WO1996022843A1 - Verfahren zum pulverbeschichten oder beschichten mit ofentrocknenden lacken von werkstücken aus temperatursensiblen werkstoffen - Google Patents

Verfahren zum pulverbeschichten oder beschichten mit ofentrocknenden lacken von werkstücken aus temperatursensiblen werkstoffen Download PDF

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WO1996022843A1
WO1996022843A1 PCT/AT1996/000003 AT9600003W WO9622843A1 WO 1996022843 A1 WO1996022843 A1 WO 1996022843A1 AT 9600003 W AT9600003 W AT 9600003W WO 9622843 A1 WO9622843 A1 WO 9622843A1
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temperature
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pigments
powder
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PCT/AT1996/000003
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Inventor
István RÁDOCZY
Original Assignee
Tigerwerk Lack- U. Farbenfabrik Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/06—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to wood

Definitions

  • the invention relates to a method for powder coating or coating with oven-drying lacquers (Duomerers) of workpieces made of temperature-sensitive materials, in particular wood, wood fiber boards and plastics.
  • Temperature-sensitive materials are to be understood as those materials which are not resistant to higher temperatures above 40 ° C., such as occur, for example, when baking or crosslinking lacquers, and are deformed, damaged or decomposed in the process.
  • Oven-drying lacquers (duromers) are understood to be those lacquers which only dry at higher temperatures of approx.> 80 ° C with the volatilization of the solvent and simultaneous crosslinking reaction.
  • the object of the invention is to provide a method which makes it possible to coat workpieces consisting of temperature-sensitive materials with a powder coating or coating with oven-drying lacquers (duromers) without the workpiece being any Suffered damage.
  • the invention now consists in the fact that the workpiece first with a temperature-insulating protective coating which has a temperature resistance up to at least 300 ° C and a thermal conductivity, that the protective coating during heating on the side facing away from the workpiece from 80 ° to 300 "C during a period between 5 up to 45 min on the side facing the workpiece has a temperature of at most 70 ° C, and that after that a powder coating or coating with oven-drying lacquers (duromers) is applied to the previously protective-coated workpiece and the thus surface-coated workpiece then a Vernetzungstempe ⁇ temperature between 80 ° C and 300 C for a period of 5 is subjected to 45 min.
  • a temperature-insulating protective coating which has a temperature resistance up to at least 300 ° C and a thermal conductivity
  • the method according to the invention brings great advantages particularly for the furniture, panel and door industries, but also for the plastics processing industry.
  • materials, in particular wood fiber boards, particle boards, materials made from wood waste, less valuable woods and various other items are found here to a large extent
  • Plastic material which, however, due to its low resistance to higher temperatures, could not previously be powder-coated or could not be coated with oven-rocking lacquers, is used for the production of workpieces.
  • oven-drying lacquers for the surface coating of workpieces made of such temperature-sensitive materials. Even if the method according to the invention comprises a two-stage coating process, this method can nevertheless be carried out in a very simple and inexpensive manner.
  • a certain qualitative and / or quantitative composition of the protective coating is not so much responsible for a successful and satisfactory implementation of the method according to the invention, but above all the fact that the protective coating as a whole has such a reduced thermal conductivity and the workpiece is sufficiently resistant to the effects of higher ones Temperatures, such as those that occur when the powder coating is baked on, as well as the coating due to oven-drying lacquers in the oven, protect the workpiece or the material forming it from being undamaged and undeformed.
  • the definition of the temperature-insulating protective layer which has been carried out gives the person skilled in the art clear instructions for a selection of the coatings which are possible here, and moreover their desired other properties, expediency from the material of the workpiece, can be taken into account. It is particularly important for the method according to the invention that the protective coating satisfies the definition given. Corresponding ⁇ values for the protective coating as a whole can be calculated from the definition, the individual parameters of which can easily be determined and understood objectively.
  • the process according to the invention is further characterized in that a preferably water-thinnable, pigment-containing primer is applied as the temperature-insulating protective coating.
  • the primer is a plastic dispersion which may contain fillers and / or additives and which contains one or more pigments as the main temperature-insulating component.
