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DE2248450A1 - Verfahren zum aufbringen von pulverfarbe - Google Patents

Verfahren zum aufbringen von pulverfarbe

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DE2248450A1
DE2248450A1 DE19722248450 DE2248450A DE2248450A1 DE 2248450 A1 DE2248450 A1 DE 2248450A1 DE 19722248450 DE19722248450 DE 19722248450 DE 2248450 A DE2248450 A DE 2248450A DE 2248450 A1 DE2248450 A1 DE 2248450A1
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water
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suspension
powder paint
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Robert Peter Sikorski
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Grow Chemical Corp
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Description

Pcier.tc;twüi;3
Ludwi^ha fen/Rhein
•b»
New York Y/Rt
CROW CHEMICAL CORP. ccn
.ROkt. 1972
Verfahren zum Aufbringen von Pulverfarbe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Pulverfarbe durch Absetzen der Pulverfarbe auf der zu behandelnden Oberfläche und nachfolgendes Einbrennen.
Bei den bekannten Verfahren zum Auftragen von Pulverfarbe wird die Farbe in trockener Form in einem Wirbelbett oder nach dem elektrostatischen Sprühverfahren auf der zu beschichtenden Oberfläche abgesetzt. Das macht im Vergleich zu den Auftragungsverfahren von flüssiger Farbe eine zusätzliche Ausrüstung notwendig. Darüberhinaus entsteht durch die dabei auftretende Farbpulverstaubbildung in der Atmosphäre unter Umständen eine Explosionsgefahr. Die im Wirbelbett erzielbaren Beschichtungsstärken haben eine Stärke von mindestens knapp 150/Ct , während durch elektrostatisches Sprühen mit Spezialpulvern lediglich dünne Beschichtungen von der Größenordnung von etwa I5 U. erzeugt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist, die Auftragung einer Farbschicht beliebiger Stärke von 5-25 P* » normalerweise jedoch in bei der Verwendung von flüssigen Farben üblichen Stärken zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, da^3 man eine nicht wasserlösliche Pulverfarbe in Wasser gleichmäßig suspendiert , die Farbe in Form dieser Suspension absetzt und danach das Wasser durch Verdampfung entzieht.
j Zur Verdampfung des Wassers kann die Farbe vor oder nach der
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Auftragung erwärmt werden.
Die Suspension wird zweckmäßig durch Rühren homogenisiert.
Die Farbe kann beispielsweise durch Aufsprühen, oder durch Tauchen aufgebracht werden.
Die Farbsuspension besteht zweckmäßig aus 10-80 % Pulverfarbe mit einer im L·. Bereich liegenden Korngröße und 20-90 % Wasser.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird der Farbe nach Verdampfen des Wassers ein Lösungsmittel als Haft- und Fließhilfe zugesetzt.
Die nicht auf dem Werkstück abgesetzte Farbe wird zweckmäßig gesammelt und nach Filterung wieder zur Herstellung einer Suspension verwendet. Dieses Sammeln der Farbe kann mit Hilfe eines Wasservorhangs durchgeführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird nicht nur möglich, enge Hohlräume eines Werkstücks mit einer Beschichtung beliebiger Stärke im Pulverfarbenverfahren zu versehen, wie das z.B. mit Hilfe des elektrostatischen Sprühens nicht möglich 1st, da der Gegenstand hierzu in die Farbe getaucht werden muß, es vermeidet auch trotz der Applikation der Farbe in flüssiger Form die Nachteile bekannter flüssiger Farben, wie z.B. die Wleder-■ auflösung des Farbkörpers durch bereits verdunstetes, in der Atmosphäre befindliches Lösungsmittel, da ja der Flüssigkeitsanteil der Farbe ein Nlchtlösungsmittel für den Farbkörper ist.
ι Nach dem vorgeschlagenen Verfahren wird eine Pulverfarbe in
! Wasser suspendiert, diese Mischung dann auf die zu beschichtenden
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Artikel aufgetragen, das Wasser verdampft und der Film in üblicher Weise eingebracht. Die wesentliche Bedingung für dieses Verfahren ist, daß das Pulver im Wasser unlöslich sein muß. Das verhindert die Agglomeration der einzelnen Partikel. Es bestehen keine Begrenzungen in Bezug auf das Material, aus dem das Pulver gemacht ist, lediglich vorausgesetzt, daß es in Wasser unlöslich ist und so behandelt werden kann, daß es auf der beschichtenden Oberfläche in einem zusammenhängenden fiest haftenden Film verwandelt werden kann.
