Beschichtungsmaterial sowie Herstellungsverfahren für ein BeschichtungsmaterialCoating material and production method for a coating material
Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsmaterial für ein elektrostatisches Druckverfahren mit Materialteilchen.The invention relates to a coating material for an electrostatic printing process with material particles.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsmateriales wobei ein Kunststoff-Basiswerkstoff in einer Mischvorrichtung unter Temperatureinwirkung zu einer Tonerrohmasse gemischt wird, und wobei die Tonerrohmasse im Anschluß an die Mischvorrichtung zuFurthermore, the invention also relates to a method for producing a coating material, wherein a plastic base material is mixed in a mixing device under the action of temperature to form a raw toner mass, and wherein the raw toner mass follows the mixing device
Tonerteilchen zerkleinert, beispielsweise granuliert wird.Shredded toner particles, for example granulated.
Aus der EP 0 647 885 A1 ist ein Toner bekannt, der zum Bedrucken von Keramik- und Glaserzeugnissen verwendet wird. Die Tonerteilchen des Toners weisen einen Pigmentkern, bestehend aus keramischen Pigmenten, auf. Der Pigmentkern ist von einer Bindemittelharzhülle umgeben. An die Bindemittelharzhülle sind Ladungs- steuerungsmittel angekoppelt. Der Toner wird unter Zuhilfenahme eines elektrostatischen Kopierverfahrens auf ein mit Gummi-Arabikum beschichtetes Papier aufgebracht. Zur Fixierung wird auf das beschichtete Papier ein Klarlack
aufgetragen. Anschließend kann das Papier auf das zu beschichtende Keramikoder Glaserzeugnis aufgelegt und befeuchtet werden. Das Papier läßt sich dann abziehen, wobei die Gummi-Arabikumschicht und die darauf aufgebrachte farbige Beschichtung auf dem Keramik- oder Glaserzeugnis anhaftet. Dies wird anschließend gebrannt, wodurch die Farbpigmente mit der Oberfläche des Erzeugnisses verschmelzen. Ein solcher Toner läßt sich nur für Keramik- und Glaserzeugnisse einsetzen.A toner is known from EP 0 647 885 A1, which is used for printing on ceramic and glass products. The toner particles of the toner have a pigment core consisting of ceramic pigments. The pigment core is surrounded by a binder resin shell. Charge control agents are coupled to the binder resin shell. The toner is applied to paper coated with gum arabic using an electrostatic copying process. A clear varnish is applied to the coated paper for fixation applied. The paper can then be placed on the ceramic or glass product to be coated and moistened. The paper can then be peeled off, the gum arabic layer and the colored coating applied to it adhering to the ceramic or glass product. This is then baked, causing the color pigments to fuse with the surface of the product. Such a toner can only be used for ceramic and glass products.
Es sind auch Toner bekannt, die als Basiswerkstoff einen Thermoplasten aufweisen. Dieser ist mit Farbpigmenten und Ladungssteuerungsmitteln versetzt. Der Toner wird im elektrostatischen Druckverfahren auf ein zu beschichtendes Papier aufgebracht. Anschließend wird der beschichtete Träger bei einer Temperatur von 90° C - 1 70° C fixiert.Toners are also known which have a thermoplastic as the base material. This is mixed with color pigments and charge control agents. The toner is applied to a paper to be coated using the electrostatic printing process. The coated support is then fixed at a temperature of 90 ° C - 1 70 ° C.
Diese Toner eignen sich nicht für die Beschichtung von Werkstoffen, bei denen hohe Anforderungen an die Oberflächenbeständigkeit, insbesondere Kratzfestigkeit gestellt werden.These toners are not suitable for the coating of materials where high demands are placed on surface resistance, especially scratch resistance.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Beschichtungsmaterial der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem sich Oberflächenbeschichtungen mit hoher Oberflächenqualität auf nahezu beliebigen Werkstoffen erzeugen lassen.It is an object of the invention to provide a coating material of the type mentioned at the outset with which surface coatings with a high surface quality can be produced on almost any material.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung ein solchen Beschichtungsmaterial bereitzustellen.It is a further object of the invention to provide a method for producing such a coating material.
Diese Aufgaben werden dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Materialteilchen die Duromer-Bestandteile Harz und Härter aufweist.