  • the plastic dispersion is preferably a water-based paint, in particular an acrylic-polyurethane dispersion, although other commercially available polymeric paint binders can also be used.
  • customary fillers such as, for example, alkaline earth carbonates and sulfates, silica gels, diatomaceous earth, talc, etc., and additives, e.g. Wetting agents can be added.
  • Pigments are also added to the primer, with, in addition to pigments primarily responsible for the temperature-insulating property of the primer, also electrically conductive pigments, such as, for example, graphite, carbon black or the like, commercially available pigments.
  • electrically conductive pigments such as, for example, graphite, carbon black or the like, commercially available pigments.
  • transition metal oxide pigments preferably zirconium oxide pigments or mixed metal oxide pigments, or inorganic and / or organic new materials or materials produced by nanotechnology or sol-gel technology, for example ceramic pigments, ormocers
  • these are primarily u composites on a molecular and nanoscale level that can be obtained with the new material syntheses.
  • Ormoceras (Organically Modified Ceramics) are specifically a group of new materials, in which ceramic and plastic are combined on the basis of sol-gel technology. Molecular networks of ceramics and organic plastics have grown together in the Ormocera.
  • the substrate Derived from the exact knowledge of the substrate to be provided with a primer as a protective coating, it is advantageous to ensure that the substrate is optimally wetted and that the surface is given an electrical conductivity.
  • the foundation should allow ventilation of the substrate until filming, but then show a blocking effect.
  • An electrical conductivity of the protective coating or of the primer forming it is advantageous above all for a problem-free and in any case flawless overpainting with a powder coating or with an oven-drying lacquer.
  • the protective coating which can be applied to the workpiece according to a further feature of the method according to the invention can also be produced from a ceramic material or from inorganic and / or organic new materials or materials, e.g. from nanotechnology or sol-gel technology. Ormocera.
  • the protective coating is now formed from, it is in any case advantageous that the surface tensions both the protective coating and the powder coating or the oven-drying lacquer (duromer) are similar in order to ensure good intermediate adhesion.
  • the technology according to the method according to the invention not only has the advantages already mentioned above, according to which workpieces consisting of temperature-sensitive materials can be powder-coated or coated with oven-drying lacquers (duromers), but it is also one Environmentally friendly technology, especially when low-emission water-based paints are used as protective coatings and emission-free powder coatings.
  • a primer used as a protective coating preferably an aqueous, pigment-containing plastic dispersion
  • the workpiece coated with an oven-drying lacquer (Duro er) is, according to the invention, subjected to a stoving or crosslinking temperature between 80 and 240 ", in particular 80 to 180" C, preferably for a period of 5 to 30 minutes.
  • the powder coating can be carried out by known methods, the electrostatic powder coating being an advantageous method when carrying out the process according to the invention.
  • thermosetting powder coatings for example made of epoxy, polyester and acrylic resins, are suitable;
  • thermoplastics of PA, EVA copolymers, PE, polyesters and poly-epoxides are also used in a known manner.
  • the use of plastic powders in aqueous or solvent dispersions is also entirely possible.
  • primers as a protective coating
  • solvent release is the step determining the final properties, while in aqueous dispersions this is less the evaporation process than the polymer particle fusion depending on the pigment Volume concentration (PVK) and the ratio of the grain size of the pigments to the diameter of the polymer particles is. Since all individual forces are in inversely proportional relation to the particle diameter, film-forming forces are particularly high when the dispersed particles are particularly small. With a particle size of 0.05 to 0.1 ⁇ m, pressures of several hundred bar are calculated.
  • the spatial structure of the filler particles is influential for the desired blocking effect; these can be platelet and / or spherical.
  • the grain distribution of the fillers on the water and water vapor diffusion is likewise of some influence, the characteristic of the grain distribution curve also having an effect on the properties of the film density. It is also advantageous that the platelet-shaped fillers, in combination with other fillers, are at least partially arranged parallel to the substrate.