Obgleich es keine unbedingt notwendige Bedingung darstellt, ist es jedoch wünschenswert, daß die Pulverfarbe eine einheitliche Korngröße mit enger Korngrößenverteilung darstellt. Dadurch wird die Einheitlichkeit der Stärke des sich nach Absetzung bildenden Films gefördert. Je enger die Korngrößenverteilung der Farbpartikel ist, umso einheitlicher wird die erzeugte Beschichtung sein. Die durchschnittliche Korngröße der Farbe bestimmt weitgehend die Stärke der fertigen Schicht, obgleich die Zusammensetzung der Suspension und die Konzentration des Pulvers in der Suspension ebenfalls bestimmende Faktoren sind. Hierin unterscheidet sich das Verfahren vom elektrostatischen Sprühen von Pulverfarbe, indem die Schichtstärke im wesentlichen von der Partikelladung abhängt. Nach dem vorgeschlagenen Ver- ■ fahren ist die erzeugte Farbschicht umso einheitlicher und gleichmäßiger, je kleiner die durchschnittliche Korngröße der Partikel ist« Das hängt mindestens zum Teil damit zusammen, daß die Pulverpartikel umso gleichmäßiger in die wässrige Suspension verteilt sind, je kleiner sie sind.
Wenn die Partikelgröße der Pulverfarbe genügend klein ist, z.B. unter 50 M ,vorzugsweise unter 20 IL, ist nur ein leichtes Rühren notwendig, um die Farbe am Absetzen zu hindern nachdem sie vorher gründlich mit Wasser vermischt wurde. Ob mit einer bestimmten Partikelgröße befriedigende Resultate erzielt
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werden können, hängt bis zu einem bestimmten Grade von der Art des Auftragens der Suspension auf die zu beschichtende Oberfläche ab. Beispielsweise sind Partikel mit einer Größe von mehr als 20/t und insbesondere im näher.zu 50 /^ liegenden Bereich weniger geeignet für das Tauchverfahren, da die größeren Partikel ein stärkeres Rühren erforderlich machen,um eine einheitliche Verteilung des Pulvers in der* Suspension zu erhalten. Das größere Korn kann beim Sprühauftragen verwendet werden, wo ein stärkeres Rühren die Partikel kurz vor dem Austritt aus der Spritzpistole in Suspension hält. Bei Verwendung geringer Korngrößen, nämlich solcher von 5 /^ oder darunter und vorzugsweise kleiner als 20 jU> kann auf chemische Suspensionsmittel in der Schlemme verzichtet werden, wodurch die durch solche Mittel gegebende Tendenz zur Ausflockung oder zum Zusammenbacken des Pulvers auf der zu beschichtenden Oberfläche verhindert werden kann. In den unten angeführten Beispielen 1 und 2 sind Korngrößen von 5 bis 100 /*■ verwendet worden, die Durchschnittsgröße war jedoch 36 /^ . Eine Verbesserung der Suspension und deren genauere Kontrolle, wenn nicht darüberhinaus auch dünnere Schichten können jedoch erreicht werden durch eine enge Korngrößenverteilung und kleinere Partikel. Pulver mit einer Partikelgröße von weniger als 1 pi sind Im allgemeinen zufriedenstellend.
Hinsichtlich des Pulveranteils in der Schlemme haben Versuche ergeben, daß Beschichtungen befriedigender Qualität erzielt werden können, wenn der Anteil des Pulvers zwischen 10 und Gew.# der Schlemme betragen.
Die Auftragung der Mischung kann in beliebiger Weise erfolgen. Von größter Bedeutung sind Sprühen und Tauchen. In einer Sprühvorrichtung sind keine Änderungen notwendig , wenn die Korngröße des Pulvers genügend klein ist, nämlicher weniger als
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etwa 20 yU , sodaß die normale Umwälzung in der Vorrichtung das Pulver am Absetzen hindert. Beim Tauchen kann der die Schlemme enthaltende Behälter falls notwendig mit· einem Rührwerk versehen sein.