Erfindungsgemäß wird also ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt, das auf dem zu beschichtenden Werkstück einen duromerischen Überzug bildet. Hierbei werden die Eigenschaften des Duromers ausgenützt um gute Oberflächenqualitäten, insbesondere kratz- und wärmebeständige Oberflächen zu erzeugen.These objects are achieved in that at least some of the material particles have the thermoset components resin and hardener. According to the invention, a coating material is thus provided which forms a thermoset coating on the workpiece to be coated. The properties of the thermoset are used to produce good surface qualities, especially scratch and heat resistant surfaces.
Der Überzug kann beispielsweise ein Farbüberzug sein, mit dem die Oberfläche eines Werkstückes farblich gestaltet werden kann. Denkbar ist es auch, dass der Überzug dazu verwendet werden soll, die Oberflächeneigenschaften eines Werkstückes zu beeinflussen. Dabei kann die Verschleiß- oder Korrisionseigenschaft oder auch der Reibkoeffizient beeinflusst werden. Über elektrostatische Verfahren lässt sich das Beschichtungsmaterial gezielt an solchen Werkstückstellen anbringen, an denen die Oberfläche beeinflusst werden soll.The coating can, for example, be a color coating with which the surface of a workpiece can be colored. It is also conceivable that the coating should be used to influence the surface properties of a workpiece. The wear or corrosion properties or the coefficient of friction can be influenced. Using electrostatic processes, the coating material can be applied in a targeted manner to those workpiece locations at which the surface is to be influenced.
Um Oberflächen farblich gestalten zu können, werden dem Beschichtungsmaterial Farbmittel zugesetzt. Als Farbmittel können Pigmente oder Farbstoffe verwendet werden. Bei der Verwendung von Pigmenten eignen sich insbesondere Sulfide. Hierbei seien insbesondere auch die Zinksulfidpigmente erwähnt, die sich durch einen hohen Weißgrad und hohe Lichtechtheit auszeichnen. Aufgrund ihrer niedrigen Härte erzeugen sie nahezu keinen Werkzeugverschleiß und keine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes. Der ZnS- Anteil dieser Zinksulfid-Pigmente wirkt als Trockenschmierstoff. Denkbar ist auch die Verwendung von anorganischen Buntpigmenten. Diese zeichnen sich vor allem durch eine hohe Deckfähigkeit aus. Erwähnt seien in diesem Zusammenhang auchColorants are added to the coating material in order to be able to design surfaces in color. Pigments or dyes can be used as colorants. When using pigments, sulfides are particularly suitable. Zinc sulfide pigments, which are characterized by a high degree of whiteness and high light fastness, should also be mentioned here. Due to their low hardness, they produce almost no tool wear and no impairment of the mechanical properties of the plastic. The ZnS content of these zinc sulfide pigments acts as a dry lubricant. The use of inorganic colored pigments is also conceivable. These are characterized above all by their high opacity. In this context it should also be mentioned
Chromoxid-Pigmente, die besonders licht-, wetter- und temperaturbeständig sind. Bei den Metallkomplex-Pigmenten zeichnen sich die Naphthol-AS-Pigmente durch Farbstärke, Lichtechtheit und Chemikalienbeständigkeit aus. Weiterhin eignen sich ebenfalls die Diazokondensations-Pigmente bei den Metallkomplex-Pigmenten,
wenn der Werkstoff in rauhen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden soll. In diesem Zusammenhang zeichnen sich die Diazokondensations-Pigmente vor allem durch Lösemittel- und Migrationsechtheit, Temperaturbeständigkeit und Farbstärke gut aus. Ebenso sind diese Pigmente licht- und wetterecht.Chromium oxide pigments that are particularly light, weather and temperature resistant. In the metal complex pigments, the Naphthol-AS pigments are characterized by color strength, light fastness and chemical resistance. Furthermore, the diazo condensation pigments are also suitable for the metal complex pigments, if the material is to be used in harsh environmental conditions. In this context, the diazo condensation pigments are particularly characterized by their fastness to solvents and migration, temperature resistance and color strength. These pigments are also lightfast and weatherproof.
Damit die Materialteilchen im elektrostatischen Druckverfahren auf das zu beschichtende Werkstück aufgebracht werden können, ist es nach einer Aus- gestaltungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Materialteilchen mitSo that the material particles can be applied to the workpiece to be coated in the electrostatic printing process, it is provided according to one embodiment variant of the invention that the material particles are also
Ladungssteuerungsteilchen beispielsweise Zink-Atomen versehen sind.Charge control particles are provided, for example, zinc atoms.
