DE19725507C2 - Use of an aqueous coating system for coating in a drum coating process - Google Patents
Use of an aqueous coating system for coating in a drum coating processInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines wässrigen Lacksy stems für das Beschichten in einem Trommellackierverfahren.The invention relates to the use of an aqueous paint system stems for coating in a drum painting process.
Trommellackierverfahren sind seit etwa 100 Jahren bekannt und wurden wahrscheinlich im Erzgebirge entwickelt. Bezweckt wird das einfache automatische Rundumlackieren von im allgemeinen gedrechselten Holzkleinteilen wie zum Beispiel Holzperlen, Schachfiguren etc. Hierzu werden die Holzkleinteile mit Lack in eine rotierende Trommel gegeben. Die Trommeln, Rommeln oder Fässer können auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Ein Bei spiel für eine Vorrichtung zum Trommellackieren ist in der AS 2020874 angegeben.Drum painting processes have been known for about 100 years were probably developed in the Ore Mountains. Is intended the simple automatic all-round painting of in general turned small wooden parts such as wooden beads, Chess pieces etc. For this, the wooden small parts with lacquer in given a rotating drum. The drums, drums or Barrels can be designed in different ways. A case Game for a device for drum painting is in the AS 2020874 specified.
Die Trommel kann zylindrisch, kugelförmig, faßförmig, usw. sein, sie kann um ihre Mittelachse oder exentrisch rotieren, sie kann auch einen vieleckigen, zum Beispiel achteckigen oder sechseckigen Querschnitt haben. Die Trommel kann mit von innen nach außen durchgehenden Bohrungen versehen sein (gelochte Trommel) oder als geschlossener Behälter ausgebildet sein (ungelochte Trommel). The drum can be cylindrical, spherical, barrel-shaped, etc. it can rotate about its central axis or eccentrically, it can also be polygonal, for example octagonal or have hexagonal cross section. The drum can be from the inside holes drilled through to the outside (perforated Drum) or as a closed container (unperforated drum).
Die Benetzung der zu lackierenden Teile kann durch ein Eintau chen der Kleinteile in den Lack außerhalb der Trommel und an schließendes Überführen der benetzten Kleinteile in die Trommel geschehen.The parts to be painted can be wetted by thawing small parts in the paint outside the drum and on finally transferring the wetted small parts into the drum happen.
Auch das Eintauchen der mit Kleinteilen befüllten gelochten Trommel in ein Lackbad oder das Einspritzen oder Eingießen von Lack in die Trommel ist möglich.Also dipping the holes filled with small parts Drum in a paint bath or injecting or pouring Paint in the drum is possible.
Drehzahl der Trommel, Beschichtungszeit für ein Lackiervorgang, Kleinteilfüllhöhe und Lackfüllmenge können experimentell be stimmt werden.Drum speed, coating time for a painting process, Small part filling height and paint filling quantity can be experimentally be true.
Nach dem Beschichtungsvorgang erfolgt eine Trocknung. Hierzu kann die Trommel bei Raumtemperatur weiter gedreht werden, wo bei der Trockenvorgang zum Beispiel durch Absaugen der Luft aus der Trommel weiter unterstützt werden kann. Andere Maßnahmen, wie Einblasen von Warmluft oder Heizen der Trommel sind bei Be darf möglich. Auf entsprechende Weise kann in dem Trommelappa rat auch gebeizt oder gewachst werden.Drying takes place after the coating process. For this the drum can be rotated further at room temperature, where in the drying process, for example by sucking out the air the drum can be supported. Other measures such as blowing warm air or heating the drum are at Be may be possible. Correspondingly, in the drum apparatus advice can also be stained or waxed.
Zum Trommellackieren werden bislang "normale" lösungsmittelhal tige Farben und Lacke verwendet, wie beispielsweise 1- Komponenten-Alkydharz-Lacke oder 2-Komponenten-Lacke, z. B. Po lyurethanlacke.Up to now, "normal" solvents have been used for drum painting used paints and varnishes, such as 1- Component alkyd resin paints or 2-component paints, e.g. B. Po lyurethane paints.