  • Example 1 Workpiece: wood (medium density fibreboard (MDF board)) Protective coating: Aqualack * primer Drying: 20 min flash-off time, then drying 20 min at 80 ° C; then the surface is sanded. Top coat: epoxy powder coating; They are baked in at 120 ° C. for 20 minutes. Aqualack is understood to mean a plastic dispersion which forms a water-based paint and contains pigments, which can contain, for example, the following ingredients, the% being% by weight:
  • wetting agents wetting agents, additives, various binders, water repellents.
  • This pigment has temperature insulating properties and is infrared reflecting and electrically conductive.
  • the Aqualack primer can be applied to the workpiece using a casting machine or spray gun, especially when applying the primer
  • Drying 20 min flash-off time, then drying 20 min at 80 ° C; then the surface is sanded.
  • Top coat epoxy powder coating; The same is baked in at 200 "C. for 15 minutes.
  • Example 3 Workpiece, protective coating and drying as in Example 2.
  • Topcoat alkyd-melamine resin topcoat, customary oven-drying lacquer based on solvents; stoving data: 20 min flash-off time, then 20 min at 130 ° C.
  • Example 4 workpiece, protective coating and drying as example 2.
  • Top coat water-thinnable alkyd-melamine resin top coat;
  • Burn-in data 20 min flash-off time, then 20 min at 130 ° C.
  • Example 5 Workpiece: acrylonitrile butadiene styrene (ABS) Pretreatment: degreasing with alcohol or the like.
  • Top coat epoxy powder coating; The same is baked in at 130 "C. for 20 minutes.
  • Example 6 Workpiece: phenolic resin
  • Aqualack I is preferably used for the protective coating of workpieces made of wood and Aqualack II for workpieces made of plastics, whereby however, the use of Aqualack I or II will have to be determined by the expert depending on the expediency.
  • the coated workpieces in no case show any type of deformation or damage, which is due to the application of the protective coating corresponding to the process conditions according to the invention directly on the workpiece before the top coating is applied and baked.

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Abstract

Verfahren zum Pulverbeschichten oder Beschichten mit ofentrocknenden Lacken (Duromeren) von Werkstücken aus temperatursensiblen Werkstoffen, insbesondere Holz, Holzfaserplatten und Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zuerst mit einer temperaturisolierenden Schutzbeschichtung, die eine Temperaturbeständigkeit bis mindestens 300 °C und eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, daß die Schutzbeschichtung bei einer Erwärmung an der dem Werkstück abgekehrten Seite von 80° bis 300 °C während einer Zeitdauer zwischen 5 bis 45 min an der dem Werkstück zugekehrten Seite höchstens eine Temperatur von 70 °C aufweist, versehen wird und daß danach eine Pulverbeschichtung oder Beschichtung mit ofentrocknenden Lacken (Duromeren) auf das zuvor schutzbeschichtete Werkstück aufgebracht und das so oberflächenbeschichtete Werkstück daraufhin einer Vernetzungstemperatur zwischen 80° und 300 °C während einer Zeitdauer von 5 bis 45 min unterworfen wird.

Description

Verfahren zum Pulverbeschichten oder Beschichten mit ofen¬ trocknenden Lacken von Werkstücken aus temperatursensiblen Werkstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverbe¬ schichten oder Beschichten mit ofentrocknenden Lacken (Du¬ romeren) von Werkstücken aus temperatursensiblen Werkstof¬ fen, insbesondere Holz, Holzfaserplatten und Kunststoffen. Unter temperatursensiblen Werkstoffen sind solche Werkstoffe zu verstehen, die nicht gegenüber höheren, über 40° C liegenden Temperaturen, wie sie beispielsweise beim Einbrennen oder Vernetzen von Lacken auftreten, beständig sind und dabei verformt, beschädigt oder auch zersetzt wer¬ den. Als ofentrocknende Lacke (Duromere) werden solche Lacke verstanden, die nur unter höheren Temperaturen von ca. >80° C unter Verflüchtigung des Lösungsmittels und gleichzeitiger Vernetzungreaktion trocknen.