Wenn der zu beschichtende Gegenstand mit der erwünschten Farbmenge bedeckt ist, wird das Wasser durch einfaches Lufttrocknen, durch Blasen von trockener Luft auf das nasse Werkstück oder durch Erhitzung des Werkstücks in einem Ofen entfernt, sodaß ein Pulverrückstand auf dem Werkstück verbleibt. Nach Verdampfung des Wassers haftet der Pulverrückstand auf der beschichteten Oberfläche. Ein solcher Rückstand wird dann weiterbehandelt zur Vereinigung des Pulvers in einen kontinuierlichen Film und zur Härtung zu einer fest haftenden Beschichtung. Eine solche Behandlung hängt von der Art der Pulverfarbe, des zu beschichtenden Gegenstandes und anderen Faktoren des Beschichtungsverfahren ab. Der für die Verdampfung des Wassers benutzte Ofen kann beispielsweise auch dazu benutzt werden, das Pulver in einen kontinuierlichen Film auf der beschichteten Oberfläche zusammenfließen zu lassen. Im Falle der Verwendung einer thermoplastischen Pulverfarbe kann die Koaleszenz durch Erwärmen herbeigeführt werden, und wenn das Pulver einen kontinuierlichen Beschichtungsfilm gebildet hat, verursacht der Entzug der Wärme ein Erstarren des Films. Andererseits kann ein Lösungsmittel für das Pulver in Form eines Dampfstrahls auf das Pulver gerichtet werden um eine Koaleszenz und Entwicklung eines Films zu erreichen und nach Abgabe des Dampfes einen fest haftenden Film zu erreichen. Im Falle von thermisch aushärtenden Pulverfarben kann der Ofen sowohl für die Verdampfung des Wassers als auch als Fließhilfe und für die thermische Härtung benutzt werden.
Eine große Menge von Filmbildnern kann als Basis für die Verwendung im hier beschriebenen Verfahren verwendet werden,
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beispielsweise Acrylharze, Alkyde, Vinyle, Polyester, Nylon, Epoxydharze und viele andere. Was für einen Filmbildner auch immer gewählt wird, er muß wasserunlöslich sein und fähig, nach Verdampfung des Wassers aus dem Pulver zu einem kontinuierlichen Film zusammenzufließen und auszuhärten. Es wurde gefunden, daß sowohl hydrophile als auch hydrophobe Pulver verwendbar sind, obgleich im Falle der Verwendung hydrophober Pulver ein geringer Zusatz eines Netzmittels für die Benetzung notwendig sein kann.
Die Erfindung wird anhand der Beispiele näher erläutert» Beispiel 1
Es wurde eine Schlemme hergestellt aus j57 ßew.% wasserunlöslicher, benetzbarer (hydrophiler) Hochglanzpulverfarbe auf Acrylbasis in 63 % entionisiertem Wasser (nicht mehr als 100 Teile/ Million Feststoffe). Das Pulver hat eine durchschnittliche Partikelgröße von J>6 JL^ und eine Korngrößenverteilung von 5-100 /λ- . Wasser und Pulver wurden mit Hilfe eines schnelllaufenden Rührers vermischt. Die erhaltene Suspension wurde auf jeweils eine Fläche von zwei Platten unter Verwendung einer handelsüblichen Spritzpistole in einer Schichtdicke von etwa 18-20 /A> aufgetragen. Die eine Platte wurde bei Raumtemperatur 10 Minuten an der Luft getrocknet und danach die" Farbe bei 1560C in einem Ofen I5 Minuten lang eingebrannt. Die andere Platte wurde nicht getrocknet sondern deren Beschichtung sofort 15 Minuten lang bei 1560C eingebrannt. Nach Kühlung zeigten beide Platten eine glänzende, glatte, gleichmäßige, nichtporöse, durchgehend nicht klebrige, harte, haftende Farbschicht guter Qualität mit einer Schichtdicke von ungefähr 70- 80$ der Naßschicht. Bei der Pulverfarbe handelte es sich bei diesem Versuch um ein Produkt der Farbenfabriken Bayer und zwar um eine Farbe auf Acrylbasis, die für die Trockenbe-
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schichtung durch elektrostatisches Sprühen vorgesehen war.