Die Ladungssteuerungsteilchen sollten dabei elektrostatisch aufgeladen oder elektrostatisch aufladbar sein.The charge control particles should be electrostatically charged or electrostatically chargeable.
Erfindungsgemäß kann als Harz ein Säurehärter oder ein Peroxid verwendet werden.According to the invention, an acid hardener or a peroxide can be used as the resin.
Zur Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften kann es vorgesehen sein, dass ein Teil der Materialteilchen als Füllstoff ausgebildet ist, beispielweise als Holzmehl, Cellulosepulver, Schalenmehl, Kernmehl, Aluminiumtrihydrat, Elektrokorund, Kryolith, Schwerspat, Blancfixe, Bariumferrit, Calciumcarbonat, Dolomit, Kohle, Graphit, Andalusit, Feldspat, Glimmer, Kaolin, Kieselgur, massive Mikrokugeln, hohle Mikrokugeln, Mullit, Olivin, Sillimanit, Nephelin, Talkum, Quarzsand, Quarzmehl, Schiefermehl, Siliciumcarbid und/oder Wollastonit.
Mit den Füllstoffen kann die Dichte, der E-Modul, die Druck- und Biegefestigkeit, die Härte, die Formbeständigkeit in der Wärme, die Oberflächengüte und - je nach Füllstoffsorte - das antistatische Verhalten oder die Brandschutzwirkung desTo influence the material properties, it can be provided that part of the material particles is designed as a filler, for example as wood flour, cellulose powder, shell flour, core flour, aluminum trihydrate, electro-corundum, cryolite, barite, blanc fixe, barium ferrite, calcium carbonate, dolomite, coal, graphite, andalusite , Feldspar, mica, kaolin, kieselguhr, massive microspheres, hollow microspheres, mullite, olivine, sillimanite, nepheline, talc, quartz sand, quartz powder, slate powder, silicon carbide and / or wollastonite. With the fillers, the density, the modulus of elasticity, the pressure and bending strength, the hardness, the dimensional stability under heat, the surface quality and - depending on the type of filler - the antistatic behavior or the fire protection effect of the
Überzuges beeinflusst werden. Weiterhin können die Zug- und die Scherfestigkeit sowie die Wärmestandfestigkeit bei der Verwendung faserförmiger Füllstoffe verbessert werden.Coating can be influenced. Furthermore, the tensile and shear strength as well as the heat resistance can be improved when using fibrous fillers.
Als Harz kann beispielsweise ein Phenol-, ein Harnstoff-, ein Melamin-, einThe resin can be, for example, a phenol, a urea or a melamine
Formaldehyd-, ein Epoxid- oder ein ungesättigtes Polyesterharz Verwendung finden.Formaldehyde, an epoxy or an unsaturated polyester resin are used.
Die Phenolharze zeichnen sich aufgrund ihres hohen Vernetzungsgrades durch eine hohe Festigkeit, Steifheit und Härte aus. Darüberhinaus haben sie eine geringeThe phenolic resins are characterized by their high degree of crosslinking due to their high strength, rigidity and hardness. Furthermore, they have a low one
Kriechneigung und besitzen, je nach zugesetztem Füllstoff, eine hohe Zähigkeit, eine hohe Formbeständigkeit in der Wärme, einen niedrigen linearen Ausdehnungskoeffizienten, eine hohe Glutbeständigkeit, eine hohe Beständigkeit gegen organische Lösemittel und neutrale Chemikalien sowie schwache Säuren und Laugen, sind sie beständig gegen die Bildung von Spannungsrissen und sie sind schwer entflammbar.Creep tendency and, depending on the filler added, have a high toughness, a high dimensional stability under heat, a low linear expansion coefficient, a high glow resistance, a high resistance to organic solvents and neutral chemicals as well as weak acids and alkalis, they are resistant to the formation of tension cracks and they are flame retardant.