Pulverbeschichtungen oder Beschichtungen mit ofen- trocknenden Lacken (Duromeren) konnten aus diesem Grunde bisher nur auf aus temperaturbeständigen Werkstoffen, wie aus Metall oder auch hochtemperaturbeständigen Kunststoffen bestehende Werkstücke aufgebracht werden. Aus Metall beste¬ hende Werkstücke werden dabei im überwiegenden Maße direkt pulverbeschichtet. Wenn zuvor noch eine Grundierung aufge¬ bracht wird, so geschieht dies ausschließlich zu Zwecken des Korrosionsschutzes bzw. der Haftvermittlung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaf¬ fen, das es möglich macht, auch aus temperatursensiblen Werkstoffen bestehende Werkstücke mit einer Pulverbeschich¬ tung oder Beschichtung mit ofentrocknenden Lacken (Durome¬ ren) zu überziehen, ohne daß dabei das Werkstück irgend¬ einen Schaden erleidet.
Die Erfindung besteht nun darin, daß das Werkstück zuerst mit einer temperaturisolierenden Schutzbeschichtung, die eine Temperaturbeständigkeit bis mindestens 300° C und eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, daß die Schutzbeschich¬ tung bei einer Erwärmung an der dem Werkstück abgekehrten Seite von 80° bis 300" C während einer Zeitdauer zwischen 5 bis 45 min an der dem Werkstück zugekehrten Seite höchstens eine Temperatur von 70° C aufweist, versehen wird und daß danach eine Pulverbeschichtung oder Beschichtung mit ofen¬ trocknenden Lacken (Duromeren) auf das zuvor schutzbe- schichtete Werkstück aufgebracht und das so oberflächen¬ beschichtete Werkstück daraufhin einer Vernetzungstempe¬ ratur zwischen 80° und 300CC während einer Zeitdauer von 5 bis 45 min unterworfen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt ganz besonders für die Möbel-, Paneel- und Türindustrie aber auch für die kunststoffverarbeitende Industrie große Vorteile. Aus ra¬ tionellen ebenso wie aus wirtschaftlichen Gründen finden hier in überwiegendem Maße Werkstoffe, insbesondere Holz¬ faserplatten, Spanplatten, aus Holzabfällen hergestellte Werkstoffe, weniger wertvolle Hölzer sowie verschiedenes
Kunststoff aterial, die aber infolge ihrer geringen Bestän¬ digkeit gegenüber höheren Temperaturen bisher nicht pul- verbeschichtbar oder nicht mit ofen rocknenden Lacken beschichtbar waren, zur Herstellung von Werkstücken Ver- wendung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun aber möglich, die Vorteile der Pulverbeschichtung sowie der Beschichtung mit ofentrocknenden Lacken bei der Oberflä- chenbeschichtung von Werkstükken aus derart temperatursen¬ siblen Werkstoffen zu nutzen. Wenn auch das erfindungsge- mäße Verfahren einen zweistufige Beschichtungsvorgang um¬ faßt, so läßt sich dieses Verfahren doch auf sehr einfache und kostengünstige Weise durchführen.
Für eine erfolgreiche und zufriedenstellende Durchfüh¬ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht so sehr eine bestimmte qualitative und/oder quantitative Zusammen¬ setzung der Schutzbeschichtung verantwortlich sondern vor allem die Tatsache, daß die Schutzbeschichtung insgesamt ein solches herabgesetztes Wärmeleitvermögen aufweist und das Werkstück ausreichend gegen Einwirkungen höherer Tempa- raturen, wie sie beim Einbrennen der Pulverbeschichtung so¬ wie der Beschichtung durch ofentrocknende Lacke im Ofen auftreten, schützt, daß das Werkstück bzw. der dieses bil¬ dende Werkstoff unbeschädigt und unverformt bleibt. Dabei gibt die vorgenommene Definition der temperatur¬ isolierenden Schutzschicht dem Fachmann eine klare Anlei¬ tung für eine Auswahl der hier in Betracht kommenden Be¬ schichtungen, wobei überdies deren gewünschte sonstigen Eigenschaften, vom Werkstoff des Werkstückes her gesehenen Zweckmäßigkeiten Berücksichtigung finden können. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist vor allem, daß die Schutzbeschichtung der angegebenen Definition genügt. Aus der Definition, deren einzelne Parameter objektiv leicht ermittelbar und nachvollziehbar sind, lassen sich ent¬ sprechende λ-Werte für die Schutzbeschichtung insgesamt errechnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturisolierende Schutzbe- Schichtung eine vorzugsweise wasserverdünnbare, pigmenthal- tige Grundierung aufgebracht wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Grundierung eine gegebe¬ nenfalls Füllstoffe und/oder Additive aufweisende Kunst¬ stoffdispersion ist, die als temperaturisolierenden Haupt- bestandteil ein oder mehrere Pigmente enthält. Vorzugsweise ist die Kunststoffdispersion ein Wasserlack, insbesondere eine Acrylpolyurethandispersion, wobei allerdings auch an¬ dere handelsübliche polymere Lackbindemittel verwendet wer¬ den können. Je nach Bedarf und gewünschtem Zweck können übliche Füllstoffe, wie beispielsweise Erdalkalicarbonate und -sulfate, Kieselgele, Kieselgur, Talkum usw., und Addi¬ tive, z.B. Netzmittel, zugesetzt werden.