Beispiel 2
Eine Schlemme wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt und eine gewisse Menge hiervon in zwei ein-Liter Metalldosen gegeben, darin zur vollständigen Benetzung der Innenwände geschwenkt und ein evtl. Rest ausgegossen. Eine Dose wurde dann 10 Minuten lang bei Raumtemperatur getrocknet, umgestülpt auf eine Platte gestellt und 15 Minuten lang bei 155°C eingebrannt. Die andere Dose wurde nicht getrocknet, sondern sofort umgestülpt auf eine Platte gesetzt und 15 Minuten lang bei 155°C eingebrannt. Nach Entnahme aus dem Ofen zeigten die Farbschichten an der Innenseite der Dosen keine Anzeichen von Dampfauswaschungen.
Beispiel 3
Eine wässrige Schlemme wurde hergestellt aus 100 g wasserunlöslicher, hydrophiler Pulverfarbe auf Acrylbasis und I70 g entionisiertem Wassers. Dieses Pulver hatte eine durchschnittliche Partikelgröße von 40 U- und eine Korngrößenverteilung von 100 % unter 100 JUl . Pulver und Wasser wurden mit Hilfe eines schnelllaufenden Rührwerks vermischt, bis das Pulver gleichmäßig suspendiert war. Die Schlemme wurde dann auf eine Platte unter Benutzung einer üblichen Spritzpistole mit einer Schichtdicke von 28 JU> aufgesprüht, die Platte 5 Minuten lang luftgetrocknet und dann I5 Minuten lang bei 157°C eingebrannt. Die erhaltene Farbschicht war eine.gutaussehende, mattglänzende, kontinuierliche, harte haftende Schicht.
Beispiel k-
Eine Wasserschlemme wurde hergestellt aus 6 g einer hydrophoben, thermoplastischen, .wasserunlöslichen, pigmentlosen Pulverfarbe auf Polypropylenbasis, einem dreißigste! cnr
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eines Netzmittels und 50 g entionisiertem Wassers. Diese Mischung wurde mit Hilfe eines schnelllaufenden Mischers bis zur gleichmäßigen Disperglerung des Pulvers im Wasser gemischt. Die Schlemme wurde mit Hilfe eines Spritzgeräts wie oben beschrieben auf eine Platte mit einer Schichtdicke von 18-20 p' aufgetragen, bei Raumtemperatur 5 Minuten getrocknet und 15 Minuten lang bei 157°C eingebrannt. Nach Abkühlung war die Beschichtung eben, kontinuierlich, fixiert und transparent.
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Claims (1)

  1. Ludwigshufen/ Rhein
    kubensstr. 30
    CROW CHEMICAL CORP. J eon
    New York Y/Rt
    2. Okt. I972
    Patentansprüche
    1. Verfahren zum Aufbringen von Pulverfarbe durch Absetzen der Pulverfarbe auf der zu behandelnden Oberfläche und nachfolgendes Einbrennen, dadurch gekennzeichnet, daiP'i'ine nicht wasserlösliche Pulverfarbe in Wasser gleichmäßig suspendiert^ Farbe in Form dieser Suspension absetzt und danach das
    Wasser durch Verdampfung entzieht.
    man
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Farbe zur Verdampfung des Wassers erwärmt.
    ^. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Farbe nach Auftragung erwärmt.
    4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Suspension durch Rühren homogenisiert.
    5· Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man j die Farbe aufsprüht.
    ,6. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Farbe durch Tauchen aufbringt.
    7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbsuspension aus 10 bis 80$ Pulverfarbe mit einer im
    Ll Bereich liegenden Korngröße und 20 bis 90$ Wasser besteht.
    8. Verfahren nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der
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    AO
    Farbe nach Verdampfen des Wassers ein Lösungsmittel als Haft- und Fließhilfe zugesetzt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht auf dem Werkstück abgesetzte Farbe gesammelt und nach Filterung wieder zur Herstellung einer Suspension verwendet wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe durch einen Wasservorhang gesammelt wird.
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DE2248450A 1971-10-06 1972-10-03 Verfahren zum Aufbringen von Pulverlacken Expired DE2248450C2 (de)

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