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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und
Aufbringung einer Beschichtungszusammensetzung, insbesondere zum
Schützen
von Oberflächen
vor unerwünschter
Verunreinigung und zur Erleichterung der Entfernung der Verunreinigung.
Diese Erfindung betrifft insbesondere das Schützen von Oberflächen von
Aufhänge-
und stützenden
Teilen, die in Hochdrucksprühbehandlungen
verwendet werden, wie Farbauftrag oder Reinigen.
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Es
ist in den meisten Fällen
unvermeidlich, dass die unmittelbare Umgebung eines zu behandelnden
Objekts durch eine bestimmte Menge Farbe oder Reinigungsmittel getroffen
wird, und somit ist erwünscht,
dass die Farbe oder das Reinigungsmittel auf den unerwünschten
Bereichen leicht und ohne schädlichen
Folgen entfernt werden kann.
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In
der WO-A-92/08555 ist eine schützende Beschichtung
beschrieben, die beim Sprühfarbauftrag
von Autos und Gebäuden
verwendet werden kann. Sprühfarbauftragbehandlungen
erfordern erhebliche Vorbereitungen, wobei man sich vergewissern
muss, dass Teile eines Autos oder eines Gebäudes, die ohne Behandlung bleiben
sollen, gegen Overspray geschützt
werden. Dies erfolgt oft mit Masken und Tapes aus Papier oder Kunststoff.
Deren Aufbringung ist eine arbeitsintensive und zeitraubende Tätigkeit,
die mit großer
Genauigkeit durchgeführt werden
muss. Das in dieser Druckschrift beschriebene Maskierungsmaterial
umfasst Polyvinylalkohol, Glycerin oder Triethylenalkohol, ein oberflächenaktives
Mittel und Wasser. Es wird auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht
und anschließend
getrocknet. Wenn die so behandelte Oberfläche in Kontakt mit Farbe gewesen
ist, wird die Farbe trocknen gelassen, danach kann sie durch Abziehen
oder mit Wasser entfernt werden.
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US-A-5
972 494 beschreibt Zusammensetzungen von Fluorpolymeren, die eine
erste Füllstoffkomponente,
wie Glimmer, und eine zweite Füllstoffkomponente,
wie Talkum, enthalten, die gegenüber Eindringen
von Wasser und wässriger
Säure beständig sind
und brauchbare Beschichtungen für
derartige Gegenstände,
wie chemische Geräte,
liefern.
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Die
Zusammensetzung kann als Beschichtungen verwendet werden, die durch
elektrostatisches Sprühen
von trockenem Pulver aufgebracht werden können.
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Während des
Sprühfarbauftrags
oder der Hochdruckreinigung kleinerer Objekte müssen auch spezielle Vorsichtsmaßnahmen
ergriffen werden. In derartigen Fällen werden die zu behandelnden
Objekte entweder aufgehängt
oder auf Trägern
gehalten. Daher ist erwünscht,
dass die Oberflächen
der Aufhänge-
oder Trägerteile
sowie alle anderen Oberflächen,
die von dem Overspray getroffen werden, so gefertigt sind, dass
das Overspray der Farbe oder Verunreinigungen an diesen Oberflächen nicht
permanent haftet und von diesen auch leicht entfernt werden kann.
Es ist momentan üblich,
verunreinigte Aufhänge-
und Trägerteile
mit speziellen Reinigungstechniken nach Gebrauch reinigen zu lassen.
Dies ist jedoch teuer und zeitraubend.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Beschichtungszusammensetzung zum Schützen von Oberflächen vor
unerwünschter
Verunreinigung bereitzustellen, die beispielsweise in Kontakt mit
Farbe und/oder Reinigungsbehandlungen kommen. Es ist insbesondere das
Ziel dieser Erfindung, eine Beschichtungszusammensetzung bereitzustellen,
die das Entfernen dieser Verunreinigung ermöglicht, wobei die Zusammensetzung
die bestehenden schützenden
Zusammensetzungen in Bezug auf ihre Charakteristika übertrifft.
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Es
ist nun überraschenderweise
gefunden worden, dass dieses Ziel mit einer Beschichtungszusammensetzung
erreicht werden kann, die eine Kombination aus einem flüssigen Lack
und einem Pulverlack umfasst, wobei beide Lacke zusammen gehärtet sind,
wobei der flüssige
Lack eine Grundierung umfasst und der Pulverlack ein Fluorpolymer, insbesondere
ein Polytetrafluorethylen, ein fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer umfasst
oder ein Perfluoralkoxy oder eine Mischung von zwei oder mehreren
dieser Polymere umfasst.