Der Grundierung werden ebenfalls Pigmente zugesetzt, wobei neben vor allem für die temperaturisolierende Eigen- schaft der Grundierung verantwortlichen Pigmenten auch elektrisch leitfähige Pigmente, wie beispielsweise Graphit, Ruß oder dgl. handelsübliche Pigmente, zugesetzt werden. Als temperaturisolierende Pigmente sind erfindungsgemäß Übergangsmetalloxid-, vorzugsweise Zirkonoxidpigmente oder Mischmetalloxidpigmente, oder nach Nanotechnologie oder Sol-Gel-Technologie hergestellte anorganische und/oder organische neue Materialien bzw. Werkstoffe, z.B. Kera¬ mikpigmente, Ormocere, einsetzbar. Zu den hier einsetzbaren neuen Materialien bzw. Werk¬ stoffen ist zu bemerken, daß es sich hierbei vornehmlich u Verbundwerkstoffe auf molekularem und nanoskliagem Niveau handelt, die mit den neuen Werkstoffesynthesen zu erhalten möglich sind. Bei den Ormoceren (Organically Modified Cera mics) handelt es sich speziell um eine Gruppe neuartiger Werkstoffe, bei welchen auf Basis der Sol-Gel-Technologie Keramik und Kunststoff verbunden sind. Molekulare Netzwerk der Keramik und der organischen Kunststoffe sind dabei bei den Ormoceren ineinanderverwachsen.
Abgeleitet von der genauen Kenntnis des mit einer Grundierung als Schutzbeschichtung zu versehenden Sub¬ strates ist vorteilhafterweise darauf zu achten, daß der Untergrund optimal benetzt und der Oberfläche eine elektri sehe Leitfähigkeit verliehen wird. Außerdem soll die Grun¬ dierung bis zur Verfilmung eine Entlüftung des Untergrunde zulassen, dann aber eine blockierende Wirkung zeigen.
Eine elektrische Leitfähigkeit der Schutzbeschichtung bzw. der diese bildenden Grundierung ist vor alllem für eine problemlose und auch jedenfalls einwandfreie Über- lackierbarkeit mit einer Pulverbeschichtung bzw. mit einem ofentrocknenden Lack vorteilhaft.
Die nach einem weiteren Merkmal des erindungsgemäβen Verfahrens auf das Werkstück aufbringbare Schutzbeschich- tung kann auch aus einem keramischen Material oder aus nac Nanotechnologie oder Sol-Gel-Technologie hergestellten anorganischen und/oder organischen neuen Materialien bzw. Werkstoffen, z.B. Ormoceren, gebildet werden.
