CH694015A5

CH694015A5 - Solvent-free coating material, eg for metals, is produced by mixing the components in a melt mixing kneader and then transferring the mixture to a powder

Info

Publication number: CH694015A5
Application number: CH00963/99A
Authority: CH
Inventors: Bernd Bernd Roese
Original assignee: Coperion Buss Ag
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2004-06-15

Abstract

A process for producing a solvent-free coating material for powder coatings comprises mixing the components in a melt mixing kneader (7) and then transferring the mixture to a powder. The components are fed to the kneader without pre-mixing, while individual components are pre- mixed. The components are gravimetrically dosed. At least one thermally hardenable resin and a hardener are placed in the kneading unit. The hardener is supplied downstream of the resin. Filler material is also supplied to the mixer, along with individual components in viscous or liquid form. The arrangement used comprises storage vessels (1a-5a), dosing units (1b-5b), filling openings (8,9,10), and a shaft (13).

Description

       

  



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lösungsmittelfreien  Beschichtungsmaterials für Pulverbeschichtungen nach dem Oberbegriff  des Anspruchs 1. 



   Unter Pulverbeschichtung versteht man die Beschichtung von Metall-,  Kunststoff oder Holzoberflächen und dgl. durch Auftragen von thermoplastischen  oder wärmehärtbaren Kunststoffpulvern und Einbrennen bzw. Aushärten  der Letzteren. 



   Beschichtungsmaterialien aus Kunststoffen zum Beschichten von Substraten,  insbesondere Metallsubstraten, wurden bisher so hergestellt, dass  man die einzelnen Bestandteile chargenweise verwog, vormischte und  das Vorgemisch anschliessend zum Fertigmischen in einen Schmelzmischkneter  einbrachte. Nach dem Austritt aus dem Schmelzmischkneter wurde das  Material gekühlt und anschliessend pulverisiert. 



   Die in Frage stehenden Beschichtungsmaterialien weisen im Allgemeinen  folgende Komponenten auf: - ein oder mehrere Harze als Bindemittel,  insbesondere Epoxidharze, Acrylharze, Polyester und Poly-urethane,  in einer Menge von 25 bis 99 Gew.-%. - Füllstoffe auf mineralischer  Basis in einer Menge von 0 bis 65 Gew.-%, wobei sich bei Abwesenheit  von Füllstoffen ein Klarlack ergibt. - Farbpigmente und/oder Farbstoffe  in einer Menge von 0 bis 50 Gew.-%. - Additive, wie Verlaufmittel,  Entgasungsmittel und Antioxydantien in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-%.  - Bei wärmehärtbaren Harzen ein Härter als Vernetzungsmittel in einer  Menge von bis zu 30 Gew.-%. 



   Das eingangs erwähnte Vorgehen weist eine Reihe von Nachteilen auf:                                                            



     - Die Art der Vormischung bedingt einen grossen Aufwand für die  Reinigung der Vormischungsapparatur. - Die Vormischung lässt sich  nicht voll automatisieren und bindet dadurch Arbeitskräfte. - Das  Arbeiten mittels Vormischungen setzt beim Vorliegen eines Härters  bezüglich der Reaktivität des Vorgemisches wesentliche Grenzen, die  den Schmelzmischprozess einengen. - Die Vormischungen neigen zur  Entmischung durch Segregation oder Separation. - Die Füllstoffe  führen zu einer Abrasion der Vormischungseinrichtung und des Schmelzmischkneters.                                              



   Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung zumindest einzelner dieser  Nachteile. Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs  1 Angeführte gelöst. 



   Bevorzugte Verfahrensformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis  9 umschrieben. 



   Nachfolgend werden bevorzugte Verfahrensvarianten anhand von Zeichnungen  näher erläutert. Dabei zeigt:      Fig. 1 eine schematische Darstellung  eines Schmelz-mischkneters zur Durchführung des erfindungsgemässen  Verfahrens zusammen mit mehreren Vorrats- und Dosiereinrichtungen;     Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten alternativen  Ausführungsform eines Schmelzmischkneters;     Fig. 3 eine schematische  Darstellung einer zweiten alternativen Ausführungsform eines Schmelzmischkneters;     Fig. 4 eine schematische Darstellung einer dritten alternativen  Ausführungsform eines Schmelzmischkneters und       Fig. 5 eine  schematische Darstellung einer vierten alternativen Ausführungsform  eines Schmelzmischkneters.  