Die bestehenden Trommellackierverfahren sind mit Hilfe dieser bekannten lösungsmittelhaltigen Lacke soweit weiterentwickelt worden, daß man heute glatte, qualitativ hochwertige, bei Be darf glänzende oder matte ein-, zwei- oder mehrschichtige farb lose farbig-transparente oder farbig-deckende Oberflächen er zeugen kann. Es ist jedoch heute allgemein angestrebt, den Ein satz organischer Lösungsmittel möglichst zurückzudrängen. Was serlösliche, ökologisch verträgliche Lacke werden' immer mehr bevorzugt. Die neuen wasserverdünnbaren Lacke - 1- oder 2- Komponenten-Beschichtungssysteme verschiedener chemischer Natur - sind jedoch für die herkömmlichen Trommelverfahren, vor allem aufgrund ihres völlig anderen Trocknungsverhaltens, nicht ge eignet. Es ist daher bislang nicht gelungen, mit bekannten wäß rigen Beschichtungssystemen Oberflächen zu erhalten, die qua litativ wenigstens gleichwertig zu den Oberflächen sind, wie man sie mit den üblichen lösungsmittelhaltigen Trommellacken erhalten kann.The existing drum painting processes are using this known solvent-based paints as far as developed been that today smooth, high quality, at Be may be glossy or matt one, two or more layers of color loose colored-transparent or colored-covering surfaces can produce. However, today it is generally aimed at the one to suppress the rate of organic solvents as far as possible. What Soluble, ecologically compatible paints are becoming more and more prefers. The new water-borne paints - 1- or 2- Component coating systems of various chemical nature - are, however, for the traditional drum processes, especially due to their completely different drying behavior, not ge is suitable. It has therefore not yet been possible to use known aq other coating systems to obtain surfaces that qua are literally at least equivalent to the surfaces, such as one with the usual solvent-based drum lacquers can get.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht also darin, ein für das Trommelverfahren verwendbares wässrig verarbeitba res Lacksystem zu finden, das bei der Beschichtung von Klein teilen im Trommelverfahren qualitativ hochwertige, gleichmäßige Beschichtungsoberflächen ergibt. Der Lack soll für ein-, zwei- oder mehrschichtigen Aufbau geeignet sein.The problem underlying the invention is therefore an aqueous processable for the drum process res paint system to find that when coating small share high-quality, even parts in a drum process Coating surfaces results. The paint should be used for one, two or multi-layer structure.
Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung die Verwendung eines wässrigen Lacksystems (aus ein oder mehreren Beschich tungskomponenten) für das Beschichten in einem Trommellackier verfahren vor, wobei der Lack neben Wasser wenigstens eine oberflächenaktive Substanz sowie wenigstens ein Poliermittel und/oder ein Trockenmittel enthält.The invention provides use to solve this problem an aqueous paint system (from one or more coatings processing components) for coating in a drum finish proceed, the lacquer next to water at least one surface-active substance and at least one polishing agent and / or contains a desiccant.
Zu den hier in Frage kommenden wäßrig verarbeitbaren Lacksyste men zählen solche, bei denen die Bindemittelbasis wasserlöslich ist, und solche, bei denen die Bindemittelbasis nicht wasser löslich ist, die aber in wäßriger Dispersion verarbeitbar sind. Allgemein handelt es sich daher bei dem Lacksystem um wasser verdünnbare 1- und 2-Komponenten-Beschichtungen.Regarding the water-based paint systems that can be used here Men count those in which the binder base is water soluble and those in which the binder base is not water is soluble, but can be processed in aqueous dispersion. In general, the paint system is therefore water thinnable 1- and 2-component coatings.