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Die
Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass eine Kombination
aus einem flüssigen Lack
und einem Pulverlack auf die Oberfläche aufgebracht wird, wobei
die Kombination eine Grundierung sowie Fluorpolymer umfasst, insbesondere
ein Polytetrafluorethylen, ein fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer
oder ein Perfluoralkoxy oder eine Mischung von zwei oder mehreren
dieser Polymere.
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Tetrafluorethylenpolymer,
das unter dem Namen Teflon besser bekannt ist, besitzt bekanntermaßen gute
Antihaftcharakteristika. Die Charakteristika dieses Materials allein
erwiesen sich jedoch nicht als ausreichend zur Bereitstellung einer
Beschichtungszusammensetzung, die das gewählte Ziel erreicht.
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Fluoriertes
Ethan-Propan-Copolymer und Perfluoralkoxy sind Beschichtungsmaterialien,
die auch günstige
Antihaftcharakteristika zeigen, deren Charakteristika allein jedoch
nicht ausreichen, um das Erhalten einer Beschichtungszusammensetzung zu
ermöglichen,
die das gewählte
Ziel erreicht.
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Die
nicht offensichtliche Kombination eines flüssigen Lacks und eines trockenen
Lacks aus Tetrafluorethylenpolymer und/oder Polyfluoranioxid, die die
Basis der Erfindung bildet, führt überraschenderweise
zu einer Beschichtungszusammensetzung, an der Farbe und andere Substanzen,
wie Schmutz, nicht oder nicht permanent haften und von der sie leicht
entfernt werden können.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Herstellung der schützenden
Beschichtungszusammensetzung die folgenden Schritte:
- – Aufbringen
einer Grundierungsschicht auf die Oberfläche als flüssiger Lack;
- – Aufbringen
einer Pulverbeschichtungszusammensetzung, die ein Polytetrafluorethylen,
ein fluoriertes Ethan-Propan-Copolymer oder ein Perfluoroalkoxy,
oder eine Mischung von zwei oder mehreren dieser Polymere umfasst,
auf die flüssige
Schicht;
- – Härten dieser
Schichten bei erhöhter
Temperatur.
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Es
wurde gefunden, dass der Pulverlack während des Härtens schmilzt, und dass diese Schmelze
an der Grundierung fixiert wird.
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Das
Gewichtsverhältnis
des flüssigen
Lacks und des trockenen Lacks und auch des Tetrafluorethylenpolymers
und Polyfluoranioxids untereinander ist für diese Erfindung nicht entscheidend
und kann aus einem weiten Bereich ausgewählt werden. Die Beschichtungsdicke
des flüssigen
Lacks nach dem Härten
ist vorzugsweise 7 bis 15 μm,
insbesondere etwa 10 μm,
und diejenige des Pulverlacks nach dem Härten ist etwa 12 bis 20 μm, vorzugsweise
etwa 15 μm.
Eine zu geringe Beschichtungsdicke geht auf Kosten der Lebensdauer
der Beschichtung und hat einen nachteiligen Einfluss auf die Antihaftcharakteristika
der Beschichtungszusammensetzung.
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Die
erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung
kann gewünschtenfalls
andere Komponenten enthalten, wie weitere Antihaftmittel, Füllstoffe,
Adhäsionsmittel,
Färbungsmittel,
einen Härter,
eine Deckschicht, usw.
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Vor
der Aufbringung der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung
auf die zu behandelnde Oberfläche
wird diese Oberfläche
vorzugsweise zuvor gründlich
gereinigt. Diese Reinigung kann auf vielerlei Weisen durchgeführt werden,
die dem Fachmann bekannt sind. Es ist besonders wichtig, dass die
zu behandelnden Oberflächen
entfettet sind. Das Entfetten kann auch auf vielerlei Weise durchgeführt werden,
wobei die Art des Materials und des Schmutzes berücksichtigt
werden müssen.
Vorzugsweise werden Metallobjekte außer Aluminium thermisch in
einem Ofen bei einer Temperatur von 300 bis 400°C entfettet. Aus Aluminium hergestellte Objekte
werden vorzugsweise mit wohlbekannten Lösungsmitteln chemisch entfettet.