Gleichgültig woraus die Schutzbeschichtung nun gebil- det ist, es ist jedenfalls vorteilhaft, daß die Oberflä¬ chenspannungen sowohl der Schutzbeschichtung als auch der Pulverbeschichtung oder der ofentrocknenden Lacke (Duro- mere) ähnlich sind, um eine gute Zwischenhaftung zu gewähr leisten. Die Technologie gemäß des erfindungsgemäßen Verfahren hat nicht nur die bereits oben angeführten Vorteile, wonac aus temperatursensiblen Werkstoffen bestehende Werkstücke pulverbeschichtbar oder mit ofentrocknenden Lacken (Duro¬ meren) beschichtbar sind, sondern sie ist auch eine umweltschonende Technologie, insbesondere wenn emmissions- arme Wasserlacke als Schutzbeschichtung und emmissionsfreie Pulverbeschichtungen verwendet werden. Ebenso sprechen wirtschaftliche Überlegungen für diese Technologie gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens, da sie eine saubere, den verschärften Vorschriften zur Reinhaltung natürlicher Re- sourcen Rechnung tragende Technologie mit guter Automati- sierbarkeit, einfachem Handling, Prozeβvereinfachung (zwei- schtiger Lackaufbau) und somit Erhöhung der Produktivität, sowie hoher Materialausbeute (95 - 98% beim Pulverlack) ist.
Eine als Schutzbeschichtung eingesetzte Grundierung, vorzugsweise wässerige, pigmenthaltige Kunststoffdisper¬ sion, kann nach ihrem Aufbringen auf das Werkstück luft- trocknen gelassen werden, wobei sie nach ca. 6 - 8 h schleifbar und mit einer Deckbeschichtung überziehbar, z.B. überpulverbar ist. Sie kann aber auch forciert getrocknet werden, wobei beispielsweise 15 - 25 min abgelüftet und 25 - 30 min bei 70 - 80° C getrocknet wird. Erfindungsgemäß wird das pulverbeschichtete Werkstück einer Vernetzungstemperatur zwischen 100 und 240β C, insbe¬ sondere zwischen 120 und 200° C, während vorzugsweise einer Zeitdauer von 10 bis 30 min unterworfen; das mit einem ofentrocknenden Lack (Duro er) beschichtete Werkstück wird erfindungsgemäß einer Einbrenn- bzw. Vernetzungstemperatur zwischen 80 und 240", insbesondere 80 bis 180" C, während vorzugsweise einer Zeitdauer von 5 bis 30 min unterworfen.
Die Pulverbeschichtung kann nach bekannten Methoden ausgeführt werden, wobei die elektrostatische Pulverbe- Schichtung eine vorteilhafte Methode bei der Durchführung des erfindungsgemäβen Verfahrens darstellt. Dabei eignen sich in bekannter Weise duroplastische Pulverlacke, z.B. aus Epoxid-, Polyester- und Acrylharzen; beim Wirbelsintern werden in ebenfalls bekannter Weise Thermoplaste aus PA, EVA-Copolymeren, PE, Polyestern und Poly-epoxiden verwen¬ det. Es ist aber auch der Einsatz von Kunststoffpulvern in wässerigen oder Lösungsmittel-Dispersionen durchaus mög¬ lich. o
Hinsichtlich der Verwendung von Grundierungen als Schutzbeschichtung wird bemerkt, daß bei lösungsmittelhal- tigen Lacken, vornehmlich bei physikalischer Trocknung, die Lösungsmittelabgabe der die endgültigen Eigenschaften bestimmende Schritt ist, während dieser bei wässerigen Dis persionen weniger der Verdunstungsprozeß, als vielmehr die Polymerteilchenverschmelzung in Abhängigkeit der Pigment Volumen Konzentration (PVK) und des Verhältnisses der Korn größe der Pigmente zum Durchmesser der Polymerteilchen ist Da alle Einzelkräfte in umgekehrt proportionalem Zu¬ sammenhang mit dem Partikeldurchmesser stehen, sind Film¬ bildekräfte dann besonders hoch, wenn die dispergierten Teilchen besonders klein sind. Bei einer Partikelgröße von 0,05 bis 0,1 μm errechnen sich Drücke von einigen hundert bar. Bedingt durch diese enormen Kräfte werden selbst hoch molekulare Polymerteilchen nach hexagonaler Stapelung in rhombische Dodekaeder, unter gleichzeitiger Verschmelzung der Grenzflächen, deformiert, welche eine geometrisch opti male Packung ergeben. Neben den chemischen und physikalischen Eigenschaften eines Füllstoffes ist für den angestrebten Sperreffekt die räumliche Struktur der Füllstoffteilchen einflußreich; diese können plättchen- und/oder kugelförmig sein. Ebenso von einigem Einfluß ist hierbei die Kornverteilung der Füllstoffe auf die Wasser- und Wasserdampfdiffusion, wobei die Charakteristik der Kornverteilungskurve ebenfalls Aus¬ wirkungen auf die Eigenschaften der Filmdichte hat. Vor¬ teilhaft ist auch, daß sich die plättchenförmigen Füll¬ stoffe auch in Kombination mit anderen Füllstoffen zumin- dest teilweise parallel zum Substrat anordnen.