Die einzelnen Beschichtungskomponenten bestehen wenigstens aus Bindemittel und Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel. Hinzu kommen können verschiedene Zusätze. Als Bindemittelbasis können einge setzt werden: Polyurethan, Polyester-Isocyanat, Acrylat-Isocya nat, Alkydharz, Epoxidharz, Siliconharz, Melaminharz, Polyuret han-Dispersion, Acryl-Dispersion und Mischungen aus zwei oder mehr dieser Systeme, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.The individual coating components at least consist of Binder and solvent or diluent. Add to that can have different additives. Can be used as a binder base are used: polyurethane, polyester isocyanate, acrylate isocya nat, alkyd resin, epoxy resin, silicone resin, melamine resin, polyurethane Han dispersion, acrylic dispersion and mixtures of two or more of these systems, although this list is not exhaustive is.
Erfindungsgemäß enthält der Trommellack zusätzlich wenigstens eine oberflächenaktive Substanz sowie wenigstens ein Poliermit tel und/oder ein Trockenmittel, die die Eigenschaften des Was sertrommellacks so verändern, daß beim Trocknen unter der me chanischen Beanspruchung des Trommelvorgangs auch bei längeren Aushärtezeiten qualitativ gute und fehlerfreie Oberflächen ent stehen.According to the invention, the drum varnish additionally contains at least a surface-active substance and at least one polishing compound tel and / or a desiccant that the properties of what Change drumstick varnishes so that when drying under the me mechanical stress on the drum process even with longer ones Curing times ent good quality and flawless surfaces ent stand.
Unter oberflächenaktiven Substanzen werden solche verstanden, die die Oberflächen- bzw. Grenzflächenspannung in dem Wasser mischsystem herabsetzen, wie zum Beispiel Tenside, insbesondere Entschäumer und Schaumverhütungsmittel, oder solche die sie er höhen. Entschäumer oder Schaumverhinderer können vorzugsweise in einem Anteil von <0 bis 1 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-% eingesetzt werden.Surface-active substances are understood to mean those which is the surface or interfacial tension in the water reduce mixing system, such as surfactants, in particular Defoamers and anti-foaming agents, or those they do heights. Defoamers or anti-foaming agents can preferably be used in a proportion of <0 to 1% by weight, more preferably 0.1 up to 0.5 wt .-% are used.
Zu den Tensiden oder Detergentien zählen zum Beispiel die nicht-ionischen Tenside wie die (Dialkyl-) Mischether, die auch als Entschäumer oder Schaumverhütungsmittel eingesetzt werden. Als Entschäumer oder Schaumverhütungsmittel dienen auch Sub stanzen auf Silikonbasis, zum Beispiel Siliciumtenside, insbe sondere auf Polydimethylsiloxanbasis. Weitere oberflächenaktive Substanzen sind zum Beispiel nichtionische Polyalkylenglykole, wie Polyethylen/propylenglykolether zum Beispiel als Blockpoly mer aus Ethylen-Propylenoxid, außerdem können noch eingesetzt werden: Fette, öle, Fettalkohole und verwandte Stoffe. Oberflä chenaktive Substanzen können fest oder flüssig sein.The surfactants or detergents include, for example non-ionic surfactants like the (dialkyl) mixed ethers, too can be used as defoamers or anti-foaming agents. Sub also serve as defoamers or antifoams punch on a silicone basis, for example silicon surfactants especially based on polydimethylsiloxane. More surface active Substances are, for example, nonionic polyalkylene glycols, such as polyethylene / propylene glycol ether, for example as block poly mer from ethylene propylene oxide, can also be used are: fats, oils, fatty alcohols and related substances. Surface Chenactive substances can be solid or liquid.
