CH652945A5 - Verfahren zum einbrennbeschichten von gegenstaenden mit einem lack. - Google Patents

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CH652945A5 CH393/82A CH39382A CH652945A5 CH 652945 A5 CH652945 A5 CH 652945A5 CH 393/82 A CH393/82 A CH 393/82A CH 39382 A CH39382 A CH 39382A CH 652945 A5 CH652945 A5 CH 652945A5
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbrennbeschichten von Gegenständen mit einem Lack nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, auf eine Anwendung dieses Verfahrens und auf Gegenstände, die in dieser Anwendung erhalten werden.
Abhängig von dem Anwendungszweck werden bei Lakken verschiedene Bindemittel benutzt, mit spezifischen Vor-und Nachteilen in bezug auf Haltbarkeit, Haftung, Biegsamkeit, Härte und Verarbeitungsfahigkeit. Diese Eigenschaften sind besonders wichtig für Einbrennlacke, die nach dem Einbrennen zusammen mit dem Material, auf welches sie aufgetragen wurden, noch einer, manchmal sehr starken, Umformung unterzogen werden. Letzteres betrifft die sogenannten «coil-coating»-Lacke.
Die bekannten Lacke haben von einander verschiedene gute aber auch weniger gute Eigenschaften wodurch ihre Anwendung direkt oder indirekt beschränkt werden kann, wie Lacke mit guter Wetterbeständigkeit, jedoch geringer Umformbarkeit, oder Beschichtungen mit gutem Schutz gegen Korrosion, jedoch geringer Wetterbeständigkeit, usw. Einige Beispiele solcher Lacke sind Alkyd-Melamine Lacke und Lacke auf der Basis von Acrylaten, Polyestern, Polyurethanen, PVC-Plastisolen, usw.
Auch sind Zusätze bekannt, um bestimmte Eigenschaften zu erhalten, z.B. der Zusatz von Mattierungsmitteln, um ein mattes Aussehen der Lackierung zu erreichen.
Es besteht ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Be-5 schichten von Gegenständen, die zu einer Beschichtung führt, die alle nachstehenden Eigenschaften in sich vereinigt:
a. gute Beständigkeit gegen UV-Strahlung b. gute Härte (gemessen z. B. als Bleistifthärte)
c. gute Haftung auf Metallen und Grundschichten io d. gute Verschleissfestigkeit e. unbeschränkte Farbwahl f. geringe Schmutzanhaftung g. gutes Aussehen und h. nicht zu hoher m2-Preis.
15 Für Gegenstände, die nach dem Beschichten noch umgeformt werden müssen, soll die Beschichtung ausserdem noch eine sehr gute Flexibilität besitzen.
Lacke, ungeachtet des Typs in bezug auf den Trock-nungs- oder Aushärtungsmechanismus, sollen eine sehr all-20 gemeine Brauchbarkeit für viele Zwecke besitzen, auch für Produkte, die der freien Atmosphäre, dem Sonnenlicht und Umwelteinflüssen ausgesetzt werden. Insbesondere wird dabei an Produkte gedacht, die beim Bau und bei Gebäuden verwendet werden, wie Dach- und Fassadenverkleidungen, 25 Aussenjalousien, Rolläden, usw., jedoch auch an Fahrzeuge.
Solche Produkte werden häufig aus beschichtetem Metallband auf Rollen hergestellt. Das dazu benutzte Material wird von der Rolle ab kontinuierlich beschichtet und getrocknet und danach in die gewünschten Formen und Ab-30 messungen umgeformt. Es ist deutlich, dass insbesondere eine starke Profilierung z.B. durch Biegen um 180° grosse Anforderungen an die Biegsamkeit und Haftung stellt, während die übrigen Eigenschaften dann nicht verschlechtert sein dürfen.
35 Weil gerade auf den Biegeradien die Lackschicht gereckt und also dünner wird, und Verschleiss oft zunächst an diesen Radien auftritt, ist für zahlreiche Anwendungen die Verschleissfestigkeit von entscheidender Bedeutung.