In diesem Sinne ergibt die Auswahl von Füllstoffen un Bindemittel nach obigen Kriterien die gewünschte blockie¬ rende und isolierende Eigenschaft eines als Schutzbeschich tung eingesetzten Wasserlacks. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand nachfolgen der Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Beispiel 1: Werkstück: Holz (mitteldichte Faserplatte (MDF-Platte)) Schutzbeschichtung: Aqualack*-Grundierung Trocknung: 20 min Ablüftzeit, anschließend Trocknung 20 min bei 80° C; danach wird Oberfläche angeschliffen. Decklack: Epoxidpulverbeschichtung; Einbrennen derselben erfolgt während 20 min bei 120" C. * Unter Aqualack wird eine einen Wasserlack bildende, Pig¬ mente enthaltende Kunststoffdispersion verstanden, die bei¬ spielsweise folgende Inhaltsstoffe enthalten können, wobei die %-Angabe Gew.-% sind:
II
Wasser 34 % 34 %
Zirkonoxid 14 %
Calciumcarbonat 10 % Graphit 10 %
Acrylat-Styrol-Copolymer 9,5 % 9,5 %
Bariumsulfat 8 %
Titanoxid 5 %
Butylglykol 2 % 2 % Al/Zr/Zn-phosphosilicat 2 % 2 %
Methoxy-propoxy-propanol 2 % 2 % aliphat. Polyurethan 1,2 % 1,2 % amorphes Siliciumdioxid 0,5 % 0,45%
1,2-Propandiol 0,45 % 0,45 % Salmiakgeist 0,4 % 0,4 %
Pigment (nach Sol/Gel- Technologie hergestelltes neues Material)** - 47 %
Rest: Netzmittel, Additive, verschiedene Bindemittel, Hydrophobierungsmittel.
** Dieses Pigment hat temperaturisolierende Eigenschaften und ist infrarotreflektierend und elektrisch leitend.
Die Aqualack-Grundierung kann mittels Gießmaschine oder Spritzpistole auf das Werkstück aufgebracht werden, wobei speziell beim Aufbringen der Grundierung mittels
Gießmaschine das am Werkstück vorbeifließende Lackmaterial in das Lackvorratsgefäß rückführbar und erneut zum Lackieren verwendbar ist. Die Lackausbeute liegt deshalb bei 100 %. Beispiel 2: Werkstück: Holz (MDF-Platte) Schutzbeschichtung: Aqualack-Grundierung
Trocknung: 20 min Ablüftzeit, anschließend Trocknung 20 min bei 80° C; danach wird Oberfläche angeschliffen.
Decklack: Epoxidpulverbeschichtung; Einbrennen derselben erfolgt während 15 min bei 200" C. Beispiel 3: Werkstück, Schutzbeschichtung und Trocknung wie Beispiel 2. Decklack: Alkyd-Melaminharz-Decklack, üblicher ofentrock¬ nender Lack auf Lösungsmittelbasis; Einbrenn¬ daten: 20 min Ablüftzeit, dann 20 min bei 130° C. Beispiel 4: Werkstück, Schutzbeschichtung und Trocknung wie Beispiel 2. Decklack: wasserverdünnbarer Alkyd-Melaminharz-Decklack;
Einbrenndaten: 20 min Ablüftzeit, dann 20 min bei 130° C. Beispiel 5: Werkstück: Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) Vorbehandlung: Entfettung mit Alkohol oder dgl. Schutzbeschichtung: Aqualack-Grundierung
Decklack: Epoxidpulverbeschichtung; Einbrennen derselben erfolgt während 20 min bei 130" C. Beispiel 6: Werkstück: Phenolharz
Vorbehandlung: Entfettung mit Aceton Schutzbeschichtung: Aqualack-Grundierung
Trocknung: 20 min Ablüftung, anschließend Trocknung 20 min bei 80° C. Decklack: Polyesterpulverbeschichtung, deren Trocknung 12 min bei 190° C erfolgt. Beispiel 7: Werkstück: PBT-Kunststoff
Vorbehandlung, Schutzbeschichtung und deren Trocknung sowie Decklack und dessen Trocknung wie Beispiel 6.