Wässrige Lacksysteme, die oberflächenaktive Substanzen enthal ten, sind als solche bekannt. Wie z. B. in "J. Hajas et al., Coating, S. 361-365 (1994)" beschrieben, werden jedoch die oberflächenaktiven Substanzen im allgemeinen als Substratbenet zungsadditive zur Verbesserung der Substratbenetzung auf schwierig benetzbaren Oberflächen, wie z. B. unbehandelten (schlecht entfettenden) Metalloberflächen, Kunststoffen oder beliebigen mit Öl oder Fett kontaminierten Oberflächen verwen det. Die Oberflächenspannung wässriger Lacke liegt in diesen Fällen höher als die der zu lackierenden Oberfläche, so daß die Oberflächenspannung der Lacksysteme herabgesetzt werden muß. Die in dem Trommellackierverfahren zu beschichtenden Kleinteile - i. a. kleine gedrechselte Holzteile - sind jedoch nicht schwierig zu benetzen, sondern es geht vielmehr darum, daß trotz langsamen Trocknungsverhaltens des wässrigen Lacksystems während des Trommelns eine einwandfreie äußere Lackoberfläche erzielt werden soll. Aqueous coating systems that contain surface-active substances are known as such. Such as B. in "J. Hajas et al., Coating, pp. 361-365 (1994) ", but the Surface-active substances in general as substrate benets additive to improve substrate wetting difficult to wet surfaces such. B. untreated (poorly degreasing) metal surfaces, plastics or Use any surface contaminated with oil or grease det. The surface tension of aqueous paints lies in these Cases higher than that of the surface to be painted, so that the Surface tension of the paint systems must be reduced. The small parts to be coated in the drum coating process - i. a. small turned wood parts - are not difficult to wet, but rather that despite the slow drying behavior of the aqueous paint system a perfect outer lacquer surface while drumming should be achieved.
In beschränktem Maße wirken auch bestimmte organische Lösungs mittel oberflächenaktiv, wie bestimmte Alkohole, Ether oder Py ridine, die mit Wasser gemischt dessen Oberflächenspannung her absetzen können.Certain organic solutions also have a limited effect medium surface-active, such as certain alcohols, ethers or Py ridine that mixed with water whose surface tension comes from can settle.
In Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß auch organische Lösungsmittel, die lösungsvermittelnde und/oder grenzflächenaktive Wirkung besitzen und vorzugsweise aus der Gruppe Alkohole, Glykole, Ester, Ether, Pyridine, Aromaten, He teroaromaten und deren Mischungen ausgewählt sind, wenigstens teilweise in Ersatz der oberflächenaktiven Substanz (im engeren Sinne) enthalten sein können.In a further development of the invention it is therefore provided that organic solvents, the solubilizing and / or possess surface-active effect and preferably from the Group alcohols, glycols, esters, ethers, pyridines, aromatics, He teroaromatics and mixtures thereof are selected, at least partly in replacement of the surface-active substance (in the narrower Senses) can be included.
Zur Lösung bestimmter Lackkomponenten innerhalb des Be schichtungssystems können zusätzlich andere organische Lösungs mittel, vorzugsweise polare, enthalten sein.To solve certain paint components within the Be layering system can also use other organic solutions medium, preferably polar.
In wenigstens einer Lackkomponente ist erfindungsgemäß zusätz lich ein Poliermittel enthalten, beispielsweise ein Wachs wie Carnaubawachs, Bienenwachs oder ein anderes natürliches Wachs, ein synthetisches Wachs - hier kommen beispielsweise PE- oder PP-Modifikationen in Betracht - oder auch eine Esterwachs dispersion oder vergleichbare Wachszubereitungen. Der Polier mittelanteil kann vorteilhaft um 1% liegen und wird im allge meinen 3% bis 5% nicht übersteigen. In Sonderfällen kann der Poliermittelanteil jedoch auch 10% oder mehr betragen. Anstelle des Poliermittels oder zusätzlich kann ein Trockenmittel ver wendet werden - je nach Art der gewünschten Oberflächeneigen schaften. Als Trockenmittel kommen übliche Trockenstoffe wie Cobalt, Zink- oder Zirconium-Trockner in Frage.According to the invention, there is additional in at least one paint component Lich contain a polishing agent, such as a wax such as Carnauba wax, beeswax or another natural wax, a synthetic wax - here comes for example PE or PP modifications into consideration - or an ester wax dispersion or comparable wax preparations. The polisher middle share can advantageously be around 1% and is generally not exceed my 3% to 5%. In special cases, the However, the amount of polishing agent is also 10% or more. Instead of of the polishing agent or additionally, a drying agent can be used be used - depending on the type of surface properties desired create. Common desiccants such as Cobalt, zinc or zirconium dryers in question.