Die Harnstoffharze zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:The urea resins are characterized by the following properties:
- hohe mechanische Festigkeit, Steifheit und Oberflächenhärte,- high mechanical strength, rigidity and surface hardness,
- hoher Oberflächenglanz- high surface gloss
- sehr gute elektrische Eigenschaften- very good electrical properties
Die Melamin/Formaldehydharze lassen sich bevorzugt dann einsetzen, wenn hohe
Oberflächenhärte und Kratzfestigkeit sowie hoher Oberflächenglanz gefordert ist. Darüberhinaus können diese Harze bei der Herstellung von lebensmittelechten Gegenständen verwendet werden.The melamine / formaldehyde resins can preferably be used when high Surface hardness and scratch resistance as well as high surface gloss is required. In addition, these resins can be used in the manufacture of food-safe items.
Die ungesättigten Polyester zeichnen sich vor allem durch folgende Eigenschaften aus:The unsaturated polyesters are characterized by the following properties:
- hohe Festigkeit, Steifheit und Härte- high strength, rigidity and hardness
- hohe Formbeständigkeit in der Wärme- high dimensional stability under heat
- gutes elektrisches Isoliervermögen- good electrical insulation
- elektrostatische Aufladbarkeit- electrostatic chargeability
- hohe Witterungsbeständigkeit- high weather resistance
Die Epoxidharze zeichnen sich vor allem durch folgende Eigenschaften aus:The epoxy resins are characterized above all by the following properties:
- geringe Schwindung- low shrinkage
- geringe Neigung zu Spannungsrissbildung - gute Haftung auf nahezu allen Werkstoffen- low tendency to form stress cracks - good adhesion to almost all materials
- hohe Chemikalienbeständigkeit- high chemical resistance
- gutes Dämpfungsvermögen- good damping capacity
- hohe Formbeständigkeit in der Wärme und Wärmestandfestigkeit- high dimensional stability in heat and heat resistance
- günstiges Alterungsverhalten - gute elektrische und dielektrische Eigenschaften- favorable aging behavior - good electrical and dielectric properties
- geringe Brennbarkeit- low flammability
- Geruch- und Geschmacksfreiheit- No smell or taste
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es
vorgesehen sein, dass zumindest ein Teil der Materialteilchen als Basisbestandteil einen Thermoplasten aufweist, dessen Schmelztemperatur größer als 1 70 C° ist. Es hat sich gezeigt, dass gerade diese Thermoplasten sich zur Erzeugung kratzbeständiger Oberflächenbeschichtungen verwenden lassen.According to a further possible embodiment variant of the invention, it can it should be provided that at least some of the material particles have a thermoplastic as the basic component, the melting temperature of which is greater than 1 70 ° C. It has been shown that these thermoplastics in particular can be used to produce scratch-resistant surface coatings.
Als Thermoplast kann beispielsweise ein PEEK-, ein SPS-, ein PAJ-, ein PSU- oder ein PSE-Werkstoff verwendet werden. Denkbar ist auch die Verwendung eines auf Polystyrolbasis aufgebauten Thermoplasten oder eines Epoxid-Bisphenol A-For example, a PEEK, a SPS, a PAJ, a PSU or a PSE material can be used as the thermoplastic. It is also conceivable to use a polystyrene-based thermoplastic or an epoxy bisphenol A
Thermoplastes .Thermoplastic.
Zur Herstellung des vorbeschriebenen Beschichtungsmateriales kann beispielsweise als Mischvorrichtung ein Extruder verwendet werden. In diesen Extruder lassen sich Harz und Härter einbringen und hier auf eine Temperatur erwärmen, die größer als die Schmelztemperatur von Harz und Härter aber kleiner als die Duromer- Vernetzungstemperatur ist. In den Extruder können die Farbpigmente und die Ladungssteuerungsteilchen eingegeben werden, so dass eine vollständige und gleichmäßige Durchmischung von Harz, Härter, Farbpigmenten und Ladungssteue- rungsteilchen erfolgen kann. Nach der erfolgten Vermischung wird die Tonerrohmasse aus der Mischvorrichtung entnommen und abgekühlt. Anschließend läßt sie sich zerkleinern, beispielsweise granulieren, um so die einzelnen Materialteilchen herzustellen.
To produce the above-described coating material, an extruder can be used, for example, as a mixing device. Resin and hardener can be introduced into this extruder and heated here to a temperature which is higher than the melting temperature of resin and hardener but lower than the thermosetting crosslinking temperature. The color pigments and the charge control particles can be fed into the extruder so that a complete and uniform mixing of resin, hardener, color pigments and charge control particles can take place. After the mixing has taken place, the raw toner mass is removed from the mixing device and cooled. It can then be comminuted, for example granulated, in order to produce the individual material particles.