Kunststoffschutzbeschichtung forttransportiert wird. Es können alternativ auch UV- Halogenstrahler verwendet werden. Durch die hohe Leuchtdichte sind dann wesentlich verkürzte Aushärtungszeiten möglich. Das hierbei durch die Brenner entstehende Ozongas muß über Absaugungsvorrichtungen ins Freie geleitet werden.

Claims

1. Verwendung einer flüssigen Kunststoffmischung aus einem UV-härtbaren Reaktionsharz, wie z. B. Harze auf Acryl-, Polyester- oder Polyurethanbasis oder Gemischen davon, einem reaktiven Verdünner und einem Fotoinitiator mit einer für solche Mischungen vergleichsweise hohen Viskosität zum Herstellen von Schutzbeschichtungen aus Kunststoff an Kanten, Ecken und Auflageflächen von Metallteilen im Tauchverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Raumtemperatur flüssige Mischung zusammengesetzt ist aus
20 bis 97, vorzugsweise 70 Teilen des Kunstharzes
78 bis 0, vorzugsweise 27 Teilen des reaktiven Verdünners und
0,01 bis 15, vorzugsweise 3 Teilen des Fotoinitiators und nach ihrem Auftrag bis zum Erhalt der gewünschten und im Bereich der Kante, Ecke oder Auflagefläche des beschichteten Teiles wulstartig vergrößerten Beschichtungsdicke verteilt und danach bis zur Aushärtung mit UV-Strahlen bestrahlt wird.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reaktive Verdünner aus N-Vinylpyrrolidon (NVP), Äthyldiglykolakrylat (EDGA), Phenoxyäthylakrylat (PEA), Laurylakrylat, Isodecylakrylat, 2-Äthylhexylakrylat (EHA), 1,6-Hexandioldiakrylat (HDDA), 1, 4-Butandioldiakrylat (BDDA), Neopentylglykoldiakrylat (NPGDA), Tripropylenglykoldiakrylat (TPGDA), Triäthylenglykoldiakrylat (TDA = TEGDA), Tetraäthylenglykoldiakrylat (TTDA = TTEGDA), Diäthylenglykoldiakrylat (DEDA = DEGDA), ethoxyliertes Bisphenol A Diakrylat (DDA), Trimethylolpropantriakrylat (TMPTA), ethoxyliertes Trimethylolpropantriakrylat (ETMPTA) oder Pentaerythrittriakrylat (PETA) oder deren Gemischen besteht.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoinitiator besteht aus 1-(C4-Isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methyl-propan-1-on.

4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung Pigmentstoffe enthält.

5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung mineralische oder andere Füllstoffe enthält.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu beschichtende Gegenstand mit der zu beschichtenden Fläche in die flüssige Kunststoffmischung eintaucht, nachfolgend außerhalb der Tauchwanne mit nach unten gerichteter beschichteter Fläche gehalten wird bis durch Abtropfen eines Teiles der flüssigen Kunststoffmischung die gewünschte Beschichtungsdicke erreicht ist und schließlich die beschichtete Fläche der UV- Strahlung ausgesetzt wird.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Gegenstand nach der Abtropfphase um mindestens 180°, vorzugsweise um 360°, derart gedreht wird, daß die beschichtete Fläche zeitweise nach oben gerichtet ist.

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Gegenstand mit nach unten gerichteter beschichteter Fläche etwa horizontal durch eine oben offene Wanne geführt wird, in der die Strahler angeordnet sind.