Die Anteile der Bindemittelbasis hängen vom Lacksystem ab. Der wäßrig verarbeitbare Trommellack nach der Erfindung kann ein wasserverarbeitbarer 1-Komponentenlack beispielsweise auf Al kydharzbasis oder ein 2-Komponentenlack beispielsweise ein Po lyurethanlack sein. Bei dem Polyurethanlack, der aus einem Po lyisocyanathärter und einer hydroxylgruppenhaltigen Stammlack komponente besteht, kann die Stammlackkomponente hydroxylgrup penhaltige Epoxidharze oder Alkydharze, sowie Polyester, Polye ther und funktionelle Acrylharze, bevorzugt gesättigte hyroxyl gruppenhaltige Polyester, umfassen.The proportions of the binder base depend on the paint system. The Aqueous processable drum varnish according to the invention can water-processable 1-component paint, for example on Al kydharzbasis or a 2-component paint, for example a Po be polyurethane lacquer. The polyurethane varnish, which consists of a bottom lyisocyanate hardener and a hydroxyl group-containing base coat component exists, the base lacquer component hydroxyl group Pen-containing epoxy resins or alkyd resins, as well as polyesters, polyes ether and functional acrylic resins, preferably saturated hyroxyl group-containing polyesters.
Schließlich können weitere Additive, wie zum Beispiel pH- Regulatoren, zum Beispiel schwache Säuren, schwache Basen und deren Salze, insbesondere Amine, ferner Emulgatoren oder andere für Lacke übliche Hilfsstoffe enthalten sein.Finally, other additives, such as pH Regulators, for example weak acids, weak bases and their salts, in particular amines, also emulsifiers or others usual auxiliaries for paints may be included.
Das wasserverarbeitbare Lacksystem nach der Erfindung ist für ein-, zwei- oder mehrschichtigen Aufbau geeignet. Besondere Effekte können durch separaten Auftrag von Beize(n) und Lack(en) oder beispielsweise durch kombiniertes Auftragen von angefärbten Lacken erzielt werden. Es sind farblose, farbig- transparente und farbig-deckende Beschichtungen mit hochglän zend bis stumpfmatter Oberfläche möglich.The water-based paint system according to the invention is for suitable for one, two or more layers. Special Effects can be applied separately by applying stain (s) and Lacquer (s) or, for example, by the combined application of stained paints can be achieved. They are colorless, colored transparent and colored opaque coatings with high gloss from dull to dull matt surface possible.
32,5 Gew.-% gesättigter hydroxylgruppenhaltiger Polyester
0,1 Gew.-% Siliciumtensid als Entschäumer
1,0 Gew.-% Carnaubawachs
11,4 Gew.-% Glykol
55,0 Gew.-% 32.5% by weight of saturated hydroxyl-containing polyester
0.1% by weight silicon surfactant as a defoamer
1.0% by weight carnauba wax
11.4% by weight glycol
55.0% by weight
Wasser
100,0 Gew.-%water
100.0% by weight
10 Gew.-% organischer Ester als Lösungsmittel (Essigester)
90 Gew.-% 10% by weight of organic esters as solvents (ethyl acetate)
90% by weight
aliphatisches Polyisocyanat
100 Gew.-%aliphatic polyisocyanate
100% by weight
8,1 Gew.-% mittelöliges Alkydharz
0,6 Gew.-% aliphatisches Amin als pH-Regulator
0, 1 Gew.-% Polyether-Siloxan-Copolymer
0,9 Gew.-% Esterwachsdispersion
9,3 Gew.-% kurzöliges uretanmodifiziertes Alkydharz
0,5 Gew.-% Zn-Trockner
3,0 Gew.-% Alkohol
77,5 Gew.-% 8.1% by weight medium oil alkyd resin
0.6% by weight aliphatic amine as pH regulator
0.1% by weight polyether-siloxane copolymer
0.9% by weight ester wax dispersion
9.3% by weight of short-oil uretane-modified alkyd resin
0.5 wt% Zn dryer
3.0% by weight alcohol
77.5% by weight
Wasser
100,0 Gew.-%water
100.0% by weight
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