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Ein
weiteres Reinigungsverfahren ist Sandstrahlen der zu behandelnden
Objekte, beispielsweise mit Siliziumoxid (Sand) und Aluminiumoxid
als Sandstrahlmittel. Ein geeignetes Sandstrahlmittel ist Korundaluminiumoxid
Typ 24, vorzugsweise die reinste Sorte, um Korrosion der darunter
befindlichen Schicht zu vermeiden. Das Sandstrahlen wird vorzugsweise
mit einem Druck von etwa 3,5 bar durchgeführt, bezogen auf einen Aufprall
mit einer Tiefe von etwa 10 μm.
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Die
beiden oben beschriebenen Reinigungsschritte werden vorzugsweise
nacheinander mit den zu behandelnden Oberflächen durchgeführt, wobei der
Entfettungsschritt üblicherweise
zuerst durchgeführt
wird. Die zu behandelnden Oberflächen
werden nach dem Sandstrahlen so rasch wie möglich weiterbehandelt, um Oxidation
zu vermeiden.
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Die
Zinkschicht enthält
vorzugsweise zwei Komponenten, nämlich
Zink in Pulverform und einen Härter
in flüssiger
Form, was dem Fachmann bekannt ist. Die beiden Komponenten werden
vorzugsweise mit einem Mischer gemischt, so dass ein flüssiges Produkt
gebildet wird. Ein geeignetes Mischungsverhältnis von Zink:Härter ist
beispielsweise etwa 1:2. Die so erhaltene Mischung wird vorzugsweise
unmittelbar nach dem Sandstrahlen auf die zu behandelnden Oberflächen gesprüht. Die
Objekte werden als nächstes
trocknen und härten
gelassen, beispielsweise 12 Stunden bei Raumtemperatur. Um das Trocknungsverfahren
zu beschleunigen, kann die Temperatur erhöht werden oder Wasser kann
als Nebel auf die zu behandelnden Objekte gesprüht werden.
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Nach
dem Entfetten und/oder Sandstrahlen und der möglichen Aufbringung einer Zinkschicht oder
einer ähnlichen
Schicht aus einem anderen Material wird die erste Schicht aufgebracht,
die einen Teil der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung
bildet, nämlich
die Grundierungsschicht. Allgemein sind viele Grundierungen zur
Verwendung in der Beschichtungszusammensetzung geeignet, was zu
einer Auswahl aus einem weiten Bereich führt. Geeignete Grundierungen
umfassen beispielsweise Diaceton, Methylisobutylieton und Dyrrplidon. Sehr
geeignete Grundierungen sind Grundierungen auf Lösungsmittelbasis, beispielsweise
eine Grundierung Primer Black 423–604 BL von Dupont. Die Grundierung
kann einen geeigneten Härter
umfassen. Die Grundierung wird vorzugsweise auf die zu behandelnde
Oberfläche
gesprüht,
insbesondere mit einem Sprühdruck
von etwa 3,5 bar. Die Dicke der Grundierungsschicht beträgt vorzugsweise
10 bis 15 μm
nach dem Härten
bei erhöhter
Temperatur.
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Als
nächstes
wird der trockene Lack aus Polytetrafluorethylen, einem fluorierten
Ethan-Propan-Copolymer
oder einem Perfluoralkoxy oder einer Mischung von zwei oder mehr
von diesen Polymeren aufgebracht, vorzugsweise auch durch Sprühen des Lacks
auf die Oberfläche.
Eine übliche
Technik für seine
Aufbringung ist elektrostatisches Sprühen. Für die Aufbringung des Pulverlacks
werden die Pulver dieser Verbindungen zuvor geschmolzen, wobei in einigen
Fällen
beide Schmelzen gemischt werden, danach wird die Schmelze von einer
oder beiden Substanzen oder der Mischung aufgesprüht. Die
Mischung kann auch hergestellt werden, indem die Pulver der beiden
Komponenten zuvor gemischt werden und danach diese Mischung schmelzen
gelassen wird. Gewünschtenfalls
wird ein geeignetes Lösungsmittel
zugefügt,
damit die Verbindung(en) besser gesprüht werden kann bzw. können. Die
Dicke des aufgebrachten trockenen Lacks beträgt im geschmolzenen Zustand
vorzugsweise etwa 20 μm.