   Aus der Fig. 1 ist ein Schmelzmischkneter zusammen mit mehreren Komponenten-Vorratsbehältern  in schematischer Darstellung ersichtlich. Da die grundsätzliche Gestaltung  und Wirkungsweise von Schmelzmischknetern bekannt ist, braucht an  dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen zu werden. Als bevorzugte  Ausführungsformen von Schmelzmischknetern können ein Schneckenextruder  oder der Buss KOKNETER< <TM> > angeführt werden. 



   Mit den Bezugszeichen 1 bis 5 sind fünf Vorrats- und Dosiereinrichtungen  bezeichnet, welche je einen Vorratsbehälter 1a bis 5a sowie je eine  Dosiervorrichtung 1b bis 5b aufweisen, welche Letztere vorzugsweise  nach dem gravimetrischen Prinzip arbeiten. In jedem Vorratsbehälter  1a bis 5a ist eine dem Schmelzmischkneter 7 zuzuführende Komponente  A bis E aufgenommen. Im Behälter 1a ist ein Harz oder ein Harzgemisch  A, im Behälter 2a Farbpigmente B, im Behälter 3a Additive C, im Behälter  4a Füllstoffe D und im Behälter 5a ein Vernetzungsmittel E aufgenommen.  Der Schmelzmischkneter ist mit insgesamt drei Einfüllöffnungen 8,  9, 10 versehen, welche entlang der im Schmelzmischknetergehäuse 12  aufgenommenen Schneckenwelle 13 angeordnet sind.

   Der Auslass des  Schmelzmischkneters ist mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet. Über  die erste Einfüllöffnung 8 werden die Komponenten A, B und C eingebracht,  währenddem über die stromabwärts gesehen zweite Einfüllöffnung 9  die Komponente D und über die stromabwärts gesehen dritte Einfüllöffnung  10 die Komponente E eingebracht wird. 



   Mit der vorliegenden Anordnung können die Komponenten A bis E kontinuierlich  aus dem jeweiligen Vorratsbehälter 1a bis 5a entnommen und direkt  in den Schmelzmischkneter 7 eingebracht werden. 



   Beispielsweise hat das Einbringen der Füllstoffe in die zweite Einfüllöffnung  den Vorteil, dass die im Allgemeinen sehr abrasiv wirkenden Füllstoffe  dem Harz erst zugeführt werden, nachdem dieses bereits erwärmt bzw.  geschmolzen und dessen Viskosität daher erniedrigt wurde. Durch die  niedrige Viskosität des Harzes werden die zugegebenen Füllstoffe  sofort in das Harz eingebunden, wodurch der mechanische Verschleiss  des Schmelzmischkneters massgeblich reduziert werden kann. Schliesslich  kann durch das späte Zuführen des Vernetzungsmittels E dessen Verweilzeit  im    Schmelzmischkneter herabgesetzt werden, wodurch die Gefahr  gebannt wird, dass eine ungewollte Vernetzung des Harzes bereits  im Kneter stattfindet. 



   Anhand der Fig. 2 bis 4 werden alternative Ausführungsformen von  Schmelzmischknetern erläutert, mit welchen unterschiedliche Verfahrensvarianten  durchgeführt werden können. Währenddem der Schmelzmischkneter gemäss  Fig. 2 nur mit einer Einfüllöffnung versehen ist, über welche sämtliche  Komponenten direkt und kontinuierlich zugeführt werden, ist der Schmelzmischkneter  gemäss Fig. 3 mit zwei Einfüllöffnungen versehen. In diesem Fall  wird über die stromabwärts gesehen zweite Einfüllöffnung vorzugsweise  das Vernetzungsmittel zudosiert, wodurch, wie bereits vorgängig erläutert,  die Gefahr gebannt wird, dass eine ungewollte Vernetzung des Harzes  bereits im Schmelzmischkneter stattfindet. 



   Fig. 4 zeigt einen mit fünf Einfüllöffnungen versehenen Schmelzmischkneter,  bei dem jede einzelne Komponente an einem separaten Ort in den Schmelzmischkneter  eingebracht werden kann. Vorzugsweise werde die Komponenten in folgender  Reihenfolge eingebracht: Harz, Füllstoffe, Farbpigmente, Additive,  Vernetzungsmittel. 