Bisher wählte man häufig einen Lack mit einer genügen-40 den Härte, Haftung und Biegsamkeit. Um ebenfalls eine verhältnismässig gute Verschleissfestigkeit zu erhalten, gab man dem Lack dann auch noch ein Wachs zu, das während der Aushärtung, Trocknung oder dergleichen, an die Oberfläche schwamm, so dass ein Uberzug mit Wachs entstand. Auch 45 wurde nachträglich ein Wachsüberzug angebracht. Dadurch wurden den obengenannten Anforderungen in beschränktem Masse entsprochen. Die oberflächliche Wachsschicht ist jedoch nicht dauerhaft und verschwindet ziemlich schnell bei Anwendung der Produkte, was wieder zu einem stärkeren 50 Verschleiss führt. Weiter kann eine solche Wachsschicht während der Montage leicht beschädigt werden.
Wie gesagt, gab es bisher keine gute Lösung, die gleichzeitig verhältnismässig preiswert ist.
Man suchte zur Verbesserung nach dicken, verschleissfe-55 sten Schichten und das führte zum Beschichten mit Kunststoffschmelzschichten oder Folien aus z.B. PVC. Dies erfüllt eine Anzahl wichtiger Forderungen aber ist sehr teuer und auch noch nicht in allen Eigenschaften optimal.
Ein Zweck der Erfindung ist unter anderem die Bereit-60 Stellung einer Beschichtung, die alle erwünschten Eigenschaften in sich vereinigt, und insbesondere einer Beschichtung, die ausserdem in Bezug auf Verschleissfestigkeit und Aussehen der fertigen Beschichtung noch besonderen Wünschen oder Forderungen angepasst werden kann.
65 Dazu wird ein Lack benützt, der einen feinverteilten, im Lack nicht löslichen, hochmolekularen, inerten, nicht elastomeren Kunststoff hoher Verschleissfestigkeit enthält, insbesondere Polyamide des Nylontyps, Polyimide und vergleich
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bare Kunststoffe, und zwar in Form dispergierter Teilchen mit einem Durchmesser von 2-200 Mikrometer, zweckmässig 10-100 Mikrometer und vorzugsweise 10-40 Mikrometer. Ein Lack dieser Art ist im Europäischen Patent 0 047 508 beschrieben.
Die Menge dieser Kunststoffteilchen, bezogen auf den nassen Lack, variiert von 5-40 Vol.%, wobei die Menge an flüchtigen Bestandteilen im Lack von 10-70 Gew.-% variiert und die nicht-flüchtigen Bestandteile zu 5-60 Vol-% aus Kunststoffteilchen bestehen. Die Kunststoffteilchen können 0-40 Gew.% Pigment enthalten.
Durch die Eigenschaften des Teilchenmaterials und durch die Grösse und die Form dieser Teilchen wird erreicht, dass nach Trocknen oder Härten des Lackes, z.B. durch Verdampfen der Lösungsmittel, wenigstens der grösste Teil der vorhandenen Kunststoffteilchen aus der Bindemittelschicht herausragt. Dies hat zur Folge, dass die Verschleiss-einflüsse zunächst ihre abnutzende Wirkung auf die höchsten Teile der aus dieser Schicht herausragenden Teilchen ausüben, so dass die eigentliche Lackschicht geschont bleibt. Hierdurch kann man einer Beschichtung mit einem relativ beliebigen Bindemittel eine gute Verschleissfestigkeit geben.
Beim Biegen von beschichteten Blechen, versehen mit einem Kunststoffteilchen enthaltenden Lack, zeigt es sich,
dass die Flexibilität der Beschichtung im Vergleich zu Blechen mit einem gleichen Lack ohne Kunststoffteilchen deutlich besser ist. Es stellt sich sogar heraus, dass es in vielen Fällen möglich ist, ein mit einem erfindungsgemässen Lack beschichtetes Blech um 180° zu biegen mit r = T 0 (d. h. Biegeradius 0), ohne dass die Beschichtung Risse zeigt.