Die so gebildete Schicht wird vorzugsweise etwa 30 Minuten ruhen
gelassen, bevor der Härtungsprozess
gestartet wird.
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Der
Härtungsprozess
bildet einen wichtigen Teil des Herstellungsverfahrens, wobei man
sich vor übermäßigen Temperaturschwankungen
schützen muss.
Es ist wichtig, dass das Teil, dessen Oberfläche beschichtet wird, nicht
zu rasch erwärmt
wird, damit bewirkt wird, dass das Teil eine homogene Temperatur
hat und eine homogene Schmelze erhalten wird. Die Temperatur des
Härtungsprozesses
liegt vorzugsweise im Bereich von 300 bis 370°C, insbesondere zwischen 315
und 340°C.
Die Härtungsdauer
beträgt üblicherweise
etwa 10 bis 15 Minuten. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
wird ein Temperaturgradient verwendet, gemäß dem die Temperatur in etwa
einer Stunde von Raumtemperatur auf etwa 340°C erhöht wird, danach wird die Temperatur
etwa 10 Minuten auf diesem höchsten
Wert gehalten. Als nächstes
wird das Produkt luftgekühlt. Dieser
Prozess benötigt
etwa eine Stunde, während der
die erhaltene Beschichtungszusammensetzung härtet.
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Die
so hergestellte Beschichtungszusammensetzung hat sehr vorteilhafte
Charakteristika, insbesondere in Bezug auf die Entfernung von Farboverspray
und Schmutz unterschiedlicher Art. Diese Materialien können leicht
von einer Oberfläche
entfernt werden, die mit der erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung
ausgestattet worden ist, beispielsweise durch Anwenden eines Hochdruckwasserreinigers
oder alternativ mit Luft unter hohem Druck. Die zu entfernende Farbe
wird am besten entfernt, wenn sie getrocknet ist. Die Materialien
werden gewünschtenfalls
von der schützenden Beschichtung
entfernt, indem sie abgezogen werden.
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Die
erfindungsgemäße schützende Beschichtungszusammensetzung
kann für
viele Anwendungen verwendet werden, ist jedoch besonders geeignet
für Metall.
Diese Anwendungen umfassen das Abdecken von Aufhänge- und Montagesystemen, wie
jenen, die in Sprühstraßen vorhanden
sind, die während
des Farbauftragungsprozesses durch Öfen geführt werden, casu quo-Lackierprozess.
Solche Sprühstraßen können automatisiert
sein, wobei Riemenfördersysteme
(einschließlich
Siebplatten und Förderriemenketten)
effizient eingesetzt werden können,
die in solchen Fällen
vorzugsweise auch mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungszusammensetzung
geschützt
werden. Die Anwendungen umfassen ferner Gitter, beispielsweise Fußbödengitter
und Paneele in Sprühkabinen
(zur Aufbringung von Grundierung sowie von Grundlack und Klarlack); Filterhalter;
Roboterteile; Sprühturbinen,
Rohrleitungen, Ventilatoren von Abgassystemen, Wasservorhänge und "Flutauftrag"-Kabinen (Flow-Coating).
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Die
Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert, die
in keinerlei Weise als Einschränkung
der Erfindung angesehen werden sollen.
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Beispiel 1
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Ein
Aufhängeständer wurde
60 Minuten lang entfettet, indem er in einem Ofen auf 350°C erwärmt wurde.
Der Ständer
wurde nach dem Abkühlen
sandgestrahlt, bis ein Aufprall von 10 bis 15 μm erreicht war. Danach wurde
eine Grundierung, Typ Black 423–604
BL von DuPont, mit einer Dicke von etwa 15 μm aufgebracht. Über die
flüssige
Grundierungsschicht wurde eine Schicht eines PFA-Pulverlacks aufgebracht,
die nach dem Härten
eine Dicke von etwa 15 μm
hatte. Nach der Aufbringung des Pulverlacks wurde der Aufhängeständer in
einem Ofen etwa 60 Minuten auf 350°C erwärmt, um die Beschichtung zu
härten.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt, sondern umfasst auch alle Modifikationen, Varianten, die
auf dieser Beschreibung basieren, ob in Kombination mit dem Stand
der Technik oder nicht, und die innerhalb der Reichweite des Experten
auf diesem Gebiet liegen. Derartige Ausführungsformen gehören auch
zu dieser Erfindung. Die beanspruchten Rechte sind durch die folgenden
Ansprüche
definiert.