   Schliesslich zeigt Fig. 5 eine weitere Variante eines Schmelzmischkneters,  bei welchem eine Komponente in flüssiger Form zugeführt wird. Dazu  weist der Schmelzmischkneter nebst beispielsweise zwei Einfüllöffnungen  8a, 8b für Feststoffe eine Einspritzöffnung 20 für die flüssige Komponente  auf. Die flüssige Komponente ist in einem Vorratsbehälter 17 aufgenommen,  der über eine Leitung 19a mit einer Förderpumpe verbunden ist. Von  der Förderpumpe 18 führt eine Leitung 19b zur Einspritzöffnung 20  für die flüssige Komponente. 



   Es bleibt anzufügen, dass eine Komponente nicht aus einem einzigen  Material - Stoff, Flüssigkeit - bestehen muss, sondern dass unter  dem Begriff Komponente durchaus ein Gemisch aus mehreren Stoffen  bzw. Flüssigkeiten verstanden werden kann, welche an einer separaten  Stelle vorvermischt wurden und in dieser vorvermischten Form in den  jeweiligen Vorratsbehälter eingebracht werden. Eine weitere Variante  kann darin bestehen, dass eine erste Teilmenge des Harzes an einer  ersten Stelle und eine zweite Teilmenge des Harzes an einer zweiten  Stelle in den Schmelzmischkneter eingebracht wird.



  



   The invention relates to a method for producing a solvent-free coating material for powder coatings according to the preamble of claim 1.



   Powder coating means the coating of metal, plastic or wooden surfaces and the like. By applying thermoplastic or thermosetting plastic powders and baking or curing the latter.



   Coating materials made of plastics for coating substrates, in particular metal substrates, have hitherto been produced in such a way that the individual constituents are weighed in batches, premixed, and the premix is then introduced into a melt mixer kneader for the finished mixing. After emerging from the melt mixer kneader, the material was cooled and then pulverized.



   The coating materials in question generally have the following components: one or more resins as binders, in particular epoxy resins, acrylic resins, polyesters and polyurethane, in an amount of 25 to 99% by weight. - Mineral-based fillers in an amount of 0 to 65% by weight, a clear coat being obtained in the absence of fillers. - Color pigments and / or dyes in an amount of 0 to 50 wt .-%. - Additives such as leveling agents, degassing agents and antioxidants in an amount of 0 to 5 wt .-%. - In the case of thermosetting resins, a hardener as a crosslinking agent in an amount of up to 30% by weight.



   The procedure mentioned at the outset has a number of disadvantages:



     - The type of premix requires a great deal of effort for cleaning the premixing apparatus. - The premix cannot be fully automated and therefore ties up workers. - Working with premixes, when a hardener is present, places substantial limits on the reactivity of the premix, which narrow the melt mixing process. - The premixes tend to separate by segregation or separation. - The fillers lead to abrasion of the premixing device and the melt mixer kneader.



   The object of the invention is to eliminate at least some of these disadvantages. This object is achieved by what is stated in the characterizing part of claim 1.



   Preferred forms of process are described in the dependent claims 2 to 9.



   Preferred process variants are explained in more detail below with the aid of drawings. 1 shows a schematic illustration of a melt mixer kneader for carrying out the method according to the invention together with a plurality of storage and metering devices; 2 shows a schematic illustration of a first alternative embodiment of a melt mixer kneader; 3 shows a schematic illustration of a second alternative embodiment of a melt mixer kneader; 4 shows a schematic illustration of a third alternative embodiment of a melt mixer kneader and FIG. 5 shows a schematic illustration of a fourth alternative embodiment of a melt mixer kneader.



   1 shows a melt mixer kneader together with several component storage containers in a schematic representation. Since the basic design and mode of operation of melt mixer kneaders is known, there is no need to go into this here. A screw extruder or the Buss KOKNETER <<TM>> can be mentioned as preferred embodiments of melt mixer kneaders.



   The reference numerals 1 to 5 designate five storage and metering devices, each having a storage container 1a to 5a and a metering device 1b to 5b, the latter preferably working according to the gravimetric principle. A component A to E to be fed to the melt mixer kneader 7 is accommodated in each storage container 1a to 5a. A resin or a resin mixture A is contained in the container 1a, color pigments B in the container 2a, additives C in the container 3a, fillers D in the container 4a and a crosslinking agent E in the container 5a. The melt mixer kneader is provided with a total of three filling openings 8, 9, 10, which are arranged along the screw shaft 13 accommodated in the melt mixer kneader housing 12.