Eine weitere Verbesserung der Beschichtung lässt sich nun durch das im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 beschriebene Einbrennverfahren erreichen.
Es zeigt sich, dass dieses Verfahren ein besseres Aussehen der Beschichtung und eine oft nützliche Verringerung des Reibungskoeffizienten mit sich bringt.
Wenn der Lack zur Anwendung in der freien Atmosphäre bestimmt wird, ist es sehr erwünscht, Kunststoffteilchen zu verwenden, die einen an sich bekannten UV-Stabilisator enthalten. Dieser Stabilisator schützt dann nicht nur die Kunststoffteilchen, sondern auch die darunter liegende Lackschicht vor Abbau durch UV-Licht, wodurch die Lebensdauer der Lackschicht vergrössert wird. Auch wird bei dieser Ausführungsform die erhaltene Lackschicht beständiger gegen Wettereinflüsse und Verschleiss, während weiter das Anhaften von Schmutz stark vermindert wird.
Bei den letzten zwei Ausführungsformen ist, insbesondere beim «coil coating», die Anwendung eines Polyamids mit verhältnismässig niedrigem Erweichungspunkt, wie Nylon 11 oder Nylon 12 besonders günstig.
Bei einer Teilchengrösse zwischen 2 und 200 Mikrometer zeigt es sich, dass nach dem Trocknen ein grosser Teil der Teilchen aus einer Lackschicht üblicher Dicke (z.B. bei «coil coating» 10-20 Mikrometer) herausragt. Das herausragende Volumen der Teilchen ist unter anderem von der Teilchengrösse und dem Teilchengehalt des Lackes und von der Zusammensetzung von Bindemittel und Lösungsmittel abhängig, und kann durch Änderung dieser Zusammensetzung nachgeregelt werden. Je nach der Grösse und der Form der Teilchen erhält man verschieden strukturierte Oberflächen. Mit Teilchen von etwa 20 Mikrometer 0 erhält man eine Oberfläche mit einem guten Glanz, während dieser Glanz vermindert wird, wenn die Teilchen gröber werden. Auch die Menge der verwendeten Teilchen hat selbstverständlich einen Einfluss auf den Glanz. Weiter sind die Teilchen vorzugsweise so klein, dass wenigstens ein grosser Teil jedes Teilchens innerhalb der Bindemittelschicht verbleibt, weil diese Teilchen dann besser verankert werden.
Um eine gleiche Verschleissfestigkeit zu erreichen, wird man im allgemeinen mehr feine Teilchen als gröbere Teilchen zugeben müssen.
Die Erfindung wird im Nachstehenden erläutert, ist jedoch nicht beschränkt auf folgende Beispiele.
In diesen Beispielen ist der Lack ein Einbrennlack, der beim sogenannten «coil coating» angewendet wird. Dabei trägt man auf ein Aluminiumband das von der Rolle zugeführt wird, mit einer Farbrolle, erwünschtenfalls auf beiden Seiten, eine Lackschicht auf, wonach das Band kontinuierlich durch einen Ofen geführt wird, wobei das Band auf eine Temperatur (gemessen als die Temperatur des Metalls) erhitzt wird, deren maximaler Wert (PMT) in jedem Beispiel erwähnt wird. Die Verweilzeit im Ofen ist etwa 30 Sekunden. Während dieser Erhitzung verdampft das Lösungsmittel, worauf das Band abgekühlt und wieder auf einer Rolle aufgewickelt wird. Bei diesem Aufrollen ist die Lackschicht trocken und ausgehärtet.
Erwünschtenfalls kann man auch mehr als eine solcher Lackstationen anwenden, z. B. um eine gesonderte Grundschicht aufzutragen oder zum Lackieren der Rückseite in einer anderen Farbe.