Aqualack I wird vorzugsweise zur Schutzbeschichtung von aus Holz bestehenden Werkstücken und Aqualack II bei aus Kunststoffen bestehenden Werkstücken eingesetzt, wobei allerdings vom Fachmann der Einsatz von Aqualack I oder II je nach Zweckmäßigkeit festzulegen sein wird.
Als Ergebnis aller Ausführungsbeispiele ist festzuhalten, daß die beschichteten Werkstücke in keinem Fall irgendeine Art der Verformung oder Beschädigung aufweisen, was auf das Aufbringen der den erfindungsgemäβen Verfahrensbedingungen entsprechenden Schutzbeschichtung unmittelbar auf das Werkstück, bevor die Deckbeschichtung aufgebracht und eingebrannt wird, zurückzuführen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Pulverbeschichten oder Beschichten mit ofentrocknenden Lacken (Duromeren) von Werkstücken aus temperatursensiblen Werkstoffen, insbesondere Holz, Holz¬ faserplatten und Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zuerst mit einer temperaturisolierenden Schutzbeschichtung, die eine Temperaturbeständigkeit bis mindestens 300° C und eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, daß die Schutzbeschichtung bei einer Erwärmung an der dem Werk¬ stück abgekehrten Seite von 80" bis 300" C während einer Zeitdauer zwischen 5 bis 45 min an der dem Werkstück zuge- kehrten Seite höchstens eine Temperatur von 70" C aufweist, versehen wird und daß danach eine Pulverbeschichtung oder Beschichtung mit ofentrocknenden Lacken (Duromeren) auf das zuvor schutzbeschichtete Werkstück aufgebracht und das so oberflächenbeschichtete Werkstück daraufhin einer Vernet- zungstemperatur zwischen 80° und 300°C während einer Zeit¬ dauer von 5 bis 45 min unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als temperaturisolierende Schutzbeschichtung eine vorzugsweise wasserverdünnbare, pigmenthaltige Grun- dierung aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Grundierung eine gegebenenfalls Füll¬ stoffe und/oder Additive aufweisende Kunststoffdispersion ist, die als temperaturisolierenden Hauptbestandteil ein oder mehrere Pigmente enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Grundierung neben den temperaturisolie¬ renden Pigmenten elektrisch leitfähige Pigmente enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturisolierende Pigmente
Übergangsmetalloxid-, vorzugsweise Zirkonoxldpigmente oder Mischmetalloxidpigmente, oder nach Nanotechnologie oder Sol-Gel-Technologie hergestellte anorganische und/oder organische neue Materialien, z.B. Keramikpigmente, Ormo- cere, eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverbeschichtete Werkstück einer Vernetzungstem- peratur zwischen 100 und 240° C, insbesondere zwischen 120 und 200° C, während vorzugsweise einer Zeitdauer von 10 bis 30 min unterworfen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem ofentrocknenden Lack (Duromer) beschich- tete Werkstück einer Einbrenn- bzw. Vernetzungstemperatur zwischen 80 und 240°, insbesondere 80 bis 180° C, während vorzugsweise einer Zeitdauer von 5 bis 30 min unterworfen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzbeschichtung keramisches Material oder aus nach Nanotechnologie oder Sol-Gel-Technologie hergestellte anorganische und/oder organische neue Materialien auf das Werkstück aufgebracht wird.
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