   The outlet of the melt mixer kneader is designated by reference number 15. Components A, B and C are introduced via the first filling opening 8, while component D is introduced via the second filling opening 9 seen downstream and component E is seen via the third filling opening 10 seen downstream.



   With the present arrangement, components A to E can be continuously removed from the respective storage containers 1a to 5a and introduced directly into the melt mixer kneader 7.



   For example, introducing the fillers into the second fill opening has the advantage that the fillers, which generally have a very abrasive action, are only supplied to the resin after it has already been heated or melted and its viscosity has therefore been reduced. Due to the low viscosity of the resin, the added fillers are immediately incorporated into the resin, which means that the mechanical wear of the melt mixer kneader can be significantly reduced. Finally, the late addition of the crosslinking agent E can reduce its dwell time in the melt mixer kneader, thereby eliminating the risk that unwanted crosslinking of the resin already takes place in the kneader.



   2 to 4, alternative embodiments of melt mixer kneaders are explained, with which different process variants can be carried out. While the melt mixer kneader according to FIG. 2 is only provided with one filling opening, through which all components are fed directly and continuously, the melt mixing kneader according to FIG. 3 is provided with two filling openings. In this case, the crosslinking agent is preferably metered in via the downstream second filling opening, which, as already explained above, eliminates the risk that undesired crosslinking of the resin already takes place in the melt mixer kneader.



   4 shows a melt mixer kneader provided with five filling openings, in which each individual component can be introduced into the melt mixer kneader at a separate location. The components are preferably introduced in the following sequence: resin, fillers, color pigments, additives, crosslinking agents.



   Finally, FIG. 5 shows a further variant of a melt mixer kneader in which a component is supplied in liquid form. For this purpose, the melt mixer kneader has, for example, two filling openings 8a, 8b for solids and an injection opening 20 for the liquid component. The liquid component is received in a storage container 17 which is connected to a feed pump via a line 19a. A line 19b leads from the feed pump 18 to the injection opening 20 for the liquid component.



   It remains to be added that a component does not have to consist of a single material - substance, liquid - but that the term component can definitely be understood to mean a mixture of several substances or liquids which were premixed at a separate point and premixed therein Form are introduced into the respective storage container. A further variant can consist in that a first partial amount of the resin is introduced into the melt mixer kneader at a first point and a second partial amount of the resin at a second point.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines lösungsmittelfreien Beschichtungsmaterials für Pulverbeschichtungen durch Mischen der Komponenten in einem Schmelzmischkneter und anschliessendes Überführen des Gemisches in ein Pulver, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten kontinuierlich direkt in den Schmelzmischkneter eingebracht werden. 1. A method for producing a solvent-free coating material for powder coatings by mixing the components in a melt mixer kneader and then converting the mixture into a powder, characterized in that the components are continuously introduced directly into the melt mixer kneader.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten ohne Vormischung in den Schmelzmischkneter eingebracht werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that the components are introduced without premixing in the melt mixer kneader.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Komponenten vor dem Einbringen in den Schmelzmischkneter vorvermischt werden. 3. The method according to claim 1, characterized in that individual components are premixed before being introduced into the melt mixer kneader.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten oder einzelne von ihnen separat an verschiedenen Orten in den Schmelzmischkneter eingeführt werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the components or individual ones of them are introduced separately into the melt mixer kneader at different locations.

5. 5th

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten gravimetrisch dosiert werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the components are metered gravimetrically.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein wärmehärtbares Harz und ein Härter in den Schmelzmischkneter eingebracht werden, wobei der Härter stromabwärts vom Harz eingebracht wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one thermosetting resin and a hardener are introduced into the melt mixer kneader, the hardener being introduced downstream of the resin.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Harz und ein Füllstoff in den Schmelzmischkneter eingebracht werden, wobei der Füllstoff stromabwärts vom Harz eingebracht wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one resin and a filler are introduced into the melt mixer kneader, the filler being introduced downstream of the resin.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Komponenten in viskoser oder flüssiger Form in den Schmelzmischkneter eingebracht werden. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that individual components are introduced into the melt mixer kneader in viscous or liquid form.

9. 9th

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Teilmenge Harz an einer ersten Stelle und eine zweite Teilmenge Harz an einer zweiten Stelle in den Schmelzmischkneter eingebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a first subset of resin is introduced into the melt mixer kneader at a first point and a second subset of resin at a second point.