Beispiel 1
a. Nicht gemäss der Erfindung
Auf ein Aluminiumband mit einer Dicke von 0,4 mm wird zunächst eine eingefärbte Grundschicht (20 Mikrometer dick) aufgetragen mit als Bindemittel einem handelsüblichen Polyester, hergestellt aus Neopentylglykol und Phtal-säureanhydrid, gelöst zu einer Bindemittelkonzentration von 60 Gew.% in Solvesso 100 (eine handelsübliche aromatische Petroleumfraktion). Darüber wird mit derselben Mischung von Bindemittel und Lösungsmittel eine nicht eingefarbte bzw. nicht pigmentierte Oberschicht (15 Mikrometer dick) aufgebracht. Es wird während 30 Sekunden eingebrannt. PMT ist 230 °C. Mit einer solchen Bearbeitung werden Resultate erhalten, die bisher für die Aussenverwendung als akzeptabel betrachtet werden.
Die Eigenschaften der erhaltenen Schicht sind: Biegeprüfung:
T2: keine Rissbildung im Lack nach Biegen um einen Dorn mit einem Durchmesser von zweimal der Plattendicke ((d.h. bei TO (vollständige 180°-Biegung, Dorndurchmesser 0) und bei T1 (Dorndurchmesser = einmal Plattendicke) zeigt der Lack Risse)).
Bleistifthärte: H
Beständigkeit gegen Lösungsmittel:
Leichter Angriff nach 30 Doppelhüben (1 Doppelhub ist einmal Hin- und Herreiben mit einem in Aceton getränkten Wattebausch).
Beständigkeit gegen UV-Strahlung:
Nach 1000 Stunden in einem UVCON Weathermometer mässige Vergilbung und leichte Rissbildung, Glanzverlust dabei 40%.
Verschleissfestigkeit: Mässig
Aussehen: glänzende, glatte Beschichtung
Glanz: 85 Einheiten gemäss Gardner 60°/60°
b. Gemäss der Erfindung
Auf die gleiche Grundschicht wird eine nicht eingefarbte Schicht derselben Bindemittel/Lösungsmittel-Mischung wie bei a. aufgetragen, der jedoch, bezogen auf diese Mischung 15 Gew.% an UV-stabilisierten Nylon 11-Teilchen von 10-40 Mikrometer zugegeben sind. Das Lackieren und Einbrennen erfolgt wie unter a. beschrieben.
Biegeprüfung:
TO, keine Rissbildung im Lack (d.h. das Blech kann ohne Dorn ohne Lackbeschädigung zusammengefaltet werden.
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Bleistifthärte: 4H
Beständigkeit gegen Lösungsmittel:
mehr als 100 Doppelhübe mit Aceton Beständigkeit gegen UV-Strahlung:
Nach 1000 Stunden UVCON kaum eine Vergilbung und keine Rissbildung. Glanzverlust etwa 8%. Verschleissfestigkeit: ausgezeichnet Aussehen: Strukturiert, leicht mattiert Glanz: 30-32 Einheiten gemäss Gardner 60°/60°
Beispiel II
a. Nicht gemäss der Erfindung Wie in Beispiel Ia.
b. Gemäss der Erfindung
Es werden die gleiche Grundschicht und Oberschicht wie in Beispiel Ia. aufgebracht. Zugegeben werden jetzt jedoch 30 Gew.% an UV-stabilisierten Nylon 12-Teilchen, die im wesentlichen kleiner als 20 Mikrometer und rund sind. Das Lackieren und Einbrennen wird wieder wie in Beispiel Ia. ausgeführt. Die Resultate sind:
Biegeprüfung:
TO, keine Rissbildung in der Lackschicht Bleistifthärte: 3H
Beständigkeit gegen Lösungsmittel:
mehr als 100 Doppelhübe mit Aceton Beständigkeit gegen UV-Strahlung:
Nach 1000 Stunden UVCON kaum Vergilbung und keine Rissbildung. Glanzverlust etwa 8%.
Verschleissfestigkeit: ausgezeichnet Aussehen: glatte, leicht glänzende Oberfläche Glanz: 40-45 Einheiten gemäss Gardner 60°/60°
Beispiel III a. Nicht gemäss der Erfindung
In gleicher Weise wie in Beispiel Ia. wird eine Deckschicht aus einem Lack angebracht, der erhalten wird durch
Lösen eines handelsüblichen Polyurethanlacks (VEBA 1256), welcher eine deckende Pigmentmenge enthält, in Sol-vesso (eine Petroleumfraktion). Die Schicht wurde wieder eingebrannt wie in Beispiel Ia. Die Resultate sind: Biegeprüfung:
Tl, keine Rissbildung in der Lackschicht Bleistifthärte: 2H
Beständigkeit gegen Lösungsmittel:
40 Doppelhübe mit Aceton Beständigkeit gegen UV-Strahlung:
Nach 1000 Stunden UVCON Verfärbung mit 3 NBS-Einheiten. Etwa 70% Glanzverlust Verschleissfestigkeit: mässig Aussehen: glänzende, glatte Oberfläche Glanz: + 82 Einheiten gemäss Gardner 60°/60°
b. Gemäss der Erfindung
Demselben Lack werden 25 Gew.% an weiss pigmentierten Nylon 11-Teilchen mit einer Teilchengrösse kleiner als 20 Mikrometer und mit unregelmässiger Form zugegeben. Der Lack wird in gleicher Weise verarbeitet wie bei lila. Die Eigenschaften werden jetzt:
Biegeprüfung:
TO, keine Rissbildung in der Lackschicht Bleistifthärte: 4H
Beständigkeit gegen Lösungsmittel:
mehr als 100 Doppelhübe mit Aceton Beständigkeit gegen UV-Strahlung:
nach 1000 Stunden UVCON Verfärbung mit 0,9 NBS-Einheiten, etwa 15% Glanzverminderung Verschleissfestigkeit: ausgezeichnet Aussehen:
sehr leicht strukturierte Oberfläche mit Seidenglanz Glanz:
30-35 Einheiten gemäss Gardner 60°/60°.
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Claims (6)

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1. Verfahren zum Einbrennbeschichten von Gegenständen mit einem Lack, der einen feinverteilten, im Lack nicht löslichen, hochmolekularen, inerten, nicht elastomeren Kunststoff hoher Verschleissfestigkeit in Form dispergierter Teilchen mit einem Durchmesser von 2-200 Mikrometer enthält, wobei die Menge der Kunststoffteilchen, bezogen auf den Lack, von 5-40 Vol.% variiert, wobei die Menge an flüchtigen Bestandteilen im Lack von 10-70 Gew.-% variiert und die nichtflüchtigen Bestandteile zu 5-60 Vol.% aus Kunststoffteilchen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schicht bzw. die äusserste Schicht derart einbrennt, dass diese Schicht eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes der nicht löslichen Kunststoffteilchen erreicht, und die Temperatur aufrechterhält, bis die Teilchen, die sich an der Oberfläche der Schicht befinden, wenigstens teilweise fliessen, wobei man die Einbrenntemperatur derart regelt, dass die aus der Schicht herausragenden Teile der Kunststoffteilchen über die in ihrer direkten Umgebung liegende, schon ganz oder teilweise getrocknete oder ausgehärtete Lackschicht ausfliessen.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, aus dem die Teilchen bestehen, Nylon 11 oder Nylon 12 ist und dass die Kunststoffteil-chen einen UV-Stabilisator enthalten.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack bei Einbrennzeiten von 1 S .Sekunden bis 30 Minuten und Einbrenntemperaturen bis 300 °C eingebrannt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffteilchen 0-40 Gew.-% Pigment enthalten.
5. Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 3 zur Herstellung von lackierten Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst ein Halbfabrikat nach dem Verfahren des Patentanspruches 3 lackiert und einbrennt und danach dieses Halbfabrikat in die gewünschten Gegenstände umformt.
6. Gegenstände, erhalten in der Anwendung gemäss Patentanspruch 5.
CH393/82A 1981-03-16 1982-01-21 Verfahren zum einbrennbeschichten von gegenstaenden mit einem lack. CH652945A5 (de)

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